CCUS是什么?CCUS的标准化是什么?
CCUS是什么?CCUS的标准化是什么? CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)碳捕获、利用与封存是应对全球气候变化的关键技术之一,受到世界各国的高度重视,纷纷加大研发力度,在CO2驱油等方面取得进展,但在产业化方面还存在困难。随着技术的进步及成本的降低,CCUS前景光明。 CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)碳捕获、利用与封存 CCUS技术是CCS(Carbon Capture and Storage,碳捕获与封存)技术新的发展趋势,即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯,继而投入到新的生产过程中,可以循环再利用,而不是简单地封存。与CCS相比,可以将二氧化碳资源化,能产生经济效益,更具有现实操作性。
科技部21世纪议程管理中心副主任彭斯震2010年7月22日在《CCS在中国:现状、挑战和机遇》报告发布会上表示,中国的首要任务是保障发展,CCS技术建立在高能耗和高成本的基础上,该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的,中国当前应当更加重视拓展二氧化碳资源性利用技术的研发。他强调:“今后会有越来越多的人用CCUS(碳捕集再利用与封存)代替CCS(碳捕集与封存)。对中国来说,我们也更青睐CCUS。”第三届中国(太原)国际能源产业博览会上,CCUS(碳捕获、利用与封存)成为热门话题。中国工程院院士、清华大学教授倪维斗在博览会上说“中国CCUS目前有很大潜力,应尽快启动”。
二氧化碳的资源化利用技术有合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、化肥生产、超临界二氧化碳萃取、饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、粉煤输送、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培养海藻、油田驱油等。其中合成可降解塑料 和油田驱油技术产业化应用前景广阔。胜利油田电厂已启动CCUS的示范项目。
碳中和目标下,大力发展二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术不仅是未来我国减少二氧化碳排放、保障能源安全的战略选择,而且是构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。随着国内外对气候变化理解和谈判形势的改变,CCUS 技术内涵和外延不断丰富拓展,亟需对 CCUS 技术发展趋势进行系统研判,重新定位技术发展愿景,统筹考虑 CCUS 发展路径。碳中和目标的实现要求我国建立以非化石能源为主的零碳能源系统,经济发展与碳排放脱钩。CCUS 技术作为我国实现碳中和目标技术组合的重要组成部分,不仅是我国化石能源低碳利用的唯一技术选择,保持电力系统灵活性的主要技术手段,而且是钢铁水泥等难减排行业的可行技术方案。
此外,CCUS 与新能源耦合的负排放技术还是抵消无法削减碳排放、实现碳中和目标的托底技术保障。从实现碳中和目标的减排需求来看,依照现在的技术发展预测,2050 年和 2060 年,需要通过 CCUS 技术实现的减排量分别为 6 ~ 14 亿吨和 10 ~ 18 亿吨二氧化碳。其中,2060 年生物质能碳捕集与封存(BECCS)和直接空气碳捕集与封存(DACCS)分别需要实现减排 3 ~ 6 亿吨和 2 ~ 3 亿吨二氧化碳。
从我国源汇匹配的情况看,CCUS 技术可提供的减排潜力,基本可以满足实现碳中和目标的需求(6~21 亿吨二氧化碳)。我国高度重视 CCUS 技术发展,稳步推进该技术研发与应用。
目前,我国 CCUS 技术整体处于工业示范阶段,但现有示范项目规模较小。CCUS 的技术成本是影响其大规模应用的重要因素,随着技术的发展,我国 CCUS 技术成本未来有较大下降空间。预期到 2030 年,我国全流程 CCUS(按 250 公里运输计)技术成本为 310~770 元 / 吨二氧化碳,到 2060 年,将逐步降至 140~410 元 / 吨二氧化碳。
为促进中国 CCUS 技术发展,更好支撑碳达峰碳中和目标实现,建议:
1)明确面向碳中和目标的 CCUS 发展路径
充分考虑碳中和目标下的产业格局和重点排放行业排放路径,重点从减排需求出发,研判火电、钢铁、水泥等重点排放行业以及生物质能的碳捕集与封存和直接 空气捕集的技术减排贡献,预测 2020―2060 年的 CCUS 发展路径和空间布局,为行业乃至全社会碳中和路径确定锚点。
2)完善 CCUS 政策支持与标准规范体系
加速推动 CCUS 商业化 步伐,将 CCUS 纳入产业和技术发展目录,打通金融融资渠道,为 CCUS 项目优先授信和优惠贷款 。充分借鉴美国 45Q 税收法案等国外 CCUS 激励政策,探索制定符合中国国情的 CCUS 税收优惠和补贴激励政策,形成投融资增加和成本降低的良性循环 。完善优化法律法规体系,制定科学合理的建设、运营、监管、终止标准体系。
3)规划布局 CCUS 基础设施建设
加大 CO2 输送与封存等基础 设施投资力度与建设规模,优化技术设施管理水平,建立相关基础设施合作共享机制 。注重已有资源优化整合,推动现有装置设备改良升级,逐步提高现有基础设施性能水平 。充分利用相关基础设施共享机制,建设 CO2 运输与封存共享网络,不断形成新的 CCUS 产业促进中心,推动 CCUS 技术与不同碳排放领域与行业的耦合集成。
4)开展大规模 CCUS 示范与产业化集群建设
针对捕集、压缩、 运输、注入、封存等全链条技术单元之间的兼容性与集成优化,突破大规模 CCUS 全流程工程相关技术瓶颈,在“十四五”期间建成 3 ~ 5 项百万吨级CCUS全链条示范项目。加速突破高性价比的 CO2 吸收 / 吸 附材料开发、大型反应器设计、长距离 CO2 管道运输等核心技术,促进 CCUS 产业集群建设 ;把握 2030―2035 年燃煤电厂 CCUS 技 术改造的最佳窗口期,在电力行业 超前部署新一代低成本、低能耗 CCUS 技术示范,推进 CCUS 技术 代际更替,从而避免技术锁定,争取最大减排效益。
CCUS的标准化
早在2010年秋,美国与加拿大的几十位专家便开始了地质储存二氧化碳国际标准化的“第一步”。
而后,加拿大标准协会(CSA)和二氧化碳国际性能评估中心组织具有CCUS 项目全生命周期知识和经验的专家,制定了已被加拿大标准委员会认可的Z-741标准,从而成为国际标准化组织(ISO)TC-265:二氧化碳捕集、运输和地质存储委员会的种子文档。
2012 年,ISO 成立了TC-265技术委员会,由16 个参与(或投票或“P”成员)国家、10个观察(不投票)国家和6个联络或不投票的非政府组织组成,加拿大主持工作,中国负责秘书处。该委员会的目的是开发和保护一套统一规则和标准的全球共识,恰当、可靠、有效地实施CCS项目。
2013 年2 月,委员会特意成立如下五个工作小组,确定了工作范围、秘书处或“召集人”。捕捉领域工作小组由日本领导,工作范围主要包括富氧燃烧后、富氧燃烧前和富氧燃烧捕获流程,工业处理、分离、净化、脱水、压缩和泵送、液化、安装、运营、维护,CO2流的质量、绩效评估(捕获率、能耗、排放、可靠性和安全性),监测、管理系统、电厂改造。交通工作小组由德国领导,将集中在现有的ISO/TC-67标准未覆盖的管道、船舶、公路、铁路及健康、安全与环境(HSE)方面具体的运输和监控。存储工作小组已分为加拿大主导在岸存储、日本主导离岸存储。工作范围集中在枯竭油气藏与盐碱含水层的存储、场地选择、风险评估、风险管理、井口建设、避免存储泄漏与补救及存储监控等。量化和验证工作小组由中国领导、法国支持,工作领域包括项目边界、工程渗漏、量化过程、CO2量化监测与报告、第三方验证及生命周期分析等。跨领域工作小组由法国主导、中国支持。工作范围包括专业术语、系统集成(全价值链)、全面风险管理、利益相关者的关系与咨询、公众参与、报告以及不同来源气体流的混合。