作為溫室氣體排放第一大國(guó)，30·60目標(biāo)任務(wù)艱巨
時(shí)間緊
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)“碳中和”的時(shí)間安排更加緊湊。我國(guó)計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)計(jì)劃峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，二者之間只有30年時(shí)間。以德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)為代表的歐洲國(guó)家于上世紀(jì) 80 年代末、90 年代初已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，美國(guó) 2007 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，日本2013 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，距離 2050 年碳中和目標(biāo)均有 37——60 年的過(guò)渡期(見(jiàn)圖1)：
任務(wù)重
我國(guó)于2007年超過(guò)美國(guó)，成為二氧化碳排放第一大國(guó)，2019年二氧化碳排放量94億噸，遠(yuǎn)高于同期美國(guó)的52億噸和印度的26億噸(如圖2)。
將30·60目標(biāo)按部門(mén)進(jìn)行分解可以看到，到2050年工業(yè)部門(mén)需減排68%、終端電氣化率58%，建筑部門(mén)減排69%、終端電氣化率64%，交通部門(mén)減排44%、終端電氣化率25%，而電力部門(mén)則需減排80%以上，任務(wù)艱巨(見(jiàn)表1)。
僅靠能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、電氣化等實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，CCUS因此變得不可或缺
僅靠能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、電氣化等主要脫碳手段顯然無(wú)法完成任務(wù)。當(dāng)前，我國(guó)的碳排放主要來(lái)自電力、建筑、交通、工業(yè)四大部門(mén)，二氧化碳的產(chǎn)生來(lái)自一次能源的使用及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程(如圖2)。針對(duì)各產(chǎn)生環(huán)節(jié)，有四大減排思路：
一是調(diào)整一次能源結(jié)構(gòu)。用清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)煤電等化石能源發(fā)電，到2050年，預(yù)計(jì)煤炭發(fā)電占比將降至 9%，石油占比降至8%，天然氣占比降至10%，非化石能源占比上升到73%。但結(jié)構(gòu)調(diào)整存在一定限制，至2050年我國(guó)仍需保留400-700 GW煤電，承擔(dān)基荷、調(diào)峰和供暖需求。
二是終端非電部門(mén)電氣化。擁有清潔電源后，將終端非電力部門(mén)所使用的能源從化石燃料轉(zhuǎn)向電力即可實(shí)現(xiàn)非電部門(mén)脫碳，預(yù)計(jì)2050年工業(yè)、建筑、交通部門(mén)電氣化水平分別為58%、64%、25%。
三是提升工業(yè)生產(chǎn)能效。對(duì)工業(yè)內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝革新，發(fā)展替代原料燃料技術(shù)等。例如，水泥生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)采用碳排放強(qiáng)度低的原料代替石灰質(zhì)原料，包括電石渣、高爐礦渣、粉煤灰、鋼渣等，降低二氧化碳的排放。
四是降低工業(yè)產(chǎn)品的需求量。伴隨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)，對(duì)高耗能產(chǎn)品的需求將持續(xù)下降。
綜合各減排渠道，仍有30%左右的碳排放無(wú)法通過(guò)減排消除，除去自然碳匯后，有10-20億噸的二氧化碳需人工處置，CCUS因此變得不可或缺(見(jiàn)圖4)。
CCUS(碳捕集利用與封存技術(shù))，被認(rèn)為是最具潛力的前沿減排技術(shù)之一(見(jiàn)圖5)。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)第五次評(píng)估報(bào)告指出：如果沒(méi)有CCUS，絕大多數(shù)氣候模式都不能實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。更為關(guān)鍵的是，沒(méi)有CCUS技術(shù)，減排成本將會(huì)成倍增加，估計(jì)增幅平均高達(dá)138%。
近觀我國(guó)，CCUS對(duì)實(shí)現(xiàn)30·60目標(biāo)的必要性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
從經(jīng)濟(jì)性看，我國(guó)依然存在一批建成時(shí)間較短的化石燃料發(fā)電廠，在中短期內(nèi)將其中的大部分直接停用會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。使用CCUS技術(shù)進(jìn)行改造，可以形成一段合理的緩沖期，理想情況下業(yè)主甚至能收回投資。
從靈活性看，CCUS技術(shù)使能源結(jié)構(gòu)得以靈活調(diào)整。為達(dá)到碳中和目標(biāo)，清潔能源比例需迅速上升，但其利用難度也更大，技術(shù)成熟度較低。在過(guò)渡期內(nèi)，配備CCUS的發(fā)電廠則不必嚴(yán)格利用清潔能源，可以靈活調(diào)整一次能源的結(jié)構(gòu)，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
從有效性看，CCUS技術(shù)使凈零排放的目標(biāo)更加現(xiàn)實(shí)。能源結(jié)構(gòu)的變革未必能做到極限，在減排目標(biāo)未完成的情況下，實(shí)施額外的碳捕捉為碳中和目標(biāo)提供有效保障。此外，CCUS與生物能源相結(jié)合，能夠使發(fā)電過(guò)程產(chǎn)生負(fù)排放，對(duì)于一些成本較高或技術(shù)解決方案有限的部門(mén)，該技術(shù)能進(jìn)一步抵消剩余排放。
辰于估計(jì)，到2050年，CCUS行業(yè)需累計(jì)投資3.2萬(wàn)億以上，其中捕集環(huán)節(jié)需投資1.2萬(wàn)億，運(yùn)輸環(huán)節(jié)需投資0.6萬(wàn)億，封存環(huán)節(jié)需投資1.5萬(wàn)億，與此同時(shí)，運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)規(guī)模也將從2025年的217億元提升至2050年的4600億元。
不過(guò)國(guó)內(nèi)CCUS發(fā)展面臨四大困難，完全商業(yè)化尚需時(shí)間
當(dāng)前，我國(guó)每年CCUS封存量?jī)H為10——100萬(wàn)噸，遠(yuǎn)低于美國(guó)每年的2100萬(wàn)噸。截至2019年底，我國(guó)二氧化碳累積封存量200萬(wàn)噸，遠(yuǎn)低于美國(guó)的5800萬(wàn)噸(見(jiàn)表2)。
國(guó)內(nèi)CCUS發(fā)展之所以相對(duì)較慢，主要面臨四大障礙：
法律法規(guī)不健全：從現(xiàn)有政策來(lái)看，國(guó)家對(duì)于發(fā)展CCUS持鼓勵(lì)態(tài)度，但主要以宏觀的引導(dǎo)和鼓勵(lì)為主，并沒(méi)有針對(duì)CCUS發(fā)展有具體財(cái)稅支持。在示范項(xiàng)目的選址、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和地質(zhì)利用與封存場(chǎng)地關(guān)閉及關(guān)閉后的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)控等方面同樣缺乏相關(guān)的法律法規(guī)。
成本居高不下：當(dāng)前技術(shù)條件下，CCUS的捕集和建運(yùn)成本高昂，例如安裝碳捕集裝置，將產(chǎn)生額外的資本投入和運(yùn)行維護(hù)成本；CO2目前輸送主要以罐車為主，運(yùn)輸成本高，而CO2管網(wǎng)建設(shè)投入高、風(fēng)險(xiǎn)大，這也影響著CCUS技術(shù)的推廣。
技術(shù)尚未完全成熟：我國(guó)CCUS全流程各類技術(shù)路線都分別開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)示范項(xiàng)目，但整體仍處于研發(fā)和實(shí)驗(yàn)階段，而且項(xiàng)目及范圍都太小。雖然新建項(xiàng)目和規(guī)模都在增加，但還缺少全流程一體、更大規(guī)模的可復(fù)制的經(jīng)濟(jì)效益明顯的集成示范項(xiàng)目。
項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)較大：CCUS捕集的是高濃度高壓下的液態(tài)CO2，若在運(yùn)輸、注入和封存過(guò)程中發(fā)生泄漏，將對(duì)附近的生態(tài)環(huán)境造成影響，甚至危害人身安全。特別是地質(zhì)復(fù)雜性及其帶來(lái)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的不確定性，嚴(yán)重制約著政府和公眾對(duì)CCUS的接受程度。這需要針對(duì)具體項(xiàng)目在環(huán)境監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)防控的過(guò)程中考慮全流程、全階段來(lái)制定切實(shí)有效的方案。
綜合考慮國(guó)內(nèi)CCUS技術(shù)路線圖和當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境，辰于認(rèn)為CCUS完全商業(yè)化應(yīng)用可能要到2030年之后，相關(guān)企業(yè)需做好技術(shù)儲(chǔ)備以及持續(xù)關(guān)注、投入的準(zhǔn)備。
報(bào)告采集的數(shù)據(jù)截至2021年4月。
原標(biāo)題：雙碳目標(biāo)下，不可或缺的CCUS為何發(fā)展緩慢