“碳”索大宗之CCUS(一):石化企业的“CCUS”选择
来源:卓创资讯 赵渤文    发布时间:2023-08-31

【导语】CCUS,是石化行业走向碳中和“最后一公里”的必然选择,也是石化企业减碳降碳的重要环节。从目前来看,CCUS主要集中在捕碳驱油方面,但未来的方向和选择均有更加广阔的前景和空间。

8月,各大石化行业上市企业公布了半年报,从半年报中可以看到,各石化企业正在通过调整、增加企业生产经营中的装置和环节,主要包含两种措施:首先是建设新能源发电项目并扩大绿电的使用规模,通过能源替代来降低碳排放;其次是通过绿氢替代灰氢、蓝氢来降低碳排放;最后还有通过建设CCS/CCUS项目以吸收二氧化碳来达到减碳降碳的目的。本文对于CCS/CCUS进行简单的分析。

一、石化巨头的半年报:碳捕集利用项目发展迅速,助力企业减碳降碳

首先可以从“三桶油”的半年报中看出,作为国内炼化行业的龙头,中石油、中石化和中海油(排名不分先后)均在CCUS项目上取得了一定的进展。

中石油的半年报中表示:“全产业链一体化推进碳捕集、利用及封存(“CCUS”)业务,上半年注入二氧化碳 74.9 万吨。”中石化的半年报中提到“回收利用二氧化碳84.3万吨;二氧化碳注入驱油42.2万吨;回收甲烷4.34亿方,相当于减少排放651万吨二氧化碳当量”。中海油的半年报中表示:“首个海上二氧化碳封存示范工程项目在恩平 15-1油田成功投用,初步建立海上二氧化碳捕集、注入、封存和监测技术及装备体系, 填补了中国海上二氧化碳封存技术的空白。”

总结来看,“三桶油”的CCUS项目主要集中在捕碳驱油(EOR),因为EOR既是其自有油田带来的便利条件,也是当前成本较低、效益较高的二氧化碳利用方式。

二、EOR:全球及中国最常见的碳利用方式

众所周知,CCUS——Carbon Capture,Utilization and Storage 意为“碳捕集与封存、利用” ,碳的捕集有多种方法,而捕集到二氧化碳后的处理方法基本可以分为两种:封存or利用。封存,顾名思义是将二氧化碳通过加压的方式封存到陆上/海底咸水层,或者注入枯竭的油田/气田进行封存,操作简单但没有太多的附加价值。而“利用”则分为地质利用和加工利用两种,上述企业以及多数的石化企业主要的选择是“地质利用”,且集中在地质利用中的“EOR”方式。

图1 CCUS技术路径

EOR——Enhanced Oil Recovery,意为提高原油采收率,是将捕集到的二氧化碳在注入地下时加以利用的手段,主要的原理是以二氧化碳作为驱油剂强化油田开采。据测算,若全国推广二氧化碳驱油技术,大约可增加原油可采储量3.5亿吨,相当于半年的原油加工量。

其实,不仅是我国,全球范围内的碳捕集利用,同样以封存和EOR为主。据统计,全球范围内,已有多个国家和企业已经建成了较大规模(二氧化碳注入量每年百万吨以上)的CCUS项目,从利用类型来看主要是封存和EOR(驱油)。

与全球的情况基本相同,我国已经建成投用的CCUS项目的用途也基本为封存和EOR,只有少数几个项目将捕集的二氧化碳用于生物利用制取食品或对外销售。

综合来看,对于石化企业,尤其是同时经营油田的石化企业而言EOR是当前的最佳选择。通过EOR项目,既可以减少企业自身的碳排放,又可以实现石油增产,可谓一举两得。

三、CCUS展望:捕集方式有望多元化发展,真正的“利用”才是最终解

后期来看,随着技术的进步和成本的降低,碳捕集的发展有望更加多元化,除了图1中提到的三种传统捕集方法,目前在探索和研发的捕集方法还有直接空气碳捕集(DAC)技术等。

虽然当前封存和EOR是主要的技术手段,此两者有着三大弊端。第一,用于封存驱油二氧化碳并没有真正“消失”,仍然以二氧化碳的形式存在。封存的二氧化碳一方面有泄露的可能,另一方面有可能对封存地的地质条件、水质甚至生态环境造成影响。第二,可复制性不高。上表中所呈现的EOR项目都有一个共同点:发起单位有油田,试问有多少单位能有油田可以消纳捕集到的二氧化碳呢,而且EOR所使用的二氧化碳随着油田的开采同样会回到大气中去,并没有做到真正想“消灭”二氧化碳。第三,经济性不高。封存的意义仅是减少了大气中的二氧化碳,并没有给企业和单位带来收益,相反没一吨二氧化碳的封存都意味着支出,带不来收益的项目可持续性不够。

因此,后期来看真正能够持续发展的CCUS项目仍然是化学利用、生物利用等能够真正“消灭”二氧化碳,并且带来收益的项目。目前国内已经有部分企业正在做相关尝试,如二氧化碳人工合成淀粉、二氧化碳制甲醇/乙醇/芳烃/烯烃等化工产品等。

最后,当前CCUS有几大困难:首先面临成本高、技术难突破、封存二氧化碳对环境影响未知等技术难题;其次,我国CCUS的行业现状仍然以宏观引导、鼓励和示范项目为主,大规模的投产项目较少;最后,目前并没有针对性的行业标准和法律法规。但是,CCUS是我国实现“双碳”目标的“最后一公里”,要认识到CCUS对于我国双碳目标的重要意义,并关注国家对于CCUS的标准制定、财政支持等内容,抓住机遇,利用好CCUS并在建设过程中获益。

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