“双碳”目标下我国碳捕集、利用与封存政策分析及建议

吴何来,李汪繁,丁先

(上海发电设备成套设计研究院有限责任公司,上海市 200240)

0 引言

为主动应对气候变化,全球超过三分之二的国家已通过政策宣示、立法等方式明确碳中和发展目标[1],我国也于2020 年正式向国际社会承诺“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术作为一种能够大规模减排CO2的新兴技术,正成为各国推动化石能源减排、保障能源安全并寻求可持续发展的重要手段。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在《IPCC 全球升温1.5 ℃特别报告》[2]中认为,假如不大量应用CCUS 技术,几乎没有气候情景能够实现深度碳减排目标。国际能源署(International Energy Agency,IEA)也预测[3],到2050 年,为实现全球能源系统净零碳排放,依靠CCUS 技术实现碳封存的规模将达76 亿t 左右。由此可见CCUS 未来的发展前景将十分广阔。

新兴产业大多具有科技含量高、行业涉及面广、产业关联性强、市场发展潜力大等特点,同时存在一定的不确定性和风险性。在产业发展进程中,政府一般会适时出台相应政策,以营造良好的市场环境,及时调整产业布局与结构,为产业的健康发展提供支持与保障[4],中国智能电网的发展就是良好的实践案例[5]。这对于CCUS 这样典型的战略新兴产业同样适用。

在上述背景下,本文总结梳理近年来国外主要发达经济体CCUS 相关政策的发展情况,进而从国家、地方政府层面入手,系统整理我国CCUS的相关政策或规划,结合试点示范项目的建设情况,分析发展中存在的不足并提出建议,以期为我国CCUS 高质量发展提供参考。

1 国外最新政策

国外主要发达经济体早在20 世纪80 年代便开始碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)技术的研究[6]。与CCS 相比,CCUS 增加了二氧化碳利用环节,但二者理念基本一致,主要都是为了减少碳排放。目前,国际社会运用两种术语的习惯有所不同,CCUS的概念在世界范围内已经被广泛接受[7]。

为规范并促进产业化发展,美国、欧盟、澳大利亚等相继发布了一系列政策,涉及规划布局、法律法规、财税激励、技术标准等内容[7-13]。近年来,相关情况有了进一步发展,主要如表1 所示[14-16]。

表1 近年来国外主要发达经济体CCUS/CCS 相关政策发展情况Table 1 Development of policies related to CCUS or CCS in major developed economies in recent years

美国早在2007 年就立法将温室气体列为污染物,CCUS 技术一直被定位为温室气体减排的一项基本技术[7]。在有效的法律法规框架、公共资金投入与政府税收补贴等支撑下,美国CCUS 商业化应用走在世界前列。据全球碳捕集与封存研究院(Global CCS Institute,GCCSI)报告[14],在2020 年全球在运26 个商业化设施中,美国有12 个,年碳捕集量近2 000万t。近年来,CCUS 进入美国能源与气候政策主流讨论,获得民主党与共和党两党的一致支持,政府大幅提升了45Q 税收抵免政策规定的CO2补助金额,并不断优化机制可操作性,促进了CCUS 进一步商业化发展。2020 年度全球新增的17 个CCUS 项目中,美国占据12 个。

欧盟对CCS 技术的研发处于世界领先地位,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[17],并较早开展了法律法规框架体系的建设。然而,相对其他低碳能源项目,欧盟对CCS的政策支持相对谨慎,在运的项目集中于北海周围,碳减排价值主要通过碳交易、强化石油开采(enhanced oil recovery,EOR)等方式来保障[18]。自2019年来,在碳中和的强力领跑意愿驱动下,欧盟正式引入立法,对CCUS 设施的需求越来越迫切,投入技术研究与项目开发的力度不断加强。目前欧盟与英国的在建、高级开发和早期开发阶段商业项目有11 个[14]。

澳大利亚是全球最大的煤炭和天然气生产国之一,长期面临着较大的碳排放压力。CCS 一直是政府重点关注的推动碳减排的技术,在2008 年就颁发了“暴露型法案”,允许在近海地区注入和封存CO2[10]。近年来,澳大利亚自身法律法规体系不断完善,并拓展了CCS 在制氢等领域的部署。在项目实施上,澳大利亚强调运营许可证制度,涉及项目规划、现场筛选、注入测试、储存和后续监测等环节,有力规范了产业发展。

整体上看,近年来主要发达经济体的相关政策行动主要体现在提升财税激励力度、加大技术研发投入、强化风险监控等方面,结合自身实际有序推动CCUS 优化布局与商业化发展。

2 国家相关政策

我国一次能源消费总量长期处于世界首位,且化石能源占主体地位,以2020 年为例,化石能源消费占比达84%[19],面临着巨大的碳排放压力。2021 年3月,国家明确提出要构建以新能源为主体的新型电力系统,7 月全国碳排放权交易市场正式启动上线交易,未来我国碳排放刚性约束将越来越强。CCUS 技术作为化石能源清洁低碳化应用的关键途径,技术及产业发展将愈发受到国家的重视。

然而,相较国外发达经济体,我国CCUS 相关工作开展相对较晚,且更加重视CO2资源化利用价值的开发。在2006 年北京香山会议学术讨论会上,首次提出CCUS 概念并明确开始相关技术的探索研究[20]。结合我国CCUS 发展历程,考虑到我国产业发展的国家政策主要由国务院及有关部委制定发布,且在时间周期上通常与国民经济和社会发展五年计划的编制保持较好的一致性,为此从4 个阶段梳理CCUS 相关政策情况。

2.1 “十一五”阶段

国家“十一五”发布的CCUS 相关政策文件主要有7 项,如图1 所示。图1 中所有的政策文件均来源于公开信息,其中灰色标识的为CCUS 专项政策文件,下同。

图1 “十一五”国家发布的CCUS 相关政策Fig.1 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 11th five-year period in China

“十一五”初期,气候变化问题已受到全球社会与民众的普遍关注。为应对气候变化,2006 年2 月我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020 年)》中明确要推动化石能源“零碳化”开发利用,随后发布了应对气候变化的国家方案、科技专项行动等内容,从国家层面正式提出要大力开发与应用CCUS 这项前沿的低碳化技术。针对重要的碳封存环节,2009 年中国地质调查局发布了《中国二氧化碳储存地质潜力调查评价实施纲要》,这是我国CCUS的第一个专项政策文件,着重部署了碳地质储存与适应性评价及盐水层封存试点工作。2010 年,中国工业和信息化部(简称工信部)提出以水泥行业为试点,开展CCUS 技术应用的可行性研究。

同时,技术研发与试点应用工作在“十一五”期间也开始启动,在国家高技术研究发展计划(863 计划)、国家重点基础研究发展计划(973 计划)、国家科技支撑计划及国际科技合作项目的支持下,国内有关高校、科研院所、企业开展了CCUS 基础理论研究及技术研发[21],实施了吉林油田CO2-EOR 研究与示范、华能石洞口电厂项目等试点项目,为我国CCUS的发展奠定了一定基础。

2.2 “十二五”阶段

进入“十二五”后,CCUS 技术在全球的关注度持续升温,我国也加快了CCUS的布局与发展,相关政策进入密集发布状态,主要如图2 所示。

图2 “十二五”国家发布的CCUS 相关政策Fig.2 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 12th five-year period in China

2011 年,在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》的框架下,科技部发布了《国家“十二五”科学和技术发展规划》,明确要大力发展CCUS 技术,同年又组织发布了《中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术发展路线图研究》专项报告[22],首次提出了我国不同阶段的CCUS 发展目标及优先方向,相关内容在2012 年国家出台的应对气候变化、节能环保等规划中也得到了体现。2013 年,国家科技部、发改委、生态环境部分别就CCUS 技术研究、试点示范、环境影响及风险应对等工作发布了专项政策文件,多部门的协同配合有力促进了我国CCUS的布局。同年,我国二氧化碳捕集利用与封存产业技术创新战略联盟也正式成立,带动了产学研用的合作。到“十二五”末期,部分CCUS 技术成果已列入国家发改委公开发布的重点推广的低碳技术目录中。

此外,“十二五”期间,我国CCUS 有关法律法规研究、标准建设、债券融资支持等工作内容在国家政策文件中也开始提及。总体上看,我国在“十二五”时期形成了CCUS的初步布局,并加快落实项目试点工作。

2.3 “十三五”阶段

“十三五”时期,国家出台的CCUS 相关政策主要如图3 所示。

图3 “十三五”国家出台的CCUS 相关政策Fig.3 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 13th five-year period in China

2016 年,国家发改委在《能源技术革命创新行动计划(2016—2030 年)》《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》等规划中率先明确发展CCUS 是我国中长期的重要工作。随后,在国家创新规划、应对气候变化专项规划等对碳捕集、运输、利用和封存等环节的更高水平技术创新和重点行业的CCUS 大规模示范项目建设等方面进行了工作部署。2019 年,基于CCUS 技术本身及发展环境发生显著变化的背景,科技部组织发布了《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图(2019 版)》报告[23],在2011 版路线图的基础上,进一步明晰了CCUS 技术在我国的战略定位,提出了构建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS 技术体系和产业集群的总体愿景,并更新了不同时间阶段的发展目标与优先方向等内容。

同时,CCUS 环境影响风险控制得到了国家的重点关注。生态环境部在2016 年正式发布了《二氧化碳捕集、利用与环境风险评估技术指南(试行)》,明确了环境影响风险评估的流程,并提出环境风险防范措施和环境风险事件的应急措施,对加强碳捕集、运输、利用和封存全过程中可能出现的各类环境风险的管理具有重要意义。此外,2021 年《烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准》《关于促进应对气候变化投融资的指导意见》等政策文件的发布也标志着我国在CCUS 技术标准及融资工作上取得了一定进展。齐鲁石油化工、国华锦界电厂等工程示范项目的建设为CCUS 大规模全流程商业化应用积累了一定工程经验。

总体上,“十三五”期间,我国深化了CCUS 技术与产业发展的定位与布局,并在环境风险评估、技术标准建设、投融资支持等领域开展了相关实践,同时进一步推动试点示范工程项目建设,有力促进了CCUS的规范化发展。

2.4 “十四五”阶段

伴随着“双碳”发展目标的提出,我国进入“十四五”时期,相关政策出台力度进一步强化,到2021 年7 月底就发布了7 项主要政策文件,如图4 所示。

图4 “十四五”国家出台的CCUS 相关政策Fig.4 Relevant policies of CCUS issued by the national government during the 14th five-year period in China

可以看出,“十四五”初期国家发布的政策文件延续强调了CCUS 示范工程的重要性,并进一步突出“全流程”、“规模化”等要求,这预示着我国CCUS 将进入大规模工业示范发展阶段。在这一背景下,中国石化正式启动了国内首个百万吨级CCUS 项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS 项目的建设,这是国内最大的CCUS 全产业链示范工程。在项目资本支持上,2021年4 月出台的《绿色债券支持项目目录(2021 年版)》首次将CCUS 纳入其中,有效拓展了投融资渠道。此外,2021 年6 月份,国家发改委发布了《关于请报送二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)项目有关情况的通知》,开始关注项目运作的信息管理,这将对后续“双碳”目标驱动下CCUS 发展的科学决策形成有效支撑。

3 地方政府相关政策

对中国大陆31 个省、直辖市和自治区发布的CCUS 产业相关政策进行系统梳理,主要政策文件的数量如表2 所示。

表2 地方政府出台的CCUS 相关政策文件数量Table 2 Quantity of major policies related to CCUS issued by local governments

从政策文件数量上来看,吉林、广东、湖北、内蒙古、上海、陕西等地对CCUS 技术关注或支持的力度较大,这可能与当地经济发展水平、碳储存资源能力等因素有一定关联。从政策文件发布时间上来看,地方政府出台CCUS 相关政策主要从“十二五”时期开始,与国家密集发布有关政策的时间点紧密呼应。从政策文件内容上来看,笔者将其划分为国民经济和社会发展五年规划(简称“五年总体规划”)类、应对气候变化或控制温室气体五年规划(简称“应对气候变化五年规划”)类、“其他专项五年规划”类、“节能环保规划”类及“其他”五个类别,有关情况如表3 所示。

表3 地方政府出台的CCUS 相关政策文件类别Table 3 Categories of major policies related to CCUS issued by local governments

可见,地方政府CCUS 政策文件主要为应对气候变化五年规划类与节能环保规划类,重点以国家《“十二五”控制温室气体排放工作方案》《2014—2015 年节能减排低碳发展行动方案》《“十三五”控制温室气体排放工作方案》等政策文件为指引,并结合地方产业发展的现状与需求而制定。目前,地方政府尚未发布任何CCUS 发展相关的专项政策,现有绝大多数为指导性、鼓励性政策文件,缺乏详细的工作细则或指南,仅北京、上海、吉林、湖北、山西、内蒙古等地方政府对当地部分试点示范项目或研究中心建设做出了一些具体工作安排。

4 分析讨论及发展建议

过去10 余年间,国家、地方政府发布了一系列CCUS 相关政策,推动了我国碳捕集、运输、利用及封存等环节技术能力的进步,主要技术类型、发展阶段及应用成本等情况已在文献[18,23]中进行了总结。

同时,我国已投运逾20 个CCUS 试点示范项目,年碳捕集能力超过200 万t。煤化工、石油化工行业碳排放浓度较高,捕集、压缩成本相对较低,结合封存环节EOR的应用可提升经济收益,发展CCUS的动力较强[24];火电、水泥等碳排放大户行业,也是CCUS 布局的重点方向。头部油气与发电企业目前在技术研发及试点示范工程中走在前列,实施典型项目情况如表4 所示[18]。可以看出,在政策引导、企业积极参与的模式下,我国的CCUS 产业已取得一定规模的实践经验。

表4 我国油气与火电头部企业CCUS 典型项目情况Table 4 Typical CCUS projects of head enterprises of oil,gas and thermal power plant in China

然而,对比欧美发达国家,我国CCUS 无论在技术先进性还是在规模水平上均有一定差距,相关配套政策也存在不足,主要体现在以下方面:

1)财税激励或补贴政策尚未出台,产业投融资能力不足。作为一项新兴的低碳化技术,CCUS 技术目前应用成本仍然较高,以火电为例,安装碳捕集装置导致的成本增加为0.26～0.4 元/(kW·h)[18]。在现有技术水平下,若没有相关的财税补贴,项目的可行性很难提升。当前,我国尚未出台任何专项CCUS 财税激励或补贴政策文件,试点示范项目的投资主要来源于重点国有企业,民营资本参与度很低,而美国45Q 税收抵免等财务支持政策已吸引了包括私人资本在内的多类型资本的投资,我国的投融资渠道亟待拓展。

2)法律法规与标准体系建设迟缓,规范化发展难以保障。CCUS 项目开发中涉及地下空间利用权许可、环境影响评估、封存监测与安全责任归属、环境破坏责任界定、技术标准统一、知识产权保护等内容,需要明确的法律法规与标准体系进行监管或规范。目前,美国、欧盟、澳大利亚等经济体已经建立了较为完善的法律法规框架体系,有关标准工作也正有序开展[9,11],而我国尚未颁布CCUS 专项法律法规,技术标准也只发布了《烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准》,有关工作尚处于启动阶段。

3)产业链布局不够完善,关键技术能力有待强化。CCUS 产业链涵盖碳捕集、压缩、运输、封存、监测、利用等众多环节,涉及领域与行业范围较广。我国相关政策引导CCUS 产业链形成了初步布局,促进了各环节的技术研发与成果应用,但目前在化学吸收/吸附、管道运输、EOR、强化天然气开采、强化深部咸水开采与封存等关键技术上与国外先进水平仍存在一定的差距,同时,我国大规模CCUS 全流程工程相关技术瓶颈亟待突破,目前尚未建成年碳捕集能力达百万t的全流程CCUS 示范项目。

4)国际合作主导权与话语权有待提升。欧美发达国家由于CCUS 技术研究及布局较早,产业发展水平相对较高,在创新使命、碳收集领导人论坛、清洁能源部长级会议、IEA、GCCSI、油气行业气候倡议组织等主流CCUS 国际组织/机制中形成的主导权与话语权明显强于我国,在国际交流与合作中往往具有一定的优势地位。

基于我国CCUS 发展的现状及存在的不足,对未来工作提出如下建议:

1)加快制定并发布CCUS 财税激励或补贴政策。借鉴美国45Q 税收抵免等国外良好的激励政策,总结我国光伏、风电等可再生能源产业发展的实践经验,推动CCUS 技术体系进入碳排放权交易市场,加快出台适合我国国情的CCUS 相关财税支持与投融资政策,同时制定高效的工作指南或实施细则,适时推广信贷、债券、基金等绿色金融产品,激发各类型资本的参与热情,推动商业化发展。

2)及时开展并完善法律法规与标准体系建设。参考美国、欧盟等发达经济体的法律法规框架体系,充分总结我国《可再生能源法》的实施经验,结合国内实际情况,有序制定并发布涉及CCUS 发展准入、建设、运营、终止等环节的法律法规,明确相关方主体责任,同时加快标准体系建设,尤其针对运输、封存、监测等重点环节,推动产业规范化发展。

3)完善产业链布局,促进产业集群发展。基于我国“双碳”发展目标,对CCUS 产业链的布局与发展规划开展顶层设计,在新型膜分离、直接空气碳捕集与封存技术(direct air carbon capture and storage,DACCS)、生物质能碳捕集与封存技术(bioenergy with carbon capture and storage,BECCS)、碳资源化综合利用等领域加快形成具有自主知识产权的关键技术成果[25-27],避免技术锁定。注重与氢能等产业领域协同发展,推动CCUS 产业集群建设,重点围绕大型封存资源如鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地或碳综合利用终端建立紧密衔接的产业集群[28-29],形成CCUS 规模化发展效应。

4)深入参与国际产业合作,逐步建立主导性优势。我国CCUS 具有广阔的市场潜力,要主动发挥市场价值优势,积极参与CCUS 国际科技研发、标准制定、项目开发等合作,适时建立我国主导的国际组织/机制,强化多边合作与交流,持续提升国际影响力。

5 结语

发展CCUS 技术已成为我国积极应对气候变化、构建生态文明体系的重要战略选择。“十一五”以来,国家、地方政府发布的政策或规划有力促进了我国CCUS 技术的发展,通过政府引导、企业参与的主要模式,在火电、化工和水泥等重点行业建成了20 多个试点示范工程,积累了比较丰富的CCUS 工程建设经验。

与国外发达经济体相比,我国CCUS 技术发展与规模化、商业化水平仍具有一定的差距,在财税支持或激励、法律法规及标准体系建设、产业链布局和国际合作等方面存在不足。建议主动总结借鉴国外发达经济体良好的政策与实践经验,结合我国国情加快优化完善现有的CCUS 政策体系,适时发布高效的实施指南或工作细则,推动新一代低成本、低能耗、安全可靠的CCUS 关键技术研发与产业集群建设,同时深化国际合作,逐步建立产业发展主导优势,助力我国在“双碳”目标下加快构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。