多元技術(shù)賦能傳統(tǒng)能源清潔轉(zhuǎn)型
來源：能源中國客戶端 時間：2026-03-25 14:26
碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展持續(xù)加速
在全球能源轉(zhuǎn)型進程中，傳統(tǒng)能源清潔利用技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，全球碳捕集與封存（CCS）發(fā)展持續(xù)加速，區(qū)域差異化特征明顯。根據(jù)全球碳捕集與封存研究院《2025年全球CCS現(xiàn)狀》報告，目前，全球CCS項目總數(shù)達734個，同比增長17%。報告顯示，全球處于運營狀態(tài)的CCS項目已增至77個，同比增長54%。
從區(qū)域分布來看，美洲地區(qū)總體朝規(guī)模化應(yīng)用方向推進。報告顯示，2023年，美洲地區(qū)碳封存總量已超223億噸，目前共有39個CCS項目投入運營。其中，美國與加拿大憑借稅收優(yōu)惠、審批提速等政策在北美地區(qū)發(fā)展尤為迅速。歐洲工業(yè)碳管理已成為其氣候與產(chǎn)業(yè)政策的核心，自2024年7月以來，歐洲已有5個CCS項目投入運營，7個進入建設(shè)階段。中東和非洲正從戰(zhàn)略規(guī)劃向具體實施階段過渡。
亞太地區(qū)發(fā)展不均衡現(xiàn)象突出。報告預(yù)計，中國將在2030年前后實現(xiàn)CCS的規(guī)?；渴稹Ｈ毡疽汛_立CCS在2050年“凈零”戰(zhàn)略中的核心地位，通過專項立法和企業(yè)主導(dǎo)推動其商業(yè)化進程，到2050年實現(xiàn)2.4億噸/年的碳封存目標。
在技術(shù)研發(fā)方面，碳捕集技術(shù)正從第一代技術(shù)向新一代技術(shù)過渡。新型吸附劑研究集中在金屬有機框架、共價有機框架等先進結(jié)構(gòu)化材料領(lǐng)域。吸收溶劑研發(fā)重點轉(zhuǎn)向離子溶液、胺基吸收劑等高效綠色溶劑體系。膜分離技術(shù)致力于開發(fā)混合基質(zhì)膜、聚合物膜等高滲透率膜材料?；瘜W鏈燃燒技術(shù)作為最具應(yīng)用前景的碳捕集技術(shù)之一，研究熱點包括鎳基、銅基、鐵基金屬氧化物載氧體以及鈣基載氧體。
地質(zhì)利用與封存技術(shù)研究重點包括二氧化碳提高采收率技術(shù)、采熱技術(shù)以及注入與封存技術(shù)監(jiān)測。地質(zhì)封存安全性及泄漏風險研究受到特別關(guān)注，長期可靠的監(jiān)測手段和二氧化碳—水—巖石相互作用成為重點研究方向。目前，二氧化碳提高采收率技術(shù)在發(fā)達國家已實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，驅(qū)替煤層氣開采、強化深部咸水開采與封存等技術(shù)處于工業(yè)示范或試點階段。
二氧化碳化學與生物利用技術(shù)面臨提高轉(zhuǎn)化效率和選擇性的挑戰(zhàn)。研究熱點集中在熱化學、電化學、光化學轉(zhuǎn)化機理研究，以及高效催化劑的可控合成方法和構(gòu)效關(guān)系建立。二氧化碳制尿素、合成氣、甲醇等技術(shù)已進入工業(yè)示范階段，制備液體燃料、烯烴技術(shù)處于中試示范階段。生物轉(zhuǎn)化利用從簡單化學品向復(fù)雜生物大分子發(fā)展，微藻固定二氧化碳轉(zhuǎn)化制備生物燃料和化學品技術(shù)達到工業(yè)示范水平。
生物質(zhì)能碳捕集與封存技術(shù)（BECCS）等新型碳去除技術(shù)日益受到重視。直接空氣捕集技術(shù)研究重點包括金屬有機框架材料、固態(tài)胺、沸石等固態(tài)技術(shù)，以及堿性氫氧化物溶液、胺溶液等液態(tài)技術(shù)。目前，全球有18個BECCS項目處于運行狀態(tài)，主要應(yīng)用于乙醇生產(chǎn)、發(fā)電和廢物轉(zhuǎn)化為能源領(lǐng)域。第一代生物乙醇生產(chǎn)中的二氧化碳捕集是最成熟的BECCS路線，生物質(zhì)燃燒廠的二氧化碳捕集處于商業(yè)示范階段。
新一代清潔高效煤電技術(shù)發(fā)展路徑多元化
美國通過系統(tǒng)化的政策支持和資金投入，大力推動先進煤電技術(shù)研發(fā)。美國能源部化石能源辦公室和國家能源技術(shù)實驗室主導(dǎo)的“煤炭優(yōu)先”計劃，旨在開發(fā)能提供安全、穩(wěn)定的電力且近乎“零碳”排放的燃煤電廠。2019年至2020年，美國能源部累計投入2.18億美元，重點支持超臨界二氧化碳渦輪機高溫密封件等關(guān)鍵部件的研發(fā)，以及先進燃煤電廠的概念設(shè)計和系統(tǒng)集成研究。
這些投入推動了多個技術(shù)領(lǐng)域的進展，包括先進整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)商業(yè)示范、碳捕集增壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計、超超臨界鍋爐耐腐蝕涂層材料等。值得注意的是，美國還通過稅收優(yōu)惠政策推動CCUS技術(shù)發(fā)展，對二氧化碳提高采收率項目給予每噸35美元稅收抵免，地質(zhì)封存項目稅收抵免達到每噸50美元。
歐盟成員國根據(jù)各自能源結(jié)構(gòu)和政策目標，采取了差異化的清潔煤電技術(shù)發(fā)展路徑。德國重點開發(fā)高效靈活的超超臨界機組，在提高發(fā)電效率的同時，注重與可再生能源的協(xié)同運行。英國將研發(fā)重點放在CCUS技術(shù)上，投入大量資源推動燃煤電廠“近零”排放轉(zhuǎn)型。作為煤炭依賴度較高的國家，波蘭著力推進循環(huán)流化床燃燒技術(shù)優(yōu)化升級，顯著提高機組運行的靈活性和環(huán)保性能。這些技術(shù)路線雖然各有側(cè)重，但都體現(xiàn)了歐盟國家在保持能源安全的同時實現(xiàn)減排目標的戰(zhàn)略考量。
中國在清潔高效煤電技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進展。通過持續(xù)的節(jié)能降耗技術(shù)改造，先進煤電機組的供電煤耗已降至每千瓦時300克以下。650攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，預(yù)計可將供電煤耗進一步降低至每千瓦時254克，發(fā)電效率提升至50%的水平。在循環(huán)流化床技術(shù)方面，中國不僅完成了300兆瓦等級機組的自主研制與示范運行，還實現(xiàn)了600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐的商業(yè)化運營。此外，在煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，中國自主研發(fā)的煤氣化與甲烷化關(guān)鍵技術(shù)、焦爐煤氣制天然氣技術(shù)等均已建立中試裝置或進入工藝試驗階段。
在煤電碳捕集利用與封存技術(shù)領(lǐng)域，全球主要國家都在積極布局。美國能源部近年來投入約2.41億美元支持碳捕獲技術(shù)研發(fā)，包括前端工程設(shè)計、工業(yè)煙氣捕集和燃燒后捕集等技術(shù)示范。中國CCUS技術(shù)雖然起步較晚但發(fā)展迅速，燃燒前捕集技術(shù)整體處于工業(yè)示范階段，與美國先進水平基本同步；燃燒后捕集技術(shù)處于中試或工業(yè)示范階段，相比美國還存在一定差距；富氧燃燒技術(shù)國內(nèi)外均處于中試階段。
燃煤殘渣資源化利用技術(shù)得到多個國家重視。美國能源部在“碳利用計劃”框架下支持多個研發(fā)項目，包括合成高價值有機產(chǎn)品、開發(fā)藻類固碳技術(shù)、生產(chǎn)碳納米管以及提高建筑材料二氧化碳吸收量等技術(shù)方向。這些技術(shù)不僅有助于降低碳排放，還能實現(xiàn)燃煤副產(chǎn)品的增值利用。
數(shù)智賦能油氣行業(yè)多能協(xié)同清潔利用技術(shù)
多能協(xié)同發(fā)展已成為油氣行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要方向。在風光儲一體化應(yīng)用方面，油氣企業(yè)通過智能調(diào)度和數(shù)字化管理技術(shù)，實現(xiàn)了風電、光伏與儲能系統(tǒng)的高效協(xié)同。國際領(lǐng)先企業(yè)如Equinor公司成功將海上風電與油氣平臺相結(jié)合，通過先進的能量管理系統(tǒng)動態(tài)平衡發(fā)電、儲能和用電需求。油田聯(lián)合站通過余熱回收等創(chuàng)新技術(shù)，顯著提高了能源利用效率。道達爾能源在海島油氣平臺部署的風光發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合電解水制氫技術(shù)，將多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣儲存起來，增強了能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。
風光水儲一體化模式充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和水電資源，構(gòu)建多元協(xié)同的清潔能源供應(yīng)體系。該模式通過改造油田設(shè)施和利用地下空間，大幅提升了能源存儲和調(diào)節(jié)能力。中國海油渤海油田“岸電入?！表椖坎捎酶邏褐绷鬏旊娂夹g(shù)，實現(xiàn)了岸電向海上油田的高效輸送。
美國Quidnet Energy公司創(chuàng)新利用廢棄油氣井進行地下抽水蓄能，為能源儲存提供了新的技術(shù)路徑。巴西國家石油公司則通過浮式生產(chǎn)儲油裝置，整合海上風電、光伏和海水勢能回收技術(shù)，構(gòu)建了綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)。
風光熱儲一體化技術(shù)重點關(guān)注地熱資源的開發(fā)利用，通過改造廢棄油井構(gòu)建地熱循環(huán)系統(tǒng)。沙特阿美公司在胡萊斯油田建設(shè)的智慧油田，采用數(shù)字孿生和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了能源的實時監(jiān)測和優(yōu)化調(diào)度。美國克恩河油田將廢棄的稠油油藏轉(zhuǎn)化為增強型地熱系統(tǒng)，為油田生產(chǎn)和生活區(qū)域提供熱能和電力。中國石油大慶油田通過多能協(xié)同系統(tǒng)，實現(xiàn)了風光熱儲等多種能源的高效集成利用。
風光氣氫儲一體化模式充分發(fā)揮天然氣發(fā)電的調(diào)峰調(diào)頻作用，結(jié)合綠色制氫技術(shù)提升系統(tǒng)靈活性。奧地利利用枯竭氣田開展地下儲氫示范項目，為大規(guī)模氫能儲存積累了寶貴經(jīng)驗。挪威海上油氣平臺通過風電制氫技術(shù)，構(gòu)建了離網(wǎng)型能源供應(yīng)系統(tǒng)。中國石化在西北油田建設(shè)的“風光氣儲”離網(wǎng)系統(tǒng)，集成了多種能源技術(shù)，保障了油田生產(chǎn)的電力供應(yīng)。（作者系邱麗靜 中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院)
責任編輯：江蓬新
