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碳捕集打开全新的绿色产业窗口

2021-12-09 17:19:48 来源: 作者:​张锐

工业和信息化部在日前发布的《“十四五”工业绿色发展规划》中提出,建立与绿色低碳发展相适应的投融资政策,加大对碳捕集利用与封存等投融资支持力度。这一明确的政策导向既表达了对二氧化碳的价值再认知,也打开了全新的绿色产业窗口。

对于二氧化碳,不少人近乎“谈碳色变”,其实除了工业生产、运输车辆等充当着排碳大户外,我们每个人每天也都在呼出二氧化碳。当然,不断凝结与加密的二氧化碳的确对人类生存环境会产生重大危害,各国也因此一致性地提出了控碳、减碳与脱碳的目标。但国际能源署(iea)指出,世界上大多数国家其实无法实现碳减排目标,即便是那些能够实现减排目标的国家,减排成本的中位数也已经增至138%,全球实现二氧化碳零排放将非常困难。在这种情况下,如果通过碳捕集(carbon capture,下称“cc”)尽可能多的将二氧化碳收集并窖埋起来,可为零排放助上一臂之力。全球碳捕集与封存研究院(gccsi)提出的报告分析结论是,2050年碳捕集对全球碳减排的贡献可占到12%。

还需明确的是,目前人类对待二氧化碳还只是在其身上做减法,最主要的是在生产端削减化石能源使用量或者用新能源替代化石能源,以减少可燃物质形成的二氧化碳排放量,手法上无外乎就是抑制性的封与堵,但碳捕集则不同,强调的是疏导性的收与藏,而且碳捕集并不是最终目的,紧接其后还有碳封存(carbon store,下称“cs”)以及碳利用(carbon use,下称“cu”),由此就形成了ccus概念,且该概念之下分布着的是ccus技术或者ccus产业,说得直白一些就是,很多人眼中十分恐怖的二氧化碳其实可以变废为宝。

一般而言,碳捕集技术不仅可以将发电厂、钢铁厂和化工厂等化石燃料燃烧前与燃烧后的二氧化碳分离出来并实现精准抓获,以阻断其进入大气,还能将空气中的二氧化碳收入囊中,之后被捕集到的二氧化碳会被加工处理成液体,再通过管道输送并被存储到陆地2000米以下的岩层之中,或者深埋于3000米以下的海底层。对此,不少人可能会担心,注入地下的二氧化碳会否在未来泄漏到大气之中?与核废料封存是一个道理,在封存二氧化碳前都要进行相应的地质测评,一般选择的封存地点都是风险非常小的区域,同时封存深度抵达的都是数千米之下的岩体,在这样的深岩层中,压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”,并最终演变成化石原料,不存在泄漏可能,也就谈不上能够造成污染。对此,全球顶级的《natural》杂志刊登出的最新研究成果指出,在管理得当的情况下,98%的注入地下的二氧化碳在地下可以保留一万年以上。

按照能源专家的测算,大型的发电厂运用cc与cs技术后,单位发电碳排放可减少85%-90%,同时,国际能源署的分析报告也指出,如果全面应用,cc与cs技术可总体削减14%的碳排放量,使人类减排成本降低30%。当然,最吸引眼球的还是ccus技术对二氧化碳的商业化投射与利用。按照iea的权威研究报告,使用ccus技术可以从化石燃料中生产低碳氢,预测到2070年该方式所产生的低碳氢占全球氢产量的40%,而氢既可充当热能燃烧工具,在机械、轨道交通、船舶潜艇和航天等发动系统中发挥引擎作用,也可作为能源材料制作燃料电池等,并且一律是零污染。还有一个商业化用途是,二氧化碳改造成液体后可以输送到石油天然气以及煤炭开发的地质层之中,通过由此产生的巨大压力更快更多地“挤出”煤气油,提高石油与煤层气采收率。也正是如此,美国、瑞士、加拿大等国出现了许多碳捕集工厂,它们将捕集到的二氧化碳卖给一些能源公司,从中获取不菲的碳价值。国际市场研究机构markets and markets的研究称,2025年全球ccsu市场规模将达到35亿美元,年复合增长率约为17%。

鉴于碳捕集延伸出的巨大商业价值,许多国家在政策与立法层面积极护航。英国除了创建ccus委员会和建立ccus成本挑战工作组之外,能源和气候变化新计划要求新建煤电厂至少须有25%的产能安装cc设施,凡不具备碳捕获能力的煤电厂一律关闭,同时,英国计划到2030年大规模应用ccus技术。在美国,45q(税额减免)法规为地质封存的二氧化碳提供每吨最高50美元的抵免,而且前不久拜登签署的“基础设施投资与就业法案”就为ccus的发展投入了额外的120亿美元。澳大利亚政府更是出台了《二氧化碳捕集与封存指南》,同时发布了《近海碳注入与封存条例》,使近海封存二氧化碳合法性,而且澳大利亚政府倡导和允许清洁能源金融公司为碳捕获项目提供贷款。另外,日本《海洋污染防治法》将二氧化碳注入地下咸水含水层合法化,同时日本内阁颁布了《战略能源计划》,要求加速ccus技术的实际应用进程。就我国而言,除制定出《烟气二氧化碳捕集纯化工程建设标准》外,还发布了《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图》。

各国政府对碳捕集的刺激与支持引来了各路市场力量的及时响应,国际油气行业气候倡议组织(ogci)在全球部署了5个ccus产业促进中心之一,并直接发起了零排放性质的teesside项目,随后,bp、壳牌等企业计划每年向teesside项目提供5.76亿美元的资金支持。壳牌在加拿大投资建成了奎斯特碳捕捉和封存项目以及长达240公里的二氧化碳运输管道,每年可捕捉和安全埋存100余万吨二氧化碳。美国西方石油公司正在德克萨斯州二叠纪盆地开建全球规模最大的从空气直接捕获二氧化碳的工厂,目标是每年捕获最多100万吨的二氧化碳,而埃克森美孚则宣布未来10年将投入1亿美元与美国能源部的两家实验室合作,扩大碳排放技术的商业化规模。值得关注的是,中石化旗下的齐鲁石化-胜利油田ccus项目也将在今年年底投产,建成后将成为国内最大的ccus全产业链示范基地。根据iea的统计报告,目前覆盖全球的碳捕集与碳封存项目共有51个,其中处在运营中的设施有19个,在建设施4个,其他处于不同发展阶段的共28个。更为乐观地是,iea的报告显示,最近几年碳捕集投资呈现出明显的加速状态,全球范围内处于规划后期阶段的项目总投资超过300亿美元,几乎是过去10年来投入资金的两倍之多,同时在全球已经部署了30多个ccus新综合设施的基础上,2021年已公布的ccus设施建设计划就超过了100个。

但是,投入与运营成本仍是困扰碳捕集的最重大瓶颈。根据麻省理工大学发表的一份报告,捕捉每吨二氧化碳并将其加压处理为超临界流体要花费25美元,将一吨二氧化碳运送至填埋点需要花费5美元,装置二氧化碳的罐每吨20元,掩埋二氧化碳每吨需要30美元,再加上人工、车辆以及管道铺设等费用,捕获一吨二氧化碳最高成本超过640美元。不仅如此,对于燃烧化石燃料的企业来说,围绕碳捕集所进行的技术设备改造花费更大。成本抬高不仅抑制了碳捕集项目的前期投入与后期规模扩大,也放慢了大规模商业化的进程。另外,市场比较成本同样是掣肘碳捕集步伐的重要原因。相对于风电、太阳能等新能源而言,碳捕集成本要高出很多,很多企业更愿意投资碳中和项目,本已稀缺的碳捕集项目资金因此更显不足。不仅如此,英国帝国理工学院以及美国斯坦福大学的研究团队发现,碳捕集技术只有在特定条件下才有可能达到所需的部署规模,其中碳税水平到2050年须提高至每吨二氧化碳75美元以上,到时碳税能否满足该充分条件有待观察。更重要的是,碳捕集的商业模式不仅尚未成熟,而且前期投资巨大,回报周期漫长,融资难度与商业风险不言而喻。基于此以上诸多难题的破解,需要从税收、信贷以及二级市场融资等方面提供全方位支持,廓清市场的赢利方向,引导企业建立起稳定与充分的投资信心。

(作者系中国市场学会理事、经济学教授)