中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
01.現(xiàn)狀及發(fā)展歷程
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的《氣候變化2023》報(bào)告中指出，全球溫室氣體排放需在2025年前達(dá)峰，確保1.5°C溫控目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)《2024年世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》報(bào)告，能源部門(mén)的溫室氣體排放量超過(guò)其他任何部門(mén)，石油和煤炭仍然是主要的排放來(lái)源。
CCUS技術(shù)包括碳捕集、運(yùn)輸、利用與封存等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中碳捕集技術(shù)是基礎(chǔ)。在減緩全球變暖的斗爭(zhēng)中，碳捕集技術(shù)被視為一種補(bǔ)充可再生能源和提高能效的重要手段。碳捕集技術(shù)是指一系列旨在減少大氣中CO?濃度的技術(shù)和方法，主要包括燃燒前捕集、富氧燃燒和燃燒后捕集等，這些技術(shù)通過(guò)不同的方式從工業(yè)排放源或大氣中分離出CO?，以減少其在大氣中的排放。
碳捕集技術(shù)的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)主要是為了緩解化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO?排放問(wèn)題。隨著近些年來(lái)全球氣候變化問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，碳捕集技術(shù)也得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。早期的碳捕集技術(shù)主要集中在提高捕集效率和降低成本上，而近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，碳捕集技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從工業(yè)排放源中高效分離CO?，并探索了多種利用和封存途徑。
我國(guó)于2006年在北京香山會(huì)議上首次提出CO?捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS），引入了CO?資源化利用技術(shù)。CCUS技術(shù)把捕集的CO?提純后，投入新的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行循環(huán)再利用，將CO?資源化，不僅可以實(shí)現(xiàn)碳減排，還能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，CCUS技術(shù)已在全球范圍內(nèi)得到推廣與應(yīng)用。
02.當(dāng)前技術(shù)及商業(yè)應(yīng)用
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，碳捕集技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，從傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電廠到新興的直接空氣捕集系統(tǒng)，都在為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
燃燒后捕集技術(shù)可以直接從燃燒后的煙氣中分離出CO?，雖然投資較少，但由于煙氣中CO?分壓較低，捕集能耗和成本相對(duì)較高。而富氧燃燒技術(shù)則使用純氧作為氧化劑，能夠捕集高濃度的CO?，簡(jiǎn)化了分離過(guò)程，但這需要額外的制氧系統(tǒng)，增加了能耗和投資成本。
除了傳統(tǒng)的碳捕集技術(shù)，直接空氣捕集（DAC）技術(shù)尤其引人注目。DAC技術(shù)能夠直接從周圍空氣中捕集CO?，無(wú)需依賴特定的排放源。這種技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，因?yàn)樗梢栽趲缀跞魏蔚胤讲渴?，從而為偏遠(yuǎn)地區(qū)或難以減排的行業(yè)提供解決方案。
此外，點(diǎn)源捕集技術(shù)則專注于工業(yè)排放，通過(guò)在排放源處捕集CO?，減少工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放。而生物質(zhì)能碳捕集與封存（BECCS）技術(shù)則結(jié)合了生物質(zhì)能源和碳捕集的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)種植和利用生物質(zhì)，同時(shí)捕集和儲(chǔ)存CO?，實(shí)現(xiàn)負(fù)排放，為碳循環(huán)提供了一種可持續(xù)的解決方案。
在商業(yè)應(yīng)用方面，碳捕集技術(shù)已在多個(gè)行業(yè)實(shí)踐。在全球范圍內(nèi)，瑞士Climeworks公司的冰島“Mammoth”項(xiàng)目是世界上最大的空氣碳捕集工廠，能夠從大氣中直接吸收CO?。該技術(shù)使用化學(xué)方法捕集空氣中的CO?，然后將其注入地下實(shí)現(xiàn)永久封存，并且通過(guò)利用冰島豐富的地?zé)崮茉矗故玖颂疾都夹g(shù)與可再生能源結(jié)合的潛力。美國(guó)得克薩斯州的Stratos項(xiàng)目由Occidental公司支持，每年計(jì)劃捕集50萬(wàn)噸CO?，并且捕集的CO?注入油田中進(jìn)行驅(qū)油利用，進(jìn)而提高石油的采收率并增加化石燃料的生產(chǎn)。
而我國(guó)當(dāng)前的碳捕集商業(yè)應(yīng)用主要集中在高濃度的煙氣尾氣捕集方面。華能上海石洞口第二電廠的碳捕集項(xiàng)目通過(guò)采用先進(jìn)的碳捕集技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了從燃煤電廠煙氣中分離出高純度的CO?。這一項(xiàng)目不僅有助于減少電廠的碳排放，也為其他工業(yè)領(lǐng)域提供了可行的碳捕集解決方案。華潤(rùn)集團(tuán)海豐超臨界燃煤電廠的碳捕集項(xiàng)目，作為亞洲首個(gè)多線程碳捕集測(cè)試平臺(tái)，不僅展示了碳捕集技術(shù)在電力行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，還為未來(lái)技術(shù)放大、進(jìn)行碳捕集技術(shù)驗(yàn)證和優(yōu)化提供了示范平臺(tái)。華潤(rùn)電力在深圳公司建成了年捕集2萬(wàn)噸的CCUS測(cè)試平臺(tái)，這是亞洲首個(gè)多線程CCUS技術(shù)測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)不僅能夠捕集高純度的CO?，還開(kāi)展了微藻固碳、干冰轉(zhuǎn)化等利用項(xiàng)目的研究，探索CO?的生物質(zhì)利用方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)捕集后CO?資源的有效利用。
03.面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
當(dāng)前碳捕集技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)在于經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)成熟度、以及規(guī)?；瘧?yīng)用等方面。
盡管碳捕集技術(shù)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)深度減排的關(guān)鍵技術(shù)之一，但發(fā)展多年來(lái)，高昂的投資和運(yùn)營(yíng)成本仍然是其大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙。當(dāng)前燃煤電廠所應(yīng)用的許多碳捕集項(xiàng)目，雖然展示了技術(shù)的可行性，但這些項(xiàng)目的成本效益仍然是一個(gè)問(wèn)題。此外，碳捕集技術(shù)的能量消耗問(wèn)題也不容忽視，它會(huì)帶來(lái)額外能耗，從而影響整體能效。
為了提高碳捕集效率并降低能耗，研究人員正在開(kāi)發(fā)新型的碳捕集材料，如吸附劑和膜材料，以及改進(jìn)現(xiàn)有的化學(xué)吸收法。例如，利用金屬有機(jī)骨架材料（MOF）或者活性炭等多孔介質(zhì)材料的吸附效果進(jìn)行碳捕集，亦或是采用離子液體、相變?nèi)芤汉兔肝辗ǖ刃滦突瘜W(xué)吸收技術(shù)，以及高溫熔鹽碳捕集法等。此外，電化學(xué)法和水合物法等也在探索之中。這些創(chuàng)新技術(shù)有望降低碳捕集的成本和能耗，提高其經(jīng)濟(jì)性和可行性。
除了經(jīng)濟(jì)成本和技術(shù)成熟度之外，碳捕集技術(shù)還可能對(duì)環(huán)境造成一定的影響。例如，大規(guī)模的碳捕集可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和水資源產(chǎn)生影響。碳捕集技術(shù)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，包括捕集、運(yùn)輸、利用和封存，這些環(huán)節(jié)需要高度集成和協(xié)同工作。CO?的運(yùn)輸和封存過(guò)程中可能存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)，這也需要進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境影響評(píng)估和管理。將捕集到的CO?轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品或服務(wù)是CCUS技術(shù)的重要組成部分。然而，目前CO?的資源化利用途徑相對(duì)有限，且多數(shù)技術(shù)尚未成熟，需要進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。
04.未來(lái)展望
碳捕集技術(shù)在不同行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊，正逐漸成為實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。
電力行業(yè)是碳捕集技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，通過(guò)燃燒后捕集技術(shù)，直接從燃煤電廠的煙氣中分離CO?，這種技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟并有多個(gè)示范項(xiàng)目在運(yùn)行。水泥和鋼鐵行業(yè)是CO?排放的重點(diǎn)行業(yè)，碳捕集技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要，這些行業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的碳排放可以通過(guò)燃燒前捕集或富氧燃燒技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)捕集。
未來(lái)的碳捕集技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景還將探索更多的CO?利用途徑，如化工原料、建筑材料、食品添加劑等，以實(shí)現(xiàn)CO?的資源化利用，從而創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值并推動(dòng)技術(shù)的商業(yè)化。例如，二氧化碳地下驅(qū)油技術(shù)不僅可以提高石油采收率，還能實(shí)現(xiàn)CO?的地質(zhì)封存。同時(shí)，高附加值碳基材料、化工利用、人工生物合成等方向的CO?轉(zhuǎn)化利用也將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。碳捕集技術(shù)在不同行業(yè)中的應(yīng)用前景多樣且充滿潛力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，預(yù)計(jì)這些技術(shù)將在未來(lái)的碳減排和氣候變化應(yīng)對(duì)中發(fā)揮更加重要的作用。
碳捕集技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將著重于降低成本、提高技術(shù)效率以及推動(dòng)政策和法規(guī)的支持。技術(shù)的進(jìn)步有望降低碳捕集的成本和能耗并推動(dòng)規(guī)?；膽?yīng)用。同時(shí)，政府的政策支持和激勵(lì)措施也將對(duì)碳捕集技術(shù)的發(fā)展起到關(guān)鍵作用，這包括財(cái)政激勵(lì)、稅收優(yōu)惠、碳排放權(quán)交易等，以降低企業(yè)采用這些技術(shù)的成本，同時(shí)需要明確的法規(guī)來(lái)指導(dǎo)和監(jiān)督碳捕集項(xiàng)目的實(shí)施。
我國(guó)政府通過(guò)直接投入、稅收優(yōu)惠等多種財(cái)政投入方式，引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)加大支持碳中和相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的力度，激勵(lì)企業(yè)增加生態(tài)環(huán)境科技研發(fā)經(jīng)費(fèi)。例如，深圳和北京等地已經(jīng)實(shí)施了財(cái)政補(bǔ)貼政策，對(duì)CCUS項(xiàng)目投資進(jìn)行補(bǔ)貼，獎(jiǎng)勵(lì)額度分別占總投資的20%和25%，最高上限分別是1000萬(wàn)元和3000萬(wàn)元。
此外，國(guó)家還出臺(tái)了相關(guān)的稅收優(yōu)惠政策，對(duì)企業(yè)從事《環(huán)境保護(hù)、節(jié)能節(jié)水項(xiàng)目企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄》規(guī)定符合條件的項(xiàng)目所得，可享受企業(yè)所得稅“三免三減半”稅收優(yōu)惠，CCUS相關(guān)項(xiàng)目已列入目錄。在增值稅方面，對(duì)納稅人提供技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)開(kāi)發(fā)和與之相關(guān)的技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)，也能免征增值稅。
而相應(yīng)的《碳排放權(quán)交易管理暫行條例》的實(shí)施，為碳排放權(quán)交易提供了法規(guī)基礎(chǔ)，通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制控制溫室氣體排放，通過(guò)科研促進(jìn)綠色低碳發(fā)展。在研發(fā)示范方面，科技部通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目，支持CCUS技術(shù)研發(fā)與示范，推動(dòng)全流程、集成化、規(guī)?；腃CUS示范項(xiàng)目落地，也推進(jìn)了高校機(jī)構(gòu)對(duì)于碳補(bǔ)集技術(shù)的深入研發(fā)與應(yīng)用。
