——访中国工程院院士周守为 

　　文／本刊记者   王伟   特约撰稿人 朱军龙 

　　CCUS：助力碳中和的战略性技术 

　　《能源评论》：在2023年12月举行的《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会（COP28）上，CCUS技术被广泛关注并引发热议。您如何看待CCUS技术在全球碳中和进程中的作用？ 

　　周守为：CCUS技术是助力全球碳中和目标实现的重要战略性技术。国际能源署《能源技术展望报告2017》指出，要达到巴黎气候协定2摄氏度的温控目标，到2060年全球二氧化碳累计减排量的14%将来自CCUS。联合国政府间气候变化专门委员会《全球升温1.5摄氏度特别报告2018》指出，CCUS是应对气候变化、实现巴黎气候协定目标的重要减排技术，建议未来大力部署CCUS。 

　　从全球来看，2022年全球年捕集碳能力约2.4亿吨，仅占全球碳排放量（368亿吨）的6.52‰，其中仅22.2%为真正意义的二氧化碳地质封存。 

　　在二氧化碳捕集能力方面，欧洲做得最好，以挪威“北极光”海洋二氧化碳液态封存项目为例，该项目投资15亿美元，可输送能力为7500立方米×3船。具体实现方式为：将陆上收集欧洲工业产生的二氧化碳，运至挪威西海岸地区二氧化碳接收端码头加以处理后，注入海底地下2600米的咸水层永久封存。 

　　问：从全球现有项目体量来看，CCUS似乎作用仍然有限。我国发展二氧化碳封存的潜力有多大？ 

　　周守为：2022年我国年捕集能力约400万吨，仅占总排放量（116亿吨）约0.34‰。在未来较长的一段时期内，我国能源需求将保持刚性增长，要实现“双碳”目标，CCUS技术是化石能源碳减排的关键解决途径，不可或缺。综合来看，CCUS是实现我国长期低碳发展的一项重要选择，未来需要大力发展这一技术。我国理论地质二氧化碳封存容量约为1.21万亿～4.13万亿吨，主要包括咸水层、油气田等地质构造，潜力巨大。 

　　《能源评论》：既然有如此巨大的发展空间，目前我国CCUS技术应用情况如何？ 

　　周守为：目前，我国CCUS技术不断进步，应用规模也在逐渐扩大，煤电、石油石化等行业开展了几十个CCUS技术攻关研究和工程示范项目。比如，中国石化建成了国内首个百万吨级CCUS全流程项目，但总体规模仍然偏小。 

　　中国21世纪议程管理中心发布的《中国碳捕集利用与封存年度报告（2023）》显示，据不完全统计，当前我国规划和运行CCUS示范项目总数接近百个，涵盖电力、油气、化工、水泥、钢铁等多个行业。其中超过半数的项目建成投产，具备二氧化碳捕集能力超过400万吨/年，注入能力超过200万吨/年。这与我国110亿吨二氧化碳年排放量相比，只解决了万分之三的问题。CCUS技术的潜力还有待深度开发，要加大支持力度，加快CCUS技术应用步伐。 

　　海洋固碳：呼唤可量化新途径 

　　《能源评论》：2023年12月举行的中央经济工作会议提出“大力发展海洋经济，建设海洋强国”。在实现“双碳”目标的进程中，海洋能源行业会有何贡献？ 

　　周守为：海洋能源的开发利用带动了海洋经济的发展、产业链的构建，催生了新兴产业。海洋油气特别是天然气（含天然气水合物等）、海洋可再生资源和矿产资源的绿色开发正在成为保障海洋能源可持续利用的关键，是实现“双碳”目标、推动能源绿色低碳转型的海洋方案。 

　　在海洋碳封存领域，欧美已实现了碳达峰，是海洋二氧化碳封存利用的先行者。欧洲早在1996年即启动了第一个海上碳封存先导试验工程，目前海上二氧化碳驱油提高采收率、海洋咸水层地质封存等已经进入推广应用阶段，二氧化碳废弃地质构造封存等也进行了先导试验。我国陆地二氧化碳地质封存10吨级先导试验已经成功实施，百万吨封存试验即将进行，海上第一个二氧化碳年封存30万吨二氧化碳项目已经实施，但在总的二氧化碳海洋地质封存基础研究、核心装备和安全监测等领域与国外先进水平仍有较大差距。 

　　《能源评论》：基于现有研究成果，海洋固碳的潜力有多大？ 

　　周守为：海洋是地球上最大的活跃碳库，是实现“双碳”目标的重要支撑点。海洋占地球表面积的71%，二氧化碳封存潜力巨大。自然资源部中国地质调查局首次发布的我国海域二氧化碳地质封存潜力评价结果表明，我国海域二氧化碳地质封存潜力为2.58万亿吨，可以为实现国家“双碳”目标提供重要支撑。 

　　研究显示，海洋碳封存潜力巨大，碳储量约是陆地的20倍、大气的53倍；其优势包括环境友好（海水是天然屏障、风险更低）、离岸封存（位于近海盆地和深海）、永久矿化（海底碳酸盐生成与固化）。 

　　《能源评论》：海洋固碳有不同的技术路线，您认为哪种方式更值得期待？ 

　　周守为：海洋封存二氧化碳包括近海生态固碳、海洋生物固碳、海洋地质固碳、深海二氧化碳水合物多相态封储固碳等途径。其中，近海生态固碳和海洋生物固碳埋存量大、时间长，但定量存在困难；海洋地质固碳和深海二氧化碳水合物固碳是人工固碳途径，能够计算出二氧化碳的减排量和封存量。 

　　逆向思维：将开发难点转化成封存优势 

　　《能源评论》：在现有技术路径的基础上继续发力，能否找到更好的突破方向？ 

　　周守为：通常情况下，海洋天然气水合物的形成条件为水深大于600米、温度为0～3摄氏度；而海洋二氧化碳水合物形成的条件则相对宽泛——水深大于500米、温度低于10摄氏度。因此，有学者提出采用二氧化碳置换法开发水合物，相关研究和实验也证实了其可行性，但是其置换效率和储气效率却很低。 

　　基于海域如此大规模的二氧化碳水合物储量的形成，若能解决二氧化碳水合物有关的关键技术问题，该方法有望成为推动碳中和的变革性技术。 

　　《能源评论》：海洋天然气水合物开发本身难度就很大，具体要如何转换思维方式，才能实现规模化碳封存？ 

　　周守为：这就需要进行观念更新。海洋天然气水合物开采和二氧化碳水合物封存具有一定关联性，可以参考天然气水合物形成的温压条件，把天然气水合物开发的难点转化成二氧化碳水合物海洋封存的优势，实现二氧化碳水合物的海底固化封存。 

　　中国海油海洋天然气水合物全国重点实验室率先提出了海域二氧化碳水合物置换开发及封存方法，并开展了大量前期研究工作。从原理分析，一定温度压力条件下，在一定水深的海底浅表层，二氧化碳可直接形成无盖层的表层水合物，无需专门的地质构造，即可在海底永久稳定保存。 

　　《能源评论》：目前，我国海上二氧化碳封存技术是否有相关项目在试点？ 

　　周守为：2023年6月1日，我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目在恩平15-1平台正式投用，这标志着我国成功掌握了海上二氧化碳捕集、处理、注入、封存和监测的全套技术与装备体系，实现了我国海上二氧化碳封存领域从无到有的重要突破。该项目每年封存的二氧化碳总量达30万吨，累计封存量将超过150万吨，截至目前已注入二氧化碳2000万立方米。 

　　《能源评论》：从技术层面，海底二氧化碳封存主要面临哪些挑战？ 

　　周守为：未来主要需要解决四方面问题：一是注得进，需要建立注入口二氧化碳水合物堵塞解堵技术及多层系联储动态调控技术；二是生得成，需要揭示海洋环境二氧化碳水合物快速置换生成机制，形成二氧化碳水合物规模化置换和生成技术；三是看得见，需要形成海洋二氧化碳固化和地质封存全时空一体化监测技术及体系；四是封得住，需要建立深海二氧化碳多相态稳定封存技术工艺及装备。