2020年化石能源在一次能源消費中占比近85%，短中期仍然將是滿足能源消費的主要來源。長期而言，非化石能源會逐漸成為主力，但化石能源可能難以被完全替代。化石能源使用帶來的碳排放成為碳中和路徑上必須要考慮解決的問題。CCUS（碳捕獲、利用與封存）作為二氧化碳的負排放技術(shù)逐漸來到風(fēng)口。

中國一次能源消費中煤炭占據(jù)約57%，煤炭發(fā)電消費近一半的煤炭，提供了65%的電力供應(yīng)，其目前在電力系統(tǒng)中的作用和難以規(guī)避的碳排放，成為經(jīng)濟增長與碳中和的主要矛盾之一，關(guān)于煤電退役的討論不絕于耳，煤炭使用也可能成為今后國際政治的討論焦點。筆者的基本觀點是，未來順利進行碳中和，中國煤電“退出”主要形式是利用小時持續(xù)下降，轉(zhuǎn)型升級和功能轉(zhuǎn)換，保障電力穩(wěn)定和電網(wǎng)安全，以及應(yīng)對極端氣候。

CCUS行業(yè)發(fā)展處于初期示范階段

CCUS和煤電是碳中和路徑相關(guān)討論中的熱點，CCUS應(yīng)當(dāng)如何定位，煤電未來是棄是留，眾說紛紜。CCUS指二氧化碳的捕捉、利用及封存，是將二氧化碳從工業(yè)過程、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地底以實現(xiàn)二氧化碳永久減排的過程。CCUS技術(shù)是目前實現(xiàn)化石能源低碳化利用的關(guān)鍵技術(shù)選擇。目前中國已投運或建設(shè)中的CCUS示范項目約為40個，捕集能力為每年300萬噸，多以石油、煤化工、電力行業(yè)小規(guī)模的捕集驅(qū)油示范為主，行業(yè)發(fā)展處于初期示范階段。

目前各界對于CCUS未來發(fā)展?jié)摿靶袠I(yè)定位的看法不一。樂觀態(tài)度者認為CCUS在全球范圍內(nèi)存在巨大的減排潛力，將成為碳中和產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán)，應(yīng)當(dāng)大量布局CCUS項目。悲觀態(tài)度者則認為CCUS成本過高，難以大規(guī)模應(yīng)用。

中國經(jīng)濟還將持續(xù)增長，能源消費規(guī)模仍將擴大，需要充分理解清潔能源如何在滿足增量的同時替代存量，并盡可能控制清潔低碳的轉(zhuǎn)型成本。在當(dāng)前的碳中和路徑探索階段，準(zhǔn)確把握行業(yè)發(fā)展，有益于碳中和進程的順利進行。

從目前的技術(shù)看，中國能源結(jié)構(gòu)未來面臨著一個“倒過來”的過程，政府的目標(biāo)是2060年非化石能源占能源供應(yīng)80%以上，大量研究報告認為未來風(fēng)電光伏在能源系統(tǒng)中將占到60%~65%，取代煤炭成為能源供應(yīng)主力。但是，這一過程并不只是裝機量和發(fā)電量的變化這么簡單。目前中國清潔能源發(fā)展中，只有風(fēng)電光伏有很大的增長潛力，而風(fēng)電光伏“靠天吃飯”的特點與生俱來，注定其大規(guī)模上網(wǎng)將會給能源電力供給帶來穩(wěn)定性和可靠性問題，要保證未來電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，必須進行對沖可再生能源波動風(fēng)險的相應(yīng)配置。

CCUS的經(jīng)濟性評估陷入成本誤區(qū)

“儲能+可再生能源”被認為是有效解決能源供應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個方案。各級部門事實上也已經(jīng)出臺了不少“可再生能源+儲能”相關(guān)的政策和規(guī)定。目前儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈相對比較成熟，政策和資金投入大，成本有望進一步大幅度下降。但是，也必須看到，目前儲能技術(shù)中最具可行性的鋰離子電池儲能，其成本水平距離大規(guī)模商業(yè)化布局仍有較大差距，現(xiàn)行投運或在建的儲能項目除了抽水蓄能外，也大多是小規(guī)模示范項目，即使在政府補貼政策的幫助下，經(jīng)濟性表現(xiàn)并不樂觀。而且，隨著風(fēng)電光伏的比例上升，不穩(wěn)定性沖擊將非線性增大，對儲能配比的要求會大幅度提高。

另一方面，CCUS技術(shù)研發(fā)基本成熟，也具備了大規(guī)模應(yīng)用到各行業(yè)中的技術(shù)可行性，而對于未來產(chǎn)業(yè)中無法規(guī)避的化石能源使用，則需要CCUS為主的負排放技術(shù)予以抵消，才能碳中和。CCUS目前存在著很多問題，最主要是成本高投入小，產(chǎn)業(yè)鏈屬于起步階段，政策支持仍不完善，經(jīng)濟效益尚不明晰等。因此一般的共識是，考慮到CCUS成本高昂，CCUS應(yīng)當(dāng)是在其他方法和手段難以奏效時，用來托底減碳的底牌方案。

從中國碳中和進程的宏觀視角來看，CCUS的經(jīng)濟性評估需要結(jié)合煤電使用來談，CCUS的具體利用也要結(jié)合中國電力系統(tǒng)自身獨有的特色來討論。中國擁有世界上體量最為龐大、效率最高、也是最年輕的煤電機組存量，2020年煤電裝機量12.5億千瓦，占電力裝機總量的56.8%，整體來看機組平均服役年限僅11.6年，機組年輕且超臨界、超超臨界等先進機組占比超過55%。碳中和的目標(biāo)提出后，煤電似乎已經(jīng)注定退出電力舞臺，但煤炭“退役”導(dǎo)致的煤炭設(shè)備投入歸零以及CCUS的引入能夠給煤電在碳中和進程中的作用帶來新的思路，中國現(xiàn)有的煤電資源和煤炭稟賦也能夠為CCUS的布局提供更合理的考慮。

由于碳匯的不確定性，只有CCUS的引入，才可能讓現(xiàn)有的煤電機組繼續(xù)在未來清潔電力系統(tǒng)中發(fā)揮一定的作用。由于CCUS成本高昂，目前普遍對CCUS的經(jīng)濟性抱有很大疑慮而導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)投入嚴(yán)重不足。然而，目前CCUS的經(jīng)濟性評估陷入成本誤區(qū)，就是直接將目前的煤電成本加上CCUS成本，并沒有考慮未來煤炭必須“退役”這個預(yù)期。可以想象，面對碳中和目標(biāo)，煤電結(jié)局只有全面退出，煤炭“退役”除了導(dǎo)致之前投入的固定成本歸零，還需要投入拆遷費用以及其他職工安置再就業(yè)等成本。

這樣，納入煤炭“退役”預(yù)期的CCUS經(jīng)濟性評估可以跳出煤電成本誤區(qū)。中國大量的先進年輕煤電機組可以作為可靠的儲備電源，經(jīng)過靈活性改造后也能很好地擔(dān)任靈活性調(diào)峰電源的角色，對沖大比例風(fēng)電光伏不穩(wěn)定對電力供應(yīng)的沖擊，以及在關(guān)鍵時刻（如極端氣候）保障電力供應(yīng)，同時也是對龐大煤電裝機和煤炭資源的有效利用。可以想象，如果未來煤電發(fā)電成本僅包括煤炭使用成本、設(shè)備維護、靈活性改造等運行成本，而電廠設(shè)備和建設(shè)等固定成本將歸零。從目前情況看，CCUS成本還是遠高于儲能成本，所以，在電力系統(tǒng)碳中和路徑選擇上，“CCUS配合煤電”與“可再生能源加儲能”，除了經(jīng)濟性的比較，還需要綜合考慮中國國情。

因此，納入煤電“退役”預(yù)期，CCUS的定位就可以不僅僅是不得已而用之的托底方案。從政府戰(zhàn)略和政策上，不能受短期“CCUS搭配煤電”的經(jīng)濟效益差所局限，更大規(guī)模CCUS布局應(yīng)當(dāng)可以展開。隨著碳減排進程深入，可再生能源占比大幅度上升，依托現(xiàn)存大量“固定成本歸零”的煤電機組布局的CCUS配置將會顯示出其在可靠性和經(jīng)濟性上的優(yōu)勢。一方面對煤電機組的保留和利用符合先破后立的轉(zhuǎn)型原則，能夠保障電力系統(tǒng)在峰谷調(diào)節(jié)和應(yīng)對極端氣候的可靠性；另一方面，CCUS的下游產(chǎn)業(yè)鏈成熟后，搭配“成本歸零”的煤電機組，相比較“可再生能源+儲能”配置的經(jīng)濟性也將會逐漸顯現(xiàn)出來。

由于CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的全面布局需要很長的發(fā)展周期，應(yīng)當(dāng)將眼光放長遠。面對未來能源系統(tǒng)大比例的風(fēng)電光伏，既需要發(fā)展儲能，也要同時意識到“煤電+CCUS”的配置將可以有力保障和推動相對低成本碳中和進程，有益于先立后破，也有益于中國資源利用。

與大量有關(guān)電動汽車對碳排放影響的爭議一樣，從目前的角度看，由于中國的電力供應(yīng)過去十年中，煤電占電力總消費比例僅下降了約10%，如果考慮電動汽車全產(chǎn)業(yè)鏈的碳排放，可能電動汽車對目前碳減排的貢獻非常有限。但是，這種“全生命周期”爭議忽略了電動汽車未來的減排預(yù)期，當(dāng)未來能源系統(tǒng)（電力系統(tǒng)）清潔能源超過80%時，電動汽車的碳減排作用則不言而喻。然而，如果受制于現(xiàn)有爭議而對電動汽車產(chǎn)業(yè)的布局和發(fā)展有所遲疑，就不可能有未來的電動汽車帶來的大規(guī)模碳減排，同理亦適用于CCUS產(chǎn)業(yè)。

著眼未來，中國可以依托現(xiàn)存大量年輕先進的煤電機組進行CCUS的配置，在大比例風(fēng)電光伏情景下，降低對儲能系統(tǒng)的需求和壓力，能夠以較低的成本支持中國的經(jīng)濟增長和實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。應(yīng)對未來大比例風(fēng)電光伏對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性沖擊,靈活性改造后的煤電機組+CCUS模式相較于重新建立一個龐大的儲能系統(tǒng)，應(yīng)該綜合成本更低一些，其關(guān)鍵在于火電機組固定資產(chǎn)的“零成本”，以及政府如何有效地支持“零成本”。因此，CCUS的全面布局需要盡快展開，抓住時機發(fā)展CCUS產(chǎn)業(yè)，早日形成“煤電+CCUS”在電力系統(tǒng)占有一定比例的方案，彌補電力系統(tǒng)全部“可再生能源+儲能”的成本劣勢和應(yīng)對極端氣候方面的不足。

（作者系嘉庚創(chuàng)新實驗室研究員、廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長）

標(biāo)簽： CCUS 碳中和 能源結(jié)構(gòu) 清潔能源 電動汽車