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全球碳捕集的力量集结与推进掣肘

发布日期:2022-10-25 09:42    点击次数:113

  许多主要国家的政府未能制定限制碳排放的法规并提高企业的排污成本,直接阻碍了私营部门对碳捕捉的投资,而即便是出台了碳捕捉相关政策法规的国家,鼓励与支持的力度也不显著。对于碳捕集来说,目前不仅商业模式尚未成熟,而且前期投资巨大,回报周期漫长,融资难度与商业风险不言而喻。

  张锐

  如同凭借自身之力或技术手段抓获有形之物那样,人类也可以将漂浮在自己周身的无形二氧化碳(CO2)捕集与储存起来,并将其转化为所需的能源。根据彭博新能源财经(BNEF)的《2022 碳捕获、利用和储存市场展望》报告,到2030年,全球碳捕集能力将在目前水平的基础上增加六倍,达到每年2.79亿吨二氧化碳捕捉量。

  实现零排放,碳中和是全球范围内目前最看好的主要途径,这一减排路径说得通俗点就是人类在一定的时间周期内所排放的二氧化碳和消减的二氧化碳是等量的,如同植物在白天吸收CO2而在夜晚释放CO2一样,全天的二氧化碳排吸量是相等的,或者说净排放量为零,因此碳中和又叫碳平衡。总体看来,实现碳中和的主要方法有三:一是增加植被与还养水土,提升自然界吸收二氧化碳的强度;二是使用太阳能、风能和水能等可再生和替代化石能源,减少可燃物质的二氧化碳释放量;三是通过碳交易工具即在买方(排放者)向卖方(减排者)支付交易对价,从总量上完成减排。

  但是,全球的陆地植物只能吸收33%的CO2,海洋的吸收量为24%,另外的43%都排放到大气中去了,同时目前全球能源使用构成中50%都是化石能源,尽管可再生能源在能源结构中的比例不断提升,但占比依然不大,而且伴随着全球人口的增长以及城市化的扩容,人类对粮食、水和能源的需求不断增加,可再生能源在存在供给不足的情况下也很难实现对化石能源的替代,专家甚至预测到2040年化石燃料仍是全球能源使用的最主要组成部分;另外,国际能源署(IEA)认为,世界上大多数国家其实无法实现减排目标,即便是那些能够实现减排目标的国家,减排成本的中位数已经增至138%, 巨大的成本约束也会羁绊这些国家的减排步伐与成效。基于此,IEA指出,企图通过碳中和达到二氧化碳零排放的目标将非常困难。

  碳捕集(Carbon Capture,简称CC)可以看成是碳中和的黄金组合,即后者无法完成的减排目标可以交给前者来承担和实现。对于发电厂、钢铁厂、化工厂等排放出来二氧化碳,碳捕捉不仅可以运用物理和化学技术在化石燃料燃烧前与燃烧后进行清晰分离,而且实现精准抓获,以阻断其进入大气,同样,空气中的二氧化碳也能够被碳捕捉技术收入囊中。当然,碳捕集并不是碳控制与碳减排的终极脚步,紧跟CC之后的还有碳封存(Carbon Store,简称CS),二者的连贯性组成了CCS(碳捕集与封存)概念。照目前的技术,被捕集的二氧化碳被加工处理成液体之后再通过管道输送并被存储到陆地2000米以下的岩层之中,或者深埋于3000米以下的海底层。按照能源专家的测算,大型的发电厂运用CCS后,单位发电碳排放可减少85%-90%,同时国际能源署的分析报告也指出,如果全面应用,CCS可总体削减14%的碳排放量,同时使人类减排成本降低30%。

  不少人可能会担心,注入地下的CO2会否在未来泄漏到大气之中?与核废料封存是一个道理,在封存二氧化碳前都要进行相应的地质测评,一般选择的封存地点都是风险非常小的区域,同时封存深度抵达的都是数千米之下的岩体,在这样的深岩层中,压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”,并最终演变成化石原料,不存在泄漏可能,也就谈不上能够造成污染。对此,全球顶级的《natural》杂志刊登出的最新研究成果指出,在管理得当的情况下,98%的注入地下的二氧化碳在地下可以保留1万年以上。

  其实,CCS也不能代表碳捕集技术的全部。对于捕集到的二氧化碳,还可以进行商业化开发,由此延伸出了CCUS的概念,即二氧化碳的捕集、封存与利用,而且通过CCUS也可以大大分解CO2封存之后可能泄漏出来的焦虑与担忧。按照IEA的权威研究报告,使用CCUS技术可以从化石燃料中生产低碳氢,预测到2070年该方式所产生的低碳氢占全球氢产量的40%,而氢既可充当热能燃烧工具在机械、轨道交通、船舶潜艇和航天等发动系统中发挥引擎作用,也可作为能源材料制作燃料电池等,并且一律是零污染。

  还有一个商业化用途是,被捕获的二氧化碳改造成液体后可以定向输送到石油天然气以及煤炭开发的地质层之中,通过由此产生的巨大压力更快更多地“挤出”煤气油,提高石油采收率(EOR)和煤层气采收率(ECBM)。按照BNEF的统计,2021年大约73%捕获的二氧化碳用于提高原油采收率,到2030年前储存在地下深处的二氧化碳将使采油作业成为主要目的地,同时,国际市场研究机构Markets and Markets的研究称,2025年全球CCSU市场规模将达到35亿美元,年复合增长率为17%。

  鉴于碳捕集延伸出的巨大商业价值,许多国家在政策与立法层面积极护航。英国、澳大利亚、美国、挪威、日本和中国都是在碳捕捉的政策与立法方面得分较高的国家。在英国,新建煤电厂被要求至少须有25%的产能安装CC设施,凡不具备碳捕获能力的煤电厂一律关闭,同时英国计划到2030年大规模应用CCUS技术,而在美国,拜登政府推出的《通货膨胀削减法案》将CCUS的税收抵免大幅提高到了70%,同时澳大利亚政府更是出台了《二氧化碳捕集与封存指南》,并发布了《近海碳注入与封存条例》,使近海封存二氧化碳合法化。同样,日本,《海洋污染防治法》也将CO2注入地下咸水含水层合法化,同时日本内阁颁布了《战略能源计划》,该计划要求加速CCUS技术的实际应用进程。根据IEA的报告显示,最近几年碳捕集投资呈现出明显的加速状态,全球范围内处于规划后期阶段的项目总投资超过300亿美元,几乎是过去10年来投入资金的两倍之多。

  但是,投入与运营成本仍是困扰碳捕集的最重大瓶颈。根据麻省理工大学发表的一份报告,捕捉每吨二氧化碳并将其加压处理为超临界流体要花费25美元,将一吨二氧化碳运送至填埋点需要花费5美元,装置二氧化碳的罐每吨20元,掩埋二氧化碳每吨需要30美元,再加上人工、车辆以及管道铺设等费用,捕获一吨二氧化碳最高成本超过640美元,不仅如此,对于燃烧化石燃料的企业来说,围绕碳捕集所进行的技术设备改造花费更大。成本抬高不仅抑制了碳捕集项目的前期投入与后期规模扩大,也放慢了大规模商业化的进程。

  市场比较成本同样是掣肘碳捕集步伐的重要原因。相对于风电、太阳能等新能源而言,碳捕集成本要高出很多,很多企业更愿意投资碳中和项目,本已稀缺的碳捕集项目资金因此更显不足;不仅如此,英国帝国理工学院以及美国斯坦福大学的研究团队发现,碳捕集技术只有在特定条件下才有可能达到所需的部署规模,其中碳税水平到2050年须提高至每吨二氧化碳75美元以上,到时碳税能否满足该充分条件有待观察。更重要的是,碳捕集的商业模式不仅尚未成熟,而且前期投资巨大,回报周期漫长,融资难度与商业风险不言而喻。

  最后要强调的是,碳捕集资源的分配失衡以及政策导向不清晰对碳捕捉形成的客观约束也有目共睹。从市场区域来看,全球碳捕集项目主要分布于北美地区,其中美国高居榜首,而众多的发展中国家碳捕捉几乎为零。与此同时,许多主要国家的政府未能制定限制碳排放的法规并提高企业的排污成本,直接阻碍了私营部门对碳捕捉的投资,而即便是出台了碳捕捉相关政策法规的国家,鼓励与支持的力度也不显著。对于碳捕集来说,目前不仅商业模式尚未成熟,而且前期投资巨大,回报周期漫长,融资难度与商业风险不言而喻。为此需要在政策层面加大财政补贴、税收优惠等支持力度,廓清市场的赢利方向,导引企业建立起投资信心。

  (作者系中国市场学会理事)

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