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干部碳捕集利用与封存技术发展与绿色转型治理能力提升

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碳捕集利用与封存(CCUS)是应对全球气候变化、实现碳达峰碳中和目标的重要技术手段,被认为是化石能源低碳化利用的关键支撑技术,也是最难减排领域实现深度脱碳的重要途径。当前,我国双碳工作正处于关键期,CCUS技术作为重要的负碳技术和兜底技术,其战略地位日益凸显。加快推动CCUS技术创新和产业发展,对于顺利实现碳达峰碳中和目标、推动经济社会发展全面绿色转型、保障国家能源安全,都具有重大而深远的意义。广大干部特别是生态环境、能源、工业等主管部门干部,亟需系统提升对CCUS技术的认知水平和绿色转型治理能力。

一、CCUS技术发展的战略背景与重要意义

(一)CCUS技术的内涵与分类

碳捕集利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage,简称CCUS),是指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来,加以直接利用或注入地层实现永久封存的一系列技术活动。CCUS技术体系庞大,按照技术环节可以分为碳捕集、碳输送、碳利用和碳封存四大环节。碳捕集是指从排放源中捕获二氧化碳的技术,主要包括燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集以及直接空气捕集等技术路线;碳输送是指将捕集到的二氧化碳运输到利用或封存地点的技术,主要有管道运输、罐车运输、船舶运输等方式;碳利用是指将二氧化碳转化为有用产品或用于特定用途的技术,主要包括化工利用、驱油驱气、矿化利用、生物利用等方向;碳封存是指将二氧化碳注入地下深部咸水层、枯竭油气藏等地质体中实现永久封存的技术。四个环节相互衔接、有机统一,构成完整的CCUS技术链条。

(二)CCUS在双碳战略中的定位

在我国碳达峰碳中和的战略布局中,CCUS技术具有不可替代的重要地位。首先,CCUS是化石能源低碳化利用的关键技术。我国能源结构以煤为主的特征短期内难以根本改变,化石能源仍将在较长时期内发挥重要作用,CCUS技术可以实现化石能源的近零排放,为化石能源清洁利用提供解决方案。其次,CCUS是难减排行业深度脱碳的重要途径。钢铁、水泥、化工等工业行业由于生产工艺的特殊性,减排难度大、成本高,CCUS是这些行业实现深度脱碳最现实可行的技术选择。第三,CCUS是实现负碳排放的重要技术路径。通过生物能源与碳捕获封存(BECCS)、直接空气碳捕获与封存(DACCS)等技术,可以实现负碳排放,为碳中和目标的实现提供兜底保障。第四,CCUS是保障能源安全的重要支撑。在确保能源安全的前提下稳步推进双碳工作,CCUS可以发挥重要的缓冲和过渡作用。

(三)全球CCUS发展态势与我国机遇

当前,全球CCUS发展正在进入加速期。国际能源署(IEA)等国际机构普遍认为,要实现《巴黎协定》的温控目标,CCUS技术是不可或缺的重要选项。各主要发达国家纷纷加大CCUS战略布局和政策支持力度,美国通过《通胀削减法案》提供高额税收抵免,欧盟将CCUS纳入气候中性产业计划,日本、澳大利亚、加拿大等国也都出台了支持CCUS发展的政策措施。全球CCUS项目数量和规模持续增长,已建成和在建项目的捕集能力不断提升。对于我国而言,发展CCUS技术面临着难得的历史机遇。我国是全球最大的碳排放国,也是最大的发展中国家,实现双碳目标任务艰巨,对CCUS技术有巨大的市场需求。同时,我国在CCUS技术研发和示范方面已经具备一定基础,完全有条件抓住机遇,在CCUS领域实现跨越式发展。

二、CCUS技术体系与发展现状

(一)碳捕集技术:CCUS的首要环节

碳捕集是CCUS技术体系的首要环节,也是成本占比最高的环节,约占总成本的60%到70%。根据捕集方式的不同,碳捕集技术主要有燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和直接空气捕集四大技术路线。燃烧后捕集是目前技术最成熟、应用最广泛的捕集方式,通过化学吸收等方法从燃烧后的烟气中分离二氧化碳,适用于现有火电厂的改造,代表性技术是有机胺吸收法。燃烧前捕集主要应用于整体煤气化联合循环(IGCC)电站,先将煤气化后脱除二氧化碳,技术上也相对成熟。富氧燃烧是使用纯氧或富氧空气进行燃烧,产生高浓度的二氧化碳烟气,便于后续捕集。直接空气捕集(DAC)是直接从空气中捕获二氧化碳,是一种负碳技术,但目前成本较高,处于商业化初期。我国在碳捕集技术方面取得了积极进展,已经建成了多个万吨级和十万吨级示范项目,部分技术达到国际先进水平。

(二)碳利用技术:变废为宝的重要途径

碳利用是将捕集到的二氧化碳转化为有用产品或进行资源化利用的技术环节,是实现变废为宝的重要途径。碳利用技术种类繁多,主要包括以下几类:一是驱油驱气,将二氧化碳注入油田或气田,用于提高石油或天然气采收率(EOR/EGR),这是目前最成熟、应用最广泛的碳利用技术,具有较好的经济效益。二是化工利用,将二氧化碳作为原料生产各类化工产品,如尿素、碳酸氢铵、可降解塑料、二氧化碳基聚合物、甲醇、碳酸二甲酯等,部分技术已经实现工业化应用。三是矿化利用,利用二氧化碳与矿物反应生成稳定的碳酸盐,实现永久固化,可用于生产建材、进行尾矿处理等。四是生物利用,利用微藻、植物等生物吸收固定二氧化碳,生产生物燃料、食品、饲料等。五是食品级利用,将二氧化碳用于食品饮料、冷链运输等领域。我国在碳利用技术方面具有特色和优势,特别是在化工利用和驱油利用方面进展显著。

(三)碳封存技术:实现永久减排的根本保障

碳封存是将二氧化碳注入地下深部地质体中,实现长期安全封存的技术,是实现二氧化碳永久减排的根本保障。适合碳封存的地质体主要有三类:一是深部咸水层,分布最广、封存潜力最大,是最主要的封存场所;二是枯竭油气藏,具有现成的井网和圈闭条件,是近期比较现实的封存选择;三是不可开采的煤层,利用煤层吸附二氧化碳的特性进行封存,同时可以驱出煤层气。碳封存技术涉及场地选址、注入工程、监测预警、风险评估、环境影响评价等多个方面,技术要求高、安全责任重。经过多年的研究和实践,碳封存技术已经得到了充分验证,全球已有多个大规模封存项目成功运行,最长的已安全运行超过20年。我国在碳封存技术方面也取得了积极进展,开展了多个先导性试验和示范项目,初步掌握了选址、注入、监测等关键技术,具备了大规模封存的技术基础。

三、我国CCUS发展的现状与挑战

(一)发展取得的积极进展

近年来,我国高度重视CCUS技术发展,将其纳入双碳工作的重要内容,CCUS发展取得了积极进展。一是技术创新能力不断提升,在碳捕集、碳利用、碳封存等各环节都取得了一批重要技术成果,部分技术达到国际先进水平,超低能耗溶剂、新型膜分离等前沿技术研发加快推进。二是示范项目建设成效显著,已建成各类CCUS示范项目数十个,捕集规模覆盖从千吨级到百万吨级,形成了一批可复制可推广的技术模式和商业模式。三是产业体系初步构建,从技术研发、装备制造、工程建设到运营服务的产业链条初步形成,涌现出一批具有较强实力的骨干企业。四是政策标准体系逐步完善,国家和地方陆续出台了一系列支持CCUS发展的政策措施,相关标准规范也在加快制定。五是国际合作不断深化,积极参与全球CCUS治理和国际合作项目,国际影响力逐步提升。

(二)面临的主要困难和挑战

在充分肯定成绩的同时,也要清醒地看到,我国CCUS发展仍面临不少困难和挑战。一是成本偏高,当前CCUS全链条成本仍然较高,大规模商业化应用的经济性不足,特别是碳封存环节缺乏收益来源,制约了产业发展。二是技术仍有短板,虽然整体技术水平不断提升,但在高端装备、核心材料、关键工艺等方面与国际先进水平仍有差距,大规模、低能耗、低成本的技术仍需突破。三是基础设施不足,CCUS的大规模发展需要完善的二氧化碳输送管网、封存场地等基础设施支撑,目前我国这方面的基础还比较薄弱。四是政策机制不完善,CCUS涉及能源、环境、工业、国土等多个领域,统筹协调机制不健全,激励政策和监管政策都有待完善。五是公众认知有待提升,部分公众对CCUS技术的安全性和有效性存在疑虑,社会接受度还需要进一步提高。六是专业人才短缺,CCUS作为新兴领域,跨学科、复合型的专业人才严重不足。

(三)发展中需要把握的几个关系

推动CCUS高质量发展,需要各级干部辩证把握好几个重要关系。一是把握好技术创新与示范应用的关系,坚持技术创新和示范应用两手抓,以技术创新支撑示范应用,以示范应用带动技术进步,形成研发、示范、推广的良性循环。二是把握好政府引导与市场主导的关系,既要发挥政府在战略规划、政策支持、标准制定等方面的引导作用,又要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,激发企业的内生动力。三是把握好稳步推进与积极进取的关系,既要坚持实事求是、稳中求进,尊重技术发展规律,不盲目冒进,又要保持积极进取的姿态,抢抓机遇、主动作为,推动CCUS加快发展。四是把握好发展与安全的关系,在加快CCUS发展的同时,始终把安全放在第一位,严格落实安全监管责任,确保项目安全运行、万无一失。五是把握好国内与国际的关系,既要立足国内自主发展,又要积极开展国际合作,充分利用全球创新资源。

四、提升干部绿色转型治理能力的路径

(一)强化战略思维,做好统筹谋划

CCUS是事关双碳目标实现和长远发展的战略性技术,必须加强战略谋划和顶层设计。各级干部要强化战略思维,从战略和全局的高度认识CCUS的重要地位和作用,把CCUS纳入地方双碳工作整体布局。要加强规划引领,结合本地资源禀赋、产业基础和排放特点,科学制定CCUS发展规划,明确发展目标、重点任务和实施路径。要因地制宜、分类施策,对于排放量大、封存条件好的地区,可以先行先试、加快发展;对于条件暂不具备的地区,可以先加强技术储备和前期研究。要注重统筹协调,建立跨部门协调机制,加强能源、环保、工业、国土、科技、财政等部门的协同配合,形成工作合力。要坚持系统观念,把CCUS与产业转型升级、能源结构调整、生态环境保护等工作有机结合起来,协同推进、相互促进。

(二)坚持创新驱动,突破关键技术

技术创新是CCUS发展的根本动力,也是降低成本、提升竞争力的关键。各级干部要把科技创新摆在CCUS发展的核心位置,加大研发投入力度,加快关键核心技术攻关。要聚焦重点领域和关键环节,围绕低能耗捕集、大规模封存、高值化利用等方向,组织实施重大科技专项,集中力量突破一批关键核心技术。要注重前沿技术布局,加强对直接空气捕集、电化学捕集、新型封存方式等前沿技术的研发布局,抢占技术制高点。要强化企业创新主体地位,支持龙头企业牵头组建创新联合体,带动产业链上下游协同创新。要加强创新平台建设,布局一批国家级和省级CCUS创新平台,整合创新资源,提升创新能力。要深化产学研用融合,推动高校、科研院所与企业深度合作,促进科技成果转化和产业化。

(三)完善政策体系,健全体制机制

完善的政策体系和健全的体制机制,是CCUS健康发展的重要保障。各级干部要着力构建支持CCUS发展的政策体系和体制机制。要完善财税支持政策,加大财政投入力度,落实税收优惠政策,支持CCUS技术研发和示范项目建设。要创新金融支持方式,发挥政府投资基金引导作用,带动社会资本参与CCUS项目建设,拓宽企业融资渠道。要探索建立市场化机制,将CCUS纳入碳市场,探索CCUS碳减排量核算、认证和交易机制,让减排效益转化为经济效益。要健全标准规范体系,加快制定CCUS技术标准、安全标准、监测标准、核算标准等,规范行业发展。要完善监管体系,明确监管职责,加强项目全生命周期监管,确保安全运行。要建立健全法律法规,为CCUS发展提供法治保障。

(四)加强示范引领,推动产业发展

示范应用是CCUS从技术走向产业的关键环节。各级干部要把示范项目建设作为重要抓手,通过示范引领带动产业发展。要加大示范项目建设力度,结合地方实际,布局建设一批不同技术路线、不同应用场景、不同规模等级的CCUS示范项目,形成多路径探索、多模式并行的发展格局。要突出示范重点,优先在排放集中、封存条件好、企业积极性高的地区开展示范,优先支持煤电、钢铁、水泥、化工等重点行业的CCUS示范。要注重示范实效,真正把示范项目建成技术创新的试验田、商业模式的探索者、产业发展的孵化器。要总结推广示范经验,及时总结示范项目建设运营中的好经验好做法,形成可复制可推广的模式,在更大范围推广应用。要培育壮大产业主体,支持CCUS技术企业、工程公司、运营服务企业发展,打造具有国际竞争力的CCUS产业链。

(五)提升能力素质,强化人才支撑

CCUS是新兴的交叉领域,对干部的能力素质和专业人才队伍都提出了很高要求。各级干部要加强学习和实践,不断提升绿色转型治理能力。要加强理论学习,深入学习贯彻习近平生态文明思想,学习掌握双碳战略的理论内涵和实践要求,学习CCUS技术知识和产业知识,努力成为行家里手。要加强业务培训,通过专题培训、挂职锻炼、考察学习等多种方式,提升干部的专业素养和业务能力。要加强人才培养,完善CCUS人才培养体系,支持高校设置相关专业和方向,培养一批高层次的专业技术人才和管理人才。要加强人才引进,积极引进海内外CCUS领域的高端人才和领军人才。要加强科普宣传,广泛宣传CCUS知识和双碳政策,提高公众认知度和接受度,营造全社会支持CCUS发展的良好氛围。

结语

碳捕集利用与封存技术是实现碳达峰碳中和目标的重要技术支撑,也是推动绿色转型和高质量发展的重要抓手。面对新形势新任务,各级干部要切实增强责任感和使命感,深入学习贯彻习近平生态文明思想,不断提升对CCUS技术的认知水平和绿色转型治理能力,以更加有力的举措推动CCUS高质量发展,为建设美丽中国、实现人与自然和谐共生的现代化作出新的更大贡献。

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