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多元技術(shù)賦能傳統(tǒng)能源清潔轉(zhuǎn)型

來(lái)源：能源中國(guó)客戶端 時(shí)間：2026-03-25 14:26

　　碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展持續(xù)加速

　　在全球能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，傳統(tǒng)能源清潔利用技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，全球碳捕集與封存（CCS）發(fā)展持續(xù)加速，區(qū)域差異化特征明顯。根據(jù)全球碳捕集與封存研究院《2025年全球CCS現(xiàn)狀》報(bào)告，目前，全球CCS項(xiàng)目總數(shù)達(dá)734個(gè)，同比增長(zhǎng)17%。報(bào)告顯示，全球處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的CCS項(xiàng)目已增至77個(gè)，同比增長(zhǎng)54%。

　　從區(qū)域分布來(lái)看，美洲地區(qū)總體朝規(guī)模化應(yīng)用方向推進(jìn)。報(bào)告顯示，2023年，美洲地區(qū)碳封存總量已超223億噸，目前共有39個(gè)CCS項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)。其中，美國(guó)與加拿大憑借稅收優(yōu)惠、審批提速等政策在北美地區(qū)發(fā)展尤為迅速。歐洲工業(yè)碳管理已成為其氣候與產(chǎn)業(yè)政策的核心，自2024年7月以來(lái)，歐洲已有5個(gè)CCS項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)，7個(gè)進(jìn)入建設(shè)階段。中東和非洲正從戰(zhàn)略規(guī)劃向具體實(shí)施階段過(guò)渡。

　　亞太地區(qū)發(fā)展不均衡現(xiàn)象突出。報(bào)告預(yù)計(jì)，中國(guó)將在2030年前后實(shí)現(xiàn)CCS的規(guī)?；渴稹Ｈ毡疽汛_立CCS在2050年“凈零”戰(zhàn)略中的核心地位，通過(guò)專項(xiàng)立法和企業(yè)主導(dǎo)推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程，到2050年實(shí)現(xiàn)2.4億噸/年的碳封存目標(biāo)。

　　在技術(shù)研發(fā)方面，碳捕集技術(shù)正從第一代技術(shù)向新一代技術(shù)過(guò)渡。新型吸附劑研究集中在金屬有機(jī)框架、共價(jià)有機(jī)框架等先進(jìn)結(jié)構(gòu)化材料領(lǐng)域。吸收溶劑研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向離子溶液、胺基吸收劑等高效綠色溶劑體系。膜分離技術(shù)致力于開發(fā)混合基質(zhì)膜、聚合物膜等高滲透率膜材料?；瘜W(xué)鏈燃燒技術(shù)作為最具應(yīng)用前景的碳捕集技術(shù)之一，研究熱點(diǎn)包括鎳基、銅基、鐵基金屬氧化物載氧體以及鈣基載氧體。

　　地質(zhì)利用與封存技術(shù)研究重點(diǎn)包括二氧化碳提高采收率技術(shù)、采熱技術(shù)以及注入與封存技術(shù)監(jiān)測(cè)。地質(zhì)封存安全性及泄漏風(fēng)險(xiǎn)研究受到特別關(guān)注，長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)手段和二氧化碳—水—巖石相互作用成為重點(diǎn)研究方向。目前，二氧化碳提高采收率技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，驅(qū)替煤層氣開采、強(qiáng)化深部咸水開采與封存等技術(shù)處于工業(yè)示范或試點(diǎn)階段。

　　二氧化碳化學(xué)與生物利用技術(shù)面臨提高轉(zhuǎn)化效率和選擇性的挑戰(zhàn)。研究熱點(diǎn)集中在熱化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理研究，以及高效催化劑的可控合成方法和構(gòu)效關(guān)系建立。二氧化碳制尿素、合成氣、甲醇等技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)示范階段，制備液體燃料、烯烴技術(shù)處于中試示范階段。生物轉(zhuǎn)化利用從簡(jiǎn)單化學(xué)品向復(fù)雜生物大分子發(fā)展，微藻固定二氧化碳轉(zhuǎn)化制備生物燃料和化學(xué)品技術(shù)達(dá)到工業(yè)示范水平。

　　生物質(zhì)能碳捕集與封存技術(shù)（BECCS）等新型碳去除技術(shù)日益受到重視。直接空氣捕集技術(shù)研究重點(diǎn)包括金屬有機(jī)框架材料、固態(tài)胺、沸石等固態(tài)技術(shù)，以及堿性氫氧化物溶液、胺溶液等液態(tài)技術(shù)。目前，全球有18個(gè)BECCS項(xiàng)目處于運(yùn)行狀態(tài)，主要應(yīng)用于乙醇生產(chǎn)、發(fā)電和廢物轉(zhuǎn)化為能源領(lǐng)域。第一代生物乙醇生產(chǎn)中的二氧化碳捕集是最成熟的BECCS路線，生物質(zhì)燃燒廠的二氧化碳捕集處于商業(yè)示范階段。

　　新一代清潔高效煤電技術(shù)發(fā)展路徑多元化

　　美國(guó)通過(guò)系統(tǒng)化的政策支持和資金投入，大力推動(dòng)先進(jìn)煤電技術(shù)研發(fā)。美國(guó)能源部化石能源辦公室和國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的“煤炭?jī)?yōu)先”計(jì)劃，旨在開發(fā)能提供安全、穩(wěn)定的電力且近乎“零碳”排放的燃煤電廠。2019年至2020年，美國(guó)能源部累計(jì)投入2.18億美元，重點(diǎn)支持超臨界二氧化碳渦輪機(jī)高溫密封件等關(guān)鍵部件的研發(fā)，以及先進(jìn)燃煤電廠的概念設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成研究。

　　這些投入推動(dòng)了多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展，包括先進(jìn)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)商業(yè)示范、碳捕集增壓流化床燃燒發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、超超臨界鍋爐耐腐蝕涂層材料等。值得注意的是，美國(guó)還通過(guò)稅收優(yōu)惠政策推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展，對(duì)二氧化碳提高采收率項(xiàng)目給予每噸35美元稅收抵免，地質(zhì)封存項(xiàng)目稅收抵免達(dá)到每噸50美元。

　　歐盟成員國(guó)根據(jù)各自能源結(jié)構(gòu)和政策目標(biāo)，采取了差異化的清潔煤電技術(shù)發(fā)展路徑。德國(guó)重點(diǎn)開發(fā)高效靈活的超超臨界機(jī)組，在提高發(fā)電效率的同時(shí)，注重與可再生能源的協(xié)同運(yùn)行。英國(guó)將研發(fā)重點(diǎn)放在CCUS技術(shù)上，投入大量資源推動(dòng)燃煤電廠“近零”排放轉(zhuǎn)型。作為煤炭依賴度較高的國(guó)家，波蘭著力推進(jìn)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，顯著提高機(jī)組運(yùn)行的靈活性和環(huán)保性能。這些技術(shù)路線雖然各有側(cè)重，但都體現(xiàn)了歐盟國(guó)家在保持能源安全的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的戰(zhàn)略考量。

　　中國(guó)在清潔高效煤電技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。通過(guò)持續(xù)的節(jié)能降耗技術(shù)改造，先進(jìn)煤電機(jī)組的供電煤耗已降至每千瓦時(shí)300克以下。650攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，預(yù)計(jì)可將供電煤耗進(jìn)一步降低至每千瓦時(shí)254克，發(fā)電效率提升至50%的水平。在循環(huán)流化床技術(shù)方面，中國(guó)不僅完成了300兆瓦等級(jí)機(jī)組的自主研制與示范運(yùn)行，還實(shí)現(xiàn)了600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。此外，在煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)自主研發(fā)的煤氣化與甲烷化關(guān)鍵技術(shù)、焦?fàn)t煤氣制天然氣技術(shù)等均已建立中試裝置或進(jìn)入工藝試驗(yàn)階段。

　　在煤電碳捕集利用與封存技術(shù)領(lǐng)域，全球主要國(guó)家都在積極布局。美國(guó)能源部近年來(lái)投入約2.41億美元支持碳捕獲技術(shù)研發(fā)，包括前端工程設(shè)計(jì)、工業(yè)煙氣捕集和燃燒后捕集等技術(shù)示范。中國(guó)CCUS技術(shù)雖然起步較晚但發(fā)展迅速，燃燒前捕集技術(shù)整體處于工業(yè)示范階段，與美國(guó)先進(jìn)水平基本同步；燃燒后捕集技術(shù)處于中試或工業(yè)示范階段，相比美國(guó)還存在一定差距；富氧燃燒技術(shù)國(guó)內(nèi)外均處于中試階段。

　　燃煤殘?jiān)Y源化利用技術(shù)得到多個(gè)國(guó)家重視。美國(guó)能源部在“碳利用計(jì)劃”框架下支持多個(gè)研發(fā)項(xiàng)目，包括合成高價(jià)值有機(jī)產(chǎn)品、開發(fā)藻類固碳技術(shù)、生產(chǎn)碳納米管以及提高建筑材料二氧化碳吸收量等技術(shù)方向。這些技術(shù)不僅有助于降低碳排放，還能實(shí)現(xiàn)燃煤副產(chǎn)品的增值利用。

　　數(shù)智賦能油氣行業(yè)多能協(xié)同清潔利用技術(shù)

　　多能協(xié)同發(fā)展已成為油氣行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要方向。在風(fēng)光儲(chǔ)一體化應(yīng)用方面，油氣企業(yè)通過(guò)智能調(diào)度和數(shù)字化管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電、光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效協(xié)同。國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)如Equinor公司成功將海上風(fēng)電與油氣平臺(tái)相結(jié)合，通過(guò)先進(jìn)的能量管理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡發(fā)電、儲(chǔ)能和用電需求。油田聯(lián)合站通過(guò)余熱回收等創(chuàng)新技術(shù)，顯著提高了能源利用效率。道達(dá)爾能源在海島油氣平臺(tái)部署的風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合電解水制氫技術(shù)，將多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣儲(chǔ)存起來(lái)，增強(qiáng)了能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。

　　風(fēng)光水儲(chǔ)一體化模式充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和水電資源，構(gòu)建多元協(xié)同的清潔能源供應(yīng)體系。該模式通過(guò)改造油田設(shè)施和利用地下空間，大幅提升了能源存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)能力。中國(guó)海油渤海油田“岸電入?！表?xiàng)目采用高壓直流輸電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了岸電向海上油田的高效輸送。

　　美國(guó)Quidnet Energy公司創(chuàng)新利用廢棄油氣井進(jìn)行地下抽水蓄能，為能源儲(chǔ)存提供了新的技術(shù)路徑。巴西國(guó)家石油公司則通過(guò)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置，整合海上風(fēng)電、光伏和海水勢(shì)能回收技術(shù)，構(gòu)建了綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)。

　　風(fēng)光熱儲(chǔ)一體化技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注地?zé)豳Y源的開發(fā)利用，通過(guò)改造廢棄油井構(gòu)建地?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)。沙特阿美公司在胡萊斯油田建設(shè)的智慧油田，采用數(shù)字孿生和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了能源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化調(diào)度。美國(guó)克恩河油田將廢棄的稠油油藏轉(zhuǎn)化為增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)，為油田生產(chǎn)和生活區(qū)域提供熱能和電力。中國(guó)石油大慶油田通過(guò)多能協(xié)同系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光熱儲(chǔ)等多種能源的高效集成利用。

　　風(fēng)光氣氫儲(chǔ)一體化模式充分發(fā)揮天然氣發(fā)電的調(diào)峰調(diào)頻作用，結(jié)合綠色制氫技術(shù)提升系統(tǒng)靈活性。奧地利利用枯竭氣田開展地下儲(chǔ)氫示范項(xiàng)目，為大規(guī)模氫能儲(chǔ)存積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。挪威海上油氣平臺(tái)通過(guò)風(fēng)電制氫技術(shù)，構(gòu)建了離網(wǎng)型能源供應(yīng)系統(tǒng)。中國(guó)石化在西北油田建設(shè)的“風(fēng)光氣儲(chǔ)”離網(wǎng)系統(tǒng)，集成了多種能源技術(shù)，保障了油田生產(chǎn)的電力供應(yīng)。（作者系邱麗靜 中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院)

　　責(zé)任編輯：江蓬新