CCUS的发展现状与机遇
2021年8月5日 | 第6期
2021年8月5日，碳中和早餐会第6期邀请到上海交通大学李佳分享二氧化碳捕集与封存利用，主要介绍了CCUS技术和全球及全国CCUS项目。共有19位PEVC机构的投资人出席了本次闭门会议。
本期嘉宾介绍
李佳
李佳教授目前是上海交通大学副教授，并且兼任谢菲尔德大学的客座教授。同时，她还领导一个国际专家小组进行亚行资助的“在中国（广东）推广 CCS”项目，以及参与在上海的姊妹项目。李佳教授自 2013 年起在爱丁堡大学任职 CCS 讲师。在此之前，她曾在英国艾克赛特大学工程、数学和物理科学学院担任低碳能源专业讲师。
1 CCUS技术
碳捕集的技术路径：电厂
碳捕集有三种技术路径：燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧。
1) 燃烧后捕集：火电厂的烟气先进入DCC（direct contact cooler），进一步脱除硫化物、氮氧化物；之后，气体进入吸收塔，在吸收塔里面发生二氧化碳被吸收的反应。
2) 燃烧前捕集：空气分离设备将空气中的氧气和氮气分离，用氧气和燃料（一般以煤为主）气化，气化之后形成合成气。为增加合成气二氧化碳浓度，需通过转换反应形成氢气和二氧化碳，其中浓度较高的二氧化碳可以进行压缩和封存。
3) 富氧燃烧：富氧燃烧也是需要空气分离设备，用氧气和二氧化碳的混合气在锅炉里和煤进行燃烧，燃烧完成后是纯度比较高的二氧化碳气体。二氧化碳气体可以再循环到富氧燃烧锅炉里面，等于用二氧化碳替换了空气中的氮气，所以可以得到95%以上的二氧化碳。
就这三种技术而言，成熟度最高的是燃烧后捕集，其次是燃烧前捕集，最低的是富氧燃烧。同时，技术成熟度也跟辅机设备相关，比如说中国的空气分离设备的成本就非常高。
2 碳捕集的技术路径：化工厂
化工厂碳捕集技术是以燃烧后捕集为主。
1) 高浓度的排放源：氢气生产，95%-99%浓度的二氧化碳，只需要直接加一个泵，即可分离二氧化碳；
2) 燃烧部分：10%，和普通燃煤电厂成本相近；
3) 电力利用部分：4 %，比燃煤电厂的成本更高
碳利用和封存的技术路径
按总的利用程度来说，主要有以下三种：
1) enhanced oil recovery：封存到油田里面，但是油田是有限的；
2) enhanced coal bed methane recovery：即在煤层气开发的过程中，先把二氧化碳通进去，把煤层气里面的甲烷收集、利用；
3) 直接埋存到盐水层：这种项目在全世界都做得不是很多，因为不可以额外提供现金流，但是，这种项目在量上是最大的，因为油田和煤层气是有限的。
3 全球及全国CCUS项目
CCUS项目分布：全球
据统计，2019年全球还在运行的碳捕集与封存大型项目有35个。对于电厂来讲，要达到一年捕集量超过100万吨，才叫能够被称为大型捕集项目；对于化工厂，要超过一年20万吨的总量且做到一体化才能被称为CCS项目。很多项目只能做到其中的一个环节。
CCUS项目分布：全国
截至2020年11月，中国已建成的CCUS示范项目至少有21项。碳中和驱动下，项目规模和项目数量会持续扩大。
中国大部分的碳捕集与封存技术项目都靠近沿海，在西部只有敦华石油-克拉玛依油田甲醇厂项目（6万吨/年）。参与的机构都是大型的国企或者央企。
商业化的瓶颈在于封存，碳捕集可以有各种来源；运输可以使用管道或者槽车；而碳封存的话，并不是很多地方都可以做封存。
4 Q&A
*全国可能只有一半的火电厂适合碳捕集的原因是什么？从长远看无法****碳捕集****的电厂是否会被提前关停？*
1）第一种原因是空间不够，电厂布局非常紧密。由于酸性腐蚀气体引管不宜过长，捕集设备最好放在烟囱旁边，另外还需要鼓风机。而对于化工厂来讲，布局会更加紧密；第二种原因是封存地，一般建议排放源的封存地距离不要超过300公里。比如，西藏的火电厂很难在西藏找到封存地。第三点是对于沿海地区，只能离岸封存，成本会贵20到30倍以上。
2）如果后续要求更严格，应该是会提前被关停的。捕集预留的设备是防止新电厂在做投资的时候被提前关停，因为新电厂建厂的时候一般是有25年的设计寿命。
*碳捕集项目的建设周期和成本*
建设周期大概是12到18个月，调试的过程中比较长。碳捕集的运行成本大概200块钱一吨，不包括项目折旧。
*德国的电厂在2006年之后都做CCS预留，但后面反而导致德国煤电加速退出了。CCS预留路径下对中国煤电的影响？*
因为欧洲电网大部分连通，通过super grid输送电力。去年，德国发生西部失电问题，因为三个常规火电厂同时维修，可再生能源提供的电力不足，导致了一系列的电网事故，考虑到我国的能源安全，即便按照现在3060年计划，火电厂有序减量，不可能完全退出的。
*碳捕集之后的碳资产如何接入碳市场，国内CCUS项目有多少申请过碳减排？*
国内唯一一个净减排项目是国家能源集团（神华）在鄂尔多斯的项目。它是在煤制油厂捕集了10万吨二氧化碳，封存在附近的封存地。
现在CCUS项目暂时没有被列入可减排量里。未来只有盐水层绝对封存才可能被列入。
哪个行业在短期内可以支撑CCUS的绿色溢价？
至少是要跟国外有国际贸易的行业，出口部分有要求。比如说，汽车制造商对钢铁企业要求用碳中和的钢材制造车；药品行业需要第三等级的碳中和，即要求所有供应商都提供碳中和的原材料，同时内部发电自己来做CCUS。
二氧化碳的利用
二氧化碳最好的利用出路是用来做饮料。但是需求量非常少，单个地区碳捕集一年有30万吨的量，用来做饮料只能用掉大概3万吨，做化肥也是类似的。制砖在河南有落地的项目，钢材目前没有落地。
碳封存的上限
将温室气体控制在450-550 PPM的情况下，对应的目标是2100年，还有80年。只要增速不要过快就可以了，即便所有的电厂都开始普及CCUS技术，碳封存的量是足够的。
我们至少不会选择地震带或者地质活跃的地方。对于油气田，回注二氧化碳气体的时候，只要不要超过突破压力即可。
志愿者根据会议讨论整理，未经发言专家审阅。
由北京绿色金融与可持续发展研究院“金融支持绿色科技平台”和“能源跳动社区”共同主办