李森圣 敬興勝 王富平 王盟浩 胡俊坤
(1.中國石油西南油氣田公司天然氣經(jīng)濟研究所,四川 成都 610051;2.中國石油西南油氣田公司,四川 成都 610051)
二氧化碳捕集利用與封存技術(shù)(CCUS)是化石能源實現(xiàn)大規(guī)模碳減排并最終實現(xiàn)碳中和目標的兜底技術(shù),是全球公認的最具商業(yè)化應用潛力的碳減排技術(shù)之一。加快推進CCUS示范工程建設(shè)及產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展,已成為傳統(tǒng)能源行業(yè)以及鋼鐵、水泥、化工等重點排碳行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略性舉措,得到國家行業(yè)主管部門、地方政府以及其他相關(guān)利益主體的高度重視[1]。
四川盆地屬于CO2地質(zhì)封存有利區(qū)域,盆地內(nèi)利用深部咸水層與枯竭天然氣田CO2地質(zhì)封存的潛力處于全國前列,尤其是枯竭氣田CO2地質(zhì)封存具備開展示范項目的早期機會。當前,四川盆地加快天然氣勘探開發(fā)帶來油氣生產(chǎn)企業(yè)碳排放量的剛性增長。區(qū)域內(nèi)發(fā)電、鋼鐵、水泥、化工等重點排碳行業(yè)也具有較大減碳需求。油氣田利用自身豐富的枯竭氣藏等碳匯資源,推動區(qū)域內(nèi)CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展具備良好基礎(chǔ)。但是,當前處于CCUS產(chǎn)業(yè)示范初期,高成本、低收益難題制約了CCUS產(chǎn)業(yè)示范和規(guī)?;l(fā)展,迫切需要開展CCUS示范項目的支持政策研究,以適應CCUS產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要[2]。
根據(jù)CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的組成環(huán)節(jié),可劃分為CU(捕集—利用)、CCS(捕集—運輸—封存)、CCUS(捕集—運輸—利用—封存)等3種類型。全球來看,在大型CCUS項目種,美國、加拿大及中東地區(qū)以CCUS-EOR產(chǎn)業(yè)模式為主,歐洲、澳大利亞及新西蘭則以鹽水層及廢棄油氣田CCS模式居多。
根據(jù)CCUS的盈利模式,又可劃分為提高石油或天然氣采收率(EOR/EGR)、碳交易、稅收抵免及差價合約等4種商業(yè)模式。傳統(tǒng)CCUS項目主要依賴油氣EOR/EGR手段實現(xiàn)收益,隨著碳稅逐步走高、碳市場的建立和完善,促使更多CCS/CCUS項目實現(xiàn)商業(yè)化運營。
(1)碳交易。美國、加拿大、歐洲、澳大利亞等國均將CCUS項目納入碳交易框架內(nèi),就CCUS項目簽發(fā)核證減排量并允許參與碳交易。
(2)稅收抵免。比如美國對CCUS的激勵措施還包括稅收抵免,實踐中稅收抵免模式往往與其他商業(yè)模式結(jié)合使用。
(3)差價合約。與電力行業(yè)差價合約類似,投資人與政府通過合約設(shè)定執(zhí)行價作為碳市場背景下的價格保證機制。執(zhí)行價可基于碳捕集設(shè)施投資運營成本或工業(yè)產(chǎn)品價格(可平價或一定溢價),為投資者提供了相對穩(wěn)定的回報[3]。
CCUS產(chǎn)業(yè)主要國家/經(jīng)濟體對CCUS的鼓勵政策主要包括兩類,一類是直接資金支持;第二類是與CCUS碳減排價值相關(guān)的激勵政策,主要包括碳中和政策、碳交易市場、碳稅反向激勵、稅收抵免等等。目前CCUS項目多處在研發(fā)和示范階段,其主要的驅(qū)動力來源于政府的資金支持和國家激勵政策,以及稅收等因素。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,當從示范階段走向大規(guī)模工業(yè)化推廣和商業(yè)化運行階段,強制性減排與碳交易市場可能成為其主要的驅(qū)動因素。
2.1.1 美國
美國CCUS項目種類多樣,包括水泥制造、燃煤發(fā)電、燃氣發(fā)電、垃圾發(fā)電、化學工業(yè)等,半數(shù)左右的項目已經(jīng)不再依賴CO2-EOR得到收益,這得益于美國政府推出的補貼政策。美國CCUS項目可以通過聯(lián)邦政府的45Q稅收抵免(Taxcredit)和加州政府的低碳燃料標準(California Low Carbon Fuel Standard)等區(qū)域政策獲得政府和地方的財政支持。另外,美國能源部投入大量資金支持。這些舉措大幅改善了CCUS項目的可行性并使其長期健康運行成為可能。
2022年8月簽署的《降低通貨膨脹法案》(Inflation Reduction Act)大幅修改了美國稅法中45Q條款,進一步提高了45Q信用額度。工業(yè)設(shè)施和發(fā)電廠捕獲二氧化碳的稅收抵免將從目前的每噸50美元增加到每噸85美元(如果碳被儲存起來);如果這些碳被用于石油鉆探,碳信用額度將從現(xiàn)在的每噸30美元上升到60美元。通過直接捕捉空氣中的碳,將從50美元/t增加到180美元/t(如果碳被儲存起來);如果二氧化碳被利用,將從目前的35美元/t增加到130美元/t。新法案還將開始建設(shè)符合條件的碳捕集設(shè)施的截止日期從2026年推遲到2033年,降低了獲得碳捕集額度的最低要求,并允許在項目運營的前5年直接支付全部額度,以代替稅收抵免[4]。
2.1.2 歐盟
與美國不同,歐洲CCUS項目的CO2減排價值主要依靠歐盟碳交易市場(EUETS)和EOR來體現(xiàn)。2020年前,歐洲碳交易市場的CO2價格較低,該市場對CCUS項目的支持力度有限。另外,碳交易市場的碳價不確定性也影響了企業(yè)對CCUS投資的判斷。歐洲NER300、Horizon2020、HorizonEurope等基金都發(fā)布了為CCUS項目提供公共資金支持的計劃。但NER300因為最終沒有為任何一個CCUS項目提供支持而受到批評。
2020年6月創(chuàng)立的總額為100億歐元的歐洲創(chuàng)新基金(InnovationFund),將會成為CCUS項目的主要資金來源。值得注意的是,與其他低碳能源項目相比,歐盟的政策對于CCUS的支持是謹慎和保守的。
2.1.3 加拿大
加拿大也正在給予CCUS更多的支持。加拿大政府已公布了CCUS項目的投資稅收抵免措施,并為CCUS的研發(fā)提供了3.19億加元的資金支持,以實現(xiàn)每年至少減少1500×104t二氧化碳排放的目標。2022年5月,加拿大將一項稅收抵免計劃寫入年度預算,將給予直接空氣捕集技術(shù)60%退稅,給予傳統(tǒng)捕集技術(shù)50%退稅,CCUS運輸和存儲設(shè)備37.5%退稅,此舉將顯著提升加拿大CCUS項目的經(jīng)濟性。
與此同時,加拿大正在制定CCUS戰(zhàn)略,并計劃在推行中輔以省級行動(例如,阿爾伯塔省通過推行競爭性項目來將地下二氧化碳儲存的空間分配給一個或多個中心運營商,而這些運營商將為多個碳捕集設(shè)施提供封存服務(wù))[5-7]。
國家關(guān)于“雙碳”的頂層設(shè)計中也高度重視CCUS技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)示范發(fā)展?!吨泄仓醒搿鴦?wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》首次將CCUS列為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要技術(shù)手段,明確提出“推進規(guī)?;疾都门c封存技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應用”。國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》,針對煤電清潔高效轉(zhuǎn)型,提出完善火電領(lǐng)域二氧化碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)和試驗示范項目支持政策;針對油氣清潔高效利用,提出加強二氧化碳捕集利用與封存技術(shù)推廣示范,擴大二氧化碳驅(qū)油技術(shù)應用,探索利用油氣開采形成地下空間封存二氧化碳。科技部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等9部門印發(fā)的《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》,聚焦碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)的全生命周期能效提升和成本降低,著眼長遠加大CCUS與清潔能源融合的工程技術(shù)研發(fā),開展礦化封存、陸上和海洋地質(zhì)封存技術(shù)研究,力爭到2025年實現(xiàn)單位二氧化碳捕集能耗比2020年下降20%,到2030年下降30%,實現(xiàn)捕集成本大幅下降。
此外,生態(tài)環(huán)境部等部門開展的氣候投融資工作,將CCUS納入了重要的氣候投融資方向。中國人民銀行推出的碳減排支持工具為CCUS提供金融支持。但從現(xiàn)有政策來看,國家對于發(fā)展CCUS持鼓勵態(tài)度,主要以宏觀的引導和鼓勵為主,并沒有針對CCUS發(fā)展出臺具體財稅支持[8-10]。
中國電力集團建設(shè)的重慶合川雙槐電廠CO2捕集工業(yè)示范項目在2010年正式投入運營,開啟了川渝地區(qū)CCUS項目示范的先河。川渝地方政府對CCS/CCUS產(chǎn)業(yè)持鼓勵態(tài)度,出臺了若干支持技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)示范的政策(表1、表2)。
表1 近年來重慶市出臺支持CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策文件
表2 近年來四川省出臺支持CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策文件
2.3.1 重慶市
“十四五”期間,重慶市擬在火電、水泥、鋼鐵等行業(yè),支持3~5家具備條件的重點排放企業(yè)開展低成本、規(guī)模適度的CCUS試點示范,綜合利用財政專項資金、預算內(nèi)基建投資,地方政府專項債等資金政策,以及代償補償、貸款貼息、股權(quán)獎勵等金融政策工具,支持CCS/CCUS示范項目建設(shè)。
2.3.2 四川省
“十四五”期間,四川省擬優(yōu)先在火電、鋼鐵、水泥和油氣等行業(yè),分階段有序推進低成本、低能耗、安全可靠技術(shù)研發(fā)示范摸,積極開展典型地區(qū)二氧化碳地質(zhì)封存示范工程。
我國CO2地質(zhì)封存潛力巨大、方式多樣,四川盆地屬于封存有利區(qū)域。評估結(jié)果表明,四川盆地利用深部咸水層與枯竭天然氣田CO2地質(zhì)封存潛力最大,期望值分別達到154.20×108t和53.73×108t,其中枯竭氣田封存CO2具備實施示范的良好條件,可作為早期減排方式。
二氧化碳驅(qū)油與埋存相結(jié)合,也即CCUS-EOR(二氧化碳驅(qū)提高石油采收率),是油氣行業(yè)應對全球氣候變化的主要方式和方向,也是油田水驅(qū)開采后的主體接替技術(shù),可有效延長油田商業(yè)壽命。相比而言,由于川渝地區(qū)富氣貧油的能源資源稟賦特征,探索CCUS-EGR(二氧化碳強化天然氣開采)成為CO2利用與埋存的重點突破方向。CO2-EGR是指將二氧化碳注入到即將枯竭的天然氣藏底部恢復地層壓力,將因自然衰竭而無法開采的殘存天然氣驅(qū)替出來,從而提高采收率,同時將二氧化碳封存于氣藏地質(zhì)構(gòu)造中實現(xiàn)減排的過程。國外的實驗研究和示范性項目結(jié)果表明,CO2-EGR提高采收率能達到10%左右。國內(nèi)學者的長巖心試驗也表明,CO2驅(qū)替CH4過程采收率在86.92%~98.63%。
當前,高額的投資及成本阻礙了CCUS產(chǎn)業(yè)大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展,未來需要通過擴大項目規(guī)模、技術(shù)進步,以及政策激勵及碳金融市場發(fā)展等,逐步解決CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題?!吨袊趸疾都门c封存(CCUS)年度報告(2021)》提出了完善CCUS支持政策的思路:充分借鑒美國45Q稅收法案等國外CCUS激勵政策,結(jié)合實際制定國內(nèi)的CCUS稅收優(yōu)惠和補貼激勵政策。
以一個假定的CCUS-ERG示范項目為研究對象,開展投資成本分析,并測算不同政府補貼和碳價下的項目經(jīng)濟性,為川渝地區(qū)CCUS示范項目支持政策提供依據(jù)和參考[11-16]。
假定一個CCUS-ERG示范項目,將天然氣凈化廠產(chǎn)生的含CO2尾氣進行捕集,經(jīng)增壓,脫水,外輸至回注井后回注入氣藏,達到促進氣田提升天然氣采收率的效果,同時部分CO2實現(xiàn)地質(zhì)封存,年設(shè)計的碳捕集能力為10×104t CO2。
項目成本主要包括固定投資成本和運行成本兩部分,項目總投資為2億元,包含地質(zhì)與氣藏工程、井工程和地面工程(碳捕集、碳運輸和碳回注)等工程建設(shè)投資。
碳捕集環(huán)節(jié)運行成本按300元/t測算,碳運輸和碳回注運行成本按50元/t測算。
項目收入主要包括兩個方面:
(1)來自提高天然氣采收率的收入,假定3種情形,分別是低采收率(5%)、中采收率(10%)、高采收率(12%),天然氣價格按照1.275元/m3計算。
(2)來自CO2地質(zhì)封存量在碳交易市場實現(xiàn)的碳價收入,結(jié)合當前碳價及下一步碳交易市場展望,假定3種情形,碳價分別是低碳價(60元/t)、中碳價(120元/t)、高碳價(180元/t)。
按照20年的運營期,測算內(nèi)部收益率為8%、內(nèi)部收益率為6%以及盈虧平衡情況下,不同碳價水平下需要的政府補貼水平。
(1)低碳價情形
低碳價情形下,達到盈虧平衡的政府補貼水平為193.50~333.50元/t,達到內(nèi)部收益率6%的補貼水平為283.60~423.60元/t,達到內(nèi)部收益率8%的補貼水平為319.60~459.60元/t(表3)。
表3 低碳價下CCUS-EGR示范項目不同收益情況下所需的政府補貼單位:元/t
(2)中碳價情形
中碳價情形下,達到盈虧平衡的政府補貼水平為145.50~285.50元/t,達到內(nèi)部收益率6%的補貼水平為235.60~375.60元/t,達到內(nèi)部收益率8%的補貼水平為271.60~411.60元/t(表4)。
表4 中碳價下CCUS-EGR示范項目不同收益情況下所需的政府補貼單位:元/t
(3)高碳價情形
高碳價情形下,達到盈虧平衡的政府補貼水平為97.50~237.50元/t,達到內(nèi)部收益率6%的補貼水平為187.60~327.60元/t,達到內(nèi)部收益率8%的補貼水平為223.60~363.60元/t(表5)。
表5 高碳價下CCUS-EGR示范項目不同收益情況下所需的政府補貼單位:元/t
擴大地質(zhì)封存規(guī)模被認為是降低成本的現(xiàn)實路徑之一,為此,考慮外部碳源,將年回注CO2規(guī)模擴大一倍至15×104t CO2,經(jīng)評估預計固定投資成本相應增加50%,運營成本保持不變。
經(jīng)測算,中碳價情形下,達到盈虧平衡的政府補貼水平為65.47~252.13元/t;達到內(nèi)部收益率6%的補貼水平為166.67~342.33元/t;達到內(nèi)部收益率8%的補貼水平為191.67~378.33元/t,相比規(guī)模未擴大可減少30~80元/t(表6)。
表6 擴大項目規(guī)模后中碳價下CCUS-EGR示范項目所需的政府補單位:元/t
高成本、低收益難題是當前制約我國CCUS產(chǎn)業(yè)示范和規(guī)?;l(fā)展的核心問題,為了推動川渝地區(qū)CCUS產(chǎn)業(yè)項目示范,迫切需要政府層面的產(chǎn)業(yè)支持政策。以一個CCUS-ERG示范項目為例,測算了不同政府補貼和碳價下的項目經(jīng)濟性,研究結(jié)果表明:在中碳價情形下,達到盈虧平衡的政府補貼水平為145.50~285.50元/t;擴大地質(zhì)封存規(guī)模有利于降低補貼水平,在中碳價情形下,將回注CO2規(guī)模擴大一倍,達到盈虧平衡的政府補貼水平可減少30~80元/t。為更好的推動CCUS產(chǎn)業(yè)示范和規(guī)模化發(fā)展,提出以下建議:
(1)川渝地方政府加快制定支持CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政府補貼、產(chǎn)業(yè)基金、低息貸款等政策。研究制定符合川渝地區(qū)實際的CCUS項目激勵政策,探索為率先投入CCUS技術(shù)研發(fā)、開展CCUS技術(shù)示范的企業(yè)提供財政補貼、稅收減免、低息貸款、產(chǎn)業(yè)基金等多方位配套政策支持。
(2)推動CCUS與碳交易市場的鏈接,通過CCER或地方CER來實現(xiàn)CCUS項目的碳價收益。隨著全國碳市場的不斷發(fā)展和CCUS自愿減排項目方法學的開發(fā),預計CCUS將從碳市場得到支持,建議提前完成項目減排量納入碳市場方法學開發(fā),為項目減排量納入碳市場交易做好準備,以市場化手段實現(xiàn)大規(guī)模碳減排[17-19]。
(3)通過源匯匹配,鏈接內(nèi)外部碳源和碳匯,做大CCUS項目規(guī)模實現(xiàn)成本下降。