碳捕集、利用和封存(CCUS)
(一)技术总体介绍
加拿大是碳捕集、利用和封存(CCUS)技术的全球领导者之一。截至2020年,加拿大已经建造了三个世界级的项目,还有约17%的全球CCUS项目正在运营或者建设,其中大部分将用于工业生产过程中的化石燃料脱碳。[24]
目前加拿大CCUS技术以工业为突破重点,计划控制和减少工业碳排放,主要专注于以下几个技术领域:(1)具有碳捕集、利用和储存功能的生物能源技术。该技术将生物能源与碳捕集、利用和储存相结合。某些燃料的生物成分会导致净碳中性排放,因此捕集二氧化碳排放以供利用或储存可能会导致净负排放。该技术可以为全球实现二氧化碳去除、发展循环经济以及生产可持续燃料和化学品提供技术支持。(2)碳酸盐储层和致密储层的二氧化碳储存技术。该技术旨在提高二氧化碳储存库的可用性和容量,还能解决在安大略等资源有限的地区实现二氧化碳储存的难题。(3)燃烧后二氧化碳捕集技术。该技术旨在测试和分析现有的燃烧后碳捕集技术和二氧化碳液化技术,以降低工业应用中的能源损耗和烟气中杂质对捕集技术的不利影响。[25]
(二)技术应用场景
CCUS技术在重工业脱碳、低碳可调度电力、支持二氧化碳去除的负排放技术、低碳制氢、基于二氧化碳的行业、生产清洁石油和天然气等六个领域能发挥重要作用,这些领域对于加拿大实现净零经济繁荣至关重要。
CCS从工业废气中分离(或“捕获”)二氧化碳,例如在煤电厂发电过程中捕集二氧化碳,然后将其注入地下深处的岩层储存。CCUS则将捕集或者储存的二氧化碳用于其他方面,例如将二氧化碳注入衰退油田,以帮助从油藏中收获更多石油,以提高石油采收率(EOR)。2015年,作为加拿大最大的CCS项目,壳牌的“Quest CCS”项目开始从埃德蒙顿附近的沥青升级装置中捕获二氧化碳,并将其注入地下水库进行储存。目前,加拿大最新CCUS 项目“Alberta Carbon Truck Line”(ACTL)正在建设中,该项目计划于2019年晚些时候投产使用,将从附近的精炼厂和化肥厂捕获二氧化碳,并通过管道将其运输至240公里外的油田,以提高石油采收率。Quest和ACTL 项目每年能各自捕获100万吨和170万吨二氧化碳,每年封存和利用的二氧化碳量相当于60万辆汽车的排放量。[26]
据国际能源署(IEA)估计,在清洁技术不断发展的情景下,CCUS可以有效地使13%的全球排放量脱碳。在加拿大,这一比例更高,因为该国的资源开采业对它的经济和碳排放状况都有重要影响。例如,通过在热电联产锅炉、升级器和氢气工厂安装CCUS洗涤器,可以去除高达50%的油砂上游生命周期排放。而在其他化学和重工业制造部门,碳捕集率平均占总排放量的15%—35%。此外,将从使用CCUS技术生产的蓝色低碳氢混合到天然气中,也将支持电力部门的进一步脱碳。[27]
(三)技术发展方向
随着2020年联邦碳价格大幅上涨,政府制定了以氢为中心的战略以全力支持脱碳经济转型,CCUS亦被确定为转型的关键技术因素。一方面,CCUS的发展证明对石油和天然气行业的持续投资是有价值的。油气行业在其早期的勘探开发过程中,积累了丰富的地质数据,在开展二氧化碳封存活动上具有天然优势。此外,将二氧化碳存储与提高采收率(EOR)和压裂相结合的油气开发技术,集二氧化碳的利用和封存于一体,是未来CCUS的发展方向之一。另一方面,使用CCUS技术生产的蓝色低碳氢气正在逐步创造额外的经济价值,这将推动使用生物能碳捕集和储存(BECCS)技术[28]和直接空气碳捕集和储存(DACCS)等先进技术[29]的发展,并在未来创造更多的负碳排放。
在2021年联邦预算中,政府承诺在七年内为CCUS的开发和商业化提供3.19亿加元的信贷,并在七年内为专注于重工业脱碳的净零加速器计划提供额外的50亿加元资金。这些金额将支持CCUS的进步。随着预算的公布,政府还宣布开始为期90天的咨询期,在此期间它将与利益相关者合作设计投资税收抵免政策以刺激CCUS的发展活动。
CCUS在加拿大的未来增长预计将受到成熟行业(如油砂开采、精炼、化肥和水泥制造等)中捕集技术部署增加的推动。此外,将氢气生产与CCUS技术相结合也是CCUS的另一个发展趋势,该发展预计可将上游石油和天然气排放量减少达50%,并将二次重工业的排放量减少达90%。鉴于能源开采、公用事业和重工业部门排放在加拿大总量中的比例相对较高,CCUS的大规模推广可能使加拿大能够顺利实现其在《巴黎气候协定》中预设的目标。