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碳中和的“托底技术”:CCUS如何破解减排困局?_绿舟

2025-04-15 08:57 · 稿源: 站长之家用户

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是应对气候变化、实现碳中和目标的关键技术之一。以下绿舟将从技术原理、应用现状、挑战及未来发展方向等方面进行综合分析:

一、技术原理与核心环节

CCUS是通过从工业排放源(如燃煤电厂、钢铁厂等)分离二氧化碳,随后将其运输至特定地点进行资源化利用或地质封存的技术体系,主要包含三个环节:

捕集:采用化学吸收法、物理吸附法或膜分离法,从排放源中分离二氧化碳。例如,燃煤电厂通过燃烧后捕集技术,可捕获90%以上的二氧化碳。

利用:将捕集的二氧化碳提纯后用于工业生产(如生产甲醇、合成燃料)、食品加工(如碳酸饮料)或强化采油(EOR)等领域。例如,美国部分项目将二氧化碳注入油田,提高原油采收率。

封存:通过地质封存(如咸水层、枯竭油气田)或矿物封存(将二氧化碳转化为稳定碳酸盐)实现长期封存。挪威的Sleipner项目是全球头个大规模地质封存示范,年封存量达 100 万吨。

二、技术应用现状

1. 全球进展

美国:项目数量和规模领先,拥有全球85%的二氧化碳运输管道,年捕集能力超 2500 万吨。

挪威: 1996 年启动全球头个地质封存项目, 2025 年北极光项目将封存能力提升至 500 万吨/年。

中国:截至 2025 年,已建成十余个示范项目,总捕集能力约 100 万吨/年。 2025 年 4 月,华能正宁电厂 150 万吨/年CCUS项目投运,成为全球规模比较大、能耗较低的煤电捕集工程。

2. 应用领域

能源行业:保留燃煤/燃气机组作为电力系统灵活性电源,通过CCUS实现净零排放。

工业脱碳:钢铁、水泥等高耗能行业利用CCUS技术降低碳排放强度38。

碳循环经济:生产化工产品(如甲醇、烯烃)、建筑材料(如混凝土)及食品级二氧化碳。

三、技术挑战与瓶颈

经济性不足

捕集能耗高:化学吸收法捕集能耗达2.4–4.0 GJ/t CO₂,导致成本居高不下(约50– 100 美元/吨)。

缺乏市场化激励:国内政策支持有限,依赖政府补贴,而国际经验(如美国税收抵免、欧盟碳税)显示经济激励是关键。

技术成熟度差异

捕集与封存技术相对成熟,但运输(长距离管道)、利用(如合成燃料)等环节仍需突破。

直接空气捕集(DACCS)和生物质能结合CCUS(BECCS)等负排放技术仍处于实验室阶段。

封存风险与监管

地质封存存在泄漏风险,需长期监测;矿物封存虽安全但成本高昂。

国内缺乏统一的技术标准和封存场地选址规范,法律体系亟待完善。

四、未来发展方向

规模化与成本下降

推动百万吨级项目示范(如中国海油恩平15- 1 油田项目),通过设备国产化和技术优化降低能耗。

探索多技术耦合(如CCUS与绿氢、储能结合),提升经济性。

政策与市场机制创新

建立碳定价机制,将CCUS纳入碳交易体系,提供税收减免或配额奖励。

推广“碳捕集配额”制度,强制高排放行业配置CCUS设施。

国际合作与产业链整合

参与国际碳封存倡议(如碳封存领导论坛),共享地质封存数据与技术经验。

构建跨行业CCUS网络,例如将电厂捕集的二氧化碳输送至化工厂或油田。

五、总结

CCUS技术是实现碳中和的“托底手段”,尤其在难以减排的行业(如航空、重工业)中不可或缺。尽管面临成本高、技术瓶颈和政策滞后等挑战,但随着规模化示范推进、政策工具创新及全球合作深化,CCUS有望在 2030 年后成为碳减排的核心技术之一。未来需重点突破低成本捕集、安全封存及高附加值利用等环节,构建“捕集—利用—封存”全链条产业生态。

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