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借助能源化工企业优势以CCUS技术方案实现脱碳

2024-04-09马劲风王浩璠

中国石化 2024年2期
关键词:埃克森美孚脱碳

马劲风 王浩璠 李 琳

“企业开展CCS的技术水平与项目实施成本,也是在C C S竞争中获利的关键因素。在目前阶段,企业需要提前谋划和布局CCS,才能在低碳转型中获得优势。”

党中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中,强调了发展CCUS(碳捕集、利用与封存)对我国减排的重要性。2023年8月,国家发展改革委等10部门联合印发《绿色低碳先进技术示范工程实施方案》,提出全流程规模化CCUS示范、二氧化碳先进高效捕集示范、二氧化碳资源化利用及固碳示范3个重点方向。以CCUS技术实现脱碳,也是我国和世界许多国家兑现《巴黎协定》中国家自主贡献(NDCs)目标的一部分。

充分认识确保能源安全和能源化工产业脱碳的最佳路径

在人类的碳减排工具箱中,唯有森林碳汇和以CCUS为核心的碳移除技术可以将工业革命以来排放到大气中的二氧化碳移除。从碳循环的科学路径看,二氧化碳回归到地下深部、实现与大气的永久隔离才能真正降低大气中二氧化碳浓度。因此,CCUS实现的永久二氧化碳地质封存与森林碳汇是等价的产品,而且CCUS可以比森林碳汇更快速、大规模实现减排,在中国西部干旱、中东沙漠等难以开展森林碳汇的区域,CCUS拥有巨大的优越性。与此同时,森林碳汇容易受气候变化等导致的大火、虫害等影响而丧失碳汇能力,使得企业购买的用于抵消其排放的碳汇丧失,造成“漂绿”行为。永久二氧化碳地质封存则可以实现更加稳定和长久的碳汇,而成为发达国家诸多排放企业购买或者投资公司的新宠。比如亚马逊、微软、欧洲空客公司购买西方石油公司(Occidental)以直接空气捕集二氧化碳加地质封存实现的碳信用额度,全球资产管理巨头贝莱德(BlackRock)也将其管理的5.5亿美元投资到西方石油公司的Stratos空气捕集与地质封存项目,正是认定碳封存产生的碳信用额度可以为其管理的客户带来利益。

可再生能源主要是光伏、风电,以及为解决其间歇性问题所开展的储能、氢能。CCS(碳捕集与封存)/CCUS(碳捕集、利用与封存)技术主要用于解决煤电及热点联产、气电、石化等尾气脱碳,以及耦合CCS的低碳天然气、石油(二氧化碳驱油)等。

可再生能源与CCS技术各有优缺点,不同地区这两类技术发挥的作用也不同。比如寒冷的地区和极端寒流天气下,耦合CCS的化石能源可以在保障能源安全供应条件下实现净零排放。煤炭、石油天然气产地等沉积盆地区域,更加适合开展CCS。从北美看,化石能源产地的民众更加支持CCS的部署,加拿大萨斯喀彻温省一直拥有全球最高的民众CCS支持度,这也是部署CCS项目的有利条件。

CCS/CCUS技术的高成本制约了更多企业的部署。一方面,可再生能源的部署政府补贴起到很大的助推作用,而CCS迄今还没有任何政府补贴或者激励措施。目前的碳减排如果只让直接排放的煤电厂、石油化工等企业承担费用,没有看到其产品产业链及相关企业的受益是不公平的,这样计算出来的CCUS碳减排成本自然比较高;另一方面,可再生能源如果耦合储能、氢能来解决其稳定性、供电持续性问题,成本上并没有优势。以每天3-4小时发电的可再生能源制氢,仍然需要20-21小时耦合CCS的煤电,才能制造绿氢,其绿氢价格也不占优势。

国内外油气公司低碳解决方案

我国的油气行业早已将可再生能源与CCS两大类技术整合,归属新能源部门管理。我国三大油公司都已部署大规模CCUS示范和新能源投资项目。比如中国石油长庆油田开展的油气与新能源融合发展中,在所属定边区块开展了二氧化碳驱油、光伏、风电、地热与植树造林的多种碳减排技术综合示范。中国石化推进百万吨级CCUS项目,打造了我国首个百万吨级CCUS示范工程。中国海油借助海上工程优势,开发深远海风电等。国家能源集团、中国华能集团等能源化工企业在部署可再生能源的同时,引领低浓度烟气的大规模碳捕集和CCS示范。

从国际上能源公司碳减排的投资看,欧洲的油气公司在可再生能源领域投资增长较多,而北美的石油公司则重点是CCS/CCUS。这其中主要的原因是欧洲大陆缺乏开展二氧化碳封存的场地,而北美则具有巨大的沉积盆地可以开展大规模二氧化碳地质封存。

比如,道达尔能源转型主要是减少石油产品份额、增加天然气(作为过渡燃料)和可再生电力的份额。其销售组合占比中,到2030年天然气占50%、石油产品占30%、脱碳电力占15%、生物质能和氢能占5%。到2050年,其能源销售中可再生能源与电力占50%、生物质能源和氢能占25%、石油天然气占25%,届时将实现0.5亿-1亿吨/年二氧化碳地质封存量。

美国石油天然气巨头埃克森美孚的低碳解决方案中,排第一位的是CCS,然后是氢能源、低排放燃料、锂等。埃克森美孚将其自身定义为CCS的领导者,2023年花费近50亿美元收购Denbury公司。在Denbury公司所拥有的1300英里的二氧化碳输送管道中,大约70%在墨西哥湾沿岸的路易斯安那州、得克萨斯州和密西西比州—这是美国最大的二氧化碳减排市场之一,也是埃克森美孚一些最大的综合炼油和化工基地的所在地。这笔收购,还在相应区域为埃克森美孚带来了具有战略意义的二氧化碳封存地点,使埃克森美孚具备了超过1亿吨/年碳封存的能力。与此同时,埃克森美孚已开始进军锂矿行业,从2026年开始在阿肯色州开采锂矿,达到年产至少1万吨锂的能力,目标是到2030年成为美国电动汽车电池的主要供应商。

发达国家油气公司的可持续发展战略与其国家的2050年净零排放(碳中和)目标一致。挪威国家石油公司Equinor在《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)1994年生效之际,就开始建设Sleipner CCS项目,并于1996年9月开始注入二氧化碳。美国与加拿大合作开展的Weyburn-Midale油田二氧化碳监测与封存项目,则是1997年12月《京都议定书》签署之后世界上第一个将来自煤(化工)的二氧化碳注入地下强化驱油与封存的项目。美国能源部则从1997年就开始资助碳捕集与封存项目研究。发达国家石油公司率先开展CCS示范,以及政府超前支持CCS研发,奠定了CCS技术商业化的基础,使这些石油公司成为CCS技术的领先者。这些上世纪90年代中后期就开展的CCS项目,当时如何在政府激励力度不高,甚至缺乏情况下启动CCS项目,并且能够持续运行二十多年迄今的商业模式,是国内能源化工企业需要学习和效法的对象。

把握国家“双碳”目标带来的发展机遇

当前,二氧化碳驱油封存项目在国际上存在争议,其原因主要是注入地下的二氧化碳,一部分随着原油产出而没有达到永久地质封存的效果,即便如Weyburn项目那样开展了回收回注,使二氧化碳一直保留在地下不泄漏,但是产出的油气折算成二氧化碳,大于其封存的二氧化碳。这样整体驱油项目仍然是高排放项目,因此加拿大、欧盟等国家及亚洲开发银行等组织不认可二氧化碳驱油项目为减排项目。

因此,二氧化碳驱油封存项目能否获得减排量认可,关键还是要证明整个项目是否是减排的。我国目前开展的捕集自工业源的二氧化碳输送到油田进行驱油封存的项目,面临的首要问题还是因为运输距离远,二氧化碳到井口价格高,从而驱油不具备经济性,这也限制了油田扩大二氧化碳的购买和注入规模。

解决这一问题的有效机制还是采用激励政策,或者采用碳税、碳市场机制,让碳排放企业买单,让开展碳封存的减排企业获益。目前,我国CCS/CCUS项目发展迅速,其规模远超近几年的各种预测。其主要驱动力来自以下几方面:

国家即将实施的能耗双控向碳排放双控转变,使得那些必须使用化石能源的增产或新投资项目,必须耦合CCS项目来实现减排。这时企业需要自行投资开展CCS或者出资外包给其他企业来实施CCS项目;

我国2030年前实现碳达峰后,将进入碳排放的下降期。此时,碳排放必须支付一定资金开展减排,CCS项目将进入扩大和获利时期;

欧盟、英国等相继实施碳边境税,而CCS技术可以有效降低产品碳足迹,会获得更多企业的投资或支付CCS减排费用。

当然,企业开展CCS的技术水平与项目实施成本,也是在CCS竞争中获利的关键因素。在目前阶段,企业需要提前谋划和布局CCS,才能在低碳转型中获得优势,我们有理由相信,国家CCS的激励政策、监管等工作会随着项目的推动和扩大,水到渠成。

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