2023, Vol. 44
众所周知, 随着温室气体的爆炸性增长, 引发了干旱、水灾、冰川消融和海平面升高等一系列环境问题, 对农业生产、人类生活和森林植被造成了不可估量的危害, 其中尤以化石燃料产生的CO2巨量排放最为突出, 2020年全球大气CO2浓度高达412 mg·L-1[1, 2], 全球变暖已经成为全球性重大问题.中国作为以煤炭为能源主体结构的全球碳排放大国, 2019年CO2排放量约占全球碳排放总量的28%, 位居全球首位[3~5], 碳减排势在必行且面临着巨大压力与挑战.2016年, 中国自愿加入《巴黎协定》, 承诺“全球平均气温升高幅度控制在2℃以内, 并为升温温度控制在1.5℃以内而努力”. 2020年, 国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话首次提出“碳达峰”和“碳中和”目标(“双碳”)[6].2021年, 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》再次强调“落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标, 制定2030年前碳排放碳达峰行动方案”[7].不难看出, “十四五”时期是中国碳达峰的关键期和窗口期, 中国如何有效减少CO2排放, 推动全面绿色低碳转型, 是应对环境问题, 实现“双碳”目标的当务之急.
“碳达峰”是指在某一个时间点, CO2的排放量达到峰值不再增长, 之后开始逐步回落的过程.“碳中和”最早指交通旅游及个人家庭等通过购买碳信用抵消产生的碳排放[8], 现指通过全球变暖潜能值(GWP)和全球温度潜能值(GTP)等衡量温室气体增温能力指标, 核算国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的CO2或温室气体排放总量, 以及通过植树造林和节能减排等形式, 抵消自身产生CO2或温室气体排放量, 达到温室气体排放稳定, 实现相对“零排放”(正负抵消)[9].目前, 国际公认的碳减排途径主要包括少碳、用碳和无碳, 其中“少碳”是指提高现有技术的能源利用效率, 实现源头减排; “用碳”是指通过生物固碳和二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)等技术, 实现产生CO2的利用[10]; “无碳”是指利用清洁能源取代传统化石能源, 实现不产生CO2.其中, CCUS技术近年来被国际公认为是减少温室气体排放最有效和最具潜力的方法[11~15].本文以短期内保障我国实现“双碳”目标最重要的CCUS技术为出发点, 结合国内外发展概况, 系统总结中国CCUS技术现状, 对现存问题进行阐述并提出相关意见建议, 以期为推动我国生态文明建设提供相关参考.
1 CCUS概述及研究进展CCUS是在碳捕集与封存(CCS)技术基础上, 结合中国实际, 增加CO2利用环节后首次提出的技术概念, 具体指将碳源排放的低浓度CO2进行分离捕集, 提纯为高浓度CO2后运输到适宜地方封存或循环利用于制取燃料、化学品、碳酸盐产品等, 从而实现碳减排的技术手段[16~18].其技术基础CCS是指将CO2从工业或其他排放源中分离出来, 并运输到特定地点进行封存, 以实现被捕集的CO2与大气长期隔离, 该技术最初受到CO2驱油技术的启发, 于1989年由麻省理工学院正式提出[19].CCS技术虽然具有大规模碳减排的优点, 但存在投入大且能耗高, 简单封存无法盈利等多方面的问题, 导致大多数发展中国家难以大范围推广和应用.相反, 在当前全球依然以煤、石油和天然气等化石能源为主体的能源体系中, CCUS技术尽管同样面临着高能耗的技术难点, 但通过CO2的资源化利用极大降低了生产成本, 使其可以通过商业化获取盈利.目前, CCUS技术已经逐步替代了CCS技术, 成为世界各国应对气候变化和碳减排的重要手段, 其主要包括CO2的捕集、运输、封存和利用4个技术环节, 以及碳排放交易系统1个商业交易方式.
1.1 CO2的捕集CO2的捕集是指通过相关技术手段将不同排放源的CO2进行分离和富集的过程[20], 根据技术特点可以分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧3类：①燃烧前捕集是将碳从未燃烧的燃料中分离出去, 从而使燃烧不产生CO2, 具有纯度高、捕集成本低的优点, 但存在捕集设施占地大、设备成本高的缺点[21~23]; ②燃烧后捕集是指通过低温分馏法、化学溶剂吸收法、膜分离法、物理吸附法、低温分离法、变压吸附法和冷冻氨工艺(CAP)等手段[21, 24, 25], 将CO2从燃料燃烧后的烟气中分离出来, 具有适用性强、纯度高和设备成本低的优点, 但存在捕集成本高、能耗高的缺点.目前化学吸收法、物理吸收法和变压吸附法被认为具有良好的应用潜力[26]; ③富氧燃烧是指利用高纯度的氧气代替空气作为主要氧化剂进行化石燃料燃烧的技术, 具有纯度高、占地小、设备成本低和捕集成本低的优点, 但存在技术要求高和制氧成本高的缺点[27, 28].
1.2 CO2的运输CO2的运输是CCUS捕集、运输和封存利用的中间环节, 主要包括陆地、船舶和管道运输3种方式：①陆地运输分为公路和铁路罐车两种, 具有方便灵活、适应性强、技术简单和成本低的优点, 但存在量小、运距短、装卸费时的缺点; ②船舶运输具有长距离和大运量的优点, 但存在二次运输和装卸费时的缺点; ③管道运输包括陆上和海底两种方式, 具有运量大、快速、连续、平稳、占地少、建设费用低和自动控制等优点, 缺点是技术复杂, 包括管道材料、网线设计和压缩技术等, 以及日后可能存在泄漏隐患和产业配套规模投资成本高等.目前仅有美国具有相对完善的CO2管道选型方案、管道模型和运输技术.
1.3 CO2的封存CO2地质封存是指通过管道技术将超临界状态下的CO2注入到含油、气、水或者无商业价值煤层的密闭地质构造中, 形成长时间或永久性地对CO2的封存[29], 封存方式通常包括废弃矿井、不可采煤层、枯竭油田、海洋、矿物碳化、油气层、深部咸水层和陆地生态系统封存等.依据封存条件可将封存能力分为理论封存能力、有效封存能力、可实施封存能力和匹配封存能力(表 1).
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表 1 封存能力级别级标准 Table 1 Level standard of CO2 storage capacity |
1.4 CO2的利用
CO2依据自身的物理性质和化学性质可分为地质利用、化工利用、生物利用、矿化利用和能源利用这5种方式(表 2)：①地质利用包括CO2驱油、驱煤层气、驱天然气、驱页岩气、驱深部咸水层、驱铀矿和驱地热能技术等; ②化工利用是指将CO2与共反应物生成化学产品的方法, 主要包括CO2制备合成气技术、CO2制备液体燃料或化学用品技术、CO2合成甲醇技术和合成碳酸二甲酯技术; ③生物利用技术是指通过植物固定CO2, 利用光合作用进行转化利用, 目前主要以具有快速生长速率和转化速率的螺旋藻、小球藻和盐藻这3种微藻类植物为主, 包括微藻转化生物燃料和化学产品技术、微藻转化有机肥料技术、微藻转化添加剂技术和CO2温室增产利用技术等; ④矿化利用技术, 主要指利用碱土金属氧化物(Ca2+和Mg2+等)与CO2在一定温压条件下, 发生化学反应生成稳定碳酸类化合物的过程, 其中我国研发的CO2固化磷石膏和氯化镁受到各国广泛关注[30~34]; ⑤能源化利用自20世纪40年代发展至今[35], 随着储能技术与CO2减排技术的交叉融合, 已不限于CO2自身能量的物理或化学变化.根据反应原理和实际需要, 可实现“耦合储能CO2电池技术”、“回收能量的CO2电容器/电池技术”和“深度发电CO2矿化电池技术”等[36~46], 这些技术在碳减排和实现煤炭发电清洁利用方面具有广阔前景.
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表 2 CO2利用相关技术 Table 2 Related CO2 utilization technology |
1.5 碳排放交易系统
碳排放交易系统是温室气体排放权交易的统称, 具体指在CO2排放总量控制的前提下, 将包括CO2在内的温室气体排放权作为一种商品进行交易, 对CCUS商业化推广具有重要意义, 是CCUS系统工程的重要组成部分.该系统通常由政府制定某行业温室气体排放的总量上限, 然后授权或出售给企业有限额规定的排放许可证.在规定期限内, 如果企业排放量超出许可证的上限, 就必须在碳交易市场上购买排放配额; 如果企业排放量低于上限, 可以在市场上出售多余的配额.碳交易市场通过设定碳排放价格, 用利益调节机制促使企业增强低碳减排的内在动力, 同时推动投资者向清洁低碳产业进行投资倾斜, 最终实现控制碳排放总量的目的.
2 CCUS国际发展现状CCUS技术作为一项新兴技术, 大部分研究仍处于理论、试验和推广阶段, 但是世界各国依然从政策、投资、合作和示范工程等方面纷纷加大投入力度, 以期掌握技术优势, 在未来产业竞争中占得先机.
2.1 政策法规早期国际上关于CCUS相关的法律主要涉及封存安全问题, 包括《伦敦公约》(1972年)、《联合国海洋法公约》(1982年)、《联合国气候变化框架公约》(1992年)、《东北大西洋海洋环境保护公约》(1992年)和《京都议定书》(1997年)等.直到2007年, 《京都议定书》明确将发展碳封存技术确立为减缓气候变化的方案[47].2009年, 欧盟出台了世界第一部封存法规《CCS地质封存指令》, 为欧盟各成员国制定碳捕集相关法律、制度和技术要求打下基础[48]; 英国修订出台了《能源法》(2008年)、《规划法》(2008年)和《二氧化碳海洋封存许可法令》, 将CCUS等新技术列入其中, 并颁布了世界上第一部《气候变化法》(2008年), 要求常规电厂必须采用CCUS技术[49]; 美国针对环境安全和CO2驱油等分别签署发布了《地下封存CO2法规管制议案》(2008年)、《美国安全碳存储技术行动条例》(2010年)、《CO2捕集、运输与封存指南》(2008年)、《二氧化碳地质封存井的地下灌注控制联邦法案》(2009年), 同时修订了《清洁空气法案》(1990年)、《安全饮用水法案》(2010年)和《美国清洁能源与安全法案》(2009年)[50, 51]; 澳大利亚以《CO2捕集与封存指南》(2005年)为基础, 分别颁布和修订了《温室气体地质封存法》(2006年)、《暴露型法案》(2006年)、《CCS监管指导原则》和《海洋石油法》(2006年)[52, 53]; 加拿大出台了《CSA Z741 CO2地质封存》(2012年)、《碳捕集与封存条例修正法》(2010年)和《碳封存任期规定》(2010年); 日本针对海洋封存风险, 于2009年修订了《海洋污染防治法》[54](表 3).
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表 3 全球主要国家CCUS政策法规 Table 3 CCUS policies and regulations in major countries |
2.2 示范工程
截至2021年, 全球正在建设和运行中的商业化CCUS项目约为135个, 相比2020年增加一倍以上, 全部建成后可捕集CO2约1.5亿t·a-1, 主要分布在美国、加拿大、欧洲、中东、中国、澳大利亚、巴西, 较为出名的有美国的Mountaineer项目、挪威的Sleipner项目、阿尔及利亚和加拿大的Salah和Weyburn项目等(表 4), 目前全球最大的千万吨级CCUS产业集群为“休斯顿航道CCUS创新区”, 预计建成后可在墨西哥湾附近每年封存1亿t CO2[55].
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表 4 全球主要CCUS示范工程 Table 4 Major CCUS demonstration projects in world |
2.3 碳排放交易系统
目前, 全球较为成熟的碳排放交易体系主要包括欧盟、美国和韩国.欧盟碳排放交易体系(EU-ETS)属于总量交易模式, 具体指在一定区域内, 碳排放总量不超过允许排放量或逐年降低的前提下, 内部各排放源之间通过货币交换方式调剂排量, 达到减排目的.该体系是全球最大跨国碳交易市场, 覆盖27个主权国家, 于2005年初始运行, 2008年正式运行, 具有开放式和循序渐进的特点[56].为了使体系内成员国拥有最大的主决策权, 欧盟碳排放交易体系采用分权化治理模式[57], 其目的在于碳减排的同时, 兼顾各成员国经济能力、排放权分配、监督交易等方面的差异性, 在达到碳排放总量和分量比例的基础目标上, 达到平衡各成员国和欧盟之间的利益.相反, 美国碳交易体系, 没有形成全国性碳交易体系, 而是采用区域性碳交易模式, 即由各州政府自主开展.目前, 通过各州的探索发展, 已陆续形成了区域温室气体行动(RGGI)、西部气候倡议(WCI)和加州总量控制交易体系等区域性合作模式, 基本涵盖了居民、电力行业、商业、交通燃料和其他工业.韩国在2012年通过了全国碳交易体系法案, 企业可以买卖碳排放许可或购买联合国清洁机制框架下的碳汇, 以满足自身排放需求.目前已有超过450家企业参与, 并将计划发展成为全球性碳交易市场[58].
3 中国CCUS发展现状中国CCUS虽起步较晚, 但发展迅速, 一定程度说明CCUS技术的应用潜力符合国情需要, 也表明中国政府对碳减排的坚定决心和对该技术的高度关注, 在技术政策、基础研究、资金投入、推广示范和国际合作等方面开展了大量工作.
3.1 国情现状中国当前正面临“十四五”碳达峰的关键期、窗口期, 如何构建清洁低碳安全高效的能源体系、推动绿色低碳技术实现重大突破、抓紧部署低碳前沿技术研究和加快减污降碳技术, 成为目前经济社会系统性变革的重中之重.根据有关科研机构分析, 预计2030年中国一次能源生产总量可达43亿t标煤, CO2排放量可达112亿t, 实现碳达峰[5].早在2015年, IEA估算中国仅深部咸水层(1 000~3 000 m)、深部煤层(300~1 500 m)和油气田的碳封存潜力便达1871亿t[59].截至目前, 中国理论封存潜力约1.21~4.13万亿t[60], 即使排除海上封存空间[61], 中国陆上CCUS技术的理论封存能力仍为万亿吨级[62].不仅如此, 中国具有良好的CO2源汇匹配体系, 大型碳源与潜在封存地之间距离少于160 km的约占90%[63], 极大降低了运输成本, 有利于产业化建设.另据相关研究表明, 预计2060年CCUS捕集量可达约16亿t[64], 仅CO2驱油这一项利用技术, 全国适用该技术的原油便可提高采收率约15%, 实现增采19.2亿t原油和封存CO2 47~55亿t[65], 可以看出CCUS技术与中国国情十分契合, 潜力巨大.
3.2 政策现状“十一五”和“十二五”期间, 连续出台了相关政策方针, 包括《国家中长期科学技术发展规划纲要》、《国家“十二五”科学和技术发展规划》、《煤炭工业发展“十二五”规划》、《“十二五”控制温室气体排放方案》、《地质矿产保障工程实施方案(2010~2020)》、《中国应对气候变化国家方案》、《中国对气候变化的政策与行动》和《中国应对气候变化科技专项行动》等, 明确提出将CCUS技术列为未来国家发展重要规划和重点发展技术[66, 67].根据相关进展报告统计, 仅2011年关于发展CCUS的国家科技计划经费就超过20亿人民币, 开展了包括“973”、“863”和国家科技支撑计划等一系列基础性研究课题.同时, 还出台了包括《关于推动碳捕集、利用和封存试验与示范通知》、《中国碳捕集、利用与封存技术发展路线图研究》和《中国二氧化碳地质储存潜力评价和示范工程》等一系列政策, 用于指导和鼓励国内大型能源企业开展研发示范工程.当前, 中国在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中又明确将CCUS技术作为重大示范项目进行引导支持, 并出台了《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》, 要求推进规模化碳捕集利用与封存技术研发、示范和产业化应用.
3.3 示范工程根据科技部统计的中国CCUS示范项目, 自2004年至今共有49个(已运行和建设中)涉及电力、煤化工、石油化工、水泥和钢铁等领域, 主要为10万t以下捕集量, 且已有百万吨以上项目开始规划建设, 现已累计封存200万t CO2, 形成CO2捕集能力296万t·a-1, 注入能力121万t·a-1(表 5)[20].相比2019年, 中国共开展9个小规模碳捕集示范项目和12个地质利用与封存项目, 其中包含10个全流程项目[62], 项目数量增加一倍以上, 表明中国近两年CCUS技术发展极快, 且向大规模和全流程项目转变.
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表 5 国内研发与示范工程概况 Table 5 Overview of domestic CCUS R & D and demonstration projects |
3.4 CCUS技术现状
现阶段, 中国CCUS多个环节的关键技术实现了长足进展, 新技术类型不断面世, 但在技术经济成本、示范规模与推广和有效性评价等方面仍有待进一步挖掘.CO2捕集技术方面：中国燃烧前捕集技术较为成熟, 类似胺基吸收剂、常压富氧燃烧等正开展工业示范的第一代捕集技术, 部分已具备商业化能力.燃烧后捕集技术处于示范阶段, 特别是燃烧后化学吸收法与国际上商业化应用差距较大, 其他包括新型膜分离、新型吸附、增压富氧燃烧和化学链燃烧等第二代捕集技术仍处于研发阶段, 预计2035年前后实现技术衔接.运输方面：陆地运输及内陆船舶运输技术已经相对成熟, 但是配套的陆地输送管道及管网设计仍处于前期阶段, 针对海底管道的输送技术发展, 则还在概念性雏形阶段.封存方面, 还未开展海底封存示范项目, 其他封存项目的体量与美国、挪威、日本和巴西等国家相比差距显著.利用方面, 目前除了化工与生物利用技术, 特别是CO2合成化学材料技术, 已基本实现大规模商业化并产生较好经济效益外, 其他利用技术包括强化采油、驱替煤层气、浸采采矿和强化深部咸水层等技术, 仍处于小规模工业示范研发阶段[68].
3.5 碳排放交易系统我国自2011年起在深圳、广东、北京、上海、天津、湖北、重庆和福建等地进行了碳交易试点, 覆盖主体不断拓展, 囊括了电力、钢铁、水泥、建筑、交通运输、有色、造纸和石油化工等行业的重点排放企业, 部分事业单位、政府部门、外资企业和金融机构也参与其中.2017年12月, 中国碳市场正式成立[69], 采取与美国相似的区域性碳交易模式, 先行在碳市场机制、配额分配和碳价格这3个方面开展探索.其中, 配额分配为体系核心, 根据各区域碳排放强度基准制定碳排放配额并免费发放, 以达到碳市场灵活运行及碳总量减排的目的[70].目前, 中国以《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》为支点, 率先在全国发电行业启动了碳排放权交易试点.截至2020年底, 各试点碳市场的配额现货交易累计成交4.45亿t(CO2当量), 成交额104.31亿元, 重点排放企业形成自我约束, 履约率达90%以上, 初步建立了有关价格机制、分配机制、交易机制、监管机制和稳定机制等[71].2021年7月, 全国碳市场线上交易正式启动, 由上海环境能源交易所承担系统账户开设和运行维护, 湖北碳交易中心负责登记计算.
4 存在问题尽管我国CCUS技术在国家大力推动下, 取得了一系列丰硕成果, 为日后长期发展打下了坚实的基础, 但不可否认仍存在许多难题有待解决.
4.1 尚未完备的法规政策体系目前, 中国在节能减排、清洁和可再生能源等领域均具备相对完善的法律法规, 但CCUS技术尚处于无法可依的空白状态, 例如《环境保护法》、《环境保护行政处罚办法》、《环境影响评价法》和《水污染防治法》等法律法规未将CCUS技术相关内容纳入其中, 而且尚未出台企业可参考自拟政策措施的CCUS法律框架.不仅如此, CCUS全链涉及不同行业和部门, 包括国家、地方、企业、石油、煤炭、电力和化工等, 相应的监管制度、统筹协调机制和产业化布局指导政策均未出台, 特别是CCUS技术在实现碳减排后的经济激励措施, 长期的高成本投入与低补偿、低利润回报, 势必会造成企业开展大型CCUS项目后出现长期盈亏不平衡, 导致企业选择开展小型项目甚至不开展CCUS项目, 极大阻碍了CCUS技术在我国的推进.
4.2 高成本和高能耗压力当前, 中国的CCUS应用主要以国家投资的示范工程为主, 但利用CCUS技术形成的产品竞争力低、总体经济性差, 无法分担高昂的投资成本, 加之技术融资难, 能耗高, 仅靠企业难以维持.相关工程经验表明：能耗方面, 石油化工行业、电力行业、水泥行业和煤化工行业捕集能耗(以CO2计)分别约0.65、1.6~3.25、6.35和0.7~2.55GJ·t-1, 基本反映了CO2浓度和捕集能耗成反比的规律[19]; 成本方面(以CO2计), 燃烧后捕集成本约29~51美元·t-1, 新建煤气化联合循环发电系统燃烧前捕集成本为CO2约13~37美元·t-1, 而CCUS项目的商业化运行成本约为40~70美元·t-1, 仅CO2的捕集和提纯便会额外增加25%以上成本, 约占全流程成本的70%以上[72], 显然CCUS技术的高成本、高能耗和低收益特点对于中国推广CCUS项目是一个巨大挑战.
4.3 难以预测的安全风险众所周知, CO2在地层中会与围岩、地下水和岩浆热液等介质发生物化反应, 从而破坏地层稳定性, 长期封存可能会直接造成地表变形、诱发地震、水质酸化、土壤酸化、地层矿物质溶解、微生态环境和区域空气含量变化等, 间接对地方人类和动植物造成危害.中国陆地及海底管道运输仍处于试验和探索阶段, 其运输安全性尚未得到保证.因此, CCUS在生态环境保护上存在潜在威胁, 主要集中在CO2在运输和封存过程中的泄漏, 一旦出现则对周边环境乃至生命安全产生严重影响.
4.4 核心技术有待提高目前, 中国CCUS在单纯的捕集和利用技术上与发达国家相差不大, 但在商业化运作、全链工程、运输管道的材料、管网设计和安全监测等核心技术上与发达国家仍存在较大差距.这种差距主要表现在CCUS全流程示范工程规模化程度低, 覆盖行业面窄, 难以复制和缺乏经济效益等.例如现有CCUS示范项目主要集中于化工和电力行业, 但在水泥和钢铁行业少有加装捕集设备且尚未开展集成化示范项目, 相反国外则已在水泥和钢铁等难减排行业开展了类似阿联酋从钢铁厂排放的烟气中捕集CO2并用于驱油的示范项目.不仅如此, 中国看似幅员辽阔, 封存潜力巨大, 但地质结构复杂, 人口稠密, 因此存在技术标准和安全措施要求更高的难点.
4.5 碳交易系统尚需完善尽管中国已经开始了碳排放权交易系统建设工作, 但相比于欧盟等成熟碳交易市场, 中国碳交易仍处于部分试点省份参与为主, 其他地区碳市场未全部纳入全国碳交易系统的状态.同时, 由于金融化程度和市场参与度不足, 规模小且交易品种少, 政策配套体系不够完善, 缺乏具体的全行业指导政策, 导致碳排放交易在全国其他行业推进缓慢, 变相制约了中国CCUS商业化推广.不仅如此, 在总量核定、碳定价和配额分配等碳交易核心机制方面尚不完善, 各地方之间的经济总量、资源比重、工业程度、区域地质环境条件、管理水平和项目探索经验等差异明显, 造成尚不能统筹全国碳市场的现状.总体而言, 中国碳交易体系正处于初步发展阶段, 对于激发市场活力, 发挥碳减排抓手作用需尽快成熟.
5 意见与建议当前中国CCUS从国内工程经验积累、技术研发加快、应用前景广阔、国际投资持续加大和研究广泛开展的情况来看, CCUS技术作为中国今后应对温室效应的主要方向, 已具备大规模推广的条件.因此逐步解决现存问题, 建立系统的可复制、能推广的长效机制, CCUS一定会迎来蓬勃发展, 形成绿色发展新常态.
5.1 建立针对CCUS的完善法律法规和政策体系政府部门制定的法律法规、行业标准、产业政策、规划设计对宏观指导CCUS推广发展中发挥着指挥棒作用.因此建议：①加快建立CCUS法律框架, 在完善现有政策的基础上, 制定CCUS相关产业试行政策法规, 例如封存选址用地办法、开发利用方案模板、台账管理制度、生态补偿办法与标准、生态环境监测目标、环境治理任务和资金保障、风险预警机制、紧急事故处理预案和安全事故责任认定与追责(包括跨界责任认定)等, 一方面为项目建设运行提供约束和依据, 另一方面为其提供法律基础经验, 使CCUS技术法制化发展; ②通过示范工程经验先行出台社会团体标准、地方标准和行业标准, 让企业在CO2捕集方式、捕集纯度、利用方式、管网设计、管道输送量、封存选址和封闭方式等方面有法可依, 最终形成国家标准, 使CCUS技术标准化发展; ③建立项目审批和许可制度, 明确项目的申请门槛, 将全流程技术环节涉及到的内容统一纳入同一监管平台, 将许可制度贯穿整个项目周期, 使CCUS技术规范化发展; ④参考发达国家出台的鼓励措施, 例如美国的45Q法案, 结合我国各地实际情况, 制定条理清晰的优惠推进政策, 包括优先投放建设用地指标、财政补贴专项基金、税费减免(所得税、增值税、设备购置税等)和多样化贷款融资渠道等, 以此降低成本, 减轻企业负担, 使CCUS技术商业化发展.
5.2 建立跨部门、跨行业合作平台CCUS全流程项目涉及多个技术环节和行业部门, 类似于中国在矿业领域推进的绿色矿山建设, 仅靠某一部门或者企业、团体和高校, 无法全面、有效和科学地进行监督管理和研发运行, 因此应建立跨部门、跨行业合作平台进行协调与沟通.具体包括：①企业方面, 作为实施CCUS工程的主体, 特别是大型国有能源企业应将碳中和战略目标纳入企业中长期规划, 在先行推广阶段主动投入, 以宝贵的示范工程积累技术、商业和管理经验, 并积极探索建立可以共享经验及成果的合作交流平台, 例如技术工艺、减排效果、环境影响、经济效益、运行流程、风险监测和管控效果等, 为其他相关企业提供借鉴, 进而为国家制定相关政策提供依据; ②政府方面, 结合“双碳”目标, 梳理各部门职能作用和范围, 借鉴国外先进监管措施, 取长补短加快推进制定空气、土壤、地下水、生态系统和安全风险等方面的监管体系, 形成联席会制度, 加强业务交叉沟通, 形成合力共同提高监管效率、力度和覆盖面; ③社会方面, 积极鼓励社会团体和高校加入合作平台, 主要负责开展校企合作和技术攻关, 理论指导实践, 实践反馈问题, 实现理论与实践的相互验证、补充, 形成全面的产学研深度融合.另外, 在合作平台的基础上, 还应建立可量化的评估体系, 例如参照《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》(2016~2018年)[73], 分别对不同评价指标和不同技术进行量化赋分, 各项评分结果不仅有助于政府部门进行针对性的奖励和惩罚, 而且可以快速为企业和社会机构提供改进方向.
5.3 完善碳交易系统借鉴欧盟、美国和韩国的碳交易系统, 从实际国情出发, 加快完善中国碳交易体系, 具体包括：①完善碳交易市场顶层设计.政府部门统筹开展全国能源行业碳排放总量核查工作, 通过总量交易与区域交易相结合的方式, 从地区经济、行业差异、技术措施、生产状态等方面合理确定配额分配比例, 适时引入有偿配额发放机制, 探索市场化运营和碳定价机制; ②加强监管, 激发内生动力.一方面, 对碳排放权划转、交易备案、供求信息、年度总量指标完成情况进行监督管理, 形成问责机制, 规范碳交易规则.另一方面, 出台激励政策, 包括碳基金、抵押贷款、绿色融资等.同时, 扩大碳交易覆盖面, 借鉴土地增减挂钩跨省交易模式, 将西北地区植被换算成可供跨省交易的碳排放配额, 既产生生态效益又丰富交易品种, 从而引导各地区积极探索碳交易供给形式, 激发市场活力.
5.4 建立环境影响评价机制尽管CCUS技术的减排效果显著, 但具有不确定性风险, 其中最大隐患在于CO2封存和运输过程中的泄漏, 可通过现有不同类型的示范工程经验, 建立数字模型和分析处理系统, 对各工程所在地的空气、植被、地形、土壤、水资源、储层温压、CO2羽流状态(体积、温度、压力和逃逸)、生态系统和居民健康等进行监测, 一方面为我国设计全面立体的环境监测机制提供探索经验, 另一方面为我国建立CCUS环境风险防范体系和事故应急预案提供依据.
5.5 统筹发展, 加强技术研发与国际合作实现“碳达峰”和“碳中和”战略目标, CCUS技术仅仅是其中的一项技术措施, 同时还包括清洁能源发展、提高行业能效、源头减排和绿色经济转型等多个方面内容.中国需立足实际国情, 从可行性、持续性、经济性、技术性和安全性等角度综合考虑CCUS工程的战略布局和资源配置, 因此①紧抓经济转型、产业升级和供给侧结构性改革的机遇, 利用CCUS技术对水泥、钢铁、燃煤电厂和合成氨厂等现有设备进行加装改造, 在因地制宜节约成本的基础上延缓设备使用寿命, 同时调整能源结构, 强化节能减排措施和绿色低碳的清洁能源技术, 从源头减少碳排放量; ②在明确技术路线图、战略定位和发展目标的基础上, 继续加强CCUS技术研发和CO2的应用创新, 围绕重点研究方向和技术弱点, 例如富氧燃烧和管道运输, 统筹安排重大科研任务和示范工程, 探索形成CCUS与能效提升、终端节能、储能、氢能等交叉组合的发展模式, 达到降低成本、降低污染、提高效率、增加收益的根本目的, 从而掌握核心竞争力; ③时刻关注、把握国际CCUS技术发展趋势, 加强国际交流, 将人才引进与国际化培养相结合, 扩大国际企业建设准入, 通过合作完善全流程示范经验、成熟碳交易系统和先行政策法规, 加快推进中国CCUS技术发展; ④向国际社会积极展示我国碳减排的责任担当和实际行动, 以此促进CCUS纳入多边和双边合作机制, 例如《京都议定书》的CDM合作机制[74], 协同推动构建人类命运共同体.
5.6 正确引导, 大力宣传CCUS项目的推进过程实际是绿色发展理念的一种传播与推广.建议充分利用“互联网+”理念, 通过政策法规、文明标语和新闻媒体等不同平台和媒介, 在国内正确宣传CCUS技术的目标、远景、经验和成效, 引导各级政府、企业、群众认识到绿色转型发展是科学、持续、长久的过程, 不能脱离国情实际, 跃进式发展.在此基础上, 成立相应的行业中介组织, 对各级人员进行相关知识培训和能力建设, 发挥以点带面的辐射效应, 使广大群众树立绿色发展人人有责, 促使CCUS技术带来的环境效益、经济效益和品牌效益深入人心, 形成良好的生态文明建设氛围.
6 结论现阶段, 尽管我国CCUS在政策、技术、示范工程和商业化运营中取得了飞跃式发展, 但是作为一项新兴且具有重大环境效益潜力的技术, 与发达国家相比尚未形成大规模和全行业发展的长效机制.面对日益严峻的生态问题, 只有加强顶层设计, 加快高碳排放产业转型和能源结构改革, 持续关注和鼓励CCUS技术的研究、发展和应用, 才能尽早为我国可持续发展和生态文明体制改革提供有效利用手段, 如期实现“碳达峰”和“碳中和”, 进而有效应对全球环境安全问题.
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