中国工程院院士高翔:抓住窗口期,科学推广“碳捕手”技术

2023/1/13 16:01:42 人评论 来源:科技日报

中国工程院院士高翔:抓住窗口期,科学推广“碳捕手”技术2023年01月13日 来源:科技日报原标题:抓住窗口期,科学推广“碳捕手”技术高翔 受访者供图当前,我国能源结构以化石能源为主,煤炭仍是当前能源供应的主要来源,也是最主要的碳排放来源。而CCUS技术是目前唯一…

中国工程院院士高翔:抓住窗口期,科学推广“碳捕手”技术

2023年01月13日       来源:科技日报

原标题:抓住窗口期,科学推广“碳捕手”技术

高翔 受访者供图

当前,我国能源结构以化石能源为主,煤炭仍是当前能源供应的主要来源,也是最主要的碳排放来源。而CCUS技术是目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术,因此它不可或缺。

降碳减污,不止要靠种树,更要靠技术。

将二氧化碳从工业或其他碳排放源中捕集分离,并运输到适宜地点加以利用或封存的技术被称为CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)。因其既能够大规模捕集二氧化碳,又能够创造经济价值,是有效控制碳排放、应对全球气候变化的重要技术手段,所以被形象地称作“碳捕手”。

如今,CCUS技术正日益受到世界各国的关注。欧美发达国家较早进行布局,在我国,CCUS技术也已经进入到了工业化示范阶段。2022年4月,国内首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化—胜利油田CCUS项目开启生产调试。

“CCUS将是未来我国实现碳中和目标技术组合中不可或缺的组成部分。”中国工程院院士、浙江大学碳中和研究院院长高翔近日在接受科技日报记者采访时表示,要抓住窗口期,科学推广“碳捕手”技术。

实现碳中和不可或缺的技术之一

记者:您可否先为读者科普一下,什么是CCUS技术?它的“捕碳”能力如何?

高翔:这项技术是指将二氧化碳从工业过程、能源利用过程或大气中分离出来,直接加以利用或将其注入地层以实现二氧化碳永久减排,它是应对全球气候变化的关键技术之一。

2020年,全球利用CCUS技术捕集的二氧化碳总量约0.4亿吨,约占全球碳排放总量的0.1%。根据国际能源署(IEA)预测,到2050年,全球利用CCUS技术捕集的二氧化碳总量将达到76亿吨,约占2020年全球碳排放总量的22.4%。可见,未来CCUS行业发展前景可观。

记者:您曾提出,CCUS是一项具有大规模减排潜力的技术,是实现碳中和、应对全球气候变化不可或缺的技术之一,为什么这么说?

高翔:在实现碳中和进程中,清洁能源逐步替代传统能源需要较长的时间。当前,我国能源结构以化石能源为主,煤炭仍是当前能源供应的主要来源,也是最主要的碳排放来源。而CCUS技术是目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术,因此它不可或缺。

准确地说,CCUS是一套包含捕集、输送、利用、封存的链条式技术体系。在实现碳中和的多种技术路径中,针对不同情景,CCUS技术有不同的配置方案,也将发挥不同的作用。

目前,我国电力行业的碳排放量约占能源行业碳排放量的41%,火力发电是最主要的碳排放源。未来,可再生能源将从补充能源转变为主体能源,化石能源则从主体能源转变为保障性能源。在实现这一转变的过程中,配有CCUS的化石能源发电或将成为一种重要的减碳路径,支撑实现化石能源利用过程的低碳排放。

除此之外,CCUS技术还可以被用于增采矿产资源、增产农作物、矿化养护混凝土,甚至能够合成液体燃料、二氧化碳基可降解塑料等。其中,二氧化碳基可降解塑料可在自然环境中完全降解,能够被制成一次性包装材料、餐具、一次性医用材料等。

记者:当我国实现“双碳”目标后,还需要CCUS技术吗?

高翔:未来,我国的能源体系将是化石能源与可再生能源、核能等多能互补的低碳能源体系。但是,这并不意味着清洁能源可以“包打天下”。据预测,即便到了2050年,化石能源仍然将占我国总体能源消费比例的10%到15%。

我们可以用极限思维思考这个问题,将来如果新能源和可再生能源全面替代了化石能源,能源系统的碳排放量或将微乎其微,用农林碳汇即可抵消,那么CCUS技术就不再成为必选项。另外一种情况是,考虑能源安全、产业结构、资产搁浅风险、电网稳定性要求等因素,未来我国不仅需要利用一定的化石能源,还必须考虑工业排放源的碳排放,那么要实现碳中和就必须部署相应规模的CCUS项目。

达到低成本运行是关键

记者:您能否介绍一下,当前我国的CCUS技术在世界范围内处于什么水平?您如何看待各地纷纷上马CCUS项目?

高翔:目前,我国的CCUS技术整体上尚处于试点示范阶段,虽然某些关键技术还在试验摸索中,但整体技术发展水平与国外相当。

我国CCUS技术的起步时间与国外相差不多。“十一五”以来,我国不断加大CCUS技术研发支持力度,通过开展CCUS技术示范项目,积累了CCUS技术系统集成运行的成功经验。截至目前,我国已经成功开展每年10万吨规模的CCUS技术全流程示范项目,建成每年最大捕集能力为100万吨的碳捕集示范装置……

近年来,尤其是在“双碳”目标被提出以来,我国相关行业与地方在积极建设布局CCUS项目。

如中国石油化工集团有限公司在2022年2月启动了300万吨级的CCUS重大工程示范项目;广汇能源股份有限公司300万吨CCUS项目在2022年3月正式开工建设;中国海洋石油集团有限公司海上千万吨级CCUS集群项目已签署谅解备忘录……

相关项目建设如火如荼,这一方面源于石化能源领域清洁低碳转型的倒逼压力,另一方面源于各石化企业及单位热情拥抱涉及碳中和的各种新技术、新方案。

记者:您认为,应该如何合理布局CCUS项目、引导其走上良性发展道路?

高翔:CCUS是一个复杂的链式技术体系,其中,捕集、运输、封存及监管等环节是纯成本消耗行为,只有利用环节可产生收益。CCUS的整体成本将取决于二氧化碳利用收益与其他成本的叠加结果。目前,在大多数情况下,CCUS技术的应用成本远高于收益,技术的经济性不高,也就不被社会资本青睐。

要打造更多“碳捕手”,实现低成本运行是关键的挑战所在,需要不断推动CCUS技术和产业进行迭代升级。对于合理布局CCUS项目,我有以下三点建议。

首先,新上马的CCUS项目,应起到示范引领作用,不光实现先进技术的应用,还需要根据自身条件进行全面的评估与规划,避免因过快决策与执行而忽略项目工程在未来长期运行中产生的问题,最终导致设备间歇性运行。与此同时,新布局的CCUS项目要尽量采用国产化技术,以高端装备自主可控确保国家能源安全和产业链供应链安全。

其次,建议在有条件的地区进行产业集群规划。由于电力、油气、煤化工分别处于CCUS技术产业链的不同位置,彼此的依赖度差异明显,目前油气企业向电力和煤化工行业购置二氧化碳的动力明显不足,形成典型的买方市场。区域产业集群有望协调企业需求的差异,有效衔接各环节,实现整体发展。

最后,期待相关部门出台CCUS技术配套激励政策,提高社会资本参与的积极性,比如通过完善碳市场交易,让CCUS项目也能参与到碳交易中等。

加快建设大规模集成示范工程

记者:您认为,在助力“双碳”目标方面,CCUS技术应该如何发力?

高翔:实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,科技创新将发挥不可替代的作用。面向实现“双碳”目标的需求,加强新一代技术研发是当务之急。

要加快建设大规模全链条集成示范工程,超前部署新一代低成本、低能耗CCUS技术与装备,充分把握实现“双碳”目标预留的时间窗口期,争取到2035年初步实现商业化应用,到2050年在多个行业实现广泛推广。

记者:具体来说,您认为我国应该怎么做呢?

高翔:具体提三点建议。

首先,建议加大对CCUS技术的投入,支持CCUS关键核心技术和装备的研发与应用。

其次,建议加强统筹规划和系统部署,制定推动CCUS示范项目产业化发展政策,制定科学合理的涵盖CCUS技术建设、运营、监管及终止的制度法规和标准体系。

最后,建议加快开展大规模的集成示范,加速推进产业集群建设,逐步将CCUS技术纳入到能源和工业等绿色发展技术支撑体系。(记者 何 亮)

(责编:郝孟佳、李依环)

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