2023年,人类迎来了有记录以来最热的一个夏天,气候问题愈发严峻,联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯甚至发出了“气候崩溃已经开始”的警告,减排降碳迫在眉睫。虽然清洁能源发展势头强劲,但碳排放并不会因此而“绝迹”,想要处置这些增量碳排,最好的办法就是通过技术手段将其捕集起来并应用在无碳排的场景或进行安全封存,这也是CCUS(碳捕集、利用与封存)技术发展和规模化应用的底层逻辑。
对于中美等碳排大国来说,这项技术也在“碳中和”规划中被寄予厚望。以我国为例,在中国长期低碳发展战略与转型路径研究课题组设计的低碳发展行动路线图中,我国二氧化碳排放量会在2025至2030年达峰后持续下降,但直到2050年,仍可能存在每年高达37.9亿吨的碳排放量,即使非化石能源发电占比升至80%以上,电气化水平大幅提升,氢能实现规模化应用,这一数值也只能降到25亿吨左右,想要在2060年实现“碳中和”,努力达到全球1.5℃的温控目标,CCUS技术不可或缺。
近来,政策端、央国企,还有腾讯这样的“大厂”都在这一领域都加大了推动力度,力促CCUS尽快突破技术瓶颈,早日实现规模化的商业应用。
技术攻关:政策端、央国企共同发力,腾讯投入亿元资助
在中国21世纪议程管理中心、全球碳捕集与封存研究院、清华大学联合发布的《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》中,对我国CCUS技术的发展现状进行了分析。报告认为,持续趋紧的外部约束和落实国家“双碳”目标的内部需求推动CCUS由战略储备技术快速升级为现实解决方案,发展需求愈发紧迫,新的技术思路不断涌现,公众认可度进一步提升,但各环节技术发展并不均衡,与规模化商业应用仍有距离,尤其在第二代和第三代捕集技术、海底管道输送、置换水合物、CCUS系统集成优化等方面与国际先进水平尚有差距。
CCUS技术攻关难度大、科研成本高、发展急迫性又强,想要补足短板,追赶领先,就需要多个层次共同发力。目前,顶层设计上,我国已经出台多项相关政策,据不完全统计,截止2023年9月,中央层面已发布近80项CCUS相关政策,其中《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030)》《气候投融资试点工作方案》等政策工具为相关技术“何处找钱”“如何商业化”等重要问题提供了较为具体的支撑方案。地方政府对CCUS技术发展的支持也逐步加强,近20个省、直辖市、自治区已经发布了相关意见和工作方案。同时,石油化工、火电等行业的央国企也积极组织科研力量,以自身领域的应用为导向开展相关科学技术攻关。
除了政策、央国企,想要促进这一前沿技术的发展和应用,社会资本的投入也必不可少,国外早已有埃隆·马斯克、比尔·盖茨等捐助或投资CCUS技术的先例,国内在此领域布局较早、投入较多的是腾讯。2022年,腾讯与冰岛的科技公司Carbfix合作建设首个二氧化碳矿化封存示范项目。2023年3月,腾讯联合产业伙伴、投资伙伴和生态伙伴共同发起名为“碳寻计划”的CCUS项目发展资助计划,预计总资助规模达亿元人民币级别。9月20日,“碳寻计划”首期Top30榜单发布。根据腾讯方面的介绍,计划启动后参与申报的项目超过300个,组委会从中筛选出了30个项目,这些项目都将获得50万元奖金。接下来,组委会还会优中选优,确定数个重点项目,继续投入千万级别的资助。“碳寻计划”包含三条创新赛道,从首期榜单来看,致力于支持实验室或中试阶段的具有突破性潜力的“试点支持赛道”入围项目最多,共14个项目上榜。聚焦初创企业的“初创孵化赛道”首期入围9个项目,聚焦基础能力和数字标准建设的“能力建设赛道”首期入围7个项目。
钛媒体app梳理了“碳寻计划”首期榜单公布后业内的相关讨论,与“直接空气碳捕集”,也就是DAC技术方案有关的项目引发最多关注,包括入围试点支持赛道的浙江大学相关项目、入围初创孵化赛道的霖和气候科技公司相关项目。据业内人士介绍,DAC是目前美国CCUS领域最为火热的技术方向之一,今年8月,美国能源部就宣布了向两个本土DAC项目投入12亿美元的补贴。
此外,在封存、利用方面,一些技术相对成熟,处于初创孵化阶段的项目也受到不少关注,如南京食气生化科技有限公司的用固碳微生物“吃掉”二氧化碳并代谢出可资利用的化合物的“高值化利用”项目,原初科技公司有关大规模低成本永久封存二氧化碳的相关项目等。
示范应用:建设进度逐步加快,高成本等问题凸显
虽然在政策、资本的支持下,我国CCUS技术攻关速度逐渐加快,但相比已经在市场上“呼风唤雨”的的光伏、风电或先行一步的新型储能、氢能,CCUS距离产业化距离尚远。
目前,业内和市场最为关注的是各类示范项目的建设、投运情况。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》的统计,截至2022年底,我国已投运和规划建设中的CCUS示范项目接近百个,其中已投运项目超过半数。自“双碳”目标提出以来,无论是示范项目数量,还是碳捕集能力都以较高的年增长率在发展。
今年以来,数个大型示范项目的进展引发关注。
1月,中石化百万吨级CCUS项目全面建成投产,该项目是我国首个百万吨级CCUS项目。
5月,总投资102亿元人民币的宁夏300万吨/年CCUS示范项目全面开工建设,该项目建成后将成为我国最大的CCUS全产业链示范基地。
6月,中国海油恩平15-1油田群的减碳配套项目正式投用,该项目是我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目。
7月,国家能源集团江苏泰州电厂项目正式投产,该项目是亚洲最大火电CCUS项目,每年可捕集消纳二氧化碳50万吨。
示范项目的快速发展无疑提升了CCUS的关注度和活跃度,但也同时暴露出了不少问题。
首先,从已投运示范项目的运行情况来看, CCUS技术应用成本仍然偏高,尤其是电力、水泥行业。当碳捕集应用的边际成本远高于清洁能源建设和其他减排手段时,其发展动力和商业化、产业化进程就必然受到较大影响。
其次是较高的暂停运行或间歇运行比率。据中国21世纪议程管理中心主任黄晶介绍,我国现阶段的CCUS项目主要以行政命令驱动为主,市场驱动力不足,导致已建成CCUS项目中超过30%处于暂停运行或间歇运行状态。
此外,还有协同发展方面的困局。虽然我国多个省、直辖市、自治区施策推动CCUS发展,高碳排的工业行业如电力、油气、化工、钢铁等也均已开展相关示范,但由于不同行政区域、行业系统的条块分割,想实现跨企业跨行业协作都很困难。
商业前景:商业模式亟待开发,激励机制尚需完善
前沿技术想从实验室、示范应用走向商业化、产业化会面临诸多困难,受困于成本、资金、专业化服务、市场化路径等方面的缺失,倒在成果转化“死亡谷”的例子并不少见。
作为少有成功先例可循的前沿领域,CCUS技术落地也面临着这种不确定性,上文所述成本、市场驱动力、协同发展等方面的问题目前都制约着其规模化、商业化的前景。
根据广东南方碳捕集与封存产业中心的研究,高效可行的CCUS商业模式应该能够把CCUS的开发、建设和运营整合起来,并具备为投资者创造价值的能力。具体来说,其商业模式可分为垂直一体化模式、合伙模式、运营商模式、第三方运输模式四种。目前我国CCUS的发展以单一企业主导的垂直一体化模式为主,虽然短期来看能够避免沟通不畅带来的问题,更快推动项目上马,但长期看,企业间、行业间协作不善将严重制约产业的发展。
而对标欧美等CCUS发展应用相对领先的地区,不断丰富产业价值链,引入越来越多的技术方、投资方参与,多个模式共同发展是大势所趋。除大型天然气开发商、化工企业、运输公司外,工程公司也在模块化碳捕集解决方案开发中扮演了重要角色,在供应链细分领域提供专业化服务的公司更是相继涌现,例如开发运输和封存基础设施的Storegga、Horisont Energi 等。在这种情况下,技术创新、中间环节降成本的效率大幅提升,集群化、规模化水平不断提档。
广东南方碳捕集与封存产业中心研究团队认为,推动我国CCUS商业模式由单一向多元转化,首先应着力发掘多元化收益来源,拓展碳利用方式,如建筑材料、燃料和化学品等,并加强对技术咨询、专业服务企业的培育;其次则是加强市场化机制的建设,进一步拓宽融资渠道,动员多方力量共同参与CCUS项目的建设和运营。
同时,对于活跃市场、增加驱动力来说,现阶段也需要更加完善、有效的激励机制,其中将CCUS纳入碳交易市场是目前业内讨论最多的话题。《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》建议,应加强开发构建面向CCUS全链条的CCER(核证自愿减排量)核算方法学和监测方法学,早日将CCUS纳入碳交易市场,推动CCUS产业集群发展。同时,通过减免采油特殊收益金、对部署CCUS的电厂优先分配发电量和进行绿色电力认证等政策性激励手段推动CCUS早日迈向产业化阶段。
(本文首发于钛媒体APP,作者|胡珈萌,编辑|刘洋雪)
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讲的不错,把最新的碳捕集情况介绍了,CCUS 商业化确实还有很长一段路要走