解码CCUS—我国碳捕集、利用与封存现状、成本及对策透析.pdf

I焦点透视FOCUS解码CCBS我国碳捕集.利用与封存现状、成本 及对策透析栏目编辑田野电子邮箱ed66vip.sina.c o m全国碳排放交易市场发令枪刚响，国家发改委 就下发了关于请报送二氧化碳捕集、利用与封存(ecus)项目有关情况的通知，碳市场火热气氛再 次被点燃。边是碳交易，一边是碳回收，ecus由此站上 风口，成为实现碳中和的新赛道。CCUS,全称Carbon Capture,Utilization and Storage,指二氧化碳捕集、利用与封存。简单概括成 3个字：收、储、用。但今后30年，它却是能源企业深 度脱碳最锋利的技术和最佳解决方案。(石油加工、炼制与化学原料和化学制品制造业)碳 排放量接近5亿吨，假设化工行业碳排放量不递增，那 么到2050年，CCUS技术可以吃掉”3倍化工行业 碳曲E放 当量。CCUS惊人的“吞噬能力可见一斑！CCUS技术对于碳排放效用已成为全球共识。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估 报告指出：如果没有CCUS,绝大多数气候模式都不 能实现减排目标。更为关键的是，没有CCUS技术，减排成本将会成倍增加，估计增幅平均高达138%。根据国际能源署(IEA)数据，预计2050年,IEA表述更为直接，其在纟全球煤炭市场报审CCUS将贡献约*4%的二氧化碳减排量。14%是什(2018-2023)中称，.煤炭未来可持续发展取决于CCUS,“没有CCUS,就没有煤炭行业的未来”。个中么概念？联合国环境规划署(U N EP)报告称，2019讒视ecus经济性分析大气中含有二氧化碳、甲烷、水蒸气等温室气体，这些温室气体 形成“温室效应”，就像给地球盖 上了一层厚厚的棉被，是地球拥有 适宜生命繁衍的条件之一。但工业 革命以来，人为活动导致温室气体（主要是二氧化碳）排放增多，使 全球气候明显变暖，给地球生态系 统带来连锁效应。“目前，全球二氧化碳浓度已 超过410ppm,这一数值比150年 前高约45%,且增速比历史最高 速度高出百倍以上。”中国科学院 大气物理研究所副研究员魏科介 绍，目前全球变暖还在加速，其 影响不断凸显德国慕尼黑再保 险公司一份报告显示，2020年全 球风暴、野火、干旱、洪灾等自 然灾害造成的损失高达2100亿美 元，远超2019年的1660亿美元。由于国际上对全球变暖的担 忧，全球范围内的碳元素管理成 为21世纪以来全球变化研究的热 点领域。研究表明，全球碳循环过 程与人类活动，特别是化石燃料 燃烧和土地植被覆盖变化有着密 切关系。“油气行业既是能源生产者，同时也是会产生大量碳排放的行 业，从开采、运输、储存到终端 应用环节，都会产生碳排放。”中国国际低碳经济研究所执行所 长、对外经济贸易大学教授董秀 成指出，“比如，上游油田开采过 程中需要加压、加热、注水、注 剂，这些措施本身就是碳排放过 程。炼化行业同样如此，需要通 过燃烧供能、供热，一直到油气 产品的终端使用，交通、发电领 域，也都会产生碳排放。”清华大学能源环境经济研究 所数据显示，仅仅依靠增加可再生 能源使用量和运输领域广泛采用 电气化技术，是无法实现净零排放 目标的。作为被国际能源署仃EA）定 义为“连接现在与未来能源的桥 梁”技术，二氧化碳捕集利用与封 存（CCUS）技术.被认为是最具前 景的碳减排技术方案之一,也是未 来实现碳中和愿景的关键技术方 案之一。ecus技术是指将二氧化 碳从相关排放源捕集并分离出来，输送到海洋、油气田等地点进行长 期封存，从而减少温室气体排放，以减轻对环境的不利影响。根据全球碳捕集与封存研究 院发布的全球碳捕集与封存现 状数据，目前全球总计有65座商 业CCS（碳捕集与封存）设施，每 年可捕集和永久封存4000万吨二 氧化碳。CCS净零排放贡献巨大，分别为钢铁、水泥、化工、发电等 部门减排量贡献16%-90%不等。大规模二氧化碳捕集量主要集中 在北美和欧洲，占62%；其次是澳 大利亚和中国。从二氧化碳排放 源类型及规模来看，全球大规模 综合性项目涉及的排放源有电厂、天然气处理、合成气、化肥、制氢、炼油及化工行业。其中，电厂捕集 量最大，占52%；其次是天然气处 理，占20%；合成气占14%。CCUS是由碳捕获、利用与封 存组成，因此在进行全过程成本估 算时,必须全面考虑这三个环节。“在成本估算时，不仅要对38 I 中国石油企业 CHINA PETROLEUM ENTERPRISE I 2021.8栏目编辑田野电子邮箱ed66vip.sina.c o m目前，全球二氧化碳浓度已超过41 Oppm,常规成本进行详细估算，而且对于 可能发生的非常规性成本也要视 具体情况做预先计提。在收益估 算时,对碳排量单价的估计要参考 国际碳交易市场牌价，且要考虑资 金时间价值因素，选择合理的贴现 率。此外，还要考虑项目的附加收 益，按单个项目的具体情况进行详 细估算，这样才能保证总收益估 算的精确性。”北京理工大学能源 与环境政策研究中心魏一鸣教授 介绍。对于二氧化碳捕集成本主要 影响因素是二氧化碳排放浓度和 流量。二氧化碳排放浓度越高，捕 集成本越低；排放浓度越低，捕集 成本越高。对于二氧化碳压缩成 本，主要影响因素是二氧化碳流量 和运输距离。流量对成本影响趋势 为：在一定流量范围，压缩成本随 流量增加而减小，当流量达到一定 规模时，由于压缩功率加大而需增 加压缩链，使得投资和运行成本增 加。对于二氧化碳运输成本，主要 影响因素是运输距离和二氧化碳 流量。运输成本随运输距离增加 呈需函数递增，随二氧化碳流量增 加呈幕函数递减，运输距离越长随 流量递减速度越快。以来源成本最低为原则选用 二氧化碳排放源，捕集成本估算 结果表明：高浓度排放源在排放 点成本（捕集成本压缩成本）多 小于150元/吨，排放量较小的排 放源，其成本可达到250元/吨；中 浓度排放点的成本多在108-190 元/吨；而低浓度排放点成本多在 270-420元/吨。根据生态环境部环境规划 院发布的中国二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）年度报告（2021）中国CCUS路径研究（简称中国ecus路径研究）数 据，我国ecus技术整体处于工业 示范阶段，但现有示范项目规模较2021.8 I CHINA PETROLEUM ENTERPRISE 中何和油企她 I 39焦点透视FOCUS小。CCUS技术成本是影响其大规 模应用的重要因素，随着技术发 展，我国ecus技术成本未来有较 大下降空间。预期2030年，我国全 流程CCUS（按250千米运输计）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。“从碳利用和封存方式看，燃 煤电厂碳捕集后一般为食品或工 业所用，煤化工碳捕集较多用于 驱油（EOR）以提高石油采收率。”中国石油学会石油工程专业委员会 主任袁士义院士认为，我国约130 亿吨原油地质储量适合二氧化碳 驱油，可提高采收率15%,增加可 采储量19.2亿吨，并封存二氧化碳 约47亿-55亿吨；若考虑全部油藏 潜力，封存量将达150亿吨以上。依此测算不同油田进行二氧 化碳驱油时所能承受的二氧化碳 来源成本，关键参数取值为：油 价60美元/桶、增值税17%、城建 税7%、教育附加费3%、资源优惠 税0.035%、所得税25%、贴现率 12%、特别收益金起征点为油价65 美元/桶、税率20%-40%、实行5级 超额累进从价定率计征，折旧年限 10年。因而，国内各油田二氧化碳 驱油（CO2-EOR）对二氧化碳来源 成本的承受能力因油田产量、递减 速度、埋藏深度等因素不同而有 较大差异。约有30%油田无承受能 力，50%油田虽有一定承受力，但 多低于100元/吨，只有20%油田可 承受200元/吨以上来源成本。C 明确面向碳中和目I标的ecus技术V 1发展路径OOft中国中国ec us路径研究路径研究 提出四项政策建议提出四项政策建议：规划布局ecusUj基础设施建设“动辄投资数亿甚至数十亿 元，ecus示范工程在现有技术水 平下，引入碳捕集将额夕卜增加100-600元/吨千米运行成本。在大部分 项目仍以罐车为主要运输方式的条 件下，弓I入二氧化碳运输也将额外 增加1元/吨千米运行成本，在运输 距离达百公里时，每吨也将增加上 百元运行成本。”魏一鸣表示。目前，我国还未对ecus带来 的碳减排给予一定经济激励或补 偿，企业开展ecus项目很难实现 盈亏平衡，导致部分企业出于收益 考量，不得不降低规模甚至关停装完善ecus政策支持与标准规范体系U厶有序开展大规模了、/ecus示范与产业化IILL集群建设置，前期投入难以实现成果转化，使我国ecus整体发展滞后于原有 业界预期，项目基本停留在较小规 模示范阶段。相关基础设施投入不 足，也制约了其大规模应用。为促进中国ecus技术发展，更好支撑“双碳”目标实现，中 国ecus路径研究提出四项政策 建议：一是明确面向碳中和目标 的ecus技术发展路径；二是完善 ecus政策支持与标准规范体系；三是规划布局ecus基础设施建 设；四是有序开展大规模ecus示 范与产业化集群建设。40 I 中国石油企业 CHINA PETROLEUM ENTERPRISE I 2021.8栏目编辑田野电子邮箱ed66vip.sina.c o m巨头押注ecus技术根据中国ecus路径研究 数据，截至2020年，我国共开展9个 二氧化碳纯捕集示范项目、12个地 质利用与封存项目，其中包含10个 全流程示范项目。此外，还开展了数 十个化工、生物利用项目。2019年我 国共有18个碳捕集项目在运，二氧 化碳捕集量170万吨；12个地质利用 项目中，地质利用量100万吨；化工 利用量25万吨、生物利用量6万吨。“国外基本都是百万吨级，而 我国CCUS国家示范工程的级别 从1万吨到十几万吨不等，规模较 小。但国外石油巨头已经开始抢跑 CCUS新赛道了。今年4月，埃克森 美孚宣布在墨西哥湾建立亿吨级 CCUS离岸封存集群。”浙江大学 教授王涛介绍，集群是把众多排 放源的二氧化碳捕集后，集中收存 到某个区域。作为老牌的化石能源公司的 代表，埃克森美孚在环保问题上 曾备受非议和指责。一些环保组 织甚至在网上对该公司原董事长 李雷蒙德发布过“通缉令”，罪名 是其“对地球有罪”。但如今，埃克森美孚却“浪子 回头”，押注ecus。埃克森美孚在2020年12月发布 能源和碳排放摘要报告，确定 了2025年碳减排目标：上游排放强 度下降15%-20%,甲烷排放强度下 降40%-50%,燃烧排放强度下降 35%-45%；到2035年，实现行业领 先温室气体排放绩效，但并未提出；零碳目标和计划。近年来，埃克森美孚在CCS领 域投资超过100亿美元，计划2025 年前继续追加投资30亿美元。该 公司预测，CCS技术潜在市场规模 I 2020年起每年将扩大35%,到2040 年可达2万亿美元。目前，该公司二 氧化碳捕集能力为900万吨/年，约 占全球1/5；计划到2040年,实现每 年1亿吨碳封存量。2021年2月，埃克森美孚成立 CCS专业部门，并与FuelCell能源 公司联合开发碳酸盐燃料电池系 统技术，从发电厂、炼厂和化工装 置中捕集二氧化碳。研究表明，该 技术可捕集废气中高达90%二氧化 碳，且与传统技术相比能耗更低，还可兼产氢气和电力。该公司还与 科罗拉多州TDA研究中心合作，开 发一种新的碳捕集吸附工艺，可在 接近等温条件下运行吸附和再生 装置,与传统方法相比能耗更低。该技术已在国家碳捕集中心（美 国能源部资助研究机构）进行了 测试，结果表明，可从尾气中捕集 90.9%的二氧化碳，纯度逾95%,成 本为39.7美元/吨二氧化碳。新冠疫情加速了国际石油巨 头向低碳能源转型步伐。埃尼公司 业务被一分为二，传统自然资源业 务和能源发展业务被列为公司两 大业务板块，凸显未来公司将以能 源转型和低碳特务为核心。壳牌、BP、Equinor近期都宣布要围绕未 来能源转型和低碳业务发展，实 施公司组织架构重组和业务重塑。2020年以来，除在欧洲境内开展 CCUS、氢能、风电、光伏，以及电 池储能、电动车等新能源和低碳业 务外，BP、道达尔陆续进军印度、卡塔尔、西班牙、澳大利亚、美国，以及北极地区可再生能源市场，吸 引了众多行业内外关注。全球第四 大石油及天然气一体化公司道达 尔集团研发亚洲副总裁徐忠华曾 表示，道达尔对ecus技术非常重 视，每年都会将10%的研发经费投 入其中,金额高达6000万欧元。尽管欧美石油巨头押注ecus 技术路径和模式大相径庭，但都认 可先进的脱碳技术对油气行业零碳 贡献至关重要。ecus在化石燃料 无法完全退出情况下，将被大规模 地应用在（被清洁能源替代后）剩 余化石能源使用中，在难脱碳的工 业部门和负排放领域发挥不可替代 的作用。因此，油气行业应当促进 ecus技术全面推广与碳捕捉能力 提升，逐步在生产过程中推进100的ecus技术渗透率,在工艺流程创 新基础之上进一步释放去碳潜能。2021.8 I CHINA PETROLEUM ENTERPRISE 中国石油企业 I 41勰视碳捕集应用规模不到万分之一生态环境部环境规划院信息 显示，目前我国二氧化碳捕集能力 仅为每年300万吨，但到2050年，ecus技术可提供每年11亿-27亿 吨二氧化碳规模减排贡献，减排潜 力巨大。“目前我国每年排放近100 亿吨二氧化碳，但能够捕集仅达 几百万吨，应用规模不到万分之 o魏一鸣表不，成本高、缺乏 运输管网、资源利用转化效率低 等问题，导致二氧化碳资源化利 用面临诸多挑战。在“双碳”目标下，我国推动 ecus相关技术政策信号已明确 释放。国家发展改革委6月底发布 通知，要求地方和央企提供本地 区（本企业）二氧化碳捕集利用与 封存项目情况。而在科技部编制 的碳中和技术发展路线图中，ecus将是我国减碳路线图重点技 术之一O“为推动ecus发展，生态 环境部将会同有关部门完善促进 ecus发展的政策体系，探索和培 育ecus发展的新技术经济范式，进一步加大投入，完善激励措 施，做好ecus发展政策指引。”生态环境部应对气候变化司司长 李高表示。根据BP能源数据，2005-2006年，北美二氧化碳排放量达 到峰值，约为67.5亿-68.32亿吨；19871988年，欧洲二氧化碳排放 量达到峰值，约为54.58亿55.09 亿吨。截至2019年，二氧化碳排放 量各地区如下：北美地区59.75亿 吨；欧洲地K41.ll亿吨；中东地区 21.64亿吨；非洲地区13.08亿吨,亚太地区172.69亿吨，全球约为 341.69亿吨。其中，中国（不包含港 澳台）约为98.25亿吨，美国49.64亿 吨，俄罗斯15.32亿吨。预计中国二 氧化碳排放峰值将达到106亿吨，如按照2019年的98.25亿吨计算，剩余碳排放配额已经不多了。与发达国家到2050实现碳中 和有5070年窗口期不同，我国距 离二氧化碳达峰目标不足10年、碳 中和过渡期只有30年时间。同时，碳基能源目前仍是我国能源结构 主体。与欧美各国相比，我国仍处 于工业化和城镇化进程中，经济社 会发展和生活水平的提高会进一 步推动能源生产和消费总量提升。我国制造业占GDP比重较高，单位 GDP能耗强度高，为世界平均水 平的1.4倍，发达国家的2_3倍。“双 碳”目标行动计划将使我国能源结 构、产业结构，以及人们生活方式 产生革命性变化.也意味着我国实 现碳中和目标需要付出更多努力。“富煤、贫油、少气”的资 源禀赋提醒我们，对气候变暖的 治理所应当是为二氧化碳寻找岀 路，而不仅仅是减少排放或简单 地掩埋它。二氧化碳资源化利用 或许正在解答这样的世界性课 题。CCUS作为碳中和必不可少的目前我国每年排放近100亿吨二 氧化碳，但能够捕集仅达几百万 吨，应用规模不到万分之一。42 I 中国和油僅业 CHINA PETROLEUM ENTERPRISE|2021.8栏目编辑田野电子邮箱ed66vip.sina.c o m一种手段，在碳中和目标实现过 程中将发挥更大作用，也必将催 生新的产业。2020年11月5日，在上海举行 的第三届中国国际进口博览会期 间，中国石油董事长、党组书记戴 厚良表示，多元化、清洁化、低碳 化，绿色低碳是油气行业未来发 展方向。CCUS是实现碳中和的重 要渠道，由中国石油主导的新疆 CCUS中心，是油气行业气候倡议 组织(OGCI)在全球部署的首批 5个CCUS产业促进中心之一。为解决老油田含水高、采出程 度低，新油田低渗、特低渗占比大 等问题，中国石油新疆油田于2009 年开始设立了准嚼尔盆地二氧化碳 驱油、封存潜力评价等CO2-EOR 先导性试验。自2012年以来，相继 通过二氧化碳吞吐、二氧化碳驱 油，以及致密油二氧化碳蓄能压裂 等方面的增产措施和提高采收率 试验累计注入5.6万吨二氧化碳，增油4.7万吨，节约蒸汽2.37万立方 米，取得了较好的生产效果。“CO2-EOR项目气源来自克拉 玛依石化产生的工业尾气，建成 了 10万吨/年二氧化碳捕集液化装 置，对克拉玛依石化公司甲醇厂天 然气制氢产生的驰放气进行捕集 液化，获得高纯度二氧化碳。”中 国工程院院士罗平亚介绍，2013 2019年7月，该项目累计注碳13.95 万吨，实现T60%以上二氧化碳封 存。但是限于技术和合作机制等 因素，目前二氧化碳捕集成本仍然高达600-800元/吨，而对于二 氧化碳驱油先导试验而言，前期 投入巨大，虽然驱油效果明显，但是二氧化碳驱油提高采收率所 带来的效益与成本持平，企业获 利不高。今年7月5日，中国石化宣布将 开启我国首个百万吨级CCUS项 目建设齐鲁石化-胜利油田 CCUS项目，涵盖碳捕集、利用和 封存三个环节，建成后将成为国 内最大CCUS全产业链示范基地，项目预计年底投产。中国石化董事 长、党组书记张玉卓表示，发展 ecus是大势所趋、使命所系，启 动齐鲁石化-胜利油田百万吨项目 就是要充分发挥中国石化上下游 一体化优势，统筹二氧化碳减排与 利用，将炼化企业捕集的二氧化碳 注入油田地层，把难动用的原油开 采上来，实现“变废为宝”。“从CCS到ecus,多了一个 U,也就是利用。”中国工程院 院士李阳介绍，确切来说，“U”被 定义为对二氧化碳的资源化利用，包含地质资源利用、化工利用、生 物利用等，这是当前ecus技术发 展的方向和前沿课题。其中，化 工利用是以化学转化为主要手段，将二氧化碳和共反应物转化成目标 产物，不仅能实现二氧化碳减排，还可以创造收益，对传统产业的转 型升级具有重要作用；生物利用是 以生物转化为主要手段，将二氧化 碳用于生物质合成，主要产品有食 品和饲料、生物肥料、化学品与生 物燃料及气肥等。地质资源利用主 要是利用二氧化碳驱油、驱水，增2021.8 I CHINA PETROLEUM ENTERPRISE 中国行油企业 I 43燼视加原油产量，充分利用地下水资源。CCS核心是碳封存，但CCS存 在的最大问题是建设和运行成本 较高。据已运行项目分析，全球商 业化运营的CCS项目成本为60-90 美元/吨碳，因此，直接封存将付出 巨大经济代价。我国一次能源结构 中化石能源消费占比高，如果不采 用CCUS技术，要实现长期气候目 标需要完全关闭燃煤及天然气发 电，而我国经济正处在发展阶段，这将给经济社会发展造成更加巨 大影响。在二氧化碳综合利用率方面，截至2018年，我国二氧化碳探明地 质储量1692.35亿立方米，技术可 采储量1035.61亿立方米，经济可 采储量724.6亿立方米。其中，中国 石油探明二氧化碳地质储量533.42 亿立方米，占比31.52；年产量12.03 亿立方米，占比42.3%；综合利用率 6.86%。中国石化探明二氧化碳地 质储量567.46亿立方米，占比34.53；年产量9.3彳乙立方米，占比32.9%；综 合利用率2.65%。中国海油探明二氧 化碳地质储量601.32亿立方米，占 比51.23；年产量6.6亿立方米，占比 23.7%；综合利用率5.87%0我国二氧化碳产区主要分布 在长岭、普光、元坝、建南等气田 及松南火山岩气藏中，其中中国石 油、中国石化采出的二氧化碳主要 利用方式是回注驱油，而中国海油 采出的二氧化碳主要是销售。早 在2008年，中国海油就与中科院共 同出资建设二氧化碳可降解塑料 项目。该项目主要原料为废气二氧 化碳及环氧丙烷，在催化剂作用 下,二氧化碳及环氧丙烷发生共聚 反应，生成二氧化碳共聚物PPC。PPC通过塑料改性加工,可应用在 注塑及挤出制品、纤维制品及吹塑 制品等。2020年9月，中国海油5000 吨/年二氧化碳加氢制甲醇工业示 范取得成功。与国内外同类技术相 比，该项目主要技术指标先进，对 于我国二氧化碳资源化利用、减少 温室气体排放具有重要意义。44 I 中国石油企业 CHINA PETROLEUM ENTERPRISE I 2021.8栏目编辑田野 电子邮箱ed66vip.sina.c o mCCUS商业化堵点近10年来，我国石油央企在 ecus领域开展了多种尝试。其中，在捕集、封存方面，2011年，国家 能源集团在内蒙古鄂尔多斯建成 亚洲首个10万吨级全流程二氧化 碳捕集、封存示范工程，目前共计 注入超过30万吨；华能集团先后研 制出我国第一座燃煤电厂二氧化 碳捕集装置、世界第一座燃煤电厂 12万吨/年二氧化碳捕集装置、我 国第一套燃气烟气二氧化碳捕集 装置等。在利用方面，中国石油陆 续在吉林、大庆、冀东、长庆和新 疆油田开展ecus示范，累计注入 400万吨二氧化碳，在吉林油田年 埋存能力40万吨，提高原油采收率 10%以上。2020年，中国石化捕集二氧化 碳量已达到130万吨，CCUS应用效 果良好。2012年，国内燃煤电厂首 个CCUS项目在胜利油田启动，形 成大规模燃煤电厂烟气二氧化碳 捕集、驱油及封存一体化工程综 合技术和经济评价技术。目前胜利 油田CCUS示范工程，每天生产液 态二氧化碳100多吨,全年可捕集、液化二氧化碳3万-4万吨。据测算，这一技术可覆盖该油田4.19亿吨低 渗透油藏，增产原油7200万吨，地 下封存二氧化碳1.87亿-2.25亿吨，推广到全国，能覆盖130亿吨石油 地质储量，可增产原油19.2亿吨，地 下封存二氧化碳50亿-60亿吨。二氧化碳驱可谓一箭双雕。一 方面，作为三次采油技术，二氧化 碳驱可大幅度提高采收率；另一方 面，也可变废为宝，减少二氧化碳 排放量，为降低温室效应做出重大 贡献。应该说，目前ecus技术及产 业发展正处于研发和示范阶段，存 在捕集能耗高、成本高，源-汇匹配 性差、产业模式不成熟，资源化利 用转化效率低，驱油利用技术成熟 但示范规模小等问题，大规模推广 还面临诸多挑战。根据美国能源部(DOE)国家能源技 术实验室(N ETL)数据，在过去20年 中，美国私营企业和 政府已经投入了数百 亿美元，旨在从数十 个工业和发电厂中捕 获二氧化碳。但这些 项目有80%都以失败 告终。这其中主要原 因是成本。业内人将 ecus商业化痛点称为“三高”:高 能耗、高成本、高不确定性。此外，企业还面临技术、融资、产业链协 同，以及捕集来的二氧化碳卖给 谁，怎么卖能赚钱等难题。国内企业也面临同样拦路虎。根据北京理工大学能源与环境政 策研究中心，5万吨、10万吨、15万 吨的二氧化碳捕集项目，总投资分 别需要5000多万元、9800万元和 1.5亿元。项目运行成功后，每吨二 氧化碳捕集成本基本在260-380 元，成本较低的能做到200元/吨。“二氧化碳船运成本200千米以 内每千米约1元/吨，200千米-250千 米每千米约0.5元/吨;500千米-1000 2021.8 I CHINA PETROLEUM ENTERPRISE 中国石油企业 I 45擬视千米每千米约0.3-0.4元/吨。”中国 石油大学（北京）教授彭勃介绍，就二氧化碳捕集能耗而言,一些企 业分别能做到1.56GJ/tCO2,2.4GJ/tCC）2和3.4GJ/tCC2（GJ即吉焦，一 个吉焦等于10亿焦耳）o CCUS仍 是一项新兴产业，目前条件下，不 同行业之间成本分摊规则并不明 朗。CCUS整个产业链条中,各产业 环节间的减排责任、权利与义务需 进一步梳理与明确，ecus成本分 担、减排效益分享机制需要政府引 导、市场调节。早在本世纪初，我国陆续上马 一批ecus项目，如胜利油田燃煤电 rccus示范项目、神华鄂尔多斯io 万吨/年CCS示范项目、延长石油5万 吨/年二氧化碳捕集利用项目、中原 油田炼厂尾气ecus项目等,一些二 氧化碳捕集装置建成后并未投入 运行，处于停用状态，主要原因是 没有市场，二氧化碳无处消纳；一 些示范项目即便投入运行,收益率 也只能维持在2%甚至以下。高成 本、低收益下，参与ecus项目的企 业以国有企业或包含多个产业的 大型企业为主，其他类型企业参与 困难。高昂的减排成本，使得很多企 业对ecus望而却步，也成TCCUS 大规模应用拦路虎。“未来是能源多元化时代，新能源替代不可能100%。即便到 2050年，化石能源仍将占我国能源 消费比例15%以上，但全球钢铁、水泥行业仍剩余34%、48%的碳排 放量。这部分碳排放量该怎么办？仍需要类似CCUS的技术突破。”罗平亚说。目前，美国出台的45Q条款最 终法规（碳捕获与封存税收优惠 政策）是针对碳捕获与封存的一 项企业所得税优惠政策。“该政策 从捕集端给予补贴，即按照捕获与 封存的碳氧化物数量计算一个抵 免额，允许纳税人从企业所得税 应纳税额中进行抵免。但我国还 没有类似统一的标准和规范。”彭 勃说。另一方面，虽然二氧化碳驱油 是目前比较好的ecus用途，但驱 油所用二氧化碳成本较高，且仍有 2/3回到地表,重新释放到空气中，因而CCUS技术仍需升级。46 I 中国石油企业 CHINA PETROLEUM ENTERPRISE I 2021.8栏目编辑田野电子邮箱ed66vip.sina.c o m百万吨级ecus项目示范效应注气提高采收率技术，包括二 氧化碳驱、氮气驱、空气驱及天然 气驱等技术，即利用气体作为驱替 介质进行油藏开发，是一项快速成 长的高效提高原油采收率和动用 率的工艺，对高含水和低渗透油田 都有较好的适应性。从国际相关 技术发展主流看，气驱技术已成为 除热采以外发展最快的提高油气 采收率工艺技术之一，特别是在美 国和加拿大得到了广泛应用。随着 对环保重视程度及低渗储量的增 加,气驱技术重要性日益凸显。作为应对全球气候变化、控制 温室气体排放的重要技术手段，ecus通过把生产过程中排放的 二氧化碳进行捕集提纯，继而投 入新的生产过程进行再利用和封 存。在气驱工艺中，二氧化碳驱占 主体。统计显示，目前全球有近240 个油气田实施二氧化碳驱工艺，其 中90%集中在美国。根据美国油 气每两年一次的原油采收率调 查结果，气驱占美国2018年原油产 量构成比例达46.46%,其中轻炷、二氧化碳和氮气占比分别为23%、58%和29%,年注入二氧化碳超 过3500万吨，采收率从36%提至 48%,二氧化碳驱已成为美国提高 采收率的主流技术。由于美国发现 了丰富的二氧化碳气源，且修建了 3条输送二氧化碳的管道，可以把 二氧化碳从产地直接输送到得克 萨斯州，从而带动了二氧化碳驱项 目实施，降低了工艺成本，使一些 较小的油气田也有利可图。为加快二氧化碳驱油技术攻 关，大庆油田2014年年初成立了二 氧化碳驱项目经理部，整合油藏、采油、地面及现场管理资源，在榆 树林和海拉尔两个二氧化碳驱工 业化试验项目建设、区块现场管理 及各项科研攻关过程中发挥关键 作用。针对大庆外围油田水驱难动 用、动用效果差的特低渗透扶杨油 层和海拉尔油田强水敏性兴安岭 油层，该油田在5个区块开展了二 氧化碳驱现场试验，动用含油面积 26.5平方千米、地质储量2065.8万 吨。截至2020年，大庆油田累积注 气161.6万吨，累积产油53.7万吨，2019年当年产油超过10万吨，占中 国石油二氧化碳驱年产量的60%以上。我国石油企业为什么选择二 氧化碳驱油？原因很简单，目前很 大一部分油气田为低渗透油藏，这 种油藏很难开发，原油沉睡在细密 岩石里，水很难流入，而二氧化碳 特殊性质非常适合于低渗透油藏 开发。“目前我国在二氧化碳驱油技 术上已经有了突破，主要困难在于 碳捕集成本较高。”彭勃介绍，采 用包括二氧化碳在内的气驱，首先 要考虑气源问题。有的油田没有二 氧化碳气源，无法采用气驱。另 外，气驱主要靠地面压缩机.生产 井气密封对油管或套管要求较高。目前获取二氧化碳主要有两 个途径：天然二氧化碳气藏和捕2021.8 I CHINA PETROLEUM ENTERPRISE 中国行油企业 I 47集二氧化碳。其中，捕集二氧化碳 来源企业自身生产过程中；或者是 其他工业生产过程中产生的二氧 化碳。今年中国石化启动建设百万 吨级ecus项目，由齐鲁石化二氧 化碳捕集和胜利油田二氧化碳驱 油与封存两部分组成。齐鲁石化 捕集提供二氧化碳运送至胜利油 田进行驱油封存，实现了二氧化碳 捕集、驱油与封存一体化应用，把 二氧化碳封在地下,把油驱出来。按齐鲁石化-胜利油田百万吨级 ecus计算，可每年减排二氧化碳 100万吨，相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开一年。“目前各油田使用的二氧化碳 来源各不相同。中原油田开展二 氧化碳气驱强化采油项目，其二 氧化碳来源是中原炼油厂烟道气；江苏油田和草舍油田的二氧化碳 气源，主要来自黄桥二氧化碳气 藏；吉林油田二氧化碳来源于徐 家围子火山岩气藏和化工厂；长 庆油田和延长油田的二氧化碳来源 于煤化工企业。”李阳介绍，目前 油田企业购买二氧化碳再利用，投入成本非常高。如果能有一些 更有利的经济补贴政策，则会 大大降低驱油开发成本，有益于 ecus技术规模化应用。齐鲁石化-胜利油田百万吨 级ecus项目，有一个很好的示范 效应，那就是提供了企业内部不同 板块协同推进ecus的案例。2012 年，国内燃煤电厂首个CCUS项目 在胜利油田启动，形成大规模燃煤 电厂烟气二氧化碳捕集、驱油及 封存一体化工程综合技术和经济 评价技术。2015年，中国石化南化 公司、华东石油局携手合作，由华 东石油局液碳公司采用产销承包 模式回收南化公司合成氨、煤制氢 装置二氧化碳尾气，用于油田压注 驱油，开启了中国石化内部上下游 企业之间二氧化碳资源综合利用 先河。今年6月29日，江苏油田与金 陵石化、南京炼油厂在南京签署二 氧化碳捕集利用ecus项目合作协 议。按照协议，乙方南京炼油厂每 年新建10万吨二氧化碳捕集利用 装置及相关设施;丙方金陵石化负 责提供大于98%的高浓度二氧化 碳原料；甲方江苏油田加速二氧化丨 碳驱油技术研究与应用，实施上下 游企业深度合作，加快一体化发 展，携手打造二氧化碳捕捉利用I ecus示范工程。中国石化ecus技术研发和 工程实践起步较早，发展形成了 I ecus技术系列，在提高原油采收 率和降碳减排上取得了较好成效。部分捕集技术国内领先世界先进，低分压二氧化碳捕集技术在我国 16个省市50余套装置获得成功应 用，每年捕集二氧化碳达20万吨，催化热钾碱法、位阻胺法脱碳技 术运行装置40余套，每年从工业循 环气、天然气等气源中脱除二氧化 碳超过1000万吨。在华东、胜利、中原、江苏等油田积极开展矿场试齐鲁石化-胜利油田百万吨级 ecus项目，有很好的示范 效应，那就是提供了企业内部不 同板块协同推进ecus的案例。验，积极探索二氧化碳高压混相驱 的开发模式，有效解决了特低渗透 油藏“注水注不进，油井采不出”难题；创新提出“吞吐驱替协同”注二氧化碳开发模式，实现了封闭 小断块油藏有效开发；试验证实 水驱后特高含水油藏二氧化碳驱 进一步提高采收率可行性，建立了 中原油田我国首个高含水油藏工业 炼厂尾气驱油、循环利用及封存基 地。攻关形成全流程低成本工艺 技术系列，系统调查了我国大型二 氧化碳排放源，研究制定TCCUS 潜力评价方法，建立了中国石化 源汇数据库。截至目前，中国石化 实施二氧化碳驱油项目36个，为 ecus技术快速发展规模应用奠 定了基础。48 I CHINAPETBOLEUM ENTERPRISE I 20218栏目编辑田野电子邮箱ed66vip.sina.c o m构建上下游关联ecus产业体系原油是炼厂加工最主要的原 料，但碳排放达峰和碳中和目标将 使石油等高碳原料加工量和占比 加速下降。当前全球一次能源需求 中，石油占32%,可再生能源（包括 太阳能、风能、生物质等）占14%。据国际能源署预测，到2030年.石 油在一次能源需求中的占比将降 至30%,可再生能源的占比将升至 19%。化石能源在能源结构中的占 比，取决于替代能源和碳减排技术 规模化应用速度。“十四五”期间.我国炼化行 业面临的主要挑战是在“双碳”目 标下，石油需求渐进峰值，产品结 构变化显著,化工原料需求增长快 于成品油，而炼化行业产能投资建 设热情不减。未来，炼油行业将加 工更加复杂的组合原料，但工艺流 程和装置与现有炼厂相似，产品也 易于与当前炼厂产品结构中的组 分进行调和。通过对原料、生产过程、产品、技术创新等发展趋势分析,炼油行 业低碳可持续路径逐渐清晰。从目 前一些国外研究机构对炼油行业发 展趋势的结论来看，未来炼油行业 将发生较大战略转型，从将原油转 化为各种石油产品的传统路线，逐 渐发展为一个能把更多元原料（包 括化石原料、生物质和废弃化工产 品等）转化为能源和材料的行业。受技术、经济性、实施难度等 因素影响，炼油行业低碳转型之路 可考虑分两个阶段进行。第一阶段（当前至2030年）:为满足石化原 料需求持续增长，炼油行业将向深 度炼化一体化发展。部分燃料型 炼油将进行升级改造.建设大型 乙烯等化工装置，成为炼化一体 化企业。建有加氢裂化、催化裂化 等装置的炼化一体化可以改造或 调整运行参数，以实现燃料与石化 原料新平衡。还有一些企业，通过 新建装置或应用新技术，实现更 直接的原油直接制化学品路线。而炼油生产过程中碳减排，主要 通过技术创新、提高能源效率、外 界输入零碳或低碳电力或转向低 碳燃料.ecus技术推广应用、优 化公用工程供能等方式实现。第 二阶段（20302050年）:炼厂功 能转型成为集生产石化原料、材料 和氢储能综合体及能源集散中心。此阶段是对炼油行业重新定位功 能、重塑价值链的战略转型期，炼 厂功能将彻底改变，采用短流程、低排放加工流程，生产运营能耗 多来自太阳能、风能等零碳能源，工艺过程排放的二氧化碳实现高 效捕集，成为生产氢能、电力、石 化原料、高端材料和少量运输燃料 等多样化产品综合性能源企业，同 时具备氢储能功能，与周边其他工 业企业和能源企业协同发展，成为 能源集散中心。当前，全球范围内从炼厂到发 电厂，已有数百套装置从其排放烟 道气中捕集二氧化碳。我国也是如 此,石油炼制过程中的二氧化碳，主 要从装置烟气中捕集。催化裂解尾 气是原油中重组分裂解后产生的烟 气,含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧 化物、粉尘等有害物质。从大气中 直接捕获二氧化碳的想法已提岀若 干年，但是一直以来,仅有一些规模 很小的示范性工程,且成本更高。“我们公司主要以石油炼化行 业化工企业排放的废气为原料进 行碳捕集，把二氧化碳捕集以后，通过解吸、压缩，形成液态二氧化 碳，再通过槽车运输到油田，注入 油田井底下进行驱油.这样驱油采 收率可以提高15%,然后原油再回 到石油炼化行业进行炼化。在这 个过程中，炼化以高效吸附溶液碳 捕集技术取代常规碳捕集技术，不仅实现节能创收，还可以减少二 氧化碳排放，保护大气层。”新疆 敦华气体工程技术有限公司舒学虎 2021.8 I CHINA PETROLEUM ENTERPRISE 中啊和油命业 I 49方、I焦点透视XiEiZ FOCUS介绍。该项目以中国石化塔河炼化I 排放的废气为原料，通过胺液吸