CCUS 技术可以通过以下三个关键方面支持并扩大低排放制氢及其利用的规模。
减少现役制氢设施的排放。中国拥有一些全球最为年轻的化工生产和炼油设施。 目前甲醇厂和氨厂的平均使用年限分别为 8 年和 17 年,而典型的化工厂寿命一般 为 30 年(IEA,2020a)。较低的平均使用年限意味着这些工厂的 CO2 排放有在 未来几十年被锁定的风险。如果维持近年来典型运行条件,中国现有的所有能源 基础设施和工厂将在 2020~2060 年间累计排放约 1750 亿吨 CO2(IEA,2021a)。 为工厂加装 CCUS 技术能够使其继续运行,同时显著减少排放。目前,全球有 15个加装 CCUS 设施的大型化石燃料制氢项目正在运行,CO2 捕集量超过 1000 万 吨/年。
为部分地区新增制氢产能提供了一种具有成本效益的手段。随着时间的推移,电 解水制氢的成本有望大幅下降,并且在中国太阳能和风能资源丰富的地区成为具 有成本效益的生产途径。同时,在其他地区,如果煤炭开采过程产生的甲烷排放 能够降至足够低,则可以利用煤制氢结合 CCUS 技术扩大低排放制氢的规模。在 CO2 封存能力高、可获取低成本化石燃料和可再生资源有限的地区,煤制氢结合 CCUS 技术在中短期内可能仍然是一种具有成本效益的选择。目前,全球多个地 区正在规划或建设加装 CCUS 技术的化石燃料增制氢新产能,预计每年生产超过 1000 万吨/年的氢气,并捕集超过 8000 万吨/年的 CO2。
提供捕集的 CO2 和氢气生产运输燃料。CO2 可以用来将氢气转化为碳基合成燃料, 其易于处理并可作为气态或液态化石燃料的替代品,但具有更少的 CO2 足迹。 CO2 可以从一系列来源(例如,碳密集的化石和生物燃料、空气)捕集,但是由 于所利用的 CO2 将在燃料燃烧时释放出来,因而捕集源类型将对所实现的减排效 果产生重要影响。为了实现碳中和,CO2 需要逐步更多地从生物源或空气中捕集。 在一些难以直接使用电力或氢能而需要继续依赖碳基燃料的行业(例如航空), 合成燃料将变得重要。在全球范围内,已有几家致力于氢气和 CO2 合成液体燃料 的公司,正在运营试点规模或正在建设工业规模设施。同时,中国政府因也在探 索将低排放燃料用于长途运输的潜力(中国能源基金会,2020)。