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《马一峰 能源前沿报告》16 CCUS:为什么会成为石油公司的新机遇?

上一讲我们关注了让煤制烯烃更高效清洁的技术,这种技术能直接减少碳排放。还有一种减排技术,是把化石能源排的碳给吸收回来。这一讲我们就来看看。

这个技术,你可能不陌生,就是二氧化碳的捕集、利用与封存。名字比较长,我们常用它的英文名字CCUS。

简单来说,CCUS不是一种技术,而是多种技术的集成,有两个环节最关键,一个是要先把工业废气中的二氧化碳分离出来,一个是在利用二氧化碳的同时,把它封存到地下。这里把二氧化碳分离,就是碳捕集,不光要捕集,还要利用和封存。怎么利用呢?这就是我们关注的重点了。

比如,最近CCUS项目变得很多,我带你关注的就是一个大项目。2022年2月,我国第一个百万吨级CCUS项目全面建成。

百万吨级是什么意思?也就是每年能封存100万吨二氧化碳。这相当于60万辆小轿车一年的二氧化碳排放量。这是我国目前最大的CCUS项目了,从总量看,预计最终能封存1000万吨的二氧化碳。

当然,这个项目值得你关注,不仅是因为规模大,更重要的是干这个事的企业很有代表性。谁呢?就是中石化旗下的两家公司,一个是齐鲁石化,一个是胜利油田。可以说它俩都是二氧化碳的制造者,一个在排放,一个在开采,现在却联手要把二氧化碳打入地下。这是怎么回事呢?

其实,不只中石化,另外“两桶油”,中石油、中海油也在加速投资CCUS。比如,中海油在2021年8月投产了我国第一个海上CCUS项目。中石油呢,在2022年也宣布要开展10个CCUS项目。其中最大的一个在松辽盆地,最终能封存300万吨二氧化碳。可以说,我国的CCUS产业迎来了一波前所未有的热潮。

实际上,CCUS技术发展已经有些年头了。早在50年前,就有科学家开始研究,但很少有企业真的去用,主要因为它几乎是纯成本投入。你想,排二氧化碳容易,要收回来就难了。

我特意去查了一下数据,在2021年,要捕集封存一吨二氧化碳,成本一般在500元以上。照这个算,如果把一吨煤产生的二氧化碳都封存起来,要花1400元,比买一吨煤的价格都高,很少有企业愿意去投入这么多钱。

讲到这里你可能就要问了,那为什么石油公司开始加大投入CCUS呢?

要回答这个问题,要先从碳减排说起。我们知道,很多化石能源一时半会很难被替代,这意味着有一些二氧化碳不可避免会排放到大气中。那要减排的话,有一种方法就是去固碳,也就是把排放的二氧化碳固定在某个地方,不让它流入到空气中。

最传统固碳方法,就是多植树造林。这个很好理解,植物通过光合作用,能吸收空气中的二氧化碳,并用有机物的形式把碳固定起来。不过,这个速度很慢,单靠植树造林,很难满足固碳需求。我推荐得到另外一门课程《碳中和产业报告》,这里也有讲到靠植物固碳的局限,有兴趣的话,你可以找来听听。

那还有什么其它的固碳方法呢?有人在开采石油和天然气的过程中,有了一个灵感,就是把二氧化碳深埋于地下,实现固碳。既然大量的石油天然气能够长埋在地下,那二氧化碳自然也可以。

经过了一些工业试验后,人们发现这样做还真可行。地下可储存二氧化碳的空间很大,我查了一下数据,至少可以埋存8万亿吨的二氧化碳,这可是2021年全球碳排放总量的200倍以上。也就是说,理论上,全球排出的二氧化碳都能给打回到地下。

不过对于企业来说,只是把二氧化碳埋到地下,这是纯成本投入,没有动力去干。因为要封存二氧化碳,一般要钻1000米以上的井,这个费用少说也要几百万。企业很难有动力为了减排这么做。

那有没有什么办法来降低固碳成本呢?有,这个方法就是在封存二氧化碳的时候,让它也发挥起作用,找到它的商业价值。这样固碳就能变成赚钱的买卖,比如,我们开始时提到的胜利油田,就是需要二氧化碳的买家。

你可能不知道,对于油田来说,二氧化碳可是一个采油的好帮手。在采油过程,可以用它来驱油。驱油是什么意思呢?我简单解释一下。在采油时,如果把二氧化碳这种气体吹到一口油井里,油受到压力,就会从另外一口井里流出来。这时,二氧化碳留在了地下,一举两得。

要知道,有的石油比较粘稠,不用二氧化碳去驱赶,是很难开采出来的。当二氧化碳接触到粘稠的石油后,除了给油带来驱动力,更重要的是可以降低石油的粘性,让油变得更容易流动,这就更容易开采出来了。所以,油田甚至会花钱买二氧化碳来驱油。

你想,既提高了石油产量,还顺道把二氧化碳给封存了。这样一来,油田就有动力去开展CCUS项目了。

就拿中石化的那个项目来说,齐鲁石化是它旗下的化工企业,在石油的加工炼化会产生大量的二氧化碳。要减排的话,就需要处理这些二氧化碳。现在,它们修建了管道,能把二氧化碳运送到胜利油田去帮它驱油。既帮胜利油田提高了油的产量,还帮助齐鲁石化实现了碳减排,可以说是“双赢”。

讲到这里你可能会疑惑,为什么以前石油公司不多开展CCUS项目呢?

最主要的原因还是成本太高,不是对每个油田都划算。我们来具体分析一下。

要知道,驱油用的二氧化碳必须是高纯度的,不能混有气体,要不然会影响石油的品质。但是,很多工业废气中,不仅有二氧化碳,还有氮气、二氧化硫等物质。要用来驱油,就必须把二氧化碳分离出来。这个过程就需要很多化学药剂,还要进行加温、加压等操作,成本比较高。

即使分离出来了,要把二氧化碳这种气体运输到油田,成本也很高。你要么修建管道,要么加压后放到高压储罐中运输。你想,修建管道成本就高了。如果用高压罐运输也有问题,二氧化碳是一种酸性气体,加压后对金属的腐蚀能力很强,储罐性能必须好,这也是一个不小的成本。

比如,前面我们提到的胜利油田和齐鲁石化的CCUS项目。这两家企业都在山东,距离只有100来公里,修个管道还能承受。如果二氧化碳的气源离油田太远,光运输费就够高的了。如果效益不明显,油田就不会去轻易开展CCUS项目。

但是,现在情况不一样了,开展CCUS项目,对油田来说会更有商业价值。为什么这么说呢?

因为,以前的石油资源很好开采,不用二氧化碳去驱油,产量也不错。但现在好开采的资源越来越少,如果不用,很多石油就采不出来。所以,为了提高本土石油产量,成本高一点也值得投入。

当然,还有一个因素很重要,就是“双碳”的影响。现在碳排放的“代价”越来越大了。比如在我国,一些工业企业每年允许的碳排放量,是有上限的。如果排放量超了,就要花钱向别的企业购买碳排放权。

在这种趋势下,企业就有可能为了满足碳排放要求去花钱减排。比如齐鲁石化这样的高排放企业,现在的减排压力就很大。所以,它就愿意跟油田合作做碳捕集,减少碳排放。对于油田来说,一方面是为了驱油,一方面如果谁能掌握CCUS的技术,就有可能成为技术供应商。

据我了解,欧洲就有石油公司靠帮企业封存二氧化碳赚钱。所以,这会涌现出新的市场需求。

讲到这里,我们就不难理解为什么中石化、中石油,这些石油公司都在加速布局CCUS了。

其实,即使不去驱油,CCUS中的二氧化碳也有其他应用场景。比如可以用来开采铀矿,铀矿就是核电站用的燃料。和驱油类似,在开采铀矿时,既能利用二氧化碳,还能把它给封存到地下。

最近我还替你关注到一个CCUS和氢能结合的项目。在2021年,英国石油公司bp集团规划了一个蓝氢项目。之前我们讲过,用煤炭或天然气制成的灰氢,碳排放很高。如果用了CCUS技术,能把制氢过程中产生的二氧化碳,封存到地下,灰氢就能变成蓝氢。你看,有了CCUS,煤炭和天然气也变成了一种无碳排放的能源。

可以想象,未来很多排放二氧化碳,能利用二氧化碳的企业,都需要用到CCUS技术。这会衍生出很多新的商业模式,不再完全是纯成本投入了。

即使你不是做石油行业的,也能在CCUS当中找到机会点。比如,去做二氧化碳的运输,无论是运输管道,还是特种运输车辆、储气装置等,都是可以挖掘的市场。其实,这也是能源转型和“双碳”带来的新市场。

好,以上就是这一讲的全部内容。你还知道哪些减少碳排放的方式吗?欢迎留言给我。

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