30.10.2018

　　馮灝

　　應對氣候變化的緊迫性增加了碳捕集、利用與封存技術受到的關注，這項爭議技術的應用會在中國加速嗎？馮灝撰文探討。

　　（圖片來源：Peabody Energy）

　　10月8日，政府間氣候變化委員會（IPCC）在韓國仁川發佈了《全球升溫 1.5°C 特別報告》，以及報告的“決策者摘要”。根據該報告，將全球變暖限制在1.5℃需要社會各方進行快速、深遠和前所未有的變革。

　　報告中，二氧化碳去除（Carbon Dioxide Removal）作爲重要的技術路徑被重點強調。報告認爲，所有限制全球變暖在1.5°C以內的路徑都需要去除1000–10000億噸數量級的二氧化碳。如此龐大的碳去除無法通過單一技術手段實現。報告評估了一系列可供選擇的“負排放”技術，包括造林和再造林、土地恢復和土壤固碳、直接空氣碳捕獲和儲存和二氧化碳捕集與儲存技術（CCS）。

　　中外對話訪問的中國專家認爲，與報告列舉的其他技術相比， CCS技術相對最成熟，並將是未來全球實現大規模減排的關鍵技術。與此同時，該技術的高成本、長期安全性和可靠性等問題也不容忽視。

　　難以忽略的技術

　　據IPCC報告估計，目前人類活動已經造成的全球升溫約1.0°C。

　　綠色創新發展中心(iGDP)執行理事胡敏認爲，報告可能是應對氣候變化的一個新拐點。“我們一般認爲國際氣候行動的基礎和目標是避免巨災風險（Catastrophic Risk）。IPCC報告警示我們這一風險的現實性，應儘快達到淨零排放。”

　　根據該報告，不依賴二氧化碳去除技術而達到全球溫升控制在1.5°C以內的目標，意味着全球碳排放要在2030年之前就開始減少。以目前全球各國的碳排放強度來說，這幾乎是一條不可能達到的曲線。這意味着，要通過巨量的二氧化碳去除來平衡掉各國的排放量。

　　中國社科院城市發展與環境研究所可持續發展經濟學研究室研究員陳迎告訴中外對話，考慮到全球碳預算嚴重不足，IPCC報告格外強調二氧化碳去除技術，也是不得已的選擇。要在全球範圍實現大規模的負排放，技術、經濟、國際治理等方面的挑戰都是巨大的。

　　報告給出了將升溫控制在1.5°C以內的四種說明性方案，灰色爲化石燃料和工業領域，棕色表示農林及其他土地利用，黃色爲生物質能源+二氧化碳捕獲和儲存，示意不同手段在不同時段的貢獻比例。後三種路徑均使用到二氧化碳捕獲和儲存技術，並且，其貢獻比例隨時間推進有所增加。單位：十億噸/年 （圖片來源：IPCC SR1.5 SPM-19）。

　　此次IPCC報告中評估的CDR技術（如造林、土壤固碳等）多是從大氣中吸收二氧化碳的技術，唯獨CCS技術與工業生產過程中的排放息息相關。工業排放中的二氧化碳濃度高、捕獲相對容易。從根本上講，CCS是一項減排技術。中國在CCS原有三個環節的基礎上，增加了二氧化碳利用（Utilization）環節，即CCUS技術，希望通過資源化利用以產生經濟效益。

　　陳迎表示，對於中國等高度依賴化石能源的國家而言，在能源結構調整、節能等潛力挖掘之外，必須高度重視CCUS技術。目前該技術的示範多在採油、發電等能源部門，未來要與大規模的生物質利用結合，甚至要開發直接從空氣捕獲二氧化碳的新技術，以實現負排放，因此發展前景十分廣闊。

　　中國押注CCUS？

　　IPCC報告公佈前一個月，中國生態環境部和南非環境部剛剛簽署了《關於氣候變化領域合作的諒解備忘錄》。根據《備忘錄》，爲共同加強氣候變化領域能力建設，雙方將在CCUS等優先領域開展合作。

　　此前的2017年，作爲中美聯合氣候變化聲明成果的一部分，中國在陝西榆林建成了第一個大型碳捕集封存示範項目，通過從煤化工工廠捕集二氧化碳，提純後注入油田進行驅油(CCS-EOR)和封存，該項目計劃每年捕獲41萬噸二氧化碳。國家發改委能源研究所高級研究員姜克雋告訴中外對話，中國和南非的合作也可能採取類似示範項目的形式。

　　中國發改委明確提到開展CCUS試點項目的行業涉及火電、煤化工、水泥和鋼鐵行業。另外，中國大型國有石油企業對於該技術的興趣也是與日俱增，兩大石油巨頭中國石油天然氣集團公司和中國石油化工集團公司都有專門的研究院從事相關的科研工作。

　　中國境內的大型CCS示範項目（更新時間：2018年8月）

　　數據來源：全球碳捕集與封存研究院

　　經濟效益幾何

　　南非環境部長莫萊瓦早前在北京表示，“碳捕捉技術仍然非常昂貴，我們需要對這項前沿技術更多的研發”。此次IPCC報告的中國作者之一姜克雋也認爲，該技術在提高捕獲效率、真正降低成本方面空間還很大。

　　中國社會科學院能源數量經濟與技術經濟研究所能源研究室主任劉強認爲，從經濟角度出發，根本就不會產生CCS的市場，之所以有所謂的市場、形成了所謂的價格，是因爲各國有應對氣候變化的壓力和需求。

　　CCUS項目關注的重點就是對二氧化碳進行商業應用以抵消全流程高昂的成本。目前在中國CCUS項目中應用最普遍的是二氧化碳強化驅油（EOR）和二氧化碳強化驅煤層氣（ECBM），將用於封存的二氧化碳液體，注入到已近開採枯竭的油氣田或煤氣層中，驅趕巖縫中的原油或天然氣，以提高油田和煤氣層的開採率和利用量。

　　根據亞洲開發銀行的分析，對於正在或者即將面臨減產局面的中國國內大多數油田而言，EOR是維持油田經濟生存力的重要選擇。

　　當然，其經濟可行性主要取決於二氧化碳購入成本與原油增產收益之間的平衡。根據該分析，這類示範項目的前提是要具有高濃度二氧化碳排放源的大規模煤化工工藝，二氧化碳排放量每年不少於10萬噸，最好接近或超過100萬噸；此外，在項目整個生命期內，EOR所增產的原油都可以提供持續的現金流，保障進一步的二氧化碳收購價格。

　　環境隱憂

　　CCUS技術真正的環境效益存在爭議。

　　山東大學化學與化工學院教授朱維羣曾表示，該技術會增加25—40%的額外能耗，而EOR所用二氧化碳大約會有2/3回到地表，不宜作爲長期性的封存方

　　法。也有專家指出，由於這一過程中收穫的化石燃料最終還是用於燃燒，因而這種二氧化碳捕集方式不能作爲氣候變化的解決方案。

　　二氧化碳封存的長期安全性一直是此類項目的重要風險。亞行分析認爲，由於項目在環境安全方面的風險，嚴格的風險響應機制和環境保護計劃必不可少，同時還必須爲上述項目配備特定的監測和審覈設備。如果大規模推廣，就更需要出臺具體的標準來規範封存地選址、封存地分級、環境影響評價和長期可靠性評估。

　　另外，碳捕集技術會增加工業冷卻水的需求。而水資源短缺被認爲是中國未來10~15年面臨的最大挑戰，尤其是在煤炭項目集中的中國西北和西部地區

　　發展提速？

　　姜克雋認爲，減緩溫室效應將是一件越來越急迫的事情，CCUS技術也會被賦予越來越多的市場價值。英國地質調查局也指出，該技術在全球範圍內的經濟可行性在很大程度上取決於政府和民衆對於環境和生態系統的估值。

　　但目前，國際層面和中國國家層面的政策（包括碳價格信號）仍然有待明確。

　　理論上，將二氧化碳作爲工業原料、用來強化驅油，或出售碳排放權都可以爲項目帶來額外收益，克服整體投資和成本的增加。

　　但迄今爲止，中國的碳市場還處於萌芽階段，也未形成足以影響排放行爲的碳價。這意味着任何二氧化碳供應方與使用方之間的商務合作都需要單獨談判。姜克雋認爲，對於早期示範項目，政府需要提供必要的財政和融資支持，來克服商業可行性不足的問題。

　　不過，受訪的中國專家均認同，CCUS或許是全球減排不得已的選項，但不應被視爲能源轉型的替代，“哪怕是對於中國和南非這樣以煤炭爲主的國家而言，效果最好、成本最低、空間最大的還應該是各環節的節能”，劉強指出。

　　胡敏認爲，全球的減排潛力還可以從非二氧化碳溫室氣體來挖掘，包括HFC和甲烷等。加速製冷劑替代、減少食品浪費、甚至調整飲食習慣等也需要得到重視：“不深刻改變生活方式而達到碳中性的未來，基本不可能”。

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