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中国工程院院士李阳:未来十年是CCUS产业的“窗口期”

日期:2025-12-14 来源:能源评论•首席能源观作者:王伟 浏览:244次 19

中央经济工作会议12月10日至11日在北京举行。会议将“坚持‘双碳’引领,推动全面绿色转型”确定为明年经济工作的重点任务之一。

随着“双碳”目标的推进,曾被视为储备选项的二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,正在成为保障高排放行业深度脱碳的“现实刚需”。面对成本、规模与商业模式的多重挑战,中国CCUS产业如何从百万吨级示范迈向千万吨级集群?又将如何借力智能化与国际合作,撬动能源体系的系统性变革?本刊日前采访了中国工程院院士、中国石化集团公司首席科学家李阳,在他看来,CCUS不仅是技术路径,更是国家能源转型的战略支点。未来十年是CCUS产业的“窗口期”,中国CCUS将从能用走向好用,从单打独斗迈向集群作战。

(来源:能源评论•首席能源观  文| 本刊记者 王伟)

01从驱油技术到托底“双碳”:CCUS的战略定位之变

《能源评论》:近年来,CCUS得到产业各方高度关注。您认为,CCUS在我国实现“双碳”目标的进程中,到底扮演什么角色?它为何从多年前的储备技术,突然成为现实刚需?

李阳:其实CCUS并不是一个新概念,20世纪70年代,美国就开始利用二氧化碳进行强化采油(CCUS-EOR),通过向油田注入二氧化碳,降低原油黏度,提高流动性,从而把更多原油“驱”出来。当时的技术核心是“用”,二氧化碳主要来自天然二氧化碳气藏。随着应对气候变化共识的形成,工业或能源燃烧排放的二氧化碳将通过捕集在油藏中进行驱油并封存。

在中国,CCUS已有几十年的技术积累。最早我们是从油田增产角度接触二氧化碳驱油,后来才逐步意识到它在减排方面的潜力。但真正的转折点,是在2020年“双碳”目标提出之后。

要理解CCUS的重要性,需要认清我国能源资源禀赋的基本国情。我国能源结构以化石能源为主。煤炭、钢铁、水泥、化工这些行业,不是简单靠风电、光伏就能实现净零排放的。它们排放的是过程性碳,不是能源替代能解决的。CCUS就成了能让这些行业实现净零排放的技术路径。

《能源评论》:有观点认为,可再生能源才是未来,CCUS只是为化石能源续命,甚至有些人觉得它是个过渡性技术。您如何看待这种争论?

李阳:CCUS不是过渡,而是托底。它不是为了让我们继续“心安理得”用化石能源,而是为了在保障能源安全、经济稳定的前提下,实现系统性的低碳转型,构建碳循环经济。它不是备胎,而是底牌。

我们必须承认,风光等可再生能源是未来的主力,但它们存在间歇性和波动性的固有缺陷。而像钢铁、水泥这样的工业,其生产过程中的工艺排放(如石灰石分解)是难以通过电气化完全消除的。根据预测,即使到2060年实现碳中和,我国仍将有约10亿吨的二氧化碳排放无法通过常规手段处理。这部分难减排的排放,就必须依靠CCUS、生物能碳捕集与封存(BECCS)和直接空气捕集(DAC)这类负排放技术来兜底。需要强调的是,CCUS本身也在创造价值。除了驱油带来的经济效益,我们正在探索将二氧化碳转化为甲醇、化工产品、塑料、建筑材料等高附加值产品。这不仅仅是减排,更是创造了一个全新的碳循环经济。所以,CCUS不是简单的“续命”,而是为整个经济体系的绿色转型提供一种系统性解决方案。

我们开展了中国工程院重大战略咨询项目研究,构建了CCUS贡献评价系统模型,研究数据表明如果没有CCUS,2060年碳中和目标几乎不可能实现。即使把所有可再生能源、储能、氢能、电气化都发挥到极致,仍有约10亿吨的“硬排放”需要被负碳技术抵消。而CCUS,特别是与生物质结合(BECCS)或直接从空气中捕集(DAC),是目前唯一可规模化的负排放手段。

02需破解成本与规模化的难题

《能源评论》:当前中国CCUS发展处于什么阶段?我们注意到,齐鲁石化—胜利油田、包钢、华能泰州等项目纷纷落地,这是否意味着这项技术迎来了新的发展拐点?

李阳:经过几十年的研发积累,特别是近年的加速发展,中国的CCUS已经进入了工业化示范阶段,并正在向规模化商业应用迈进。

你提到的齐鲁石化—胜利油田项目,是国内首个百万吨级全流程CCUS项目。这个项目的建成确实具有里程碑意义,它证明了在中国现有的工业体系下,CCUS是可以落地的,不是概念。它不仅是规模上的突破,更是我国CCUS技术从长期研发和小范围示范,迈向大规模商业化应用的一个重要标志。

但目前的一个普遍现状是,很多行业的CCUS项目都处于单打独斗的状态,每个电厂、每个钢厂自己建一套捕集装置,然后找地方封存,这样成本极高,经济上很难持续。CCUS的未来在于集群化发展。所谓集群,就是打破企业边界,将一个区域内多个排放源产生的二氧化碳集中起来,通过一条共享的管道网络,输送到一个大型的、地质条件优越的封存场地进行统一封存或利用。这种方式可以摊薄管网和封存设施的建设成本,形成规模效应,显著降低单位减排成本。

《能源评论》:您能否给我们描绘一下这种“集群”的具体图景?

李阳:就像我们现在看到的,渤海湾、长三角、珠三角的大亚湾等地区都在规划千万吨级的CCUS产业集群。想象一下,在渤海湾盆地,这里有大量的海上和陆上油气田,它们既是理想的二氧化碳封存场所(可以用于强化采油或咸水层封存),周边又聚集着众多的炼化、钢铁、水泥、电力企业。我们可以构建一个“源—汇匹配”的网络,上游,多家企业的排放源统一接入;中游,建设大容量的二氧化碳输送管线,可以利用数字孪生技术对管道运行进行实时仿真和优化,确保安全高效;下游,二氧化碳被注入油田,既增加了石油产量,又实现了永久封存。这种模式下,参与的企业可以专注于自己的主业,而由专业的公司来负责二氧化碳的收集、运输和封存,形成专业化分工,整个产业链的效率和经济性都会大幅提升。

《能源评论》:尽管前景广阔,但我们也听到不少质疑声音,比如成本高、能耗大、封存风险不明、商业模式不清晰。您提到的百万吨级项目固然振奋人心,但单个项目的成功能否复制?如何才能真正实现规模化、低成本应用?

李阳:这些都是现实问题,不能回避。以成本为例,目前电力行业的碳捕集成本为300~400元/吨,水泥、钢铁行业更高。这个成本对企业来说是额外负担,尤其是在碳价还没完全到位的情况下,企业没有动力主动上CCUS。

但我们也要看到,成本在快速下降。十年前,我们捕集一吨二氧化碳的成本要600元以上,现在降低了50%。随着技术迭代、规模扩大、设备国产化,未来十年,成本有望再降50%。而且,不能只看成本,还要看价值。比如驱油封存,一吨二氧化碳注入地层,能增产0.3~0.5吨原油,这在高油价周期里,是有经济性的。

中国CCUS产业正处在从示范走向商业化应用的加速期。需要通过持续的技术创新、全链条系统集成优化、智能化赋能、产业集群布局、完善的政策体系和成熟的商业模式构建,提高效率,降低成本,实现低成本、规模化应用,真正把 CCUS转化为可持续的经济活动。

03走向“千万吨级”时代

《能源评论》:在您看来,未来CCUS技术的核心突破点会在哪里?

李阳:未来十年将是CCUS技术迭代升级的关键期,到2030年,中国CCUS年减排需求将接近1亿吨,2060年需达到10亿吨以上。这意味着,未来十年,我们必须实现从百万吨级到千万吨级乃至亿吨级的跨越。突破口主要在两端:一端是捕集,另一端是利用。

在捕集环节,目前主流的化学吸收法能耗较高,成本也高。下一代技术,如相变溶剂、离子液体、膜分离等,有望将能耗降低30%以上。更前沿的DAC技术可直接从大气中捕集二氧化碳,虽然目前成本极高,但一旦突破,就能实现真正的负排放,潜力无限。

在利用环节,我们要做好“U”这篇大文章。不能只满足于把二氧化碳埋掉,更要让它变废为宝。例如,将二氧化碳与绿氢结合,生产绿色甲醇或航空燃料;利用二氧化碳矿化技术,将钢渣、磷石膏等工业固废转化为高性能建材。这些高附加值的利用途径不仅能创造经济收益,反哺CCUS系统的运行,更能推动传统工业的流程再造和绿色升级。

《能源评论》:您特别提到了人工智能和大数据,它们将在CCUS发展中扮演什么角色?

李阳:这将是革命性的改变。传统的地质封存评估周期长、成本高。现在,我们可以利用人工智能(AI)大模型分析海量的地质数据,快速精准地预测地下封存体的容量,评估其安全性。在捕集环节,AI可以用来设计和筛选性能更优的新型吸附剂分子结构,大大缩短研发周期。在运营层面,通过物联网传感器和大数据平台,我们可以对整个CCUS链条——从烟气入口的浓度变化,到管道内的压力流速,再到地下封存库的压力响应——进行实时监控和智能调控,实现最优化运行,确保安全万无一失。可以说,数字化、智能化是提升CCUS经济性和可靠性的加速器。

《能源评论》:您认为中国在全球CCUS版图中应扮演怎样的角色?

李阳:中国发展CCUS不仅是自身减排的需要,也是负责任大国的担当。我们拥有丰富的地质封存潜力和巨大的市场需求,这为我们提供了绝佳的应用场景。同时,我们也必须清醒地认识到,在一些核心技术上,我们与国际先进水平仍有差距。因此,深化国际合作至关重要。我们既要积极引进消化吸收国外的先进技术和管理经验,也要主动分享我们在工程实践中的成果和教训。通过建立国际合作组织、发起国际合作项目等方式,与世界各国携手攻克技术难关,降低全球应用成本。

《能源评论》:您也提到国际合作的重要性。近年来,中国在CCUS领域与哪些国家有合作?

李阳:我们已经在与英国、挪威、澳大利亚、美国等国家开展联合研究与项目合作。比如中国石化与壳牌、巴斯夫、宝武共同推进华东地区首个千万吨级CCUS项目研究,中国海油与壳牌、埃克森美孚合作建设大亚湾海上CCUS集群项目。今年7月11日,中国石化牵头成立了国际CCUS技术创新合作组织,旨在搭建合作交流平台,推动CCUS技术创新与产业发展。

CCUS是一个跨学科、跨行业、跨时代的领域。它不只是减排技术,更是未来绿色产业的核心。不要仅把它视为传统环保手段,而要看到它背后的系统性变革机会。从碳捕集材料、AI优化模型,到碳金融机制、碳法律体系,每一个环节都需要创新。未来十年,是中国CCUS的“窗口期”,也是一代人的机遇期。

(赵清民对本文亦有贡献)

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