今年两会，“二氧化碳排放峰值”和“碳中和”首次被写入政府工作报告，成为年初以来的热词。因此，2021年也被称为“碳中和”元年。
“二氧化碳排放峰值”和“碳中和”是什么概念？简单来说，二氧化碳排放峰值是指在某个时间点，二氧化碳排放量达到增长峰值，然后逐渐回落；碳中和是指一个国家、企业、产品、活动或个人在一定时期内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量。通过各种技术应用，可以抵消国家产生的二氧化碳或温室气体排放，从而实现相对的“零排放”。
为实现碳中和目标，全球196个国家和地区于2015年签署了旨在应对气候变化的《巴黎协定》，提出了到本世纪下半叶实现温室气体零净排放的目标。
很多国家都明确了碳中和的时间节点。为积极应对全球气候变化，推进全球气候治理，中国政府在2020年9月举行的第75届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出承诺，“中国将加大自主贡献，采取更加有力的政策措施，争取2030年二氧化碳排放见顶，2060年实现碳中和。
如何实现“二氧化碳排放峰值”和“碳中和”的目标？从根本上说，需要调整经济结构，优化能源结构，推动经济发展全面绿色转型，走绿色低碳循环发展之路。从技术角度看，要实现全球经济深度脱碳的目标，离不开低碳能源技术的大规模部署。碳捕获和存储技术在化石燃料发电厂和其他部门发挥着重要作用，被寄予厚望。
然而问题来了:碳捕集与封存技术的发展历史虽然达到了四五十年以上，但商业化速度缓慢。根本原因是什么？
最近，一个来自加拿大、美国和英国的国际合作研究小组通过分析美国所有不成功的CCS项目，确定了可以解释美国商业碳捕获和封存项目成败的12个基本属性。
相关研究题为“为什么碳捕获和封存的商业化失败了，它是如何工作的”，发表在《环境研究通讯》杂志上。
商业化受阻
碳捕获与封存技术是指收集工业生命活动产生的二氧化碳，并通过各种方法将其储存起来，以避免其排放到大气中。当碳被使用而不仅仅是储存时，这个系统通常被称为碳捕获、利用和储存。CCS技术被认为是未来减少温室气体排放、减缓全球变暖的一种经济可行的方式。
在全球应对气候变化中，碳捕集与封存技术的作用越来越重要。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)对CCS技术寄予厚望，希望以低成本实现碳零排放。此外，CCS是美国总统约瑟夫·拜登提出的4000亿美元清洁能源计划中为数不多的低碳技术，该计划也得到了美国两党的支持。
研究发现，尽管CCS系统的一些单个组件的成本和性能在技术上已经成熟，但CCS的实际投资未能满足这项技术的巨大期望，因为商业可行性取决于整个系统如何大规模运行。据统计，美国在CCS商业化方面投入巨大，但大多数项目都失败了。
图|全球拟议和实施的年度二氧化碳固存，以及按类型分列的全球实施的年度二氧化碳固存
根据美国能源部国家能源技术实验室的数据，全世界已经提出或建立了300多个各种类型的CCUS项目。在过去的二十年里，美国的私人企业和政府已经投资了数百亿美元从几十个行业和发电厂中捕获二氧化碳。尽管得到了广泛的支持，这些项目基本上都失败了。事实上，80%寻求碳捕获和存储技术商业化的项目都失败了。
该研究的作者之一、加州大学圣地亚哥分校深度脱碳项目的研究人员、卡尔顿大学机械和航空空航空航天工程的倡导者和助理教授艾哈迈德·y·阿卜杜拉(Ahmed Y. Abdulla)说:“我们决定不再依赖案例研究，而是需要开发新的方法来系统地解释为什么这么多项目失败，以及项目结果的多样性在哪里， 了解CCS项目的哪些特征是以往项目成败的最重要因素，不仅可以帮助开发人员避免过去的错误，还可以确定更有可能成功的现有和近期CCS项目集群。”
阿卜杜拉补充说:“通过考虑美国有史以来最大的CCS项目样本，并在过去管理这些项目的人的广泛支持下，我们基本上创建了一个重要属性的列表，并评估了每个属性的实施程度。”
激励和收入的可信度是关键。
研究人员不仅从工程和工程经济学的角度出发，还确定了为什么CCS仍然是一项如此高风险的投资。在过去的两年中，他们分析了39个美国项目的公开记录，并向具有丰富实践经验的CCS项目经理寻求专业知识。
图| 39个拟建或已建CCS项目的详细成果信息
他们确定了可能决定项目结果的12个因素，即:
技术准备情况；激励措施的可信度；财务信誉；成本；监管挑战；二氧化碳清除负担；产业利益相关者反对；公开反对；人口接近度；就业影响；工厂位置；国家发展化石基础设施的愿望。研究发现，具有政策和政治功能的收入和激励的可信度是最重要的属性之一，而资本成本和技术成熟度是最重要的属性之一。这些因素在过去已被广泛研究过。
作者指出，政策设计在帮助产业商业化方面起着至关重要的作用，因为CCS项目需要大量的前期资金。现有的可信政策起到了激励作用，比如2018年扩大的45Q税收抵免。如果该公司将二氧化碳封存在深层地质储层中，将为该公司提供有保障的收入来源。
到目前为止，公司回收碳捕获投资的唯一动力是向油气公司出售二氧化碳，然后油气公司将其注入油田，从而提高回收率。这一过程也被称为强化采油。4Q税收抵免也能刺激石油采收率的提高，但单位二氧化碳的价格低于特殊地质二氧化碳封存的价格。
除了出售给石油和天然气公司，二氧化碳并不完全是一种有价值的商品。因此，几乎没有一个可行的商业案例来维持CCS行业的规模，而这是稳定气候所必需的或设想的。
“深度脱碳倡议”的联合负责人、加州大学圣地亚哥分校全球政策与战略学院工业创新教授大卫·维克托(David Victor)说:“如果设计明确提高可信度，公共政策可能会对项目的成功产生巨大影响。”
为了评估12个因素在解释项目结果方面的相对影响，研究人员建立了两个统计模型，并通过专家评估获得的模型补充了他们的实证分析。专家们只强调了收入和激励的可信度的重要性，大多数成功的项目都安排提前出售捕获的二氧化碳，以提高石油采收率。他们前期得到了无条件的激励，提高了人们对其财务基础安全性的认识。
图|专家对能够提高CCS项目可行性的四组政策工具的有效性和政治可行性的判断
研究发现，CCS项目的成败与许多因素有关。在本研究中，利用历史记录和专家判断，作者建立了三个分析模型，并描绘了资本成本、技术准备度和项目收入声誉的重要性的连贯画面。研究人员表示，该研究建立了一个可以复制、辩论和调整的系统框架和透明编码系统，并发现专家灵感可以成为评估难以量化的项目属性的急需补充。
具有实践经验的项目经理的专家建议的结果
为了说明这个模拟初始条件的指南，研究人员向专家询问了未来十年CCS发展中可能成功的项目的数量和类型。
图|未来十年CCS行业前景专家评估，尤其是捕获二氧化碳的体积分布。
专家们已经达成共识，从数量上来说，CCS将首先部署在电厂，其二氧化碳捕集量约为工业场所CCS的两倍。然而，将会有更多的工业CCS站。此外，捕获的二氧化碳更有可能被利用，而不是被隔离在专用的储库中。它还揭示了专家们对新的利用选择，如合成燃料生产和耐用碳持怀疑态度。
研究人员在这项研究中总结了该模型，特别是如果它通过专家判断的结构化启发式方法得到增强，这可能会改善CCS在能源系统中的部署。“像我们这样的评估对开发者和决策者都有好处。在数据的帮助下，确定在不久的将来更有可能成功的CCS项目，这些项目将成为新的CCS产业的种子。”
参考资料:
file/tupian/20220731/ucsd news . ucsd . edu/press release/why-碳捕获和封存的商业化已经失败，以及它是如何工作的
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