双碳大背景下，二氧化碳的捕集、利用与封存注定会演化成一种新的产业模式。
这几年，人类对二氧化碳的兴趣变得越来越浓厚了。国际内外，不管是企业、地方，还是科研机构纷纷参与进来，促使二氧化碳的捕集、利用、封存（CCUS）成为了一个新的热点。在油气领域，中国石油、中国石化、油服企业等也都将CCUS作为工作的重点内容，积极推动技术的研发和应用。这不，中国石油与国家能源集团在CCUS方面又有了新消息。近日，国家能源集团宁夏300万吨/年的CCUS示范项目迎来重要突破，其一期工程——50万吨/年二氧化碳捕集液化工程顺利产出合格液态二氧化碳。接下来，这个工程产出的二氧化碳将被用于长庆油田的驱油封存工程。现在，类似于这样的项目越来越多了。
01 这是一个标杆工程
二氧化碳原本是一种普通的气体，煤炭、石油、天然气等化石能源燃烧的过程中都可以产生，大气中的含量也只有0.036%。随着人类对环境、气候等的认识越来越深入，才意识到二氧化碳还是引起地球温室效应的元凶，之后一顶温室气体的帽子便戴在了它的头上。为了降低空气中二氧化碳的含量，人类想出了两种路径：一种是减少排放，主要通过能源替代和节能降耗等策略实现。对于这种路径有一个重要的问题是，能源替代不是一朝一夕可以完成的，节能降耗最终还是会排放二氧化碳，只是排放的少了。这就要说到另一种路径，捕集空气中的二氧化碳，或者在煤炭、石油、天然气燃烧、消耗的过程中直接将产生的二氧化碳收集起来加以利用、封存。这一路径也成为人类现在重点推进的方向。国家能源集团在宁夏的300万吨/年的CCUS示范项目就是这一路径的代表。该项目是建立在宁夏煤业公司煤炭产业链基础之上的。宁夏煤业是宁夏回族自治区最大的煤炭企业，主营煤炭和煤制油化工两大板块，煤炭产能8360万吨，煤制油化工板块形成405万吨合成油品，360万吨甲醇、200万吨聚烯烃、6万吨聚甲醛、100万吨其他化工品的产能规模。这些产业组合每年都会产生大量的二氧化碳排放。宁夏煤业则在这些二氧化碳上做起了文章，准备发展“宁东基地碳源捕集工程”，也即宁夏300万吨/年CCUS示范项目的部分工程。另一部分则是中国石油长庆油田“长庆油区（宁夏）驱油封存”工程。项目的主要碳源是煤制油化工基地煤制油分公司和烯烃一分公司低温甲醇洗装置排放的高纯二氧化碳。一期工程将碳源经制冷、液化和部分精馏后，作为液态二氧化碳产品通过汽车分别输送至长庆油田驱油和煤矿井下综合利用。近日，一期工程已经顺利产出合格的液态二氧化碳。后期，二期和三期工程会将碳源经预处理、加压后，作为超临界二氧化碳产品通过长输管道输送至长庆油田驱油，其中部分还可以用于矿井灭火及周边市场。建成后，这将成为中国最大的碳捕集利用与封存全产业链示范基地。
02 CCUS规模不断壮大
有了中国石油、国家能源集团这样的企业领头加入，目前我国CCUS领域的投入不断增加，CCUS示范项目的规模明显扩大，并形成了一定规模的产业链。然而，这些产业都还处于初期阶段。这是因为CCUS想要实现商业化，甚至大规模商业化可以说是挑战重重。一条完整的CCUS产业链包括二氧化碳的捕获、运输、利用与封存。就捕获环节看，主要有燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧和化学链燃烧技术。在运输环节，二氧化碳可以通过管道、船舶、铁路、公路等多种形式运输。运用与封存环节，可以将二氧化碳转化为高附加值产品，如甲醇、合成烯烃、水泥、化肥等，同时也可以将其封存于岩层中。在油气行业，二氧化碳通常被用于驱油或者压裂。单就二氧化碳的捕获环节而言，不同行业排放的二氧化碳捕集成本就有着很大的差别。据2022年数据，水泥是我国碳捕集成本最高的行业，达到430~650元/吨。燃煤发电和钢铁行业的CO?捕集成本分别为300~450元/吨和348~560元/吨。煤化工行业中高浓度的CO?捕集成本则可以做到低于100元/吨。在运输和封存环节，由于我国CCUS基础设施建设相对滞后，缺少大规模运输管网，所以主要采用罐车运输，而目前公路罐车运输的成本为0.9~1.4元/(吨·km)。相比之下，管道运输成本约0.8元/(吨·km)，更具有优势。而终端的陆上CO?封存成本为50~60元/吨。这一套流程运行下来，要发展CCUS还真得付出高昂的代价。这还不考虑捕集过程中的能耗、封存及运输面临的技术瓶颈等等问题。现在的CCUS项目主要通过地质驱油（CO?-EOR）和销售工业级、食品级CO?来获得收入。中国石化建设的齐鲁石化-胜利油田CCUS项目，是我国规模最大的CCUS全流程项目，也是石化零碳产业链构建示范项目，现在已经进入商业化运营阶段。但是，像这样进入商业化运营的并不多，且大多数并不盈利。至于大规模的商业化阶段，CCUS还需要走较长一段时间。
03 CCUS是个“潜力股”
CCUS这条路不仅难，而且还非走不可。如果从挑战的角度来看，CCUS往前每走一步都要面临众多难题。那如果从背景、目标或者前景的角度去看，CCUS也确实是人类缓解环境问题的重要路径。为了降碳并支持CCUS的发展，国内、外都发布了相关的政策。美国最有代表性、同时也是扶持力度最大的是45Q税收抵免政策，抵免期限最长可达12年。欧盟在2006年就将其明确为应对能源安全与气候变化挑战的三大政策优先项目之一。截至目前，我国已出台超过70个涉及碳排放管理的政策文件，涵盖规划、意见、公告、标准以及路线图等多个层面。就在今年7月份，国家发改委、国家能源局发布的《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）》中也再一次提及了碳的捕集利用与封存。而且，CCUS项目在某些领域还起着重要的作用，成为提升经济效益的手段，比如助力油气田的开发。1967年，前苏联的油气科学家在油气开发阶段，对油藏注入了二氧化碳，尽管试验的油藏地质条件各异，但最终都取得了好的应用效果。从此，为了提高油气田的采收率，在地层中注入二氧化碳的行为就逐渐在油气领域发扬光大。美国是二氧化碳驱发展最快的国家。在美国的大部分油田驱替方案中，注入的体积二氧化碳约占烃类孔隙体积的30%，提高采收率的幅度为7%-12%。我国在这一方面起步较晚，但近年来也取得了飞速的发展。中国石油、中国石化、中国海油等大型企业都有相关项目在推动或者已经投产。实际上，CCUS不止在油田，在生物利用、化工等领域也展现出广阔的应用前景。目前，我国已投运和建设中的CCUS示范项目有49个，集中在华东和华北地区，虽然目前已投运的项目规模较小，但正在规划的项目规模却有着逐渐增大的趋势。全球范围内也有越来越多的国家加入到CCUS项目中来。据国际能源署数据，截至2024年3月，全球范围内CCUS商业项目数量已达839个。其中，处于运行阶段的CCUS项目共计51个，年碳捕集能力达5050万吨；处于在建或规划阶段的CCUS项目共计788个，年碳捕集能力达3.9亿吨。项目增多也意味着随之而来的机会越来越大。据伍德麦肯兹预计，CCUS将在未来十年为全球带来1960亿美元的投资机会。说CCUS长期前景好还有一个重要的原因：全球碳市场的崛起。自碳交易市场启动以来，国际、国内大型企业开始逐步加入到购买碳配额的队伍中。就拿我国来说，截至2024年7月中旬（开市3年），市场累计交易了约4.65亿吨碳排放配额，交易总额接近270亿元人民币（约合37亿美元）。后期，碳市场碳排放的成本或许还将继续上升，CCUS作为重要的负碳技术，更有可能成为企业进行深度减排的工具，从而刺激CCUS的发展。反过来看，如果负碳的CCUS具有某种盈利性，也会刺激更多的企业参与其中。
