《风能》国际|CCUS，英国的下一张国家名片？
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CCUS，英国的下一张国家名片？
在2023年3月公布的春季预算中，英国政府宣布将从财政中拨款高达200亿英镑（约合人民币1761.5亿元），用于碳捕集、利用与封存（CCUS）的早期部署，以帮助实现英国政府的气候承诺。这笔资金拟激励整个英国，尤其是该国东海岸及英格兰西北部和北威尔士CCUS产业的私人投资，并创造就业机会。它还将利用英国在CCUS方面的天然比较优势，启动并保障这一新型可持续产业在后续阶段的交付工作。
英国预算是由英国财政大臣在下议院向国会议员发表的针对国家财政收支变化和政府改变税收建议的声明，包括预算责任办公室（OBR）对英国经济的独立分析和预测，以及政府的财政展望与经济计划。此次，在众多低碳技术中，为什么英国政府特别青睐CCUS产业，并给出了行业内前所未有的高额资金支持？
CCUS是指从发电或使用化石燃料或生物质作为燃料的工业设施等大型点源，或直接从大气中捕集CO
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，将其压缩后通过管道、船舶、铁路或卡车运输，以用于一系列
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的应用场景，或注入深层地质构造（包括枯竭的油气井或盐化层）进行永久储存。CCUS被视为将在实现全球能源和气候目标方面发挥重要和多样化作用的一套技术。
最早的CCUS设备始于20世纪70年代。当时，美国得克萨斯州Val Verde地区的天然气加工厂开始向当地石油生产商供应
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，以提高石油采收率。随后，该技术逐渐扩展到不同领域，包括肥料、化学品、合成燃料、发电、生物乙醇、制钢、制氢等应用场景中。1996年，挪威的Sleipner海上天然气设施启用了第一个具有专用
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储存和监测功能的大型
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捕集和注入项目，现已在北海海域1km左右的深盐层中储存了超过2000万吨的
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。
数十年来，使用最广泛的
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捕集技术是化学吸附，采用胺基溶剂对
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进行分离，通常应用于燃料转化、发电和工业生产；其次是物理分离，利用固体表面吸附，再通过变温或变压释放，主要用于天然气加工和乙醇、甲醇和氢气生产，目前已实现商业化；纯氧分离、膜分离、钙循环和化学循环双反应器技术、超临界
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动力循环技术等新型碳捕集技术，目前仍处于示范阶段。在水泥行业，还有从石灰石中剥离
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的直接剥离技术，不需要与其他燃烧气体混合，大大降低了为分离气体所需的能源成本。
高效、安全地剥离
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是第一步，接下来的挑战是如何安全、可靠地运输。小规模、短距离运输可以通过陆路，但每吨的平均成本较高。大规模运输主要依靠管道或船舶。目前，陆上的管道运输已比较成熟，北美地区有总长度超过8000km的
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管道网络。通过船舶的大规模离岸运输虽与液化石油气相似，但尚待挪威Longship CCS项目（首次将大量
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运输到海上进行封存）的验证。相较于管道，船运更为灵活，尤其是为一些国内存储资源有限的国家提供了更多选择，从而有助于促进
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捕集集群的开发。
CCUS中的“U”代表
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的利用。根据国际能源署（IEA）的分析，全球每年会使用约2.30亿吨的
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，其中的约1.25亿吨用于化肥生产，7000万~8000万吨用于提高石油采收率，其他用于食品和饮料生产、水处理及冷却等。然而，伴随市场上逐渐出现更多使用
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及衍生品的场景，如何进一步开发
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使用的新机会，受到了致力于缓解气候变化的政府、投资者及相关产业的关注。目前，市场上主要有五个大类别的
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衍生产品和服务领域：碳氢化合物燃料、化学品的碳源、矿物建筑材料的原材料、废弃物建筑材料和提高生物过程产出的
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。每个类别都可单独拓展为年需求量1000万吨
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的市场规模，等同于目前食品和饮料市场对
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的需求量。不仅如此，从长远来看，来自生物质或空气的
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可以在
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净零排放的相关经济中发挥关键作用，包括作为潜在的航空燃料等。
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的储存是将捕集的
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注入深层地下密封储层，它由多孔岩石构成，上面覆盖一层不透水的岩石，防止
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向上迁移或“再泄漏”回大气中。其中，储量最大的类型是深层盐化地质层和枯竭的油气田。深层盐化地质层广泛分布于陆上和海上的沉积盆地，是充满卤水的多孔渗透性岩石层。枯竭的油气田为多孔岩石层，在开采前封存了原油或天然气长达数百万年，同样可以封存注入的
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。当然，并非所有的枯竭油气田均可用于
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的封存，这要求兼具技术可行性和经济性，后者亦可理解为“可融资性”，以吸引商业化规模的投资。
英国北海油气田的开采始于20世纪70年代的全球石油危机，一直以来都是欧洲能源的主要来源地之一，其产品因品质优良而迅速占领市场。欧洲原油的交易市场也以北海布伦特石油的价格作为市场参考价格。英国和挪威的经济发展，都受益于北海地区的石油和天然气开发。然而，由于北海油田开采成本和难度的上升，以及欧洲对可再生能源的推崇，北海油气田在经历了世纪交替时的峰值开采量后，产量和储量开始逐年下降，渐渐进入暮年。开采后留下的枯竭油气田，为英国的CCUS技术应用提供了天然的便利条件。
自2007年以来，英国积极推动CCUS技术的研发。2013年年初，英国政府公布了对CCUS技术的指导意见。截至2017年，英国已投资超过1.3亿英镑用于发展本国的CCUS技术及项目，支持了Net Power公司的Allam cycle技术、碳清洁解决方案、C-Capture公司的几个项目；通过援助支持在化石资源丰富的国家，如墨西哥、南非、印度尼西亚，启动了针对燃料密集型能源部门的CCUS试点项目。然而，由于缺乏技术突破及研发成本高昂，当时全球运营和在建的CCUS大型工厂只有21家，其中的16家用于提高石油采收率。对此，英国政府在2017年颁布的“清洁增长战略”（The Clean Growth Strategy）中表示，决定与全球合作伙伴合作，继续投资1亿英镑用于CCUS和工业创新与研发，以降低成本，建立起在CCUS方面的国际领先地位。同时，通过新创建的CCUS委员会与工业界展开合作，开始在英国大规模地部署CCUS，以期最大限度地利用其工业机会全面加速英国减碳的步伐。在具体的氢能路径规划中，英国计划在2050年通过CCUS实现等同于1.7亿吨的
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减排。同时，CCUS和生物质作为负排放的方式，也被寄予厚望。
2018年年初，英国专门成立CCUS成本挑战工作组（CCUS Cost Challenge Task force），由来自CCUS、石油和天然气、能源、金融、学术和非政府组织的45名专家组成，从4个领域着手开展研究（CCUS的价值和规划路径选择，金融、法律和风险管控，项目交付和商业模式，创新和新技术），并于2018年7月向政府提交了一份报告，阐述业界对如何在英国最有效地推进CCUS以赋能英国在2030年大规模部署CCUS的看法。
随后，英国于2018年12月发布“英国CCUS部署路径：行动计划”（The UK CCUS deployment pathway:
an action plan），对CCUS成本挑战工作组的建议作出回复。“行动计划”明确了英国的愿景是成为CCUS的全球领导者，释放CCUS的潜力，并确保CCUS可以为英国各地的工业中心和企业带来附加价值。其赞同广泛的国际共识，即CCUS对于实现《巴黎协定》设定的雄心至关重要。CCUS部署可以多种形式支持脱碳，英国在电力脱碳方面的步伐较快，但在向可再生能源的过渡中，仍然需要灵活的天然气发电来保障电网稳定，CCUS技术可以帮助减少这项有价值服务的碳排放。英国开始审查CCUS项目的交付和投资框架；与国际合作伙伴合作，加速降低成本，包括与IEA共同主办全球CCUS峰会（International
CCUS Summit）；宣布了价值4500万英镑的CCUS创新计划，包括一项2000万英镑的CCUS示范项目计划。
英国政府意识到CCUS在支持该国多个部门的减排与推动清洁增长方面具有潜在的重要作用，也看到了英国成为CCUS全球技术领导者的机会。这就很好地解释了为什么英国在苏格兰、南威尔士、亨伯赛德（Humberside）、默西赛德（Merseyside）和蒂赛德（Teesside）的工业中心都将CCUS视为其长期竞争力的核心。相对而言，英国已经处于有利的位置：众多正在研发前沿CCUS技术的创新公司；世界领先的学术机构，专注于解决CCUS关键问题，以降低其部署成本；欧洲最大的潜在
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储存能力（英国许多
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封存地点已经得到很好的评估，相关的潜在封存信息可通过世界领先的
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封存数据库获得）。基于行业积累的技能，英国政府将着重探索可投资的商业模式，希望通过降低项目融资成本和风险溢价来打破商业壁垒，以提供有利的商业环境，并促进项目开发商作出投资决策。为建立该商业模型，可以考虑采用的方式包括：
（1）
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减排履约价的差价合约（CfD）：提前通过合同约定，根据
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证书中的每吨
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履约价值，支付相对于常规业务所预期的工业碳捕集成本。
（2）成本加成补贴：通过政府拨款直接补偿合理发生的运营成本。
（3）受监管的资产基础（仅限氢气）：产品价格（氢气）由监管机构来决定，以收回资本和运营成本。
（4）可交易的税收抵免：通过工业碳捕集来减少能源密集型行业的税收负担（以每吨
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的价格为单位）。税收抵免可能是固定的，也可能会随着时间的推移逐渐减少。可通过市场交易来实现其全部价值。
（5）可交易的CCUS证书及义务：CCUS证书按减排的
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吨数授予，并可出售给其他有排放义务的
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排放者。
（6）创建低碳市场：通过认证、公共采购和最终用途法规创建低碳市场，允许低碳商品的价格溢价。
2018年11月28日和11月29日，英国政府及其国际合作伙伴在苏格兰爱丁堡组织了“加速CCUS：推进CCUS的全球会议”（Accelerating
CCUS: A Global Conference to Progress CCUS）。英国政府和IEA共同主办的CCUS峰会也于2018年11月28日同步召开。各国政府代表，来自世界各地的行业、学术界和CCUS前沿技术专家就CCUS的价值、商业模式、技术的未来及加速CCUS全球部署的实用解决方案和行动进行了探讨。在峰会上，英国和挪威签署了关于CCUS合作的谅解备忘录，旨在建立两国间的合作框架。合作领域包括但不限于：（1）CCUS技术的部署和开发，包括交付和投资框架、商业模式和激励机制；（2）CCUS政策、融资和最佳实践；（3）
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运输和储存的备选方案，包括运输
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和使用共享基础设施，以期在北海建立一个CCUS中心；（4）监管框架，包括《伦敦议定书》（London Protocol）；（5）使用CCUS生产低碳氢气；（6）CCUS项目，包括采用CCUS的生物质、水泥、天然气、钢铁、化学品和废物转化能源项目；（7）上述领域的科学、创新和知识转让，作为更广泛的能源研究和创新合作的一部分；（8）与会者可能共同决定的其他主题领域。
在2020年公布的“绿色工业革命十点计划”（The Ten Point Plan for a Green Industrial Revolution）中，英国承诺到21世纪20年代中期部署2个CCUS产业集群，最迟到2030年部署4个产业集群，每年计划捕集和储存1000万吨
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。结合氢能的开发，在英国东北部、亨伯（Humber）、西北部及苏格兰和威尔士等地打造变革性的“超级地方”（Super Place)。
2021年11月，通过10亿英镑的CCS基础设施基金（Carbon Capture Storage Infrastructure Fund），英国政府完成了对提交的5个集群的排序和评估。东海岸集群（East Coast Cluster，ECC）与HyNet，合称“Track1”成功中标，被命名为英国首批两个CCUS集群，拟从2025年开始开发CCUS项目。东海岸集群将支持整个地区的低碳工业和电力项目，包括净零蒂赛德（Net Zero Teesside）、零碳亨伯（Zero Carbon Humber）项目。一旦投入运营，该集群有可能运输和安全储存近50%的英国工业集群
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排放量（到2030年每年排放量高达2700万吨
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）。HyNet由意大利能源巨头Eni和Essar、Progressive
Energy、Cadent、Intergen等多家合作伙伴领导，拟从2025年开始对英国西北部和北威尔士进行脱碳，目标是在2023―2050年平均每年创造和支持2.5万个工作岗位，在2026年达到顶峰时提供约4.1万个工作岗位。同时，苏格兰集群符合各项资格标准，将作为备用集群，拟在整个排序过程的第二阶段再进行推动，以确保它能够继续得以开发和规划。
2023年3月底，继2021年11月选择HyNet和东海岸集群作为Track 1 CCUS集群，并于2022年8月公布电力CCUS、工业碳捕集（ICC）、废物和支持CCUS的氢项目的候选名单后，英国政府确认了在CCUS集群排序流程下建设的首批碳捕集项目的最终选择。这些站点将连接到通过最初的Track 1集群（HyNet西北部和东海岸集群）开发的
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运输和储存基础设施。这些成功的项目将获得运营收入的支持，以支付碳捕集的运营成本；有些还将获得低碳氢基金的资本支持，以支付安装捕集设备和连接
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运输和储存网络的成本。能源安全和净零能源部（Energy Security and
Net Zero Department）选择的项目包括：（1）东海岸集群：NetZero Teesside Power、bp H2 Teesside、Teesside Hydrogen
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Capture。
（2）HyNet 集群：Hanson Padeswood Cement Works carbon capture and storage project、Viridor Runcorn Industrial CCS、Protos Energy
Recovery Facility、Buxton Lime Net Zero、HyNet Hydrogen Production Project 1（HPP 1）。
上述项目涵盖了不同领域，涉及可调度的低碳发电，在水泥、石灰和废物能源等工业过程中的排放，低碳制氢等。每年将捕集上百万吨
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。它们将保护和创造数千个工作岗位，为英国的两个工业区带来显著的经济增长。
同时，英国政府制定了Track 2 CCUS集群的前瞻性时间表，以确定另外2个集群支持实现到2030年在整个经济中年捕集2000万~3000万吨
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的目标。英国政府表示，将在今年晚些时候启动另一个流程，以进一步扩展Track1集群，超越最初的部署，以推动HyNet和东海岸集群的其他项目，帮助它们提升到2030年投运的可行性。此外，英国政府将持续监控Track1项目。任何项目若无法满足要求的标准或在约定的时间表内履约，都将被替换，以确保只有最具成本效益的项目才能达到最终的投资决策。这为未被选中或之前有资格参与的项目和集群创造了至关重要的机会，从而为它们提供了脱碳途径。
对于Track 2，英国目前正在寻找2个位于英国境内的
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的运输和储存系统，要求可以通过管道连接到至少两个项目，用于捕集的初始阶段和未来的非管道运输，并能证明它们到2030年实现至少1000万吨/年的目标。英国政府认为，Acorn和Viking T&S系统能够满足Track2的资格标准，且最有能力实现Track2的目标，但仍需进行进一步的尽职调查评估。
从以上概述可以看出英国对CCUS的重视程度，以及有条不紊的推动进展。然而，根据IEA对全球自20世纪70年代以来宣布的所有年产能超过10万吨（或直接空气捕集设施每年1000吨）
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捕集、运输、储存和利用项目的数据库，目前英国正在规划的CCUS项目仅占全球的不到10%。
碳捕集与封存协会（CCSA）的首席执行官露丝·赫伯特（Ruth Herbert）表示：“我们需要为英国制订部署计划，因为所有工业地区都需要脱碳，否则我们的供应链可能会继续离岸外包。我们在全国各地的成员公司都在投资脱碳项目，以实现政府到2030年捕集2000万~3000万吨
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的雄心，但如果英国没有明确的计划，这项投资可能会流向美国或欧洲。”由此凸显出两方面的担忧：一是英国缺失涵盖产业链的全方位脱碳规划；二是刺激CCUS投资的英国政策支持力度不足。对于其中任一问题的解决方案，都需要英国政府进行长时间规划安排，否则很难实现其拟作为CCUS领先国家的目标。
虽然英国CCUS的项目规划已初具规模，但距离实现全产业链的规模商业化仍有很长的路要走。此前英国海上风电产业经过三十年的发展，实现了从无到有，从落后到超越。期待英国CCUS的发展能够打造出新的生态圈，积极探索和开发碳捕集的不同应用，包括来自不同点源和直接来自空气、通过管道和船舶运输
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、利用、地质封存和其他永久封存的解决方案，从而在海上风电之后创造出另一个奇迹，共同减缓全球气候变化危机。
今年，中国海油在其恩平15-1油田上针对产出的高 CO 2 含量，投用了中国首个海上二氧化碳封存示范工程项目。项目可捕集处理油田伴生的 CO 2 ，并回注到海底约800m深处的咸水层中封存，实现 CO 2 的零排放。该项目的成功投用标志着中国海油已拥有海上油气田的 CO 2 捕集、处理、注入、封存和监测的全套技术和装备体系，填补了中国海上 CO 2 封存技术的空白。项目投用后，预计将累计封存 CO 2 超过150万吨。希望这篇关于英国CCUS发展历程的文章，可以为国内CCUS的发展提供参考。 CWEA
来源：《风能》杂志 文：王征 “征谈英伦” 专栏文章
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