歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃



好文推薦
2023

歐洲 CCUS 技術發展現狀及對我國的啟示

歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖1
目  錄

1
歐洲 CCUS技術發展現狀
2
歐洲發展 CCUS 技術的相關政策
3

歐洲發展 CCUS 技術的機遇與挑戰

4
歐洲發展 CCUS 技術對我國的啟示
5
結  語




前  言
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖2



現代工業化進程的加速導致CO2排放量大幅增 長,全球氣候變暖。因此,采取有力措施控制溫室 氣體排放、減緩溫室效應已成為全球關注的熱點。碳捕集、利用與封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技術是全球范圍內實現碳減排目標 的重要途徑。CCUS 技術是指能將 CO2 從工業、能 源生產等排放源或空氣中捕集分離,并輸送到適 宜的場地加以利用或封存,最終實現 CO2 減排的技 術。主要的 CO2 排放源包括發電廠、鋼鐵廠、化 工廠、水泥廠等,主要的捕集方式包括燃燒前捕集、 燃燒后捕集以及富氧燃燒捕集,主要的利用方式包 括化學利用、地質利用和生物利用。國際能源署 (International Energy Agency,IEA)的調查結果顯 示:要實現全球溫升控制在2 ℃以內的巴黎協定目標, CCUS 需要貢獻累計 14%的 CO2減排量;到 2050 年, 利用 CCUS 技術捕集的 CO2 總量預計需達到 56.35 億 t,其中利用量 3.69 億 t,封存量 52.66 億 t。


作為經濟發展水平最高的大洲,歐洲一直處于 溫室氣體減排的先鋒地位。2019 年 12 月,歐盟委 員會發布《歐洲綠色協議》,旨在到 2050 年將 歐洲建成第一個實現碳中和(人為 CO2 排放量與人 為 CO2 去除量在一段特定時期內達到平衡)的大 陸,CCUS 技術將在歐洲 2050 年實現碳中和的目 標中發揮重要作用。Butnar 等人預測的全球升 溫 1.5 ℃的情景中,歐洲境內 2030 年捕集 CO2 的 中位數為 230 萬~430 萬 t/a,2050 年將增至 930 萬~ 1 200 萬 t/a?!稓W洲綠色協議》中明確提到,CCUS 技術是實現歐洲溫室氣體凈零排放氣候目標的必 要手段之一,是歐洲脫碳進程中不可或缺的組成部 分?!稓W洲綠色協議》還強調了歐洲要實現 2050 年 碳中和的目標,必須在近 10 年加速推進 CCUS 項 目的開發和部署以及相關基礎設施的建設。


我國于 2020 年提出到 2030 年實現碳達峰, 2060 年實現碳中和的“雙碳”戰略目標。CCUS 技 術是我國2060 年實現碳中和目標不可或缺的關鍵技 術,其減排貢獻預計在 2050 年將達到 6 億~16 億 t CO2。鑒于 CCUS 技術對實現碳減排目標的重要 作用,本文深入總結了歐洲 CCUS 的發展現狀,介 紹了歐洲在發展 CCUS 技術方面的資金激勵、稅收 政策、法律法規和技術創新政策,總結了歐洲在發 展 CCUS 技術的過程中面臨的機遇和挑戰,以期為 我國 CCUS 技術發展、實現 CCUS 技術規模化部署 提供參考和借鑒。





1 歐洲 CCUS 技術發展現狀
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖3



歐洲現有的 CCUS 項目主要部署在北海地區, 包括挪威 1996 年投運的 Sleipner 項目和 2008 年投 運的 Sn?hvit 項目,這 2 個項目的 CO2 封存能力為 170 萬 t/a。截至 2021 年 11 月,歐洲境內所有運 行、在建和計劃的 CCUS 項目總共 70 個,預計到 2030 年可實現封存 CO2 能力 6 000 萬 t/a。除了挪 威的 Sleipner 和 Sn?hvit 項目外,目前歐洲正在運 行的 CCUS 項目還有克羅地亞的 CO2 EOR Project Croatia 項目和愛爾蘭的 Hellisheidi 項目。


除了傳統的 CCUS 技術外,多種新形式的 CCUS 技術正在開發,比較典型的是生物質能碳捕 集與封存(bioenergy with carbon capture and storage, BECCS)和直接空氣碳捕集與封存(direct air carbon capture and storage,DACCS)。BECCS 指通過“生 物質利用+CCUS”的技術組合,將生物質燃燒或轉 化過程中產生的CO2進行捕集、利用或封存的過程, 可實現從生物質原料產生到利用全過程的負排放。DACCS 指直接從大氣中捕集 CO2 并進行封存的技 術。越來越多的國家在長期氣候政策中選擇 CCUS 技術作為碳減排手段,并通過 BECCS 和 DACCS 來 進行碳移除。在國際能源署的可持續發展情景中, 2050 年后,BECCS 和 DACCS 將發揮更突出的作 用。到 2070 年,歐洲境內電力部門捕集的 CO2 中 將有 2/3 與 BECCS 有關


截至目前,歐洲境內主要的 BECCS 項目是瑞 典 ExergiKVV8 項目。該項目是歐洲最大的生物質 熱電聯用電站,每年可從大氣中去除 80 萬 t 的 CO2, 目前處于試點階段。歐洲目前運營著世界上最大的 DACCS 項目 Orca,該項目于 2021 年 9 月在冰島投運,捕集后的 CO2與水混合,注入地下巖層中。另 一 個 有 代 表 性 的 DACCS 項 目 是 蘇 格 蘭 的 Dreamcatcher 項目,該項目每年預計可捕集 50 萬~ 100 萬 t 大氣中的 CO2,目前處于建造階段。


歐洲CCUS項目的規劃方式在過去一段時間發生了很大變化。


過去主要是獨立的全鏈條規劃方案,即 CO2 排 放源、運輸管道和封存點均獨立建設(點對點模 式),這種模式適合大型封存點與單個大型工業排 放源之間距離合理的情況。CCUS 設施僅涉及 1 個 碳源、1 個碳匯和 1 條管道,這種分散型的封存模 式成本較高,且存在相互依賴的風險。目前,以 CCUS 樞紐和集群為基礎的規劃方案備受青睞,許 多碳排放設施集中在同一區域,因此,可以從多個 CO2 排放源進行捕集,并利用 CO2 運輸共享基礎設 施和封存網絡來進行 CO2封存。典型的 CCUS 樞紐 和集群的特點包括:1)多個 CO2 工業點源連接 到 CO2 運輸和封存網絡;2)大規模的地質封存資 源;3)樞紐和集群通過規模化可大幅降低 CO2 封 存單位成本,形成商業合力,降低投資風險。目前 歐洲境內正在運營或開發的 CCUS 集群主要包括荷 蘭的鹿特丹港和阿姆斯特丹港、比利時的安特衛普 港以及英國的亨伯和蒂賽德地區。主要的 CCUS 樞 紐和集群項目見表 1 。


表 1 歐洲境內主要的 CCUS 樞紐和集群項目

歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖4


歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖5

圖 1 挪威北極光項目建設現場


通過共享 CO2 集群的基礎設施,將來自不同排 放源的 CO2在樞紐統一進行匯集、壓縮和運輸,可 以有效降低壓縮和管道運輸的成本,從而降低單個 CCUS 站點的封存成本。全球碳捕集與封存研究 院(GCCSI)2021 年的年度報告中關于管道成本的 估算顯示,小流量的 CO2 會升高 CO2 的管道輸送 成本。一旦 CO2 氣相流量超過 25 萬 t/a,就可以實 現大部分的規模經濟。因此,CCUS 工業集群與運 輸網絡可以為 CO2 地質封存提供經濟的、必不可少 的基礎設施,且可激活較小規模(約 20 萬 t/a 或更小規模)的 CO2 捕集項目。孫亮基于數學規劃 和優化高級建模系統(GAMS)的 CCUS 源匯匹配 動態規劃模型研究了CO2捕集與封存累計量的管網 建設與成本問題。結果表明,與靜態規劃相比,動 態規劃下的運輸管網更加成熟,管網的連通性增 強,運輸能力得到提高。該模型可有效確定 CO2 捕 集與封存位置及相應量值、運輸管道拓撲結構及管 徑。管道單位運輸成本跟 CO2運輸量及 CO2 管網規 模密切相關,CO2 捕集規模、排放源位置、CO2 封存場地位置等因素對管道運輸成本都有顯著影 響。根據統計結果,在大規模運輸(3 000 萬 t/a) 條件下,歐洲管網的運輸成本約為 1.40 美元/t;在小容量運輸(300 萬 t/a)條件下,歐洲管網的運 輸成本約為 11.74 美元/t。我國 CO2 管道運輸的 成本和歐洲類似。京津冀地區 CO2 捕集量在 0~ 1.8 億 t/a 變化時,源匯匹配單位總成本約為 181~ 260 元/t(折合成 25.59~36.76 美元/t)。當 CO2捕集 量為 4.6 億 t/a 時,管道的單位 CO2 運輸成本約為 89 元/t(折合成 12.58 美元/t)。當 CO2 捕集封存量 在 2.88 億~28.86 億 t/a 變化時,單位 CO2 運輸成本 降至 7~12 元/t(折合成 0.99~1.70 美元/t)。綜上所 述,CO2 的運輸成本與 CO2 的捕集量密切相關, CO2 集群與運輸網絡的形成可以有效激活較小規 模的 CO2 捕集項目,降低 CO2 封存項目的關停風 險,大幅增大 CO2 的捕集量,從而降低單位 CO2 的運輸費用。





2 歐洲發展 CCUS 技術的相關政策
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖6



歐洲在 CCUS 的發展部署和政策制定方面主要 有以下特點:1)頒布 CCUS 技術發展路線圖, 明確不同時期的技術方向和研發重點,加強國家層 面的技術政策指導和宏觀協調;2)加大政府公共 投入,引導私有投資,加快開展全流程 CCUS 項目 示范,推動 CCUS 技術商業化;3)建立跨行業、 跨領域的 CCUS 合作平臺,加強技術成果轉化,加 強知識與經驗共享;4)除了在技術方面開展 CCUS “硬技術”研發和示范以外,同時對技術標準、法 律法規、管理制度和規范等進行技術應用的“軟環 境”建設。


其中,在“軟環境”建設方面,歐洲對 CCUS 制定的政策主要是通過資金激勵、碳稅稅收政策、 法律法規以及技術創新政策推動 CCUS 技術的發 展,以下將進行簡要介紹。



2.1 資金激勵政策


有學者指出,未來 CCUS 項目的部署將更多地 取決于碳市場的開發以及 CCUS 項目融資的復雜 性,而不是與地下儲存 CO2 有關的技術問題。IEA指出,目前 CO2 所需商業激勵為 40 美元/t;若加以充分利用,通過現有低成本的 CCUS 項目 可捕集、利用和封存多達 4.5 億 t CO2,為推廣 CCUS 的部署奠定堅實基礎。根據《巴黎協定》的預測,為有效減少排放,到 2020 年碳價應定位在 40~80 美元/t,到 2030 年碳價應達到 50~100 美元/t。


歐洲 CCUS 技術的投資環境持續改善。2005 年 1 月,歐盟開始實施溫室氣體排放許可交易制度 (EU-ETS),旨在以經濟高效的方式促進溫室氣體 減排。其運行模式是采取總量交易的形式確定納入 排放交易體系的企業免費獲得或者通過拍賣有償 獲得歐盟排放配額(EUA),而實際排放低于所得配 額的企業可以在碳交易市場出售,超過則須購買 EUA,否則遭受懲罰。EU-ETS 不僅進行 EUA 的交 易,還與全球的碳減排有著緊密的聯系?!毒┒甲h定 書》對發達國家規定了具有法律約束力的量化減排 目標,確立了溫室氣體減排的靈活機制:聯合履約 (joint implementation,JI)、清潔發展機制(clean development mechanism,CDM)和排放權交易 (emission trading,ET)來協助發達國家履行減排 義務,同時鼓勵發展中國家采取自愿性減排行動的 機制。依照《京都議定書》的設定,CDM 引導發達 國家和發展中國家合作開展減排項目,實現的減排 量經認證后獲得核證減排量(CER),可用于沖抵發 達國家合作方的排放;JI 則規范發達國家間減排項 目的合作以及減排成果的認定、轉讓與使用。與 CDM 和 JI 基于項目的機制不同,以 EU-ETS 為代表 的碳排放配額交易市場以排放配額(EUA)作為交 易標的,由政府部門設定配額總量并向企業分配, 企業根據自身實際排放情況選擇減排或在市場上 購入配額,以實現減排任務。因此,EU-ETS 覆蓋下 的企業除了通過自主減排或購買配額的方式完成 減排任務之外,還可以使用 CDM 產生的“CER” 或 JI 產生的“減排單位(VER)”以抵減自身排放。將 CDM 和 JI 市場與 EU-ETS 市場連接,為歐洲以 外的地區推進減排提供了現實激勵,在全球產生了 顯著的碳減排效應。因此,EU-ETS 加速了歐洲 國家之間以及歐洲國家與歐洲以外地區之間的 CCUS 項目合作與交流,構建了知識共享網絡,促進了 CCUS 技術的發展。


EU-ETS 是歐盟的主要碳減排工具,而歐洲部 分國家也建立了自身的碳排放權交易體系。比如, 為了補充 EU-ETS 涵蓋的行業以外的碳排放,德國 于 2021 年全面啟動碳排放權交易系統并實施固定 價格,2021—2025 年 CO2 的固定價格為 25、30、 35、45、55 歐元/t。從 2026 年開始,CO2的價格將 固定在 55~65 歐元/t。德國的國家排放交易與歐盟 排放交易體系存在差異,歐盟的排放交易體系主要 針對工業、發電廠和空中交通出現碳排放的區域;而德國的國家排放交易體系要求燃料供應商以購 買證書的形式獲得污染權,企業需要為未來的燃料 燃燒產生的溫室氣體排放而付費。若一些企業因其 交易領域而被 2 種排放交易體系同時覆蓋,有 2 種 機制可防止其承擔雙倍的責任:1)燃料供應商向 已加入 EU-ETS 的企業出售燃料時可減少應繳納的 費用,以消除燃料設備產生的 CO2 成本;2)企業可 向德國排放交易管理局申請補償。此外,英國于 2021 年 5 月正式實施碳交易市場,這標志著英國徹 底離開歐盟碳排放交易市場。與歐盟碳排放交易市 場不同,英國啟動了碳交易底價保證機制,設定 CO2 不低于 22 英鎊/t 的底價,并承諾將逐步提高碳成 本,到 2030 年將增至 70 英鎊/t。期間如果 CO2 價 格上漲過快,政府可以通過成本控制機制進一步釋 放碳排放配額,以確保碳市場平穩運行。不過,由 于體量較小、流動性弱以及運營經驗不足,英國碳 交易市場易引發價格波動性風險,給企業等市場參 與者帶來經濟壓力,從而降低市場競爭力。


第一個為歐盟CCUS項目提供財政資助的專門 政策機制是 2009 年 8 月推出的歐洲經濟復蘇計劃 (European Economic Recovery Plan,EERP)。EERP 的主要目標是經濟復蘇、能源安全和溫室氣 體減排,已為 CCUS 項目撥款 10 多億美元,旨在 降低 CCUS 技術的運營成本,加快監管和許可 CCUS 項目計劃的制定和實施。此外,在調整 EUETS 的過程中,歐洲委員會設立了歐洲最大的 CCS 基金——創新基金(The Innovation Fund)。該基金 為整個歐盟 CCS 項目的規劃、建設和運行提供了主 要資金來源。根據碳價差異,創新基金將在 10 年內 為 CCUS 以及可再生能源、能源密集型產業和儲能 等領域的突破性技術提供超過 250 億歐元的資金支 持。英國計劃在 2030 年底前將溫室氣體排放量減 少 68%。為了實現這一目標,英國政府宣布了一項 10 億英鎊的 CCUS 基礎設施基金,旨在 2030 年前 建立 4 個 CCUS 工業集群,CO2 捕集能力達 1 000 萬 t/a。其他的激勵方式還包括直接資本贈款、 稅收抵免、碳定價機制、運營補貼(例如電價補貼)、 從配備 CCUS 的工廠公共采購低碳產品、風險緩解 措施(貸款擔保、風險分擔機制、CO2 責任所有權) 以及為 CCUS 技術研發提供資金等。


歐盟委員會預計 2022 年歐元區平均通脹率將 高達 7.6%,通脹集中表現為能源推動型物價上漲, 這主要是由于傳統能源的供給不足以及新型能源 對傳統能源的替代不充分所致。因此,歐盟將加 速綠色能源的轉型,并計劃到 2030 年將歐盟的可 再生能源在最終能源消耗總量中的份額提高到 45%。與美國 45Q 條款最終法規所規定的稅收抵 免不同,歐洲主要通過碳交易系統對 CO2的碳價進 行調節,較高的碳價讓一些工業排放主體考慮將 CCUS 應用作為減碳計劃的選項。


此外,開展 CCUS 技術實際減排量的量化、核 算與驗證,建立 CCUS 全流程碳核查方法體系,是 檢驗減排效果、開展碳市場交易、兌現政府激勵及 懲戒違規排放的基礎。在 CCU 的減排核算方法 方面,Lee 等人通過開發新的 CO2減排計算方法 預測了安裝在運行的 500 MW 燃煤電廠的 2 MW CCU 裝置(CO2的 CCU 能力為 40 t/d)的 CO2 減排 效果,結果表明,在監測期間的 22 h 內 CO2 減少了 16.54 t。假設該設備每天運行 24 h,連續運行 300 天, 每年可減少 CO2排放 5 413 t。



2.2 稅收政策


碳稅作為解決 CO2 大量排放的有效手段,在歐 洲許多國家取得了卓有成效的減排成果。芬蘭、瑞 典、挪威、丹麥和荷蘭是世界上最早推出碳稅的國 家,而且將碳稅作為單獨的稅種進行征收。意大利、 德國和英國則是將碳排放因素引入已有的稅種,形 成潛在的碳稅。比較典型的利用碳稅解決 CO2 排 放的國家是挪威。挪威自 1990 年落實碳稅政策,于 1991 年開始征收碳排放稅,是世界上最早征收碳稅 的國家之一。1991 年,挪威對離岸采油作業征收 CO2 稅。在該稅收政策刺激下,挪威國家石油公司 在 Sleipner 油田的深部地層中封存 CO2,成功打造 世界首個利用深部咸水層作為CO2地質封存場地的 CCS 商業案例。根據挪威《石油活動 CO2 稅法》, 對燃燒的天然氣、石油和柴油排放的 CO2征收碳排 放稅。2022 年,稅率為每立方米(標準狀態)天然氣或每升石油或凝析油 0.16 歐元。對于天然氣的燃 燒,相當于每噸 CO2 68.48 歐元。此外,英國的 氣候變化稅政策規定,實施 CCS 項目的企業可獲得 80%的稅收抵免。


2021 年 7 月,歐盟提出了“Fit to 55”(承諾 在 2030 年底溫室氣體排放量較 1990 年至少減少 55%)的立法提案,概述了 CCUS 相關的一攬子 計劃,核心是對 EU-ETS 的修改。該措施將會增加 相關碳減排的補貼,以實現歐盟 2030 年的碳減排 目標;此外,提案將添加一個新的碳邊界調整機制, 將碳稅施加到進口的目標產品,如鋼鐵和水泥等, 以避免“碳逃逸”。 



2.3 法律法規政策


法律法規政策對 CCUS 技術的推廣至關重要, 沒有強有力的、持續的政府政策和法律法規支持, CCUS 很難得到充足的投資。對 CO2 運輸影響較大 的法規是 1996 年頒布的《倫敦議定書》,這是一 項管理在海洋環境中傾倒廢物的國際海洋協議修 正案。該議定書最初禁止締約方跨境運輸用于地質 封存的 CO2。但是,締約方于 2009 年通過了一份修 訂案以解決這一問題,允許對封存在海床以下巖層 的 CO2暫時實施《倫敦議定書》修訂案。若締 約方接受修訂案,則可對用于 CCUS 的 CO2進行跨 境運輸,以有效緩解 CO2排放。如果一個國家封存 潛力有限,那么鄰近國家可以代為封存該國的 CO2。該修訂案的制定為CO2跨境運輸網絡的形成奠定了 基礎。


歐洲是 CCUS 制度化和規范化的積極倡導者。歐盟于 2009 年制定了世界上第一部關于 CCS 的詳 細立法《CCS 指令(Directive/2009/31)》(以下簡稱 “《CCS 指令》”),該指令為 CCUS 鏈條中的 CO2 地 質儲存部分提供了一個立法框架,通過適當的項目 設計來指導歐盟成員國的 CCS 項目,以確保 CO2 永久和安全封存,從而為 CO2 地質封存建立一個監 管制度。《CCS 指令》是在全球范圍內建立 CCUS 技術法律和監管制度的重要第一步,解決了 管理復雜 CCUS 鏈條的主要困難,特別是與 CO2地 質封存相關的地質風險和長期責任的問題?!禖CS 指令》對 CCS 項目的可用存儲容量和技術經濟可行 性進行評估,促進了研究項目、示范項目和針對 CCS 部署的跨界合作項目的發展。2014 年 5 月, 歐盟委員會啟動了《CCS 指令》的審查程序,對其 有效性、相關性和效率進行了評估,由于缺少實際 的經驗以及《CCS 指令》的可操作性,提出了不對 其進行重大修訂的建議。雖然《CCS 指令》為 CCS 項目建立了一個框架,但并沒有解決 CO2跨界運輸 問題。CO2的跨界運輸引發了跨國或跨區域 CCS 項 目所沒有面臨過的國際法律問題,這將要求歐盟會 員國就 CO2運輸達成一個法定框架,解決國際、國 家和地方各級的法律問題。因此,關于跨歐洲能源 基礎設施指導方針的法規《跨歐洲能源基礎設施條 例》(簡稱“TEN-E 條例”)應運而生。該條例提供 了促進戰略能源基礎設施互聯互通和發展的機制, 為歐洲的基礎設施現代化設定了框架。考慮到 CO2 捕集和封存的跨境部署,CCS 作為 TEN-E 條例優 先發展的主題領域,需要在成員國之間以及與鄰國 第三國之間發展 CO2運輸基礎設施,從而形成交通 運輸網絡。英國政府于 2008 年通過《氣候變化 法案》并公布了具體的氣候治理路線圖,提出設立 公民個人信用碳排放賬戶,為約束碳排放提供了強 有力的法律保障。該法案于 2019 年完成修訂,補充 完善了實現凈零碳排放目標的相關政策,使英國成 為國際上第一個以立法形式設立碳排放治理中長 期目標的國家。


此外,2021 年,歐洲國家實施的可再生能源指 令鼓勵 CCU 生產燃料,并將 CCU 生成的合成燃料 納入可再生能源的目標。歐盟委員會還提出了“空 中加油倡議(ReFuel EU Aviation Initiative)”,要求 燃料供應商將越來越多的可持續航空燃料混合到 歐盟機場攜帶的航空燃料中,包括合成低碳燃料, 即電子燃料(e-fuel,可由 CCU 合成),這將極大促 進 CCU 的發展。新出臺的《歐洲綠色新政》和《氣 候法》把氣候中立(人類活動對氣候系統沒有凈影 響的狀態,須考慮區域或局部的地球物理效應) 的政治承諾轉變為法律義務,因此也催生了相關支 持 CCUS 的政策。



2.4 技術創新政策


CCUS 技術不是一成不變的,隨著世界各國在 減排和去除 CO2的目標越來越高,降低 CCUS 價值 鏈各個環節的成本成為了人們關注的焦點,這也推 動了全球范圍內對更先進、成本更低的 CCUS 技術 的研究和開發。技術發展是推動未來 CCUS 成本降 低的關鍵因素,技術的突破可以使 CCUS 技術在現 有技術的基礎上實現跨越式改進,典型的例子包括 DACCS 和 BECCS。此外,通過材料創新、工藝創 新和設備創新,如開發先進的化學溶劑、高 CO2滲透膜和吸附劑技術等,可有效提高 CO2 捕集性能。


歐洲地平線計劃(Horizon Europe)是歐盟 推出的提升歐洲研究和創新水平的資助項目,旨在 解決氣候變化問題,實現可持續發展目標。該計劃 在 2021 年和 2022 年分別提供 3 200 萬歐元和 5 800 萬歐元資金資助 CCUS 技術研發,將支持與 CCUS 相關的研究、試點和小規模示范項目,重點 在于展示成熟的CO2捕集技術在工業設施中的集成 鏈,包括后續的運輸、利用和地下封存,重點的資 助方向包括技術(優化捕集裝置與工業過程的集 成、靈活性與可伸縮,提高 CO2純度)、安全性(運 輸和封存期間)、財務(CO2 捕集和整合的成本)和 戰略性質(商業模式、產業集群和運輸網絡的構 建)。該計劃將促進各領域合作,加強創新在制定、 支持和實施歐盟政策方面的影響,并鼓勵入選的項 目加入歐盟 CCUS 知識分享網絡。


通過分析歐洲發展 CCUS 技術的相關政策,發 現《CCS 指令》采取了一種相對平衡的方式,允許 在商定的期限之后轉移責任。然而,歐盟《CCS 指 令》中關于責任的特殊情況可能使項目開發者面臨 高度的不確定性,導致 CCUS 項目開發存在重大障 礙?!禖CS 指令》對 CCS 發展提出了明確的實質性 和程序性要求,CCS 項目生命周期內,項目運營商 應對所有環境責任負責且責任轉移存在嚴格的標 準,這給封存站點運營商帶來了巨大的負債和成 本。監管機構的風險管理權力與運營商承擔的責任 之間存在明顯的不匹配,這可能極大地抑制潛在項 目開發商的積極性。歐盟排放交易制度通過市場穩 定儲備強化碳定價信號。為避免通過實施補充性監 管措施削弱碳定價信號,歐盟排放交易制度下的限 額和配額分配應充分考慮 CCUS 所帶來的減排效 果。此外,支持 CCUS 項目發展的公共資金作用有 限,創新基金下的項目獲得可用資金少。由于碳價 格的不確定性,現有政策工具(特別是歐盟排放交 易體系)對私人投資的吸引力不高,因此需要補充 相關金融政策工具來誘導低碳投資。





3 歐洲發展 CCUS 技術的機遇與挑戰
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖7



3.1 歐洲發展 CCUS 技術的機遇


2018 年 11 月,歐洲委員會發布了 2050 年實現 碳中和的愿景,指出歐洲的碳中和需要依靠 CCUS 實現工業脫碳,通過 BECCS 和 DACCS 實現負排 放。2050 年實現碳中和愿景的提出,使 CCUS 技術 在歐洲的發展迎來了重要機遇。


歐盟對CCS和CCUS項目的資金支持力度較大, 主要通過地平線項目和創新基金進行資金扶持。前者的扶持重心是研究和創新領域,預計 2023— 2024 年的工作計劃將著重扶持 CO2 運輸和封存基 礎設施項目。后者則主要扶持能為市場帶來突破性 技術的項目,比如能源密集型行業的 CCUS 項目。2020 年 7 月,歐盟投入 100 億歐元的創新基金開始 接收項目申請。這是全球規模最大的低碳技術推廣 項目。該基金已成為整個歐盟 CCUS 項目規劃、建 設和運行的主要資金來源。


歐洲金融政策將吸引公共和私人資本更多轉 向 CCUS 的投資。EU-ETS 已經通過修訂案,將 CO2 捕集、管線運輸和 CO2 地質封存涵蓋在其活動范圍 內。EU-ETS 通常被視為引導私營部門投資 CCUS 技術的關鍵驅動力,該體系于 2018 年加強了市場 穩定儲備這一減少排放配額盈余的機制,從而加快 了碳減排的步伐。此外,歐洲還設立了支持 CCUS 的公共資助項目,關鍵舉措包括歐洲能源回收計劃 (European Energy Program for Recovery,EEPR)和 新準入者儲備(New Entrant Reserve,NER),這 進一步加速了歐洲 CCUS 技術的發展。


目前,歐洲 CCUS 基礎設施的發展有足夠的潛 力推動 CCUS 技術大規模應用。大型排放源集群是 創造規模經濟的絕佳選擇,通過建立共享的 CO2 運 輸基礎設施,讓第三方接入,讓多個用戶有效使用 CCUS 基礎設施,可有效盤活大量的小型碳排放源 捕集項目。此外,歐洲擁有巨大的 CO2 地質封存儲 量和海底碳封存專業技術,挪威和英國等國家愿意 與歐盟分享海上 CO2封存設施,從而有效推動臨海 歐盟各國開展 CCUS 項目。CO2 工業集群和跨境運 輸網絡讓缺乏良好 CO2 封存資源的國家也能開展 CCUS 項目。例如,法國敦刻爾克、比利時根特和 瑞典哥德堡等工業地區正計劃通過挪威的北極光 項目匯集工業 CO2 進行液化并運往北海封存。 



3.2 歐洲發展CCUS 技術的挑戰


歐洲 CCUS 項目的實施一直充滿挑戰,許多項 目因經濟和財務限制、公眾接受度低和缺乏激勵措 施而放緩或取消。CCUS 技術發展的主要障礙是部 署成本高,其顯著增加了燃煤和燃氣發電以及工業 生產過程的設備、運行和維護成本。因此,CCUS 技 術在規模化應用中面臨高昂成本的限制,如何降低 成本并推廣 CCUS 技術,是目前歐盟面臨的重要挑戰。此外,歐洲承諾投入 CCUS 的公共資金是否 最終落地、碳定價是否會保持穩定并逐步升高等也 將成為不確定的因素。在引導私人資金方面,相關 的金融政策穩定、透明、明確,并與 CCUS 投資的 目標相關聯,讓投資者能夠在商業條件下量化 CCUS 投資政策創造的機會與風險也是歐洲發展 CCUS 技術面臨的挑戰。從歐盟 2021 年提交的 共同利益項目(連接歐盟國家能源系統的跨境基礎 設施項目)清單來看,歐洲當下具備進入市場條 件的 CCUS 項目數量持續增加,未來 10 年這些項 目有望啟動運營。目前迫切需要協調各國的融資機 制以及出臺支持 CCUS 技術的政策和金融措施,以 確保這些項目 2030 年前開始運作。


除了上述挑戰外,低碳政策機制的發展乏善可 陳,缺乏法律和監管制度激勵 CCUS 投資,也是歐 洲 CCUS 面臨的挑戰。各國不斷強調提升政策支持 的必要性,但是重點更應放在制定促進性法律和監 管框架上。目前,應對氣候變化的現有政策總體上 仍顯不足,在 CCUS 方面的法律和監管普遍乏力, 很少有國家或地區制定專門針對 CCUS 的法律或適 用于整個 CCUS 項目生命周期的法律。CCUS 運營 所適用法規和監管制度的確定性和實用性非常重 要,即使是在已經制定專門的 CCUS 框架的區域, 如果法律體系互不關聯的問題沒有得以解決,也將 嚴重阻礙 CCUS 的部署。此外,《CCS 指令》對于 在 CCUS 項目中發生地質風險事件(地表變形、微 震、CO2 泄漏等)的情況下,運營商和國家主管當 局之間的責任分配存在監管上的不確定性,也會阻 礙 CCUS 項目的進一步推廣。通過分析《CCS 指令》 發現,CCUS 發展面臨的主要障礙是關于泄漏風險 的責任規定、補救問題的不確定性以及從封存場地 運營方到政府主管部門的責任轉移。封存場地運營 方長期負擔風險責任的現狀造成了風險分擔的不 平衡,即項目方在估計潛在泄漏造成財務損失方面 存在高度不確定性。因此,不明確的責任規定成為 CCUS 投資和部署的一個重大障礙。法律責任制 度應明確CCUS運營商和政府主管部門之間的責任 分工,并應明確規定責任的性質、范圍和期限,以 在法律確定性、安全性和投資收益之間取得平衡。


此外,當前緊張的政治局勢加劇了歐洲發展 CCUS 技術的不確定性,俄烏沖突使歐洲國家能源 供應出現重大問題。俄羅斯大幅削減對歐盟國家的 能源出口,給歐盟帶來了重大影響。在能源供應不 足的壓力下,德國、法國等歐洲國家紛紛宣布重 啟燃煤發電或推遲退煤進程,這將加劇大氣中 CO2 的排放,對歐洲的碳中和目標造成嚴峻挑戰。因此, 歐盟委員會通過制定 REPowerEU 計劃來應對俄 烏沖突引發的能源危機,其目標是結束歐盟對俄 羅斯能源的依賴,加快向綠色能源轉型,同時應對 氣候變化。





4 歐洲發展 CCUS 技術對我國的啟示
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖8



CCUS 技術作為實現“雙碳”目標的重要技術 手段,目前備受我國重視。2016 年,原環保部發布 《二氧化碳捕集、利用與封存環境風險評估技術指 南(試行)》,規范和指導 CCUS 項目的環境風險評 估工作;中國“十四五”規劃首次提出將建設大規 模 CCUS 示范項目;2021 年 5 月,生態環境部會同 多個部委,宣布支持自由貿易區 CCUS 試點和示范 項目。然而,我國發展 CCUS 技術仍面臨諸多挑戰, 主要包括相關的法律法規和激勵政策不完善,以及 CCUS 工業集群與運輸網絡建設的滯后性。


CCUS 技術具有鮮明的區域特征,由于發展起 點、資源分布、經濟社會發展水平不同,CCUS 的 發展路徑和方式有所不同。對于我國而言,要實現 CCUS 技術快速發展,既要借鑒歐洲國家的技術和 政策經驗,同時要平衡我國發展過程中的政治、經 濟、社會、環境之間的關系。CCUS 項目周期內, 一個完整的政策框架應該是可持續的,需要根據發 展的階段、具體行業和地區,采取因地制宜的政策 措施。例如,雖然碳排放稅在挪威是一種完善的政 策機制,對成熟的 CCUS 技術有很大的激勵作用, 但對正處于發展階段的我國而言,其效果值得商 榷。結合我國的實際情況,歐洲發展 CCUS 技術的 相關經驗對我國的啟示主要有:


1)加快相關立法,完善 CCUS 技術的法律法 規政策體系 政府是 CCUS 項目的主要監管主體。我國想要實現快速部署 CCUS 項目,就必須消除技 術壁壘,制定支持性的法律和監管模式。目前, 我國還未出臺專門針對 CCUS 技術的法律法規,對 CCUS 技術的運輸、封存以及泄漏風險對環境的影 響一般參照現有的相關法律。比較典型的有:CO2 的運輸參照《危險化學品安全管理法規》進行監管, CO2 封存參照《放射性污染防治法》進行監管與審 批,CO2 封存對環境的影響按照《環境影響評價法》 進行監管。在 CCUS 技術的發展過程中,國家應該出臺針對性的法律法規,為規范和促進 CCUS 技術 的發展提供必要的支撐,同時進行有效的監管。CCUS 涉及捕集、運輸、利用和封存階段等多個環 節,目前在基礎方法、技術推廣、項目建設與管理、 監測、風險管理等多個環節尚無相關標準可以遵 循,嚴重影響了 CCUS 技術的推廣應用。


作為《倫敦議定書》的簽署國之一,我國向海 底注入 CO2的行為將受到相關國際法規的約束,這 意味著未來的國內法規需要考慮《倫敦議定書》的 約束,以避免與國際法發生沖突,任何可能的跨界 CCUS 雙邊協議也應參照《倫敦議定書》的規定和 要求。目前,我國海底 CO2 封存等問題牽涉較多 主管部門,應考慮到國內各方的協調難度,相關政 策的制定需要整合所有與之相關的部門以及市場、 社會、公眾等主體,頂層設計的落地必須依靠自上 而下配套政策體系和監管機制的支持。因此,各部 門之間的協調以及公眾參與也是促進 CCUS 項目順 利實施的關鍵。此外,我國在 CCUS 示范項目的選 址、建設與運營,封存場地的關閉,關閉后的環境 風險評估、預警和監測等方面均缺乏完整的法律法 規約束,對 CCUS 各個過程的環境影響缺少必要的 監管。


與歐洲相似,我國 CCUS 發展的瓶頸不僅在于 技術研發的滯后,更在于政策支持保障力度不足、 市場公平競爭環境缺失和監督監管機制有限。我國 發展 CCUS 的政策法規需求包括以下內容:形成 CCUS 相關的國家標準體系、碳排放權交易制度、 完善相關碳減排投資和金融政策、規范大型 CCUS 項目商業模式等。我國 CCUS 的發展仍處于研究和 項目示范的早期階段,主要依靠氣候政策和碳中和 目標的推動,尚未納入國家法律框架。我國還未建 立 CCUS 的具體監管框架,在項目審批和責任條款 方面需要監管透明度,設計合理的成本、效益、責 任分擔機制,將 CCUS 全產業鏈涉及的社會責任、 經濟效益、社會效益在相關企業之間進行合理的分 擔和分配,以支持 CCUS 的發展。此外,我國需 要在示范項目開發與標準化工作方面加大投入,系 統部署并加快推進 CCUS 標準化工作,盡快與國際 標準制定工作接軌。


在責任規定方面,從歐盟 CCS 指令中吸取的教 訓表明,考慮到 CCUS 在我國各地區的發展仍處于 初級階段,我國應采用相對溫和的責任制度,包括 適度的損害補救和合理的責任轉移。借鑒歐洲頒布 的關于 CCUS 的法律法規,我國需制定 CCUS 相關 法律,明確行業指導、技術支持、價格控制、成本 分攤、融資方案、監管措施和法律責任,對所有參 與者(排放源工廠、交通運輸部門、政府機構、第 三方等)具有較強的可操作性。法規應鼓勵第三方 訪問 CCUS 基礎設施,優先考慮開放技術或開放獲 取 CCUS 項目,以實現知識共享收益的最大化。各 省、市、自治區應按照國家要求,根據本地區的實 際情況制定地方性法規,完善地方監督管理制度, 確保中央政策框架在地方生效。


2)完善財政與金融體系,構建良好的 CCUS 融 資環境 主要的財政與金融體系包括:碳排放交易 體系與碳價的機制、稅收以及資金激勵政策。我 國應該建立多元化的融資體系,包括相關激勵和稅 收政策,如可以考慮對采用 CCUS-EOR 技術進行采 油的企業根據采出油量進行資源稅的部分減免;對 于相關燃煤和燃氣電廠,可以考慮對捕集 CO2并封 存的電廠進行稅收減免,以刺激 CCUS 技術的大規 模推廣。CCUS 技術對工業行業深度脫碳具有重要 意義,但關鍵技術的創新與發展仍然面臨著成本高 昂、投資不足等問題。近年來,歐洲相繼出臺扶持 CCUS 技術發展的政策,加大 CCUS 變革性新技術 的研發力度。從國內來看,與新能源等相關碳減排 產業相比,CCUS 政策扶持力度亟需加強。我國 在碳排放交易市場成熟度和碳稅價格等方面和歐 洲存在一定的差距:2021 年,我國全國碳市場的配 額價格在 40~60 元/t 波動,而歐盟碳市場在 2021 年 底的配額收盤價已漲至 73.28 歐元/t。在缺乏激勵機 制的條件下,我國廣大企業(尤其是私營企業)對 碳減排的積極性總體有限。德國 TüV Rheinland 于 2022 年 2 月發布的《探討中國企業碳中和路徑調研 報告》顯示,盡管有 73%的受訪企業表示 2060 年碳中和目標的提出對其企業的業務產生了影響, 但僅有 12%的受訪企業已經制定了具體的減排脫 碳目標和時間表,仍有 30%的受訪企業不了解或沒 有任何相關計劃。我國應通過建立財政激勵機制, 吸引社會資本,緩解投資 CCUS 的不確定性,將 CCUS 與碳市場掛鉤,推動 CCUS 融資趨向多樣化 和靈活化。


在資金激勵方面,直接的經濟支持如各級政府 的 CCUS 專項資金是 CCUS 部署最有效的驅動因 素。可對捕集電廠產生的電力提供更有針對性的補 貼,以抵消高昂的捕集成本。推廣信貸、債券、基金等多種綠色金融產品,為基礎設施建設提供充足 的金融保障。同時,建議間接支持 CCUS 項目,例 如在基準電價下分配發電配額較高的 CCUS 電廠, 或在排放交易系統中分配更高的碳配額,以鼓勵早 期 CCUS 示范項目。借鑒歐洲先進的碳排放交易 體系,我國應完善碳交易市場制度,對碳排放指標 科學統一定價,穩定碳市場交易秩序,引導各金融 機構充分發揮和利用碳交易的融資作用發展 CCUS 技術,逐步將碳交易市場推向國際社會,與國際碳 交易市場接軌。


此外,可以考慮充分利用國家核證自愿減排量 (CCER)機制。CCER 指排放企業需要按照減去自 愿減排量的排放量來進行生產經營活動,如果排放 超額,就要受到處罰;如果不愿受到處罰,則可以 向擁有多余配額的企業購買排放權。在這一機制 下,可以促進企業通過技術升級來減少碳排放量, 從而達到節能減排的效果,同時也可提高生產經營 效率。國內 CCER 項目開發的 16 個專業領域包括 了碳捕集與封存,國內碳排放權交易允許 CCER 作 為抵消限制進入,且使用比例為 5%~10%,作為抵 消機制的CCER進入碳排放權交易市場將會擴大市 場參與并降低碳減排成本。


3)加快 CCUS 工業集群以及 CO2 運輸網絡的 構建,降低 CO2 運輸費用,激勵小規模的 CO2 捕集 項目 我國應在碳運輸和儲存基礎設施項目的早 期規劃與協調方面發揮主導作用,在源匯匹配條件 較好的區域建立以碳運輸和存儲基礎設施共享為 特色的 CCUS 產業集群,通過對管網和封存基礎設 施的共享使用,降低 CO2運輸成本,形成規模效應, 提高 CCUS 技術的經濟適用性。根據我國的 CO2 源匯匹配分析結果,建議在鄂爾多斯盆地、準噶爾- 吐哈盆地、四川盆地、松遼盆地、渤海灣盆地、珠 江口盆地等具有較好 CCUS 工業集群建設條件的區 域,積極探索建設以 CCUS 技術為基礎的“分散式 CO2 捕集-共享式 CO2 封存凈零示范區”,形成泛盆 地的 CO2 運輸網絡,推動 CCUS 產業化、規?;l 展。借鑒歐洲的 CO2運輸網絡經驗,我國可以 在上述具有較好工業集群建設條件的區域開發 CCUS 項目,從而形成一個泛盆地的 CO2運輸網絡, 實現 CO2 的跨區域運輸與封存。此外,可以借鑒歐 洲的經驗,制定一個關于CO2運輸網絡的法律法規, 明確跨省市的 CO2 管道運輸條例,促進 CCUS 基礎 設施互聯互通機制,建立 CCUS 運輸網絡框架。CCUS 項目不能作為單一的工程項目來看待,項目 涉及 CO2 捕集、管網運輸以及最終的利用和地下封 存。因此,需要政府和社會共同推進,加強相關基 礎設施建設。


4)在技術創新方面,大力投資 CCUS 技術研 發與創新,以降低 CCUS 成本 成本的降低是實現 CCUS 大規模商業化發展的關鍵因素,歐洲部分國 家設有專門的CCUS研發計劃并進行了持續的研發 投入以降低成本。我國可圍繞 CCUS 各個環節開展 核心技術攻關,如研發低成本和低能耗的先進碳捕 集和 CO2 高價值轉化利用技術、開發降低 CO2泄漏 風險的封存技術,并在加大政府投資支持力度的同 時撬動企業的研發投入。借鑒歐洲在技術創新方 面的經驗,我國應設立專門的 CCUS 研發資金,為 CCUS 的全流程技術創新投入可持續的研發成本, 降低 CCUS 的運營成本,加快 CCUS 項目的大規模 部署。


總之,與歐洲CCUS 相關國家的政策體系相比, 我國的 CCUS 技術發展存在以下挑戰:缺乏可執行 的法律框架、項目運作資料不足、疲軟的市場刺激 措施和財政補貼不足。為此,需要對 CCUS 技 術立法,完善 CCUS 政策體系,簡化相關政策制度, 提高政策的實用性,激發市場活力,并提供足夠的 資金支持。此外,應加強國際合作,深化與歐洲主 要國家和地區開展合作機制,充分借鑒國外先進大 規模全流程 CCUS 項目示范經驗,如加強產學研深 度融合,以及建立CCUS 樞紐中心和合作共享機制, 打造大規模 CCUS 產業集群等,從而加快我國 CCUS 發展進度。





5 結  語
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖9



近年來,CCUS 技術的發展為世界各國碳中和 目標的實現提供了強有力的工具。歐洲 CCUS 技術 的發展水平處于前沿,本文首先介紹了歐洲 CCUS 的發展現狀,并從資金激勵、稅收政策、法律法規 政策和技術創新政策 4 個角度對歐洲 CCUS 技術的 軟激勵手段進行了探討,最后總結了歐洲發展 CCUS 技術的機遇與挑戰,并分析了我國發展 CCUS 技術可從歐洲得到的啟示。相較于歐洲發達 國家,我國 CCUS 技術的成熟度和配套政策還存在 一定的進步空間,因此,強化國際合作,借鑒歐洲 成熟的技術經驗,有利于加速我國 CCUS 技術的發 展。在 CCUS 技術等前沿技術領域,我國和歐洲相關國家可建立專門工作組,定期開展合作交流、分 享 CCUS 技術的實踐經驗,重點攻關關鍵核心技術 項目,推動 CCUS 技術在我國的高質量快速發展。





歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖10

引用本文格式
歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖11

甘滿光, 張力為, 李小春, 等. 歐洲 CCUS 技術發展現狀及對我國的啟示[J]. 熱力發電, 2023, 52(4): 1-13.


GAN Manguang, ZHANG Liwei, LI Xiaochun, et al. Development status of CCUS technology in Europe and the enlightenment to China[J]. Thermal Power Generation, 2023, 52(4): 1-13.


文章來源:熱力發電


歐洲CCUS技術發展現狀及對我國的啟示/發展現狀/路徑規劃的圖12


登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

1