近日，国家发改委印发《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》(以下简称《方案》)，提出针对煤电项目开展碳捕集利用与封存(CCUS)，采用化学法、吸附法、膜法等技术，分离捕集燃煤锅炉烟气中的二氧化碳，通过压力、温度调节等方式实现二氧化碳再生并提纯压缩。推广应用二氧化碳高效驱油等地质利用技术、二氧化碳加氢制甲醇等化工利用技术。因地制宜实施二氧化碳地质封存。
CCUS技术通过将生产过程中排放的二氧化碳捕集后加以利用，实现二氧化碳排放变废为宝，被认为是实现化石能源低碳化利用最重要的减排技术之一，有望在碳中和进程中发挥重要作用。当前我国煤电机组应用CCUS技术进展如何?还存在哪些挑战?
市场前景广阔
在碳达峰碳中和目标背景下，CCUS技术已成为我国碳中和技术体系的重要组成部分。近年来，我国发布诸多CCUS相关政策文件，涉及规划、路线图、技术目录等，在CCUS技术研发、标准和融资等方面做出积极部署，推动我国CCUS各环节技术迅速发展，示范项目规模不断扩大。
《中国碳捕集利用与封存年度报告(2023)》(以下简称《报告》)显示，截至2022年底，我国规划和运行的CCUS示范项目总数接近百个，涵盖电力、油气、化工、水泥、钢铁等多个行业。其中，超过半数项目建成投产，具备二氧化碳捕集能力超400万吨/年、注入能力超200万吨/年。《报告》预测，中国CCUS减排需求到2025年约为2400万吨/年，到2060年将达到23.5亿吨/年，前景广阔。
清华大学能源与动力工程系教授王淑娟告诉《中国能源报》记者，煤电机组应用CCUS技术最早开始于2008年。彼时，华能集团在北京高碑店热电厂建成我国第一个煤电烟气碳捕集示范项目，规模为3000吨/年，采用化学吸收工艺，生产食品级二氧化碳产品。此后，不断有年捕集量万吨级、十万吨级的项目投运。
去年6月，国家能源集团泰州发电有限公司50万吨/年二氧化碳捕集及综合利用示范工程项目正式投产。这是目前国内最大的煤电CCUS项目。该项目以泰州电厂4号机组湿式电除尘后烟气为原料气，采用醇胺吸收法，捕集、封存、利用二氧化碳，并结合周边资源禀赋实现二氧化碳资源化、能源化消纳。
“目前，煤电企业开展CCUS技术应用以央企国企为主。除了国家能源集团泰州电厂50万吨/年项目之外，华能集团正宁电厂也在建设150万吨/年CCUS项目。此外，华电集团、华润电力等也在加快推进大规模项目布局。不过，整体来看，目前还都处于示范阶段。”中国矿业大学碳中和研究院教授陆诗建对《中国能源报》记者表示。
全流程技术仍需提升
据了解，CCUS全流程工艺主要包括二氧化碳捕集、分离、压缩、运输、利用或封存等。其中，二氧化碳的捕集分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集、化学链燃烧捕集;分离技术包括吸收法、吸附法、膜法、水合物法、冷冻法等;运输方式包括公路罐车、铁路罐车、船运和管道;利用方式主要包括驱油、驱煤层气等地质利用，制甲醇、甲酸等化学利用，生产微藻等生物利用，以及用于食品、气体保护焊、气肥等其他应用。目前，较为成熟且应用较多的是燃烧后捕集工艺、醇胺化学吸收法、管道运输、驱油利用。
在多位受访专家看来，目前全流程CCUS技术均面临一定制约，需要进一步提升，以推动规模化应用。
“对于煤电低浓度二氧化碳排放，醇胺化学吸收法是目前最主要的方式，也是能耗成本最低的一种技术。但在能耗和吸收剂损耗方面，仍有一定下降空间，这些都和运行成本直接相关，也决定了运行成本有很大下降空间。”陆诗建指出，此外，一些设备的大型化，例如，百万吨级以上规模的反应塔等设备，目前还存在经验不多、不够成熟等问题。
在二氧化碳利用方面，陆诗建指出：“目前主要以驱油利用为主。我国每年约有400万吨的二氧化碳捕集量，其中超200万吨用于驱油。但二氧化碳实际封存量的方法学，我认为还不够完善。化工方面的利用现在也很热门，已有很多研究，但是普遍规模较小、转化率较低，成本较高。”
王淑娟也表示：“CCUS技术目前仍面临着二氧化碳捕集能耗高、成本高、利用途径少、利用量有限、封存技术成熟度低等问题，需要进一步科研攻关，突破技术瓶颈，推动规模化应用。”
因地制宜推进
在业内看来，在实现碳达峰碳中和目标进程中，CCUS技术是煤电深度减碳的重要手段，未来将朝着全流程、规模化、集群化方向发展。
《方案》强调，加快煤电烟气二氧化碳捕集降耗、吸收剂减损、大型塔内件传质性能提升、捕集—发电系统协同、控制流程优化等技术研发，补齐二氧化碳资源化利用、咸水层封存、产业集成耦合等技术短板。
对于接下来如何进一步落实《方案》中的相关要求，多位专家给出建议。
陆诗建表示：“煤电企业开展CCUS技术改造，首先需结合自身情况以及周边的资源禀赋，因地制宜开展示范和商业化应用。比如，如果电厂周边有油田，可以用捕集的二氧化碳驱油;如果周边有天然气或者煤层气，那就可以用来驱气;如果周边有化工厂，就可以配套生产尿素等化工品。”
“与此同时，要加强技术创新。企业可以加强与研究机构、高校的合作，推动产学研用，让好的技术先行先试。”陆诗建进一步表示。
王淑娟认为，落实《方案》要求，可能面临多方面挑战。“在技术方面，碳捕集成本高、利用技术不成熟、封存地有限和不确定性等问题，都需要突破。建议在捕集、利用、封存方面，加强产学研密切配合，突破卡脖子的关键问题，降低技术成本;推动碳市场、配额等政策实施，对采用CCUS的企业进行激励，扩大示范规模和范围，推动技术的产业化应用。”
