跨越低碳技术死亡谷:“碳寻计划”首期回顾、思考和展望

百科   时事   2024-06-27 08:51   北京  


我国政府提出的“双碳目标”——即在2030年前实现碳排放达峰、到2060年前实现碳中和,是一项具有里程碑意义的战略决策,是一场全方位、多层次、长周期的经济社会与技术革新,需要各行各业的广泛参与和深度协作。企业作为市场经济的主体,需主动承担社会责任,制定并实施碳减排战略,在实现自身减排的同时助力全社会的节能减排,实现绿色低碳转型。在此背景下,2023年3月,腾讯联合产业、投资和生态合作伙伴,在业内专家的指导下,发起了支持低碳初创技术发展的“碳寻计划”,首期聚焦碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。



“碳寻计划”的定位

一、新兴低碳技术发展潜力与挑战


1)新兴低碳技术的进展与“死亡谷”


为应对气候变化、实现碳中和目标,在全球范围内需要大规模部署一系列新兴的低碳技术。根据国际能源署的定义1,新兴低碳技术成熟度(Technology Readiness Level)可以概括为“原型研发”、“示范运行”、“早期应用”、“商业量产”四个主要阶段。过去几年来,低碳技术创新取得了明显进展。在国际能源署2021年的“净零路线图”报告中,2050年全球实现净零经济所必须的低碳技术,一半尚处于研发或示范阶段,而在2023年9月国际能源署的“净零路线图”更新版中,这一比例现已降至35%左右2


例如在交通运输领域,2023年由钠离子电池驱动的汽车在中国首次商业化,而这项技术在2021年仍处于原型阶段。重型车辆的超快充电、电池更换以及氢燃料加注方面的发展正在取得一些进展。用于区域长途飞行的小型电动飞机首次演示,低排放航空燃料的生产正在增加,氨燃料船的大型原型正在建造中,甲醇动力集装箱船正在交付,小型氢燃料电池渡轮正在开始运营。在钢铁行业,100%电解氢基直接还原铁炼钢方面取得了重大进展。在电力行业,通过电池技术的进步以及热能和机械储能的示范项目,长时储能技术正在取得进展。


尽管许多低碳技术已经显著降低了成本,但还需要进一步提高竞争性,才能到2030年实现商业上可行的规模化应用。国际能源署的“净零路线图”更新报告发现,配备CCUS的设施的化石燃料发电进展落后于2021年报告的预测。事实上,在“原型研发”到“商业量产”的发展过程中,由于技术成熟度不够、市场需求不明朗、投资风险高、产业化成本高昂、政策环境不成熟等因素,早期市场的收入无法弥补成本,导致许多有前景的技术创新成果无法顺利地转化为实际产品和市场化应用,新兴的低碳技术可能面临停滞甚至失败,遭遇创新“死亡谷”(Valley of Death)3


2)CCUS技术对于实现碳中和的关键作用


根据国际能源署测算,2050年全球能源系统净零排放情景下,全球2050年CO₂的年度捕集量需要达到 60.4 亿吨,其中包括从化石能源捕集37.36亿吨、从生物质能源捕集12.63亿吨、空气直接捕集(DAC)10.41亿吨。整体而言,从现在到2050年全球实现净零经济,CCUS的减排贡献占比可达8%4


根据清华大学能源环境经济研究所的研究5,2060年实现碳中和的情景下,我国将通过CCUS和碳移除技术分别捕集约14亿和9亿吨CO₂。对于电力部门,煤电、生物质和气电CCUS机组将分别在2060年捕集约7亿、7亿和1.5亿吨CO₂。钢铁CCUS在2035-2045年有一定规模的工业示范(2040年捕集约0.3亿吨),2050年起开始规模化应用,将捕集2.1亿吨CO₂,2060年捕集量约为2.9亿吨CO₂。化工CCUS将从2035年捕集0.1亿吨CO₂不断增加至2060年捕集近2亿吨CO₂。水泥CCUS将从2035年捕集0.6亿吨CO₂不断增加至2060年捕集近1亿吨CO₂。DAC技术将在2060年开始规模化应用,捕集达到实现碳中和需要的剩余1.7亿吨CO₂排放,2060年DAC技术的捕集量将能基本抵消建筑部门和其他部门的排放量。特别需要指出的是,DAC技术与可再生能源都具有“分布式”的特质,两者耦合可提供 “绿碳”,为未来全球汽车、海运、航运提供“碳中和燃料”。


根据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》6,近年来,中国CCUS技术和示范取得长足发展,具备了CO₂大规模捕集、管道输送、利用与封存系统设计能力。2022年8月我国首个百万吨级CCUS项目——中国石化(齐鲁石化-胜利油田)百万吨级CCUS项目正式注气运行;2023年6月,首个50万吨电力碳捕集示范项目在江苏泰州运行;包钢集团拟建成钢铁行业200万吨CCUS全产业链示范工程,目前一期50万吨示范项目已经开工建设。在封存方面,继国家能源投资集团鄂尔多斯示范项目之后,中国海油在恩平15-1海上石油生产平台建设完成了中国首个海上CO₂封存示范工程项目,预计高峰期每年可封存30万吨CO₂。中海油、广东省发展和改革委员会、壳牌(中国)有限公司和埃克森美孚(中国)投资有限公司签署了大亚湾区CCUS集群研究项目谅解备忘录,拟共同建设中国首个海上规模化碳捕集与封存产业集群。此外,2022年腾讯和冰岛碳封存公司Carbfix合作,在广东雷州半岛开始建设首个CO₂矿化封存示范项目。


二、腾讯碳中和战略与“碳寻计划”


作为领先的科技企业,腾讯确立了科技向善的理念,以科技创新助力各行各业升级,促进社会的可持续发展。在国家确立了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的双碳目标之后,腾讯在战略发展部专门成立了碳中和战略团队、在可持续社会价值事业部内专门成立了碳中和实验室。2022年3月腾讯发布了《腾讯碳中和目标及行动路线图报告》7,明确承诺在2030年实现自身运营和供应链全面实现碳中和。同时,腾讯也希望主动承担起助力社会低碳转型、扶持新兴低碳技术的使命和义务。


腾讯碳中和团队在全面梳理国内外各类低碳技术的基础上,包括从雷州半岛矿化封存示范项目中的实际经验,对CCUS技术的发展现状和趋势得出了以下几个观察与判断:


——实现碳中和的目标,从全球的角度看,需要多元化的低碳技术组合共同发挥作用。但不同低碳技术的技术和商业成熟度不同,整体而言CCUS技术仍处于较为早期的发展阶段,而从长期的角度来看对于碳中和目标的实现具有不可或缺的作用。


——考虑到中国的资源禀赋和产业结构特点,CCUS 对于我国实现2060年碳中和目标相比其他国家更加具有战略重要性。近年来国内CCUS技术取得了一定的进展,但各环节技术发展并不均衡,与实现碳中和目标的减排需求相比仍有很大差距。


——目前中国CCUS示范项目的CO₂利用方式以地质利用封存为主,主要是大型国有能源企业通过CCUS项目驱油增加采收率(EOR)。CCUS的进一步发展亟需政、产、学、研、金各方协作,特别是高等院校、科研机构、初创公司可以发挥扩大CCUS的应用场景和规模作用。


——CCUS技术与其他减排技术相比尚无成本优势,未来需要通过技术创新、商业模式创新,以及规模化应用降低成本;但其中CCU(二氧化碳利用)将二氧化碳转化为下游产品,在不考虑碳价等政策条件的情况下,部分初创企业的创新技术路线已具备一定经济性。


——CCUS不是单一技术,涉及了化工、地质、能源、材料等多种学科与交叉创新,是长环节、跨领域、众路线的多元、多维度复杂系统,需要加强源汇匹配和选址、集群规划、基础数据、减排方法学等方面的能力建设。


因此,CCUS技术要跨越新兴低碳技术的死亡谷,需要政策和资金扶持、产学研合作,针对具体应用场景进行技术示范,有效地降低新兴技术从研发到市场的转换风险,最终实现商业化成功。回顾近代科技发展史,很多创新技术都是从高等院校和研究机构的实验室中诞生,并通过初创公司进行成果转化,伴随着风险投资的支持得以实现产业化和市场化。初创企业专注于某一细分领域或关键技术,能够集中力量进行深度研发,快速响应市场需求的变化。相比之下,大型国企、民企通常拥有丰富的资源、成熟的产业链和强大的市场影响力,可以为研究机构以及初创公司的技术提供广阔的应用场景,合作开发和推广新兴低碳技术。


在征求政府指导意见、并在与产学研各界大量调研的基础上,针对新兴低碳技术发展的实际需求,腾讯在2023年3月发起了“碳寻计划”,以公益性的资金支持高等院校、研究机构的低碳技术研发和成果转化,并连接产业力量推动前沿低碳技术走向规模化应用,助力新兴低碳技术越过“死亡谷”。虑到CCUS在碳中和进程中的关键作用和目前面临的挑战,腾讯发起的“碳寻计划”决定首先聚焦CCUS技术,通过腾讯的“碳Live”平台8在全国范围内征集CCUS技术解决方案。


1)三个赛道:试点支持、初创孵化、能力建设


“碳寻计划”公开征集国内CCUS领域(如工业源捕集、空气源捕集等、地质封存、矿化封存、矿化利用、化工利用、生物利用、地质利用等)创新技术的项目方案,联合产业、投资和生态合作伙伴,打造有示范性作用的CCUS系统落地项目,孵化有经济性潜能的初创企业,同时助力 CCUS 基础能力建设。具体来说,碳寻计划针对不同阶段与类别的项目开放三大创新通道:


——试点支持(CarbonX  Lab):支持前沿技术的首个工业场景示范应用项目,加速技术验证、提升实际场景应用的匹配性、为规模应用与成本下降打好基础。针对高校、科研院所等非盈利机构的CCUS研发项目,对接产业伙伴实施千吨级减排示范。成功的示范项目获得复制与规模放大,以期实现千万吨级减排。


——初创孵化(CarbonX Accelerator):面向以突破性二氧化碳利用或低成本二氧化碳捕集技术为核心的早期创业团队,实现技术放大应用与商业加速。针对早期初创企业,通过产业孵化与能力培训课程,腾讯与投资伙伴择优做股权投资,撬动百亿元资金的投入,力争培育数个CCUS领域头部企业。


——能力建设(CarbonX Infrastructure):面向大幅提升 CCUS 行业数字化、智能化的创新方案,完成搭建及验证;重点关注量化核算、监测和验证二氧化碳捕集、利用或封存的减碳或固碳效益, 如数字化方法学系统、或检验检测平台等产品或方案;封存选址数据库构建和封存机理数值模拟等数字化工具或方案以及创新性源汇匹配系统或平台、区域 CCUS 集成基地规划、二氧化碳运输等产品或方案。申报主体主要是相关政府部门、社会团体、高校等机构。


2)专家咨询委员会、合作伙伴


“碳寻计划”成立了专家咨询委员会,由17位CCUS领域涉及捕集、利用、封存、政策等方面的资深专家组成,为项目的筛选、执行与落地提供指导,为评选的科学性、前瞻性把关,由中国科学院院士金红光、中国科学院院士姜培学、欧洲人文与科学院院士严晋跃、中国21世纪议程管理中心(21世纪中心)主任黄晶担任联席主席,21世纪中心气候变化国际合作处处长张贤担任秘书长。


“碳寻计划”第一期还包括了十余家产业、投资、生态合作伙伴,包括产业合作伙伴海螺集团、华润水泥、华润电力、广东能源集团、河钢集团、蔚来、沙特基础工业公司(SABIC)、深圳能源、万科等不同领域的头部企业从产业应用角度给予支持;也包括经纬创投、蔚来资本、OGCI China Climate Investments、红杉中国等投资合作伙伴为商业孵化和资金引入提供帮助。此外,“碳寻计划”还得到了中国环境科学学会碳捕集利用与封存专委会(CCUSA)、Global CCS Institute、广东南方碳捕集与封存产业中心、Impact Hub Shanghai等生态合作伙伴的配合和支持。


3)评审标准着重创新性、可执行性、影响力


专家咨询委员会以及合作伙伴制定了“碳寻计划”第一期申报项目的评审标准,涵盖创新性、可执行性、影响力、经济性和团队背景等方面,不同赛道在相关方面的权重有所不同(参见表1)。评审的总体要求是项目的技术路线在规模化后可以带来中国1亿吨/年的减碳量(中国碳排放~1%)的应用潜力,且通过适量投资便能带来显著成本下降。


评审标准特别强调“3I”三大维度:Innovation(创新性)——解决环节中的关键问题,与现有路线或工艺流程相比有显著的先进性;Impact(影响力)——市场规模、固碳或减排规模等;Implementation(可执行性)——和产业伙伴的匹配度、流程改造技术难易度等。对于试点支持赛道,主要强调技术突破,创新权重高于可执行性,暂不考虑经济性;对于初创孵化赛道,主要看技术创新性和短期内落地可能性,经济性也占有一定权重;对于能力建设赛道,解决迫切实际问题和多场景普遍适应性是关键。在全部三个赛道中,核心团队的背景、经验和成员之间互补性也是评审中考虑的重要因素。



“碳寻计划”的实施

一、从320个项目申报到初选:技术深度和广度超出预期


2023年3月23日“碳寻计划”正式启动,得到CCUS领域的高校科研院所、初创企业以及相关机构的热烈反响。到6月30日申报截止,共收到320个项目申请,所涉及技术领域的深度和广度都大大超过了主办方的预期。经过认真评估,首先筛选出165份符合要求的申报项目入围专家函评,其中包括试点支持赛道79个项目、初创孵化赛道49个初创公司,能力建设37个项目。


从所涉及细分领域和技术路线的角度看,165份申请中包括了物理吸附法碳捕集(16个)、化学吸附法碳捕集(17)、富氧燃烧碳捕集(3)、化学链燃烧碳捕集(6)、直接空气碳捕集(11个)、捕集利用一体化(8个)、化工合成(30个)、矿化利用(19个)、生物固碳(15个)、地质封存及监测(22个)、源汇匹配/数据库(16个)、方法学开发(2个)。总起来看,碳捕集的项目占比32%、CO₂利用占39%,捕集利用一体化占5%,其他24%;可见我国CCUS领域在U(利用)方面活跃度大于碳捕集,同时通过数据库、平台建设支持地质封存和监测。


1)试点支持赛道 


在试点支持的79个申报项目中,有来自32个高校的申报64个,其中清华大学、浙江大学、华中科技大学各有6个团队申报,天津大学有3个团队申报,此外北京大学、南京大学、南开大学、山东大学、华东理工大学、华北电力大学、中国石油大学(华东)、中国矿业大学、太原理工大学、四川大学各有2个团队申报,以及上海交通大学、武汉大学、西安交通大学、河海大学、新疆大学、山西大学、北京科技大学、厦门大学、重庆大学、广东工业大学、山西大学、浙江工业大学、西华大学、西南石油大学、香港科技大学(广州)、广东以色列工学院、深圳职业技术大学等。尽管此次碳寻计划第一期的征集对象主要是针对国内,但还是收到来自境外的英国赫尔大学、丹麦奥胡斯大学华人研究团队的申报项目。


试点支持的项目来自科研院所的申报有15个,其中有10个团队来自中国科学院系统,包括中国科学院上海高等研究院(3个)、中国科学院过程工程研究所(2个)、中国科学院大气物理研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院武汉岩土力学研究所、中国科学院电工研究所、中国科学院兰州化学物理研究所。除了中国科学院系统的研究所之外,还有山东青岛海洋地质研究所、四川中首未来技术研究院、北京低碳清洁能源研究院、陕西省能源化工研究院,以及来自境外的卡塔尔的一家机构。


2)初创孵化赛道


在初创孵化赛道的49个初创公司中,来自北京的公司有14个、来自广东深圳的5个、来自上海的4个,以及来自广东广州、东莞、湖南长沙、陕西西安、浙江杭州、重庆、天津、江苏南京、无锡、苏州、江阴,山西吕梁、四川成都、辽宁沈阳、河南郑州、山东青岛、内蒙古鄂尔多斯等地的公司。


这些初创公司的创始人、首席技术官/科学家均有高等院校、科研机构的背景或合作关系,包括清华大学、浙江大学、武汉大学、天津大学、南开大学、广东工业大学、华南理工大学、上海交通大学、四川大学、东南大学、青岛科技大学、南方科技大学、中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院化学研究所、中国科学院过程研究所、中国科学院国家纳米科研中心、中国科学院理化技术研究所、中国科学院松山湖材料实验室等。创始人、首席技术官/科学家中有部分有国外教育背景或国外知名企业从业经历,部分初创公司已经有制造业工厂或落地项目,产业合作方包括国能集团、中石化、中建材、国家电投、中船、华能、河钢集团、海螺集团等企业。


3)能力建设赛道


在能力建设赛道的37个申报单位中,以来自高校的团队为主,包括清华大学、北京大学、华北电力大学、西北大学、重庆大学、西北大学、北京师范大学、中国石油大学北京、中国矿业大学、同济大学、北京理工大学、广东工业大学、中国石油大学(华东)、新疆大学、湖南大学、青岛科技大学、香港理工大学、香港科技大学(广州)、香港中文大学等。也包括中国科学院和国家背景的团队,如中国科学院武汉岩土力学研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院广州能源研究所、中国环科院天津分院、生态环境部环境发展中心、国家地质调查局水文地质环境地质调查中心、自然资源部碳封存与地质储能工程技术创新中心、怀柔实验室、青岛海洋地质研究所等。此外也有部分企业单位在这一赛道申报,包括深圳、南昌、南京等地的低碳能源公司。


二、从Top 30到终选:技术、商业、社会价值并重


经过3个月的函评、线上答辩、线下路演,专家咨询委员会与合作伙伴严格按照标准评审,从165个团队中选出Top30获奖团队(附录1),于2023年9月18日正式对外公布,每个优胜团队各获得50万元奖金。其中,试点支持赛道获奖团队14个、初创孵化赛道9个、能力建设赛道7个。2023年9月至当年底,腾讯“碳寻计划”团队与专家咨询委员会、合作方的代表一起深入各个项目单位现场,进一步考察调研了Top30获奖团队的技术发展现状和潜力,在此基础上,确认了下一步重点支持的终选项目(参见附录2)。这13个项目代表了CCUS行业研发典型的技术路线和创新性,并体现了商业价值和社会价值的双价融合。


1)试点支持:聚焦碳捕集技术创新


在试点支持赛道,有4个项目进入重点项目的名单(表2),主要聚焦碳捕集创新技术路线,覆盖钢铁和电力两大难减排行业,同时布局支持碳中和不可或缺的负排放DAC技术,与国际相关产业发展趋势同步。



2)初创孵化:聚焦CO₂利用创新技术


在初创孵化赛道,进入重点支持名单的6家公司(表3)有4家主要集中在二氧化碳利用(CCU)领域,主要技术路线分别为矿化利用、电化学利用和生物利用,代表了国内相应子领域最top的创业团队和技术水平,在现有政策环境下已有清晰的可持续商业模式路径,并可以和海外的头部初创公司直接对标。同时,另外2家初创公司涉及工业源捕集、空气直接捕集。



3)能力建设:为CCUS行业提供底座支撑


在能力建设赛道,有 3个项目进入终选支持项目名单(表4),主要聚焦碳封存基础设施搭建,探索创新方法为链接碳交易市场提供行业标准和底座支撑。



“碳寻计划”的观察、建议与前瞻

通过一年来“碳寻计划”的实施,我们对我国CCUS技术研发的现状、趋势有了更深的理解。在此基础上,我们对于CCUS行业的进一步发展提出若干思考和建议,并设计新一期 “碳寻计划”实施方案。


一、观察:我国CCUS技术发展现状与趋势


首先,碳捕集是CCUS系统中能耗与成本产生最高的环节,捕集部分的成本占总成本的三分之二甚至更多,因此提高捕集效率、降低捕集能耗和成本是目前碳捕集技术的主要研发方向。通过对“碳寻计划”申报项目的评估分析,我们看到近几年国内有创新型低能耗的捕集技术不断涌现,并开始走出实验室进入实际工程示范阶段,例如华北电力大学“相变吸收—催化解吸—转化利用技术示范”,创建了相变吸收-催化解吸脱碳新技术,利用分相效应大幅减少解吸液体积,同时构筑“反应型”解吸催化剂加快CO₂富液解吸,能耗降低了50~60%;深碳科技公司以工业固废为原料制备基体材料,自主研发系列低成本、高性能的碳捕集材料及核心技术装备,填补了固态胺 CO₂捕集工程应用领域的技术空白,可为煤电、钢铁、水泥和化工等行业生产过程中产生的CO₂实现高效、低成本捕集提供工艺设计、耗材供应和装备集成等成套解决方案。


第二,中国有最丰富的工业场景,催生了一系列有行业特色的CO₂利用的创新方案。例如北京科技大学“钢渣选择性调控碳化及资源化一体化技术” 基于自然界岩石风化反应开发了适用于钢铁行业低浓度CO₂直接利用-钢渣固碳技术,兼顾高固碳量和高产品活性且为无废碳化,可有效解决钢铁行业碳减排难题;中国科学院过程工程研究所“钢铁行业CO₂吸附捕集及炉渣循环利用技术”,匹配钢铁高炉余热余压资源,CO₂捕集能耗降低25%开发炉渣基CO₂吸附材料,捕集成本降低29%实现高炉工序原位减碳,提供CO₂规模化消纳途径,形成闭环式减碳固碳技术方案。


第三,二氧化碳利用 (CCU) 技术短期内有商业机会,从“碳寻计划”的申报和获奖项目来看,电化学利用、矿化利用、合成生物利用三个赛道,在现有政策环境下已经可以看到可行的商业模式和市场潜力。例如天津费曼动力 “绿电电解CO₂制取廉价绿色航空燃油”,产出的廉价绿色一氧化碳可以匹配绿氢,显著降低可持续航空燃油、绿色甲醇以及绿色塑料的成本,为燃油、化工、冶金等场景提供绿色低碳解决方案;南京食气生化 “合成生物技术驱动CO₂固定与高值化利用”,开发了具有高技术壁垒的特种食气微生物基因编辑技术和气体发酵技术,将富碳工业尾气转化为化学品,生产过程安全,能耗低;苏州坤晟以回收工业废弃的CO₂和环氧丙烷为原料,采用原创性自主知识产权的高效聚合催化剂及聚合工艺,生产环境友好型新材料--聚碳酸亚丙酯多元醇(简称PPC),同时衍生出一系列环保型的产品。


第四,相对于美国和欧洲一些国家直接空气捕捉(DAC)技术的开发热度,我国碳捕集主要聚焦在工业源捕集出现更多创新,这是由于产业结构、发展阶段等因素所决定的。但是,通过“碳寻计划”,我们也看到国内也开始涌现出DAC创新技术,在技术水平上与国际同步,在成本上更具下降的潜力。例如浙江大学“柔性模块化超低能耗直接空气碳捕集装备”,项目采用超低能耗变湿吸附技术,从热力学层面突破对热源的依赖,大幅降低运行能耗,以“即插即用”式工程理念设计,开发高通量、低压损的高效空气碳捕集反应器,以柔性模块化功能实现对可再生能源波动性的高度适应,并形成耦合可再生能源、生物转化等技术的多场景资源化利用;霖和科技公司基于干湿法捕集CO₂技术,通过控制湿度实现CO₂捕集及收集,具有模块化、撬块化的特点,适用于分布式捕集、无运输成本,全面衔接下游CO₂利用,打通CCUS各个环节形成新的产业链。


第五,在国际上,低碳技术特别是CCUS技术往往由私人投资者承担开发前沿创新的风险,然后通过公共和私人投资相结合的方式扩大创新规模。考虑我国的国情,我国CCUS技术的发展更多的是靠民营的初创公司和大型企业(包括国有、民营)的配合:前者从高校和科研机构获取技术进行商业转化,后者则提供应用场景包括部分配套资金。例如原初科技“大规模低成本二氧化碳化学链矿化永久封存利用技术”,该项技术以电石渣、钢渣、粉煤灰、炉渣、废混凝土等含钙镁的工业固废或富含钙镁的自然矿石为原料,通过专利专有设备和专有循环介质,高效矿化利用不同应用场景、工况条件和浓度的二氧化碳,生成具有经济价值的绿色、低碳碳酸钙产品。公司与国电电力和中石化集团合作,通过了中试验收与技术鉴定,并进入10万吨级与百万吨级的产业化部署。


第六,二氧化碳大规模地质封存是长期的必然路线,集群化(Hub)发展是趋势,源汇匹配、封存选址、地质数据库等基础能力亟需完善,这其中数字化平台可以起到关键的支撑作用,为政府决策、行业减排提供依据,并为碳交易市场提供方法学支撑。例如,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心“碳封存选址与地下空间利用综合服务系统”融合地质、碳封存潜力等多源数据,通过多源数据融合与分析、多级别潜力动态评价、多尺度目标逼近选址等方法创新,实现全国多级别碳封存潜力国情数据“一张图”,并建立全国多尺度碳捕集与封存产业集群网络,为碳封存智慧选址和地下空间资源科学管理与辅助决策提供服务。


二、建议:CCUS技术发展需要加大激励政策与国际合作力度


通过“碳寻计划”的实施,我们清楚地看到,国内CCUS技术发展进一步发展需要得到更多的政策扶持、更广泛的国际合作。


首先,CCUS的技术研发和扩大应用需要更好的激励政策。从政策层面来看,2021年CCUS技术被首次写入“十四五规划和 2035年远景目标纲要”;国家发布的《2030年前碳达峰行动方案》,以及各部委和地方政府出台的碳达峰碳中和相关政策文件均对CCUS技术发展做出积极部署。欧美经验表明,国家通过税收减免、强制性约束等手段支持CCUS,能提高企业积极性,加速CCUS技术商业化。建议考虑实施符合中国国情的激励措施,例如给予实施CCUS的火电厂优先分配发电量和进行绿色电力认证;积极探索将CCUS纳入碳交易市场以及设立CCUS专项基金等方式逐步降低CCUS项目投融资成本。


第二,CCUS的进一步发展需要更广泛的国际合作。2023年11月“中美关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明”,特别提出“两国争取到2030年各自推进至少5个工业和能源等领域碳捕集利用和封存(CCUS)大规模合作项目”。同时,中法碳中和中心、中英碳中和专家组相继成立,也确认CCUS是中法、中英双方合作的重要领域。对比国内和国际,我们看到我国CCUS技术路线的多样性和创新方向整体上和国际有很大的一致性,同时我国CCUS技术应用具有一定的成本优势。


从已投运示范项目捕集成本来看,电力、水泥仍是国内捕集成本较高的行业,捕集成本分别 为200~600元/吨CO₂和305~730元/吨CO₂,但整体均低于国外约350~977 元/吨CO2和686~1280元/吨CO₂的捕集成本9。 相比之下,在CCUS系统集成优化方面,国内技术发展仍与国际水平存在明显差距。美国在CCUS管网优化和集群枢纽、CO₂捕集-转化一体化等CCUS集成优化技术已有布局和应用,而国内大规模全链条示范经验不足。因此,进一步扩大我国与其他国家在CCUS技术领域的知识交流和合作有助于扩大CCUS的应用,迅速降低CCUS的成本。


第三,固碳或减碳效益的科学验证对于CCUS技术的应用极其关键。在首期“碳寻计划”收到的申报项目中,相当一部分在能耗、固碳、成本等关键指标上存在定义不统一、算法不严谨、结果不可靠等问题,不同技术路径效益、国内外技术的先进性难于客观比较。因此,对于CCUS技术来说,需要在技术创新的同时,系统化搭建MRV(测量、报告、核查)体系。我们在能力建设赛道与清华大学碳中和研究院合作建立MRV Lab,针对碳捕集(包括工业源、空气源)、利用(包括地质、化工和生物利用)和封存(包括地质和矿化封存)开发和验证新的减碳量计算方法,模拟不同工况下的碳捕集、运输、利用和封存过程,确保CCUS项目的碳减排量能够准确测量和报告,以及对碳利用和封存效果的长期监测。通过这些研究方向和应用场景的探索,MRV Lab将为CCUS技术的商业化和规模化应用以及进入碳市场提供坚实的科学基础。


三、前瞻:以“碳寻计划”进一步推动低碳技术创新


与国际上的主要发达国家相比,我国实现“双碳”目标时间更紧、幅度更大、任务艰巨,需要各地区、部门、行业和企业都从各自的角度积极参与。作为一家有社会责任担当的科技企业,腾讯与多家合作伙伴共同推出的“碳寻计划”就是落实双碳目标的一个创新举措。“碳寻计划”最主要的特点是在政府政策的引导下,推动建立低碳技术创新生态,推动高等学校、科研机构、初创企业、人才团队、金融机构等相互配合、协同发力,由大型国企、民企提供低碳技术应用场景,展示技术的实际效果,加速低碳技术的规模化应用。


“碳寻计划”的实施对推动科技成果的转化、示范和商业化进程发挥了积极作用,得到了政府有关部门高度认可以及业界和学界的热烈反响。 “碳寻计划”专家委员会指出,“碳寻计划”的重要意义在于探索一种市场、资本、技术、企业、公益组织的多方合作新模式。应对气候变化技术的公益特性以及CCUS技术的特殊角色,决定了以往CCUS技术主要支持大部分来自公共资金(纵向科研经费,即便是企业经费也大多来自国企央企),同时也表明在我国科技创新体制中,资本、市场的潜力还可以进一步挖掘。“碳寻计划”的设计是对既有的国家科技创新体系的补充,比如多个参与方的不同角色、未来技术不确定性对合作的影响、不同类型的交付物等,这样的产业化、商业化命题对许多科研人员是全新概念。腾讯与合作伙伴作为新角色的加入,也为科研人员、创新企业开拓了新的多方合作模式。这种模式值得业界借鉴,共同推动低碳技术的发展。


“碳寻计划”的首期聚焦CCUS技术,取得了阶段性的成果。同时,CCUS技术需要与其他碳减排技术相结合,在全球范围内进行合作和应用,才能产生更大的效应。因此,在2023年启动的首期“碳寻计划”成功实施的基础上,未来“碳寻计划”将在两个维度上扩大实施范围。一方面,从技术的角度看,“碳寻计划”的涵盖的低碳技术范围的扩大,在继续征集CCUS技术的同时,也将征集长时储能技术、氢能技术的解决方案,支持大数据、人工智能等新兴技术与低碳技术的融合应用。另一方面,新的一期“碳寻计划”将力求扩大其国际影响力,通过国际版的“碳Live”平台10在全球范围内征集和支持前沿的低碳技术。在新的一期“碳寻计划”实施过程中,我们期待与国内外的产业、投资和生态伙伴合作,为低碳创新技术提供更多的实际应用场景,加速低碳技术的示范、商业化进程,在国内外推动实现更加绿色、可持续的未来。


附录1


附录2



参考文献:

1、技术成熟度(TRL)框架于1970年代由美国国家航空航天局提出,包括初步设想、制定解决方案的概念、概念验证、早期原型、大型原型、大规模原型、商业化之前的示范、商业化示范、商业运营9个阶段。国际能源署认为规模化应用至关重要,因此在2019年的“创新差距”报告中扩大了TRL的范畴,增加了“具有商业性和竞争力的大规模应用”(TRL10)、“可预测的增长“(TRL 11)。为叙述方便,本文将11个阶段概括为“原型研发”、“示范运行”、“早期应用”、“商业发展”四个阶段。Innovation Gaps, IEA, May 2019 https://www.iea.org/reports/innovation-gaps

2、Net Zero Roadmap: A Global Pathway to Keep the 1.5 °C Goal in Reach,September 2023

https://iea.blob.core.windows.net/assets/9a698da4-4002-4e53-8ef3-631d8971bf84/NetZeroRoadmap_AGlobalPathwaytoKeepthe1.5CGoalinReach-2023Update.pdf

3、科技成果无法有效地商品化、产业化,导致科技成果与产业化发展之间出现断层,被称为科技成果转化的“死亡谷”现象。

4、Net Zero Roadmap: A Global Pathway to Keep the 1.5 °C Goal in Reach,September 2023

https://iea.blob.core.windows.net/assets/9a698da4-4002-4e53-8ef3-631d8971bf84/NetZeroRoadmap_AGlobalPathwaytoKeepthe1.5CGoalinReach-2023Update.pdf

5、张希良,黄晓丹,张达等.碳中和目标下的能源经济转型路径与政策研究[J].管理世界,2022,38(01):35-66.DOI:10.19744/j.cnki.11-1235/f.2022.0005.

6、《中国CO2碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》

https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2023/03/CCS-Progress-in-China-CN.pdf

7、《腾讯碳中和目标及行动路线图报告》

https://www.tencent.com/attachments/carbon-neutrality/tencent-carbon-neutrality-report.pdf

8、腾讯2022年12月发起 “碳Live”平台,汇聚低碳技术相关方,包括企业家、投资人、研究机构等,集合企业、投资机构和创业孵化器等资源,为低碳创新者提供各类支持,加快并扩展碳中和与气候技术的创新。

https://www.tencent.com/zh-cn/articles/2201505.html

9、中国21世纪议程管理中心、Global CCS Institute、清华大学.《中国CO₂碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》

https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2023/03/CCS-Progress-in-China-CN.pdf

10、2023年12月,腾讯在联合国气候变化大会(COP28)发布了碳Live国际低碳社群平台,汇聚了全球气候领域内的创新者和践行者,致力于共同推动全球气候科技生态的发展。https://www.tencent.com/zh-cn/articles/2201751.html




文丨“碳寻计划”专家咨询委员会,执笔:翟永平、黄新我

编辑丨胡文娟

来源丨可持续发展经济导刊

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