觀察丨油氣行業(yè)CCUS應用現(xiàn)狀和發(fā)展建議
來源：中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院 時間：2023-12-08 10:43
中國能源新聞網(wǎng)記者 楊永明
隨著《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和碳中和目標的提出，CCUS作為減碳固碳技術，已成為多個國家碳中和行動計劃的重要組成部分。近年來，油氣行業(yè)積極推進CCUS業(yè)務，將之作為抵消碳排放、中和碳足跡的重要措施。油氣巨頭啟動的大型CCUS項目，正在成為市場增長重要的加速器。然而，CCUS技術發(fā)展仍面臨技術成本高、商業(yè)模式欠缺等問題，距離大規(guī)模商業(yè)化應用仍有較長的路要走。
一、CCUS技術發(fā)展概況
碳捕集與封存（CCS）技術在不改變能源結構的前提下，實現(xiàn)碳的有效封存，是世界公認的最有前景的碳減排技術之一。碳捕集、利用與封存（CCUS）是CCS新的發(fā)展，該技術把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳提純，然后投入新的生產(chǎn)過程中，從而實現(xiàn)碳的循環(huán)再利用。CCUS技術體系涵蓋二氧化碳捕集技術、運輸技術、利用技術以及地質封存技術。隨著技術推陳出新，這一技術體系正在逐步完善和豐富。目前，我國CCUS技術的理論攻關與現(xiàn)場試驗均取得了重要成果和重大進展，工程技術基本實現(xiàn)全流程配套，加速推進CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
二氧化碳捕集技術正在由第一代向第二代過渡，第三代技術也開始嶄露頭角。第一代捕集技術是指現(xiàn)階段已完成工程示范并投入商業(yè)運行的技術，如傳統(tǒng)的燃燒后化學吸收技術、燃燒前物理吸收技術等。第二代捕集技術是指能夠在2025年進行商業(yè)部署的捕集技術，如基于新型吸收劑的化學吸收技術、化學吸附技術等。第三代捕集技術又稱變革性技術，是指能夠在2035年開始投入商業(yè)運行的技術，如化學鏈燃燒技術等。
二氧化碳管道運輸技術具有較高的安全輸送、設計施工、特殊措施難度，但相比低溫儲罐公路運輸，二氧化碳管道運輸在運輸規(guī)模、成本和社會效益方面具有明顯優(yōu)勢，是實現(xiàn)陸上大規(guī)模、長距離、低成本運輸?shù)氖走x。目前我國已有少量短距離、小規(guī)模、低壓力二氧化碳輸送管道。今年7月，我國首條百萬噸輸送規(guī)模、百公里輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——“齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目”二氧化碳輸送管道正式投運，標志著我國首次實現(xiàn)液體二氧化碳長距離密相管輸。
二氧化碳利用技術正在由較早的二氧化碳地質利用實現(xiàn)能源資源增采，如二氧化碳強化石油開采、強化煤層氣開采等，向二氧化碳化工利用和生物利用拓展，逐步實現(xiàn)高附加值化學品合成、生物產(chǎn)品轉化等綠色碳源利用方式。在油氣行業(yè)CCUS技術的主要應用仍是二氧化碳提高采收率。
二氧化碳封存技術按照地質封存體的不同，可分為陸上咸水層封存、海上咸水層封存、枯竭油氣田封存等。近年來，我國開始探索離岸封存的可行性。今年6月，距離廣東深圳西南約200公里的恩平15-1原油鉆采平臺上，高碳原油生產(chǎn)井、生產(chǎn)處理系統(tǒng)、二氧化碳壓縮機等設備依次啟動，將油田開發(fā)伴生的二氧化碳捕獲、分離，加壓至氣液混合的超臨界狀態(tài)后，通過二氧化碳回注井，回注至距平臺3公里、海床之下800多米的咸水層中，實現(xiàn)長期穩(wěn)定封存。這是我國海上二氧化碳封存領域從無到有的重要突破，為未來我國沿海地區(qū)二氧化碳大規(guī)模封存提供了借鑒。
二、油氣行業(yè)CCUS技術應用現(xiàn)狀
?。ㄒ唬┯蜌庑袠I(yè)是CCUS技術發(fā)展的重要推動力量
與煤電、鋼鐵等行業(yè)相比，油氣行業(yè)具有發(fā)展CCUS業(yè)務的天然優(yōu)勢。傳統(tǒng)油氣巨頭具備開發(fā)高度復雜大型工業(yè)設施的豐富經(jīng)驗，同時可以承擔巨大的投資額，掌握精進的技術，擁有強大的資源優(yōu)勢，從而在建造和運營碳捕捉與封存設施方面處于有利地位，有能力實施這樣體量較大的系統(tǒng)工程。此外，CCUS技術涵蓋的一些技術，與油服巨頭的優(yōu)勢相吻合，油服公司在鉆井、建井和油藏方面積累的專業(yè)知識正是捕集和封存二氧化碳的關鍵部分。因此，CCUS業(yè)務對于油服公司來說，也是難得的市場和機會。
油田應用實踐顯示，通過二氧化碳驅油手段，可將捕集的二氧化碳有效利用起來，提高油田采收率10%至20%。當前，油氣行業(yè)高度重視CCUS技術，力圖通過CCUS技術實現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排的雙贏。油氣行業(yè)氣候倡議組織（OGCI）將CCUS技術作為其重點行動方向之一。
?。ǘ┯蜌饩揞^加快規(guī)劃實施大型CCUS工程項目
從國際來看，在歐美，幾大油氣巨頭的轉型技術路徑無一不涉及CCUS技術。作為向低碳化邁進的重要舉措，石油巨頭殼牌宣布計劃從2024年到2025年每年投資高達10億美元用于氫能和CCS技術。雪佛龍計劃未來8年投入100億美元用于可再生燃料、氫能和CCUS等業(yè)務，目標是2030年將可再生燃料總產(chǎn)能提升至10萬桶油當量/日，將可再生天然氣和生物柴油產(chǎn)量分別提升至120萬立方米/日和5萬桶/日。?？松梨趧t計劃將2027年的低碳預算提升至公司總投資水平的25%，并計劃將2030年可再生燃料總產(chǎn)能提升至20萬桶油當量/日。
在中東，沙特阿美等國家石油公司也在推進CCUS等技術，捕集的二氧化碳部分用于提高采收率，部分用于生產(chǎn)藍氫。目前沙特、阿聯(lián)酋和卡塔爾的碳捕集能力超過400萬噸/年，約占全球碳捕集總量的10%，其中沙特阿美碳捕集能力為80萬噸/年，并計劃建設世界上最大的碳捕集與利用項目；阿布扎比國家石油公司計劃將其CCUS產(chǎn)能擴大6倍，2030年碳捕集能力達到500萬噸/年；卡塔爾國家石油公司碳捕集能力為210萬噸/年，計劃2025年將CCS項目產(chǎn)能提高到500萬噸/年，一旦北方氣田擴建完成，CCS項目產(chǎn)能將提高到750萬噸/年。
從國內(nèi)來看，我國二氧化碳地質封存的潛力巨大，近一兩年間，國有油氣企業(yè)加快推進CCUS技術應用專項工程建設。中國石油CCUS項目多點開花，在吉林、長慶、新疆等油田加大實施力度，注氣能力明顯提升，二氧化碳年注入量突破100萬噸，產(chǎn)油30萬噸。“十四五”期間，中國石油將加快推進CCUS規(guī)模化工業(yè)應用專項工程建設，力爭2025年CCUS年注入二氧化碳達到500萬噸，產(chǎn)油量達到150萬噸。
中國石化于2022年8月投產(chǎn)的齊魯石化-勝利油田CCUS項目是我國目前最大的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈示范基地、國內(nèi)首個百萬噸級CCUS項目，標志著我國CCUS產(chǎn)業(yè)開始進入商業(yè)化運營。今年7月，中國石化與殼牌、寶鋼股份、巴斯夫在北京簽署華東CCS四方合作項目聯(lián)合研究協(xié)議。聯(lián)合研究期間，四方將從技術、商業(yè)及政策方面共同評估在華東地區(qū)建設中國首個開放式千萬噸級CCS集群項目的可行性，為華東地區(qū)長江沿線工業(yè)企業(yè)提供靈活有效的二氧化碳減排方案，為國內(nèi)大規(guī)模CCS項目提供案例。
中國海油投用了國內(nèi)海上首個二氧化碳封存量超百萬噸級——恩平15-1二氧化碳回注封存示范工程，并推動大亞灣區(qū)海上規(guī)模化CCS集群研究項目、渤中19-6氣田/渤中25-1油田沙三段項目海上CCUS示范工程研究，規(guī)劃一南一北2個CCUS/CCS示范中心。今年1月，中國海油聯(lián)合廣東省發(fā)展改革委、殼牌和埃克森美孚共同簽署《在中國大亞灣地區(qū)開發(fā)和運營碳捕集、利用與封存（CCS/CCUS）項目聯(lián)合研究協(xié)議》，旨在合力打造中國乃至全球CCS/CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的樣板工程，協(xié)議的簽署標志著我國首個海上千萬噸級CCS/CCUS集群示范項目的聯(lián)合研究工作正式啟動。
三、幾點思考
?。ㄒ唬┯蜌庑袠I(yè)減碳需要緊迫，CCUS是其未來主要發(fā)展方向之一
化石能源的生命周期中必然產(chǎn)生碳排放，要真正實現(xiàn)凈零排放這一目標需要借助有效的碳移除手段。CCUS技術在不改變能源結構的前提下，實現(xiàn)碳的有效封存和利用，是世界公認的最有前景的碳減排技術之一。國際能源署預測，到2050年，捕集的二氧化碳大部分與化石燃料的使用有關。此外，對于油氣行業(yè)來說，實施二氧化碳驅油技術可提高低滲透油田采收率，更具經(jīng)濟性。國內(nèi)低滲透石油資源占總資源量的一半以上。多數(shù)低滲透油田基本沒有自然產(chǎn)能，需要通過壓裂改造等技術手段才能實現(xiàn)工業(yè)性開發(fā)。鑒于二氧化碳驅油技術在開發(fā)低滲透油藏方面的優(yōu)勢，應用二氧化碳驅油技術開發(fā)邊際油藏將是國內(nèi)石油行業(yè)的主要發(fā)展方向之一。
?。ǘ〤CUS技術尚未完全成熟，亟需加快技術研發(fā)和迭代升級
以二氧化碳捕集技術為例，直接空氣捕獲是實現(xiàn)負碳排放必須的技術手段，目前技術尚不成熟。同時，CCUS項目成本高昂，導致CCUS與其他減排技術相比競爭優(yōu)勢不明顯，技術推廣應用受到制約。據(jù)油氣行業(yè)專家測算，如果油區(qū)附近以中低濃度排放源為主，且規(guī)模相對較小，則二氧化碳來源成本相對較高，一般在200~300元/噸。為了更好地應用這一促進化石能源低碳高效開發(fā)的新興技術，需加快技術研發(fā)和迭代升級，保證成本較低的新一代碳捕集技術能夠在窗口期廣泛部署應用，發(fā)揮減排效益。
（三）CCUS商業(yè)模式欠缺，有待配套政策機制進一步完善
與國際上擁有豐富CCUS應用經(jīng)驗的國家和地區(qū)相比，我國CCUS項目經(jīng)濟性難以實現(xiàn)，大規(guī)模商業(yè)化應用面臨挑戰(zhàn)。國際經(jīng)驗表明，政府通過金融補貼、專項財稅、強制性約束、碳定價機制等手段支持CCUS，能提高企業(yè)積極性，推動技術商業(yè)化。因此可參考國際經(jīng)驗，探索制定面向碳中和目標的CCUS稅收優(yōu)惠和補貼激勵等支持政策，同時加快完善CCUS行業(yè)規(guī)范、制度法規(guī)框架體系以及技術規(guī)范，推動CCUS項目獲得碳減排量，提升項目經(jīng)濟性，推動CCUS項目規(guī)?；б婊l(fā)展。同時，國家可出臺相應監(jiān)管措施，明確CCUS項目開發(fā)過程中的權、責、利劃分，提高企業(yè)長期運營的積極性。
責任編輯：張棟鈞
校對：吳蘇靈
