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碳中和,技术路径该如何抉择?

发表时间:2021-06-10 21:37

原创 李军 中国化工报


碳达峰、碳中和,无疑成为当下的热门话题,也成为产业竞争高地,有专家甚至称碳中和为第四次工业革命。对能源化工行业来说,也是挑战与机遇并存。围绕碳中和如何布局产业链、创新链?哪些技术路径更契合实际?在日前由陕西省人民政府、生态环境部、亚洲开发银行主办的第一届碳中和(西安)国际论坛上,与会院士、专家给出了不同的答案。


油气与“双碳”并行不悖


实现“双碳”目标,大力发展非化石能源成为共识。中国工程院院士、中国石油勘探开发研究院研究员赵文智认为,油气安全与“双碳”战略是并行不悖的国家战略,需加快推进稳油增气,千方百计保油气长期稳定供应,维护国家能源安全。


“稳油增气在我国仍有加快发展的空间。”赵文智说,他们预测即使到2060年实现碳中和,我国石油需求量仍高达2.3亿~3亿吨,天然气需求量为4000亿立方米以上,均超过国内油气生产能力,未来仍需要海陆并重、常非并举、稳油增气。他建议实施国家重大油气战略专项,在重大科技支撑保证、政策扶持和人才引进等方面给予支持,通过科技和体制机制创新,力保国内原油年产2亿吨、天然气年产2500亿立方米;加大投入攻关,加大油气资源勘探开发力度;积极做好低品位油气资源大规模开发利用,让一批边际资源成为资源保障;将实现油气产量倍增发展作为战略目标,组织一场陆相页岩油革命,支撑油气产量“双倍增”,到“十四五”末,突破中低页岩油生产关,力争石油年产量提升至4亿吨、天然气年产量提升至5000亿立方米。


针对“双碳”路径,赵文智提出了碳转移、碳转化、碳减排的建议。碳转移,即大力发展和推广应用碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,重点在松辽、鄂尔多斯等CO₂驱油条件较好的盆地应用,提高油田采收率。碳转化,以CO₂为原料生产化工产品,如CO₂制合成气再进一步深加工为化工产品;或者利用可再生能源对CO₂进行活化,生产大宗化学品、精细化学品、环保新材料。碳减排,途径是加大可再生能源利用力度,提高能源利用效率。


液体燃料储能一举多得


在南方科技大学创新创业学院院长、澳大利亚工程院外籍院士刘科看来,业内对碳中和存在几个误区:以CO₂为原料制取化学品以及提高能源利用效率很有限,不具备减碳价值;CCUS成本高,CO₂捕集难,无法彻底固碳,存储后仍会以一定方式释放。


“甲醇不只是化学品,而作为氢的载体,是一种很好的化学储能、储氢方式,是一条可行的碳中和能源路线。”刘科认为,液体燃料具有能量密度高、储运安全便捷的优点,海运及管道运输成本低廉,通过储能可实现碳中和。


刘科进一步分析说,长远来看,可以利用太阳能、风能生产的电进行电解水反应,氢气与CO₂经催化合成转化为甲醇,解决了弃光、弃风、弃电问题。甲醇作为清洁能源,来源广泛,也是最好的制氢原料。甲醇制氢分布式发电,可随时随地实现热电联供,满足冷热需求。甲醇氢能将是未来5G供电和分布式能源的发展方向,并实现用氢而不见氢。


同时,甲醇氢能的另一核心技术——微矿分离也有利于碳中和。中国拥有丰富的劣质煤资源,在燃烧前通过微矿分离技术将煤炭中的微量元素矿物质和可燃物分离,再生产高热值类液体燃料(如甲醇)和天然矿源土壤改良剂,并联产微量元素矿物质复合高效菌剂有机肥,一方面降低甲醇生产成本,另一方面土壤改良剂解决土壤酸化、板结问题,增加绿色植被,从源头解决造成雾霾的环境污染。


CCUS一体化优势明显


CCUS是应对全球气候变化的关键技术之一,受到世界各国的高度重视,纷纷加大研发力度,在CO₂驱油等方面取得进展。西北大学CCS技术国地联合工程研究中心执行主任马劲风称其为碳中和的兜底技术。


马劲风表示,CCUS技术充分利用地下空间,占地表面积小,适合人口密集区域。CCUS驱油可提高油田采收率,尤其是难以开采的油藏实现稳产,CO₂驱油是低渗透油藏大规模提高油田采收率的有效手段。


“陕西是利用CCUS技术的最佳区域。”马劲风说,陕西油气当量居全国第一,煤炭产量第三,能源结构依赖化石能源,CO₂源汇匹配度全国最好,可以地质封存最多的CO₂。


近年来,陕西利用CCUS技术在低渗透油藏驱油和封存方面走在全国前列,长庆油田、延长石油均建立CCUS示范工程。其中,延长石油2009年启动CO₂驱油提高油田采收率技术研究项目,并发挥同时拥有油田和煤化工企业的优势,将煤化工企业副产的CO₂捕集液化后,输送到采油厂注入油层开展驱油先导性试验,构建了煤化工与油田开发联动的低碳绿色发展模式。截至目前,延长石油已经累计注入CO₂18万吨,建成CO₂捕集、输送、驱油、封存、地质与环境监测的全流程一体化示范工程。


华陆工程科技有限责任公司总经理郑开学表示,该公司积极探索绿色氢资源升级传统化工过程的新路径,通过可再生能源制氢与煤化工耦合,将光伏发电产生的绿氢补充到煤化工产业链,解决了煤化工变换过程中产生的CO₂排放问题。他们还针对煤化工尾气中CO₂排放集中、富集程度高的特点,开发大规模CO₂提取和液化技术,并将液态CO₂驱油与封存技术耦合,实现CO₂有效储存。


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