解码CCUS—我国碳捕集、利用与封存现状、成本及对策透析---《中国石油企业》.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 ed66@vip.sina.com 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 ed66@vip.sina.com 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 ecus路径研究 》 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 ed66@vip.sina.com 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 ⑥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 ； 1987 —1988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 50 —70 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 ed66@vip.sina.com 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 ⑥ 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 ed66@vip.sina.com CCUS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 (NETL) 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 ⑥ 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 ed66@vip.sina.com 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