暗藏中國西北的神秘力量，事關中國40年後的一場“勝仗”！_風聞

截至2021年5月，温室氣體排放佔比超過65%、GDP佔比超過75%的全球131個國家都已宣佈了碳中和的目標。在控制二氧化碳排放這一全球性難題面前，碳儲存技術成為短期內應對氣候變化最重要的技術之一。

今年上半年，有專家建議，未來我國西北地區可將碳儲存視為新的產業發展方向，以此實現低碳轉型。

什麼是碳儲存？我國西北地區何以成為未來碳儲存產業的發展高地？

我國目前的技術水平和碳交易市場規模能否支撐起這一新興產業的發展？

文 | 丁貴梓 瞭望智庫觀察員

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二氧化碳，怎麼存？

全面控制二氧化碳等温室氣體排放早成為國際共識，各國相繼給出碳中和時間表。在2020年的聯合國大會上，中國提出力爭於2030年前達到二氧化碳排放峯值、2060年前實現碳中和。

【注：碳中和，即企業、團體或個人測算其在一定時間內的温室氣體排放總量，再通過植樹造林、節能減排等形式抵消這些排放量，以保證淨碳排放量接近於零。】

要實現碳中和，主要有兩大端口——排放和吸收。

正在運行的火電廠。圖｜圖蟲創意

在排放端，降低二氧化碳等温室氣體的排放量，如提高工業、電力的能源效率，開發利用可再生能源，減少對傳統化石燃料的依賴；在吸收端，針對受經濟、技術等因素限制而難以完全避免的部分碳排放，通過碳捕集和封存（CCS）、植樹造林等方式，增加生物庫和水圈庫的碳吸收能力。

其中，吸收端的碳捕集和封存就是我們所説的碳儲存。

隨着CCS的發展，人們對二氧化碳再利用（utility）環節的認識有所提高，並逐漸向碳捕獲、利用與封存（CCUS）方向發展，碳儲存技術的內涵更為豐富。

那麼，本要排放到大氣中的二氧化碳，是怎麼被存起來的？

這與二氧化碳的化學性質緊密相關。當温度超過31.1℃、壓力超過7.38 MPa時，二氧化碳將以超臨界狀態存在（即超臨界流體，介於氣體和液體之間），密度大、粘度低，流動性好、擴散性強。這種特性使得捕集和儲存二氧化碳成為可能。

目前的碳儲存技術，主要包括四個環節：

*捕集

捕捉環節多集中在化工、鋼鐵、電力、礦物製造、煤炭行業，這一環節成本較高，一般有燃燒前、燃燒後和富氧燃燒捕捉三種方式。

燃燒前捕集，是等煤炭在汽化爐中汽化後，利用固體吸附劑或化學溶劑將二氧化碳與其他氣體分離，再將其冷卻加壓為超流體，整個過程理論上是零碳排放的；燃燒後捕集同樣採用先分離、後提取的程序，但針對的是化石燃料燃燒產生的工業廢氣中的二氧化碳；富氧燃燒捕集是在富含氧氣的條件下燃燒化石燃料，煙氣主要由水蒸氣和高濃度二氧化碳構成，更易於分離。

*運輸

捕集二氧化碳後，需要用管道、船舶或罐車運輸到選定的埋存地點。在整個碳儲存技術成本中，運輸環節所佔比例相對較低。

*封存

封存環節直接關係二氧化碳能否長期、安全保存，因此選址問題至關重要。完整的地質結構、適宜的儲存容量、良好的封存層、儲存點物質是否與二氧化碳發生化學反應等等，都是碳儲存選址要重點考慮的因素。

目前，較理想的封存場所主要有深部含鹽水層、廢棄油氣田及煤層和海洋。

其中，海洋儲存是將二氧化碳以固體二氧化碳水合物形態注入超深層海域，當海水深度超過3000米時，二氧化碳密度將大於海水密度，最終沉積海底；廢棄油氣、煤層和地下鹽水層都屬於地質封存。據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）估計，2000-2050年，廢棄油氣層能夠容納全球二氧化碳排放總量的45%，廢棄煤層容納量約佔排放總量的2%，地下鹽水層可容納排放總量的20%-500%，埋藏潛力最大。

在不同場所，二氧化碳的儲存機制也有所不同。比如，要想在深部含鹽水層儲存二氧化碳，含水層上部需蓋有隔水層或弱透水層，頂部至少在800m以下，才能保證不影響地下水資源。

封存過程還能帶來新“收穫”。

將二氧化碳注入廢棄油氣層後，原油體積膨脹、粘度降低、易於流動，有利於殘留油氣推出。這一過程就是二氧化碳驅油（CO₂-EOR），既能有效儲存二氧化碳，還能提高油田採收率，僅在我國就可增加7億-14億噸採儲量。

相似的功效還體現在煤層儲碳上。煤層表面對二氧化碳的吸附能力約是對甲烷吸附能力的2倍，這種特性使得二氧化碳注入煤層後能讓甲烷轉變遊離狀態，從而增加甲烷氣體的產出率。

【注：另有比較常見的封存方式，如：礦物碳化封存，即用二氧化碳與鹼性礦物反應，生成碳酸鹽礦物來進行封存。但其封存效率極低，又需要大量礦石，發展前景相對有限。】

*利用

除了注入封存場所，捕集來的二氧化碳還可以循環再利用，如人工降雨、製造化肥、果蔬冷藏保鮮等。

碳儲存技術環節。中國21世紀議程管理中心（2021）

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中國哪裏最能存碳？

利用碳儲存技術，可捕集90%化石燃料燃燒所產生的二氧化碳，脱碳水平較高，大型火電廠、鋼鐵廠、化工廠等可實現超低排放。

據國際能源署（IEA）預測，到2050年，碳儲存將使全球二氧化碳總排放量減少19%，減排效果僅次於提高能源效率；要達到《巴黎協定》的氣候目標，到2060年累計減排量的14%需依賴碳儲存。

西方國家的碳儲存技術起步相對較早。據澳大利亞全球CCS研究所在2010年的統計，全球約有270個已運行、在建和規劃中的CCS項目，如美國Pleasant Prairie 電廠CCS示範工程、澳大利亞的火電廠CCS技術項目等。

富煤、貧油、少氣的能源結構決定了中國發展碳儲存技術的必要。            有機構預測，到2050年，化石能源佔中國能源消費的比例仍達10%-15%，這部分近零排放的實現必須依賴於碳儲存技術。

2008年，國務院發佈《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書，中國將“重點研究CCUS等減緩温室氣體排放技術”，CCUS被納入國家中長期科技發展規劃。此後，“十二五”規劃中包含的控制温室氣體排放工作計劃，又明確把CCUS技術的推廣和普及作為重要任務。

從自然稟賦來看，中國確實有這個資本。

首先來看封存潛力。

據估算，僅靠地質封存，中國就可封存1.21萬億-4.13 萬億噸二氧化碳，碳儲存潛力巨大。

具體而言，我國松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地和準噶爾盆地集中分佈大量油田，可封存約51億噸二氧化碳；鄂爾多斯盆地、四川盆地、渤海灣盆地和塔里木盆地多氣藏，可封存約153億噸二氧化碳；深部鹹水層與含油氣盆地分佈基本相同，封存容量約為24200億噸。

中國CCUS項目分佈。圖源：生態環境部環境規劃院《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）——中國CCUS路徑研究》

再來看地域分佈。

松遼盆地、塔里木盆地和渤海灣盆地是中國最大的3個陸上封存區域，約佔總封存量的一半。此外，蘇北盆地和鄂爾多斯盆地的深部鹹水層封存潛力也較大。

這種分佈特點意味着，未來中國西北地區可充分發揮其巨大的碳儲存潛力，被視為實現碳達峯、碳中和的重要路徑。

今年上半年，也有國內專家提出，西北地區可考慮把碳儲存作為新的產業來發展。一方面西北地區油氣田較多，封存場所豐富；另一方面，西北地區碳排放壓力較大。

以陝西為例，它擁有豐富的石油、天然氣和煤炭資源，陝北現代能源化工基地發展迅速，煤化工對環境影響較大，減排壓力較重。但是，當地多為特低滲透油藏、油田採收率低，且水資源匱乏、不宜注水驅油。因此，利用碳儲存技術，減排的同時提高原油採收率、降低CCUS成本，不失為陝西實現碳中和目標的一條捷徑。

在政策支持下，國內部分大型煤炭和電力企業開始涉足碳儲存技術研發和示範工程。據全球CCS研究院統計，到2012年，在全球大規模碳儲存項目中，中國項目約佔17%，發展速度最快。

早在2013年，陝北地區延長油田就已推出中澳CCUS集成國際合作示範項目，投入3億元設立CCUS技術工作組。其中，榆林煤炭化工工業區的二氧化碳捕集量為5萬噸/年，榆林能源化工工業區捕集量為36萬噸/年，是延長油田展開碳儲存試驗的先導。

考慮地質指標、確定什麼樣的地層適合存碳，解決技術問題，只是封存選址的第一步。在實際操作中，還需要考慮地方政策、經濟基礎、成本耗費和人文風俗等複雜因素，建立完善的選址評價指標體系。

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存碳，沒那麼簡單

必須重視的是，目前碳儲存技術的發展仍面臨很大不確定性。

一方面，各個環節都有發生二氧化碳泄漏的可能，特別是封存環節，存在一定環境風險。

在地質封存中，地質結構的變化有可能引發二氧化碳泄漏。美國一項研究實驗表明，二氧化碳注入薄煤層後，注入點附近的煤層會出現隆起、滲透率下降，改變相鄰上下岩層的壓力。薄煤層中本就普遍存在斷層，這種隆起會進一步加劇斷裂，極易導致儲存其中的二氧化碳泄漏。

因此，在選擇煤層儲碳時，首先要考慮難以開採的、埋深超1500米的深層煤層。從注入期間到注入完成後，還要持續監測二氧化碳是否泄漏，及注入後對周圍生態環境的影響。有研究認為，只有埋存地泄漏量低於0.1％，才能保證未來這些埋存的二氧化碳不會成為新的碳排放源頭。

在海洋封存中，海洋儲存積累、二氧化碳濃度的不斷增大，會造成海洋酸化，影響海洋生物生存。此外，大部分 CCUS 技術還會額外增加能耗，帶來新的污染物排放問題。

這些都是碳儲存技術研發與應用領域亟待解決的難題。

另一方面，資金需求高，融資壓力大。

在現有生產鏈上加裝碳捕集裝置，將產生額外投入和運行維護成本。據IEA預計，到2050年，全球開發CCUS項目將達3400個，需額外投資2.5萬億-3萬億美元。以火電廠為例，安裝碳捕集裝置後，運行成本會增加140-600元/噸，將電廠發電成本推高近50%。

此外，碳儲存項目涵蓋電力、石油、運輸、煤炭、化工、鋼鐵、食品等眾多行業，資金鍊長，融資關係複雜，融資缺口還很大。企業投入大量資金研發新技術、購買新設備、發展產業鏈的同時，也面臨着較大的市場風險。如果企業的鉅額投資無法換取減排收益，將嚴重影響企業開展碳儲存項目的積極性。

這就需要政府加大公共財政及相關政策的支持力度，適當減輕企業成本壓力，提高企業參與碳儲存產業發展的積極性。

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敲響碳市場的大門

近日，生態環境部環境規劃院發佈《中國二氧化碳捕集利用與封存 (CCUS)年度報告 (2021)——中國CCUS路徑研究》（以下簡稱《報告》）。《報告》指出，從實現碳中和目標的減排需求來看，依照技術發展預測，2050年、2060年需要通過CCUS技術實現6億-14億噸、10億-18億噸二氧化碳減排量。

2021年7月5日，中國石化宣佈將開啓百萬噸級CCUS項目建設——齊魯石化-勝利油田CCUS項目。圖｜IC photo

目前，中國已投運或建設中的CCUS示範項目約有40個，遍佈19個省份，碳捕集能力達300萬噸/年，已具備大規模捕集、利用與封存二氧化碳的工程能力。

在碳達峯、碳中和承諾的背景下，為了讓碳儲存技術發揮更大潛力，我國還需要在試驗示範和商業化道路上繼續求索，部署良好發展格局。

*完善碳儲存產業法規管制、政策支持與標準規範體系。

中國政府長期重視碳儲存技術發展，此前推出的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》、《中國應對氣候變化國家方案》、國家973計劃等，均將碳儲存視為重要的研究開發內容。

不過，中國尚缺乏直接與碳儲存相關的法律，現行環境保護、危險廢物運輸立法僅與其間接相關，缺乏針對性。下一步，還需將碳儲存納入產業和技術發展目錄，完善優化法律法規框架，制定科學合理的建設、運營、監管、終止等標準體系。

*明確面向碳中和目標的CCUS技術發展路徑，降低成本。

技術成本是影響碳儲存技術大規模應用的重要因素。當前，中國碳儲存各環節技術均取得顯著進展，但CCUS技術整體處於工業示範階段，現有示範項目規模較小。

隨着技術的進一步發展，未來我國CCUS技術成本仍有較大的下降空間，技術應用廣度也有望進一步提升。《報告》預計，到2030年，我國全流程CCUS（按250公里運輸計）技術成本為310-770元/噸，到2060年將逐步降至140-410元/噸。

*進一步擴大碳交易市場“朋友圈”。

自2001年啓動7大省市碳排放交易試點以來，我國碳排放權交易市場不斷積累經驗、摸索前行。今年7月，全國碳排放交易市場如約啓動上線交易，第一個履約週期九江全國燃煤發電行業2162家企業納入碳市場範圍，覆蓋45億噸二氧化碳排放量。開市第一個月，全國碳市場排放配額（CEA）累計成交量702萬噸，累計成交額3.55億元。

【注：碳排放權交易是利用市場機制，控制和減少温室氣體排放的一種市場手段。】

對於碳儲存產業而言，此舉將在一定程度上彌補成本較高的缺點，為其提供更充分的發展動力。生態環境部發布的《碳排放權交易管理辦法（試行）》顯示，目前，企業CCUS減排量尚未被納入碳排放數據。

清華大學五道口金融學院院長張曉慧認為，要發展碳儲存產業，就需要依靠碳交易市場，利用價格信號來激勵引導。也有專家建議，可通過允許重點排放單位直接用CCUS抵消排放配額，或將CCUS項目納入自願減排交易，允許其作為抵消機制的組成部分，用於抵消排放配額，從而將CCUS納入碳市場。

未來，我國碳交易市場還需進一步完善制度體系，儘快推動《碳排放權交易管理暫行條例》出台；強化市場管理，加強碳排放數據的質量管理；拓寬覆蓋範圍，在發電行業碳市場運行良好的基礎上，逐步納入更多高排放行業，豐富交易品種、方式和主體，提升市場活躍度。

在這一過程中，碳市場若能在推動碳儲存技術應用上發揮關鍵作用，從頂層設計層面完善碳儲存技術示範的政策保障機制，也有利於碳市場自身的建設完善。

參考資料：

1.生態環境部環境規劃院，《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）——中國CCUS路徑研究》，2021年7月；

2.陳偉，《基於碳中和的中國林業碳匯交易市場研究》，北京林業大學2014年博士論文；

3.張煒、李義連，《二氧化碳儲存技術的研究現狀和展望》，環境污染與防治2006年第12期；

4.張慧明、李廉水、朱曉東，《碳捕捉與碳儲存驅動政策:基於X-Y維度的國際比較研究》，中國科技論壇2014年第6期；

5.楊珺，《碳捕捉和封存技術應用、阻滯與引領的倫理可行性分析》，自然辯證法通訊2019年第5期；

6.董華松、黃文輝，《CO₂捕  捉與地質封存及泄漏監測技術現狀與進展》，資源與產業2010年第2期；

7.張華靜、李丁，《促進中國CCUS發展的融資體系研究》，中國人口·資源與環境2014年S3期；

8.《熱點觀察：我國推動發展碳儲存時機是否已經成熟？》，央廣網，2021年5月30日；

9.於天昊，《<中國CCUS路徑研究報告>發佈 建議加快推進超前部署CCUS應用》，中國環境報，2021年8月9日；

10.齊琛冏，《CCUS期待加入碳市場“朋友圈”》，中國能源報，2021年4月23日；