碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，以下简称CCS）已从理论气候建模迈入基础设施规划、资本配置和监管设计的现实阶段。DNV最新发布的《能源转型展望》关于CCS的部分将2025年定义为关键之年，并指出在北美和欧洲近期扩张的推动下，全球碳捕集与封存能力已达到一个转折点。
然而，同一份展望也明确指出，即便在加速发展的背景下，CCS仍远未达到本世纪中叶实现净零排放所需的水平。
对于DNV碳捕集、利用与封存全球业务负责人、报告作者之一杰米·伯罗斯而言，核心问题已不再是CCS在能源转型中是否有作用，而是该行业能否在适当的政策框架下、在正确的领域中、以足够快的速度部署这一技术。
碳氢化合物主导系统中的必要技术
伯罗斯将CCS置于全球能源结构的现实之中。
“如果你关注关于全球能源系统将如何变化的可靠预测，很明显，到2050年甚至更久，我们仍将在一次能源供应中使用碳氢化合物。碳氢化合物必将成为我们能源系统的一部分，”他说。
如今，碳氢化合物约占一次能源供应的80%。DNV预计，到2050年，这一比例将降至50%左右——但不会消失。因此，伯罗斯认为，CCS不应被视为可再生能源的替代品，而应是解决残余排放的补充机制。
“在这种背景下，你会发现碳捕集与封存这样的技术变得非常重要，因为它从根本上帮助我们处理能源系统中剩余的二氧化碳排放，”他解释道。“我们知道，这项技术对能源转型非常必要。”
根据DNV的报告，CCS预计将从目前每年4100万吨增长到2050年每年13亿吨，届时将占全球排放量的约6%。
然而，报告也强调，这仍远未达到实现净零排放所需的水平。
难减排行业：CCS发挥最大影响力的领域
伯罗斯谨慎地区分了CCS不可或缺的领域与其他解决方案可能更合适的领域。
“这不是一项适用于所有排放源的技术，而应针对特定的难减排排放源，”他说。
水泥是最常被引用的例子，而且理由充分。
“水泥行业产生了全球约7%的人为二氧化碳排放。如今，除了碳捕集，确实没有好的替代方案来实现水泥制造的脱碳，”伯罗斯解释道，并补充说仅靠燃料转换无法解决问题。
“如果你看水泥制造过程，大部分二氧化碳排放来自化学反应本身。那里约60%的排放并非来自燃烧——它们来自化学反应。如果我们转换燃料、电气化或使用氢气，最多只能解决40%的排放。如果我们要使该行业脱碳，CCS是更好的技术。我们可以捕集95%的排放。”
钢铁和某些化工过程也属于类似类别。根据报告，到本世纪中叶，制造业预计将占每年捕集二氧化碳量的41%，成为2030年后的主要增长动力。
电力行业也为CCS保留了作用，尤其是在大规模采用可再生能源的系统中。
“如果考虑可再生能源渗透率非常高的情况，我们知道还需要可调度的电力与之配套。并非总是晴天，也并非总是有风。在英国等地区，可再生能源是间歇性的，”伯罗斯说。“配备CCS的燃气发电可以提供我们知道将需要的低碳可调度电力。”
从技术上讲，捕集率可以超过95%，但成本考虑仍然是决定性因素。“如果我们考虑燃烧后捕集——从现有排放源捕集二氧化碳——我们可以捕集超过95%。这成为一个经济性问题。追求最后几个百分点的捕集率通常更加昂贵。”
海上封存、基础设施再利用——以及时间约束
海上油气与CCS部署日益交织在一起。伯罗斯指出了含高浓度二氧化碳（目前被排放）的油田，以及综合能源公司正在评估其价值链中的捕集与封存机会。
“一个很好的例子是马来西亚的Kasawari项目，那里生产含有高浓度二氧化碳的碳氢化合物。马来西亚国家石油公司开发了一个二氧化碳封存点，将把分离出的二氧化碳注入其中。我们也在看到综合油气公司在其价值链的其他环节评估二氧化碳捕集机会。这包括陆上机会，如天然气加工、炼油厂和蓝氢生产。”
“该行业也看到了为排放者运输和封存二氧化碳的机会——尤其是在北海周边。”
“除了商业驱动因素外，还有监管驱动因素。例如，根据欧盟《净零工业法案》，某些运营商有义务为推动开发每年5000万吨的二氧化碳封存能力做出贡献，”伯罗斯说。
关于封存能力的可用性，他的评估是明确的。
“从全球来看，我们知道无论陆上还是海上，封存能力都远超我们的需求，”他说。“在识别和开发封存地点时，我们会遵循非常严格的程序。我们选择风险最低、且有信心能够安全封存二氧化碳的地点。”
然而，伯罗斯指出，瓶颈并不在于地质条件。
“是的，封存能力充足。只要开发得当，我相信封存安全不会有问题。挑战在于时间。开发一个封存地点可能需要数年时间，我们必须确保捕集、运输和封存能够同时到位。”
公众认知影响了封存地点的地理选择，尤其是在欧洲。早期陆上封存项目遭遇了反对，导致欧洲大多数二氧化碳封存点现在都在海上开发。“如今，全球范围内，大多数二氧化碳被封存在陆上地点。在欧洲和亚洲部分地区，海上封存较为突出。随着行业成熟，我们预计其他地区将更多地利用海上封存。”
运输和基础设施经济性也起着关键作用。
“CCS的经济性具有挑战性。如果能够改造管道等基础设施，可以改善项目经济性，”伯罗斯说。同时，他强调改造必须遵循严格的验证流程，以确保设计完整性和安全合规性。
运输方式正在多样化。
虽然管道仍然占主导地位，但Northern Lights等项目已引入了船舶运输二氧化碳的方式。铁路和卡车解决方案也在针对特定使用场景出现。
展望未来，伯罗斯注意到对浮动二氧化碳封存和注入概念的兴趣正在增长。
“我们开始看到对浮动封存和注入装置的兴趣，”他说。“与其用固定式海上设施，一艘浮动船可以接收二氧化碳货物并将其注入封存点。一旦封存点满了，该船可以转移到另一个封存地点。此类浮动设施的操作和设备仍存在技术问题，例如使用柔性管输送二氧化碳。DNV最近的‘二氧化碳海上注入联合行业项目’已详细研究了这些挑战。”
海事、氢能和碳移除：延伸价值链
除了工业应用，碳捕集概念正在向海上延伸，并进入海事行业的脱碳领域。
“我们看到人们对在浮式生产储卸装置上捕集二氧化碳的兴趣越来越大。例如，DNV为SBM进行了技术认证，评估在其一个FPSO设计上从燃气轮机捕集二氧化碳。巴西国家石油公司从产出气中分离二氧化碳并将其回注到桑托斯盆地。在这种情况下，捕集船上发电产生的二氧化碳也可能具有成本效益，”伯罗斯说。
船舶的船载碳捕集也正在获得关注。
“船载碳捕集可能是海事船舶脱碳更具成本效益的方式之一，”他指出。“技术挑战依然存在，例如捕集的电力需求、高压罐中的存储以及港口的卸载基础设施。”
根据DNV的展望，预计船载碳捕集将在2040年后扩大规模，假设配套基础设施相应发展，到本世纪中叶可捕集相当大一部分海事排放。
氢气生产进一步强化了对CCS基础设施的需求，而二氧化碳移除则增加了另一层需求。
“蓝氢涉及从天然气中生产氢气，由此产生的二氧化碳必须运输和封存。同样，如果我们要大规模从大气中移除二氧化碳，我们将依赖CCS基础设施将其永久封存，”伯罗斯解释道。
报告预测，到2050年，二氧化碳移除可能达到3.3亿吨，约占捕集总排放量的四分之一，其中生物能源与CCS的成本通常低于直接空气捕集。
政策是决定性杠杆
DNV认识到CCS技术对能源转型的重要性，并意识到它必须显著规模化。DNV认为其角色是通过提供咨询和验证服务来降低风险、确保项目成功，从而帮助早期CCS项目成功部署，进而实现技术的规模化。
“例如，在丹麦的Greensands项目中，我们根据ISO 27914的要求进行了二氧化碳封存认证——审查了为开发封存地点所做的工作，并使用DNV服务规范DNV-SE-0473确认其符合标准，”伯罗斯说。
最终，伯罗斯指出，政策仍然是决定规模的关键。
“CCS的部署完全依赖政策支持。一般来说，项目要推进，排放二氧化碳的成本必须高于捕集和封存它的成本，”他说。“在北美，部署主要由45Q税收抵免驱动。在欧洲，则由欧盟排放交易体系的碳价和支持性的国家政策驱动。”
尽管取得了明显进展，且报告将未来十年描述为关键十年，但伯罗斯强调，没有哪一项技术能单独实现转型。
“现实是，如果看能源转型，我们需要所有解决方案。不存在唯一正确的解决方案。我们需要一切，而且需要大量的努力。”
在他看来，CCS不是灵丹妙药，但没有它，脱碳的算盘根本算不过来。
责任编辑：张俊 SF065
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