《中国环境报》：新路子！CCUS创新联合体如何推动传统产业转型升级？

近日，国务院国资委启动第三批中央企业创新联合体建设，围绕战略性新兴产业和未来产业等重点领域，在工业软件、工业母机、新能源等方向支持中央企业续建3个、新建17个创新联合体。其中，中国石油和中国华能共同牵头CCUS创新联合体。

CCUS可解决什么问题？为什么要成立CCUS创新联合体？未来有哪些规划？本报记者围绕上述问题采访了中国华能有关负责人及其CCUS团队成员。

大力发展CCUS有助于实现碳中和目标

当前，我国资源禀赋和能源结构以煤为主，碳排放强度高，减排难度大。CCUS技术集成了碳捕集、运输、利用和封存等多个环节，能从源头上大规模减少二氧化碳的排放，对于实现碳中和目标具有重要意义。

构建新型能源体系的背景下，要求电力系统大幅提高可再生能源电力比例，但可再生能源具有波动性，其高比例大规模接入必将造成电力系统在供给端和消费端不确定性的显著增大，进而影响电力系统的安全稳定。可再生能源为主的电力系统需要储能、化石能源等提供支撑。

中国华能清洁能源技术研究院副总工程师郜时旺表示， CCUS与高效灵活火力发电技术相结合是未来保障电网灵活性的重要手段，可以推动电力系统净零排放，提供稳定清洁电力，平衡可再生能源发电的波动性，在避免季节性或长期性的电力短缺方面发挥惯性支撑和频率控制等重要作用。

国际能源署发布2020年钢铁行业技术路线图指出，预计到2050年，钢铁行业通过采取工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排方案后，仍然剩余34%的碳排放量，即使氢能直接还原铁技术取得重大突破，剩余碳排放量也超过8%，类似情况还包括水泥行业，CCUS可成为其实现剩余碳排放集中减排的有效技术手段。

CCUS与新能源耦合的负排放技术是实现碳中和目标的托底技术保障。“研究表明，到2060年，我国仍有部分无法减排的温室气体排放需要通过碳汇和负排放来抵消，应提前储备和部署生物质耦合CCUS技术（BECCS）和直接空气捕集（DAC）等负排放技术。考虑我国尚未开展BECCS示范项目，并且生物质燃料的资源潜力受空间分布不均、可利用土地面积有限、环境政策制约等多种因素限制，聚焦评估BECCS减缓气候变化的综合效用和潜在风险，并为未来大规模实施BECCS开展技术储备和部署规划是当务之急。”郜时旺告诉记者。

“在助推发展新质生产力方面，CCUS技术的应用可以促进传统产业的升级改造，推动产业结构向更加清洁、高效和可持续的方向发展。”郜时旺补充道。

科技研发与成果转化“两手抓”

在我国最早开展CCUS捕集技术研发和工程示范的单位中，中国华能就是其中之一。

据了解，中国华能集团牵头制定了我国首部碳捕集领域国际标准——ISO 27927《燃烧后CO2捕集吸收溶液的关键性能指标及测试方法》，实现了我国碳捕集领域在国际标准工作上“零”的突破。2023年7月，中国华能CCUS团队的发明专利“一种多级分流再生的二氧化碳捕集系统与工艺”荣获第二十四届中国专利奖金奖，也是目前中国CCUS领域唯一的专利金奖；研发的“一种二氧化碳捕集溶液强化再生系统与方法”在2024年4月举办的日内瓦国际发明展上荣获发明金奖。

在重要领域推广应用方面，目前中国华能CO2捕集技术成果已在美国、加拿大、挪威等16个国家的燃煤或燃气电厂CO2捕集与封存项目中得到应用，赢得了国际广泛认可。

最近6年，在郜时旺的带领下，经过上千次模拟推演、反复实验，郜时旺团队摸索出可以一次性脱除电厂烟气中的多种污染物的有效方式。2021年5月，多种污染物近零排放中试项目，在华能岳阳电厂成功通过验收。随后在2022年和2023年分别建成了全球首个燃气和燃煤烟气污染物近零排放应用示范，实现了污染物从“超低排放”向“近零排放”的技术跨越。

“COAP技术是世界首创、华能原创的烟气污染物综合治理技术。具有技术路线新、脱除种类齐全、脱除效率高、二次污染物少、资源化程度高、综合效益高等特点，能够一次性地将多种的污染物全部脱除，实现了近零排放。”中国华能清洁能源技术研究院温室气体减排部汪世清博士介绍道。该技术成功解决了当前脱硫脱硝技术存在的石灰石挖山不止、脱硫废水和氨逃逸等二次污染物排放等诸多难题。它不仅适用于燃煤机组烟气污染物治理，还可以用于垃圾焚烧、生物质电站、钢铁水泥工业窑炉、化工尾气控排等多个领域。华能COAP技术在2023年被中关村论坛评为“面向国家重大需求”的五项科技成果之一。

在CO2利用方面，郜时旺介绍，CO2可注入油田，将原油从油藏中驱替产出。利用CO2进行强化石油开采（EOR）是实现CO2经济性封存的最有效途径之一，还能有效提高石油采收率，特别是低品位石油资源，油气产量平均提高10%—20%以上，且具有实际操作可行性。

同时，CO2还可以进行咸水层地质封存。通过工程技术手段将捕集的CO2储存于地质构造中，实现与大气长期隔绝。深部咸水层CO2地质封存本质上相当于在地下空间中寻找或营造一个地下“人工气藏”，逆向将CO2注入至适宜地质结构中进行长期封存，从而达到减碳的目标。

另外，在建筑领域，CO2可以用于制造某些建筑材料，如混凝土，通过矿化作用将CO2永久固定在建筑材料中；在农业领域，利用CO2气肥技术，增加种植大棚空气中的CO2浓度，以提高农作物的产量和生产效率；在人工生物合成方面，利用微藻等生物进行光合作用固定CO2，并将其转化为生物燃料、食品、饲料或肥料等高附加值产品；在合成新材料方面，可将CO2转化制造高附加值的新材料，如甲醇、碳纳米管、石墨烯等。

“我们在上海12万吨/年碳捕集示范工程中，便将捕集的CO2产品用于焊接保护气，实现了CO2再利用。在甘肃陇东150万吨/年CCUS全流程示范工程中，采用大规模咸水层封存、CO2驱油利用等形式，实现CO2封存，同时推动创新联合体单位成果转化应用。”郜时旺介绍道。

以创新联合体加速产业发展

作为战略性新兴产业，CCUS在我国尚处于工业化示范阶段，产业发展面临跨行业、跨领域、跨企业、跨地域协同性不足，低浓度CO2捕集、规模化利用、长周期封存安全监测等关键核心技术存在短板弱项，以及法律法规和标准体系不健全等问题。郜时旺表示，我国CCUS项目目前还存在研发周期长、投资规模大、运营成本高等问题。

为破解CCUS产业化发展瓶颈，在国务院国资委的大力支持下，中国石油和中国华能共同牵头成立“体系化、任务型”的CCUS创新联合体，引领我国CCUS产业高质量发展。

“作为国内最早开展CO2捕集和CO2驱油封存的企业，我们和中国石油正在共同建设华能陇东能源基地全球规模最大的燃煤电厂150万吨/年CCUS示范工程。”中国华能有关负责人介绍道，将以该示范工程为牵引，中期目标是建成150万吨/年碳捕集利用和封存示范工程，长期目标是构建千万吨级CCUS产业化能力。

“我们将联合中央企业、地方国企、高校、科研院所等单位，针对CCUS产业发展的重大战略需求和短板弱项，以二氧化碳低成本低能耗捕集、超临界安全输运、大规模高效利用、长期稳定封存为技术攻关重点，着力搭建上中下游全产业链联动平台。”该负责人告诉记者，接下来，CCUS创新联合体由中国华能牵头组织实施碳捕集和产业政策，中国石油牵头组织实施输运、利用和封存等工作。

据了解，华能陇东能源基地150万吨/年CCUS示范工程中，从正宁电厂捕集的CO2将以密相和超临界状态输送至附近场地开展驱油和地质封存。目前，该示范工程已完成主要设备采购，正在进行现场施工。

CCUS创新联合体的成立，将有助于打破技术与行业壁垒，推动示范工程建设，促进产业政策及标准落地，充分发挥科技创新的引领作用，突破“捕集—输运—利用—驱油封存”核心技术卡点，加速CCUS规模化、商业化发展。

谈到CCUS创新联合体未来发展，中国华能提出，坚持“体系化、任务型”的组织定位，全面开展关键技术和重大任务攻关，以产业链、供应链和创新链深度融合为纽带，提升我国CCUS技术产业化设计、建设和运营能力；同时，发挥好供给侧和需求侧联合优势，发挥产学研用协同创新潜力，持续开发新一代低成本、低能耗CCUS技术和负碳技术；充分发挥技术交流、资源共享平台作用，定期举办CCUS国际论坛和青年学者沙龙，加强知识产权保护，完善成果转化机制。

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