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我国碳产业现状浅析

来源:《中国电力报》 时间:2022-06-02 13:03

  让二氧化碳产出更多价值

  ——我国碳产业现状浅析

  5月10日,由中国华能集团清洁能源研究院牵头制定的国际标准ISO 27927《燃烧后二氧化碳捕集吸收溶液的关键性能指标及测试方法》正式注册立项,实现了我国碳捕集领域在国际标准工作上“零”的突破,将为全球燃烧后碳捕集工艺提供技术规范和评价依据。

  “双碳”目标提出后,碳产业加快发展,从二氧化碳捕集、封装再到利用,一系列技术工艺从示范应用向产业化迈进,保证阶段目标按时兑现。特别是在能源、电力、煤化工等高排放领域,减排降碳面临极大挑战,如何实现低碳转型已成为当务之急。

  政策指引三步走

  2020年9月,我国在第七十五届联合国大会上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

  2021年9月,政府下发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》(以下简称“意见”),《意见》提出到2025年,绿色低碳循环发展的经济体系初步形成,重点行业能源利用效率大幅提升。单位国内生产总值能耗比2020年下降13.5%;单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18%;非化石能源消费比重达到20%左右。到2030年,经济社会发展全面绿色转型取得显著成效,重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平。单位国内生产总值能耗大幅下降;单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上;非化石能源消费比重达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上;二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降。到2060年,绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立,能源利用效率达到国际先进水平,非化石能源消费比重达到80%以上,碳中和目标顺利实现,生态文明建设取得丰硕成果,开创人与自然和谐共生新境界。

  聚焦降碳主战场

  目前,我国每年的碳排放量在100亿吨左右。其中,燃煤电厂、钢铁工业、水泥工业三大行业的排放量占比超过了全国总量的60%。石油化工、工业燃煤供热、交通运输、建筑等行业贡献了剩余约40%的二氧化碳排放量。

  西北勘测设计研究院有限公司太阳能热发电工程研究中心副主任牛东圣表示:“在《意见》中特别提到要推动产业结构优化升级,制定能源、钢铁、有色金属、石化化工、建材、交通、建筑等行业和领域碳达峰实施方案。可以说,这些行业领域是我国节能降碳的主战场。”

  我国实现碳中和面临着碳排放总量大、碳减排时间短、经济转型升级挑战多、能源系统转型难度大等复杂挑战。

  牛东圣表示,在以化石能源为主的今天,有效降碳措施主要有三种途径,首要措施是“提效降耗”,从高碳排放行业入手,通过技术革新、工艺优化等手段,实现节能降耗;其次是“清洁替代”,通过大力促进风电光伏等可再生电源发展,采用太阳能光热及熔盐储热技术进行工业供热/供蒸汽清洁替代等举措,有效改变产业用能结构,减少经济社会发展对化石能源的依赖;第三是“碳移除”,在通过植树造林增加碳汇的同时,大力发展碳捕集、利用和封存(CCUS)技术,增加人工碳汇产生负排放。

  牛东圣强调,目前的技术难点主要体现在高比例可再生能源情景下电力系统的安全稳定运行问题,新型储能、光热、氢能等支撑技术的技术性与经济性之间的平衡问题,低浓度点源碳捕集技术等。

  加速CCUS产业化进程

  基于我国能源结构仍以化石能源为主体这一现实背景,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现化石能源净零排放、保障电力稳定供应的重要途径。

  CCUS技术是由碳捕集与封存(CCS)技术发展而来,二者的主要区别在于是否有对所捕集碳的再利用。CCUS把生产过程中排放的二氧化碳进行捕集提纯,继而投入到新的生产过程中,实现了循环再利用。与CCS相比,CCUS不但可以将二氧化碳资源化,产生可观的经济效益,更具有现实操作性。

  牛东圣表示,当前CCUS市场存在着利用率低、成本高、“伪减碳”等问题,其中CCUS的能耗和成本主要集中在捕集环节,约占总成本的70%~80%。对于以煤化工、天然气净化厂等为代表的高浓度源,碳捕集成本相对较低;而对于燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等低浓度源,由煤燃烧后产生的二氧化碳气源捕集成本仍然偏高。

  除了持续致力于降低碳捕集成本外,进行低能耗、高附加值的二氧化碳资源化利用是CCUS技术商业化的必然选择。

  牛东圣表示,二氧化碳的利用场景主要有地质利用、化工利用、生物利用等,主要产品包括燃料、化学品、建筑材料等。通过优化开发高附加值碳利用技术及创新拓展应用场景,实现碳价值增值,使CCUS技术更具市场竞争力。

  近十年来,CCUS技术在全球迅速推广应用,到2020年,全球二氧化碳捕获能力已达到4000万吨。我国CCUS技术的开发与应用同样取得了一系列重要进展。

  从技术研发层面来看,我国CCUS技术发展与国外先进水平基本处于同一水平;但在示范应用层面,相较于美国、挪威、加拿大等发达国家,我国在示范项目建设规模和产业链集成度等方面仍存在一定差距。

  从政策层面来看,基于我国CCUS产业正处于示范发展阶段的现实,可制定适合我国国情的CCUS激励政策,包括政府或组织机构投资补贴、税收优惠、优先授信和优惠贷款、增加发电配额等,推动大规模CCUS示范与产业化集群建设。同时,积极推动CCUS碳减排量的合理认定,推进CCUS项目形成的国家核证自愿减排量优先进入国内碳排放权交易市场,将助力于形成投融资不断增加、成本持续降低的良性循环。(赵汀)

  责任编辑:牛雅倩