CCUS技术流程、定位及政策情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/12/27 16:45

美国在CCUS领域处于全球领先地位,这主要得益于美国在财政和税收方面 对CCUS技术研发和应用的大力支持。

1.CCUS介绍

二氧化碳(CO2)捕集利用与封存(CCUS)是指将CO2从工业过程、能源利 用或大气中分离出来,直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程[2]。 CCUS是在二氧化碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)的基础上 增加了“利用”(Utilization,U),CCUS按技术流程主要分为捕集、输送、利 用与封存环节。

——CO2捕集技术是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来并捕 集的过程,是CCUS技术系统中的关键环节,同时也是耗能和成本较大的部分。 碳捕集方式主要包括燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集[3][4]。其中,燃烧后 捕集的常用方法有化学吸收法、物理吸附法、吸附分离法(变温吸附法和变压吸 附法)、膜分离法、钙循环法和低温蒸馏法等[5]。

——CO2运输是指将捕集或纯化后的CO2通过公路/铁路、船舶、管道等方式 运输到可利用或封存场地等指定地点的过程,是CCUS技术系统的中间环节。鉴 于不同运输方式的优缺点,CCUS项目的运输需要从运输容量、运输距离、运输 成本、市场因素以及运输沿线交通布局等方面综合考虑。 ——CO2利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程, 利用方式主要包括: (1)物理利用,主要应用于食品、制冷、发泡材料、焊接等行业。例如, 在食品行业中,CO2被用作碳酸饮料、啤酒的添加剂,以及在食品冷链运输过程 中作为制冷剂(干冰);在发泡材料领域,CO2被用作发泡剂以生产挤塑板保温 材料;在金属加工领域,CO2被用作惰性气体用于焊接。其特点是利用后的CO2 最终仍会排放到大气中。

(2)化工利用,是指以CO2为原料,与其他物质发生化学反应,产出附加 值较高的化工产品。目前CO2作为化工原料被广泛应用于多种生产过程中。如通 过加氢合成甲烷、醇类(如甲醇、乙醇等)、醚类(如二甲醚)、有机酸(如甲 酸)及低碳烷烃等工业合成气。此外,CO2还用于生产纯碱、小苏打、白炭黑、 硼砂及各种金属碳酸盐等大宗无机化工产品。然而,部分化工产品在之后的应用 过程中,仍可能因化学反应再次释放CO2。 (3)矿化利用,是指利用富含钙、镁的大宗固体废弃物(如炼钢废渣、水 泥窑灰、粉煤灰、磷石膏等)将CO2化学吸收转化成稳定的无机碳酸盐的过程, 在实现CO2减排的同时得到具有一定价值的无机建筑材料产品,以提高CO2和固 体废弃物资源化利用的经济性。

(4)生物利用,主要是指生物固碳,利用生态系统中植物的光合作用吸收 CO2。目前研究主要集中在微藻固碳和农作物CO2气肥使用上。目前微藻固碳技 术主要通过微藻将CO2固定后转化为液体燃料、化学品、生物肥料、食品和饲料 添加剂等,通过微藻的固碳实现人工碳循环。农作物CO2气肥技术是将来自能源 和工业生产过程中捕集的CO2调节到一定浓度注入温室,来提升作物光合作用速 率,以提高作物产量。 (5)地质利用,主要是用CO2来驱油/气(石油/煤层气、天然气、页岩气 等)。CO2驱油/气是一种把CO2注入油层(或煤层)中以提高油气采收率的技 术,其主要目的是最大限度地提高油气采收率,而不是储存CO2,虽然在实现驱 油/气后有一部分CO2被永久储存在以前含有碳氢化合物的孔隙空间中,但是CO2 封存量少、封存时间短,且可能会从钻井中泄漏出来。因此,CO2驱油/气只能看 作是部分消纳CO2的过程。

——CO2封存,是通过一定技术手段将捕集的CO2注入深部地质储层,使其 与大气长期或永久隔绝,从而实现碳减排的过程,封存方式主要包括地质封存和 海洋封存: (1)地质封存是将捕捉到的CO2压缩(不小于CO2的临界压力74bar,通 常为100 bar或更高,以提供适当的安全裕度并考虑管道中的压降)储存在至少 800m深度的地质构造当中(目前主要有咸水层、油气层、煤层和页岩气层四 种),实现与大气长期或永久隔绝。目前主要采用油气层封存方式。 (2)海洋封存主要有两种封存方式:“溶解型”海洋封存和“湖泊型”海 洋封存。“溶解型”海洋封存是将CO2通过固定管道或移动船只注入海洋深层 (水深1000米以下较为常见)并使其溶解到水体中;“湖泊型”海洋封存是将 CO2通过固定管道或者安装在海床深度3000米以下的沿海平台注入海底,使其沉 降。初始状态下,CO2以液体形式沉积在海床上,由于其密度高于水,因此会形 成一个“湖”,从而延缓CO2向周围环境的分解和扩散。

2.CCUS定位

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)历次评估报告中对CCUS技术定 位演变大致可以分为三个阶段,从最初的“可行方案”到“关键技 术”,再到如今的“不可或缺”,逐步明确了CCUS技术在各领域实现碳中和目 标进程中的关键性和重要性。

随着CCS技术的发展以及认识的不断深化,我国于2006年在北京香山会议 首次提出CO2捕获、利用与封存技术(CCUS),引入了CO2资源化利用技术。在 双碳目标的驱动下,随着新的应用场景不断涌现和深度减排需求的增加,CCUS 技术的内涵和外延得到了丰富与拓展,我国对CCUS技术的定位也在不断被重新 审视和调整,已经从碳减排储备技术变成了碳中和关键碳减排技术。

3.CCUS政策

3.1 国际政策

为推动CCUS技术研发和项目建设,美国、欧盟、加拿大在产业发展、技术 研发、标准规范以及资金税收等方面建立了“四位一体”的CCUS支持政策体系 ,有效促进了CCUS技术的研发创新和建设应用。其中,税收抵免、 直接资金支持以及碳税等资金支持政策在CCUS项目的前期建设中发挥了重要 作用。

(1)美国 美国在CCUS领域处于全球领先地位,这主要得益于美国在财政和税收方面 对CCUS技术研发和应用的大力支持。自 2008年起,美国通过《国内税收法》第 45Q条款为二氧化碳封存提供税收抵免(45Q税收抵免)。2018年,美国政府加 大了对CCUS项目的支持力度,实施了更高的45Q税收抵免,对实施CO2驱油的 项目提供每吨35美元的税收抵免,对咸水层封存的项目提供每吨50美元的税收 抵免。2022年8月,美国颁布了《通货膨胀削减法案》(IRA),进一步增强了 45Q条款的税收抵免政策:将工业用途CCS的税收抵免从每吨35美元提高到每吨 60美元,将用于地质存储CCS的税收抵免从每吨50美元提高到每吨85美元;并为 直接空气捕捉(DAC)项目提供高额补贴,将直接从大气中捕获并封存的CCS的 税收抵免从每吨50美元提高到每吨180美元。45Q税收抵免政策加速了CCUS项目 的部署。

(2)欧盟 欧盟在CCUS制度化和规范化方面走在全球前列。2009年欧盟制定了“二氧 化碳捕捉和储存指令”(2009/31/EC),是世界第一部关于CCS的法律,对CO2 的运输、封存场地选址、勘探和封存许可证发放、CO2监测以及信息公开等方 面的要求作出了明确规定。欧盟的碳排放交易体系(EU-ETS)是全球首个区域 性、强制性的碳排放交易体系。在第三阶段(2013-2020)期间,欧盟将捕获、管道输送和CO2的地质储存项目纳入了该体系,并将其作为联合履行机制(JI) 项目的减排量(ERU)来处理。欧盟还通过多项研发资助计划来支持CCUS的研 发和部署:一方面,通过“创新基金”为CCUS项目提供资金支持。2022年11 月,欧盟委员会将“创新基金”规模提升至30亿欧元。另一方面,通过科研资 助计划“地平线欧洲”推进CCUS技术的发展,该计划在2021年和2022年分别为 CCUS技术研发提供了3200万欧元和5800万欧元的资金支持。

(3)加拿大 为了鼓励私人投资CCUS项目,加拿大通过碳排放定价、投资税收抵免以及 要求降低燃料排放强度的清洁燃料法规(CFR)等措施大力推动CCUS的发展。 2020年11月,加拿大政府宣布了一项为期10年、总额约1.5亿美元的低碳和零排 放燃料基金,用于支持CCUS等清洁能源技术的发展。此外,加拿大政府还宣 布,到2030年CO2捕集项目设备成本最高可获得50%的税收抵免。2021年,加拿 大最高法院通过了《2018年温室气体污染定价法》,将碳税从2021年的每吨40 加元提高到2030年的每吨170加元,高昂的碳税和严苛的环保政策驱动企业(尤 其是油气企业)积极发展CCUS项目。在碳市场方面,加拿大阿尔伯塔碳市场也 是国际上纳入CCUS项目最多的碳市场,CCUS项目可通过阿尔伯塔排放抵消体系 (AEOS)进行认证,签发核证减排量,在阿尔伯塔碳市场进行碳排放抵消。

3.2 我国政策

在我国“双碳”目标提出后,各部委和地方围绕碳达峰碳中和目标,陆续 出台了一系列政策,构建了“1+N”政策体系,从科技研发、示范应用、财政补 贴、绿色金融、标准规范等多方面对CCUS技术进行系统性支持(见附表)。虽 然全国范围内尚未有税收减免政策,但一些省市率先推出了补贴措施。例如,深 圳市对CCUS示范项目可提供最高达1000万元的资助,投产后每吨二氧化碳补贴 20元。中国人民银行创设了“碳减排支持工具”,商业银行可以从人民银行获批 资金,为符合条件的CCUS示范项目提供绿色金融支持,如中石化齐鲁石化-胜利 油田百万吨CCUS项目获得了中国建设银行的绿色贷款服务。

目前,我国相关政策大多集中在CCUS相关技术的研发、试点应用以及加快 标准研制方面,在支持CCUS项目基础设施建设方面相对薄弱。这主要是因为我 国CCUS产业仍处于起步阶段,与发达国家相比,技术发展时间较短,整体技术 水平相对较低。