觀察丨油氣行業CCUS應用現狀和發展建議
來源：中能傳媒能源安全新戰略研究院 時間：2023-12-08 10:43
中國能源新聞網記者 楊永明
隨著《聯合國氣候變化框架公約》和碳中和目標的提出，CCUS作為減碳固碳技術，已成為多個國家碳中和行動計劃的重要組成部分。近年來，油氣行業積極推進CCUS業務，將之作為抵消碳排放、中和碳足跡的重要措施。油氣巨頭啟動的大型CCUS項目，正在成為市場增長重要的加速器。然而，CCUS技術發展仍面臨技術成本高、商業模式欠缺等問題，距離大規模商業化應用仍有較長的路要走。
一、CCUS技術發展概況
碳捕集與封存（CCS）技術在不改變能源結構的前提下，實現碳的有效封存，是世界公認的最有前景的碳減排技術之一。碳捕集、利用與封存（CCUS）是CCS新的發展，該技術把生產過程中排放的二氧化碳提純，然后投入新的生產過程中，從而實現碳的循環再利用。CCUS技術體系涵蓋二氧化碳捕集技術、運輸技術、利用技術以及地質封存技術。隨著技術推陳出新，這一技術體系正在逐步完善和豐富。目前，我國CCUS技術的理論攻關與現場試驗均取得了重要成果和重大進展，工程技術基本實現全流程配套，加速推進CCUS全產業鏈發展。
二氧化碳捕集技術正在由第一代向第二代過渡，第三代技術也開始嶄露頭角。第一代捕集技術是指現階段已完成工程示范并投入商業運行的技術，如傳統的燃燒后化學吸收技術、燃燒前物理吸收技術等。第二代捕集技術是指能夠在2025年進行商業部署的捕集技術，如基于新型吸收劑的化學吸收技術、化學吸附技術等。第三代捕集技術又稱變革性技術，是指能夠在2035年開始投入商業運行的技術，如化學鏈燃燒技術等。
二氧化碳管道運輸技術具有較高的安全輸送、設計施工、特殊措施難度，但相比低溫儲罐公路運輸，二氧化碳管道運輸在運輸規模、成本和社會效益方面具有明顯優勢，是實現陸上大規模、長距離、低成本運輸的首選。目前我國已有少量短距離、小規模、低壓力二氧化碳輸送管道。今年7月，我國首條百萬噸輸送規模、百公里輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——“齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目”二氧化碳輸送管道正式投運，標志著我國首次實現液體二氧化碳長距離密相管輸。
二氧化碳利用技術正在由較早的二氧化碳地質利用實現能源資源增采，如二氧化碳強化石油開采、強化煤層氣開采等，向二氧化碳化工利用和生物利用拓展，逐步實現高附加值化學品合成、生物產品轉化等綠色碳源利用方式。在油氣行業CCUS技術的主要應用仍是二氧化碳提高采收率。
二氧化碳封存技術按照地質封存體的不同，可分為陸上咸水層封存、海上咸水層封存、枯竭油氣田封存等。近年來，我國開始探索離岸封存的可行性。今年6月，距離廣東深圳西南約200公里的恩平15-1原油鉆采平臺上，高碳原油生產井、生產處理系統、二氧化碳壓縮機等設備依次啟動，將油田開發伴生的二氧化碳捕獲、分離，加壓至氣液混合的超臨界狀態后，通過二氧化碳回注井，回注至距平臺3公里、海床之下800多米的咸水層中，實現長期穩定封存。這是我國海上二氧化碳封存領域從無到有的重要突破，為未來我國沿海地區二氧化碳大規模封存提供了借鑒。
二、油氣行業CCUS技術應用現狀
（一）油氣行業是CCUS技術發展的重要推動力量
與煤電、鋼鐵等行業相比，油氣行業具有發展CCUS業務的天然優勢。傳統油氣巨頭具備開發高度復雜大型工業設施的豐富經驗，同時可以承擔巨大的投資額，掌握精進的技術，擁有強大的資源優勢，從而在建造和運營碳捕捉與封存設施方面處于有利地位，有能力實施這樣體量較大的系統工程。此外，CCUS技術涵蓋的一些技術，與油服巨頭的優勢相吻合，油服公司在鉆井、建井和油藏方面積累的專業知識正是捕集和封存二氧化碳的關鍵部分。因此，CCUS業務對于油服公司來說，也是難得的市場和機會。
油田應用實踐顯示，通過二氧化碳驅油手段，可將捕集的二氧化碳有效利用起來，提高油田采收率10%至20%。當前，油氣行業高度重視CCUS技術，力圖通過CCUS技術實現石油增產和碳減排的雙贏。油氣行業氣候倡議組織（OGCI）將CCUS技術作為其重點行動方向之一。
（二）油氣巨頭加快規劃實施大型CCUS工程項目
從國際來看，在歐美，幾大油氣巨頭的轉型技術路徑無一不涉及CCUS技術。作為向低碳化邁進的重要舉措，石油巨頭殼牌宣布計劃從2024年到2025年每年投資高達10億美元用于氫能和CCS技術。雪佛龍計劃未來8年投入100億美元用于可再生燃料、氫能和CCUS等業務，目標是2030年將可再生燃料總產能提升至10萬桶油當量/日，將可再生天然氣和生物柴油產量分別提升至120萬立方米/日和5萬桶/日。埃克森美孚則計劃將2027年的低碳預算提升至公司總投資水平的25%，并計劃將2030年可再生燃料總產能提升至20萬桶油當量/日。
在中東，沙特阿美等國家石油公司也在推進CCUS等技術，捕集的二氧化碳部分用于提高采收率，部分用于生產藍氫。目前沙特、阿聯酋和卡塔爾的碳捕集能力超過400萬噸/年，約占全球碳捕集總量的10%，其中沙特阿美碳捕集能力為80萬噸/年，并計劃建設世界上最大的碳捕集與利用項目；阿布扎比國家石油公司計劃將其CCUS產能擴大6倍，2030年碳捕集能力達到500萬噸/年；卡塔爾國家石油公司碳捕集能力為210萬噸/年，計劃2025年將CCS項目產能提高到500萬噸/年，一旦北方氣田擴建完成，CCS項目產能將提高到750萬噸/年。
從國內來看，我國二氧化碳地質封存的潛力巨大，近一兩年間，國有油氣企業加快推進CCUS技術應用專項工程建設。中國石油CCUS項目多點開花，在吉林、長慶、新疆等油田加大實施力度，注氣能力明顯提升，二氧化碳年注入量突破100萬噸，產油30萬噸。“十四五”期間，中國石油將加快推進CCUS規模化工業應用專項工程建設，力爭2025年CCUS年注入二氧化碳達到500萬噸，產油量達到150萬噸。
中國石化于2022年8月投產的齊魯石化-勝利油田CCUS項目是我國目前最大的CCUS全產業鏈示范基地、國內首個百萬噸級CCUS項目，標志著我國CCUS產業開始進入商業化運營。今年7月，中國石化與殼牌、寶鋼股份、巴斯夫在北京簽署華東CCS四方合作項目聯合研究協議。聯合研究期間，四方將從技術、商業及政策方面共同評估在華東地區建設中國首個開放式千萬噸級CCS集群項目的可行性，為華東地區長江沿線工業企業提供靈活有效的二氧化碳減排方案，為國內大規模CCS項目提供案例。
中國海油投用了國內海上首個二氧化碳封存量超百萬噸級——恩平15-1二氧化碳回注封存示范工程，并推動大亞灣區海上規模化CCS集群研究項目、渤中19-6氣田/渤中25-1油田沙三段項目海上CCUS示范工程研究，規劃一南一北2個CCUS/CCS示范中心。今年1月，中國海油聯合廣東省發展改革委、殼牌和埃克森美孚共同簽署《在中國大亞灣地區開發和運營碳捕集、利用與封存（CCS/CCUS）項目聯合研究協議》，旨在合力打造中國乃至全球CCS/CCUS產業發展的樣板工程，協議的簽署標志著我國首個海上千萬噸級CCS/CCUS集群示范項目的聯合研究工作正式啟動。
三、幾點思考
（一）油氣行業減碳需要緊迫，CCUS是其未來主要發展方向之一
化石能源的生命周期中必然產生碳排放，要真正實現凈零排放這一目標需要借助有效的碳移除手段。CCUS技術在不改變能源結構的前提下，實現碳的有效封存和利用，是世界公認的最有前景的碳減排技術之一。國際能源署預測，到2050年，捕集的二氧化碳大部分與化石燃料的使用有關。此外，對于油氣行業來說，實施二氧化碳驅油技術可提高低滲透油田采收率，更具經濟性。國內低滲透石油資源占總資源量的一半以上。多數低滲透油田基本沒有自然產能，需要通過壓裂改造等技術手段才能實現工業性開發。鑒于二氧化碳驅油技術在開發低滲透油藏方面的優勢，應用二氧化碳驅油技術開發邊際油藏將是國內石油行業的主要發展方向之一。
（二）CCUS技術尚未完全成熟，亟需加快技術研發和迭代升級
以二氧化碳捕集技術為例，直接空氣捕獲是實現負碳排放必須的技術手段，目前技術尚不成熟。同時，CCUS項目成本高昂，導致CCUS與其他減排技術相比競爭優勢不明顯，技術推廣應用受到制約。據油氣行業專家測算，如果油區附近以中低濃度排放源為主，且規模相對較小，則二氧化碳來源成本相對較高，一般在200~300元/噸。為了更好地應用這一促進化石能源低碳高效開發的新興技術，需加快技術研發和迭代升級，保證成本較低的新一代碳捕集技術能夠在窗口期廣泛部署應用，發揮減排效益。
（三）CCUS商業模式欠缺，有待配套政策機制進一步完善
與國際上擁有豐富CCUS應用經驗的國家和地區相比，我國CCUS項目經濟性難以實現，大規模商業化應用面臨挑戰。國際經驗表明，政府通過金融補貼、專項財稅、強制性約束、碳定價機制等手段支持CCUS，能提高企業積極性，推動技術商業化。因此可參考國際經驗，探索制定面向碳中和目標的CCUS稅收優惠和補貼激勵等支持政策，同時加快完善CCUS行業規范、制度法規框架體系以及技術規范，推動CCUS項目獲得碳減排量，提升項目經濟性，推動CCUS項目規模化效益化發展。同時，國家可出臺相應監管措施，明確CCUS項目開發過程中的權、責、利劃分，提高企業長期運營的積極性。
責任編輯：張棟鈞
校對：吳蘇靈
