碳捕获技术仍处于早期阶段，项目成果不及预期。
本文为元气资本第163篇原创文章
分析师）李圣蓉
微信公众号）yuanqicapital
核心内容
1、市场机遇、税收激励和“负碳”形象的可能性，吸引了石油巨头入局。
2、尽管巨额资金利好碳捕获项目，但对实现气候目标的影响仍存在争议。
3、碳捕获技术仍处于早期阶段，项目成果不及预期。
今年4月，联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）发布了有关气候变化的最新报告。报告指出，如果想达成巴黎协定（The Paris Agreement）的目标，即将全球平均气温较前工业化时期升温幅度限制在1．5°C，世界必须在2025年之前达到温室气体排放峰值。
报告中特别强调了二氧化碳去除和低排放技术的支持。碳捕获、利用与封存（CCUS）是对实现这一全球气候目标有积极意义的前沿技术。 碳捕获（Carbon Capture）这一环节，目前主要有两种形式：一种是将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来；另一种称为直接空气捕获（DAC），即从环境空气中去除二氧化碳。这两种形式中，第一种得到了石油巨头们的广泛支持。 埃克森美孚（XOM．US）、雪佛龙（CVX．US）、壳牌、BP（BP．US）等石油公司，都已有成熟的运行中的碳捕获项目，并同时通过投资的方式资助新兴碳捕获创业公司。
在这些石油巨头中，碳捕获领域最为领先的是埃克森美孚。埃克森美孚在碳捕获和封存技术方面拥有超过30年的经验，拥有全球约五分之一的二氧化碳捕集能力，并已捕集了全球约40％的人为捕集二氧化碳。埃克森美孚认为，到2040年，碳捕集市场将达到2万亿美元。2021年，埃克森美孚宣布，计划到2025年投资30亿美元用于低排放能源解决方案。
1
入局碳捕获动因：市场机会、税收激励、负碳可能性
一项重大任务将意味着巨大的市场机会。据国际可再生能源机构（IRENA）对达成1．5°C气候目标所需途径的分析报告，约有20％的减碳份额涉及碳捕获。即每年需要通过碳捕获去除7．38 Gt的二氧化碳（7，380，000，000吨）。而在碳的价格方面，即为激励减排而向排放者收取的金额，截至2021年4月，世界上碳税最高的国家瑞典的价格为137美元／吨。 自2012年以来，该国的排放量仅下降了8％，远低于《巴黎协定》的目标，这表明碳价格可能需要大幅上涨。假设价格为137美元／吨，基于IRENA计算的7．38 Gt需求，碳捕获行业的潜在市场规模可能达到1万亿美元。
来源：IRENA
碳捕获市场的可扩展性和对大型资本的需求解释了石油巨头们的兴趣。从理论上讲，开发碳捕集项目的公司有相当大的收入潜力。例如，埃克森美孚占全球原油市场的2．3％。如果它能在全球碳减排中占有同样的份额，碳价格为每吨137美元，可触及的市场减排价值为1万亿美元，那么每年的减排收入将达到230亿美元。
针对碳捕获的税收激励是吸引石油巨头的另一重要原因。加拿大总理Justin Trudeau在4月公布的联邦预算中提出了一项最高可达60％的可退还的投资税收抵免，以鼓励该国的石油和天然气公司参与到碳捕集和储存、利用项目中。在美国，国内税收法（Internal Revenue Code）第45Q条规定，根据项目的时间和类型，每捕获和封存一公吨碳，税收抵免从不到12美元到50美元不等。拜登政府的重建美好未来法案（Build Back Better Act，简称BBB）则试图修订45Q，希望将捕获和封存项目的税收抵免增加到每公吨85美元。
此外，碳捕获利用的过程可以直接用于提高石油采收率。石油行业对捕获的二氧化碳主要有两种利用方式，一种是将其出售给工业设施，另一种将其注入地下以提高石油采收率。这种将二氧化碳注入现有油田的过程是称为“提高石油采收率”（enhanced oil recovery ，EOR）技术。添加二氧化碳会增加油藏的整体压力，迫使石油流向生产井。二氧化碳还可以与油混合，提高其流动性，使其更容易流动。
2
有助于实现降碳目标？尚有争议
单就石油巨头和碳捕获而言，这种合作是双赢的。碳捕获项目不论是技术开发还是项目前期基础设施本身，都需要巨额资金的投入，并且项目回款周期较长，除了政府部门之外，传统能源企业的资金支持至关重要。但从实现降碳这一长线气候目标的角度，对于石油巨头入局碳捕获的动机是否单纯，以及通过这些项目能达到的实际减碳效果，国际上尚有较大争议。
上月加拿大最新出台的针对碳捕集投资的税收减免就引发了超过30，000名加拿大人和400多名学者的联合反对信。部分批评者们认为，减少传统化石能源的消耗才是对气候有益的，这一政策其实是在借助公款为石油大亨继续挖油。另一种观点则认为，在气候目标时限紧张的状况下，将资金用于给传统能源公司提供碳捕获项目补贴，远不及去支持更为「纯粹」的新兴技术公司，投入到其他更快见效的项目中。
事实上，石油公司目前的举动也验证了部分批评者的猜想。Occidental（西方石油，OXY．US）的首席执行官Vicki Hollub曾表示，公司将扩大而不是削减石油产量，利用捕获的二氧化碳来生产该公司标榜为“净零石油”的产品。Occidental目前计划使用从其德克萨斯工厂捕获的大部分二氧化碳，通过将其泵入老化的油田，将更多的石油从地下挤出。并且将在加州碳交易市场出售其用于生产石油的捕获二氧化碳的信用额度以获得数千万美元的资金。即最终导致了更多的排放。
3
碳捕获项目进展：不及预期
在石油巨头中，埃克森美孚、雪佛龙和道达尔在碳捕集方面处于领先地位。埃克森美孚目前在美国的碳捕获和储存设施，每年能够捕获700万吨二氧化碳；在卡塔尔，公司与卡塔尔石油公司合作，每年能够捕获210万吨；在澳大利亚，它与雪佛龙和壳牌合作开发的Gorgon CCS System每年能够捕获400万吨，其二氧化碳的年储存能力相当于每年减少100万辆乘用车上路。埃克森美孚还在美国休斯敦工业区建立了一个新的碳捕集中心，预计到2040年，该中心每年将储存1亿吨二氧化碳。
来源：埃克森美孚
尽管新的碳捕集中心在不断投入使用，但产能还是远远低于国际能源署（IEA）的预测。在2009年的第一份相关报告中，IEA预测到2020年，将有22GW的项目投入运营，但实际实现的项目还不到0．5GW。
而已建成的项目也未达到标准。目前各国的旗舰碳捕获项目实现的捕获率远低于国际能源署（IEA）建议的85％的指标。美国的旗舰Petra Nova项目捕获率不到40％，而加拿大的Boundary Dam项目的总体捕获率为31％。
埃克森美孚的 Shute Creek CCUS 项目的数据再次证实了这一点。该项目旨在从输出气体中去除二氧化碳并将其转化为可销售的甲烷，自1986年启动以来仅实现了50％的捕获率，其中只有3％实际存储在地下。大多数捕获的二氧化碳已出售给其他石油公司，这些公司用它从枯竭的油井中回收更多的石油。总的来说，该项目仅捕获了公司声称将捕获的二氧化碳的 34％左右。
4
碳捕获技术：仍在早期阶段
碳捕获项目进展落后于预期，并非是一件出乎意料的事。碳捕获技术仍在快速发展中，目前还处于早期阶段。 本质上，所有类型的碳捕获都是气体分离问题，目标是纯净的二氧化碳。最好是在高压下，这样它就可以进入管道，安全地注入地下。随着排放的二氧化碳越来越稀薄，提取二氧化碳所需的能量增加。
钢铁厂和许多化学过程的二氧化碳排放量往往在15％到80％之间。化石燃料在空气中燃烧产生的烟气，如燃煤或天然气发电厂，其二氧化碳含量一般低于15％。
目前最成熟的碳捕获方式是溶剂法：富含二氧化碳的烟气在接触塔上流动，与向下滴入的溶剂混合。减少的CO₂气体从顶部排出，而CO₂富溶剂从底部排出，流向剥离塔的顶部。在那里，当溶剂向下滴时，通常是通过蒸汽加热。热量迫使CO₂从溶液中释放出来，进入收集系统。更新后的溶剂回到接触塔重新开始。
来源：CO2CRC
碳捕获溶剂分为化学溶剂和物理溶剂，其中以胺类为代表的化学溶剂是目前主流选择。例如行业标准的30％单乙醇胺水溶液，通过与水和CO₂形成碳酸盐、碳酸氢盐和氨基甲酸盐的可逆化学反应来提高CO₂溶解度。胺类溶剂具有技术成熟的优势。这些系统很容易理解，具有投资者知道如何分析的明确的经济和风险概况。但是用胺捕获CO₂的成本很高。安装在发电厂的系统中，它们消耗了工厂能源输出的30％－50％。
被认为有前景的两个下一代碳捕集技术是固体吸附剂和膜。美国国家碳捕集中心的Northington表示，现有的胺系统可以以每公吨60至65美元的成本捕获碳。高级胺和其他第二代溶剂的价格约为每公吨40美元。Northington透露，少数将使用高级胺的商业装置现在处于早期工程阶段。Northington预测，固体吸附剂、膜和其他转化技术将达到每公吨30美元或更低。
固体吸附剂包括沸石、金属有机骨架（MOF）、活性炭和多孔二氧化硅颗粒。通常，固体吸附剂具有比胺更快的吸收动力学，并且需要更少的能量来再次释放CO₂。与大多数溶剂相比，它们每单位体积还可以容纳更多的CO₂。这意味着固体吸附剂系统可以更小，从而降低资本成本，并且可使用真空或适度的热量去除其CO₂。埃克森美孚、川崎重工、TDA Research等公司正在测试用于烟气捕集的固体吸附剂系统。
膜比固体吸附剂更先进。膜系统使用选择性渗透材料，利用CO₂与气体混合物的其余部分之间的微小化学和物理差异来实现分离。与胺一样，膜已被用于天然气加工和其他CO₂压力和含量高的领域。Northington预计膜将在化学工业和重工业的碳捕获中发挥重要作用，这些行业的CO₂浓度为中度至高。
5
国内石油企业碳捕获项目现状
减排和提升石油采收率是国内石油企业部署碳捕获的主要动机。以中国石化（600028．US）为例，中国石化目前正在中国实施24个CO₂ EOR（二氧化碳驱提高石油采收率）项目，这些项目的石油总产量为2500万吨，这是其到2050年实现净零排放目标的一部分。
其位于中国东部山东省的胜利油田应用煤制气CO₂捕集技术，捕集能力为每年70万吨。它已经在其胜利电力计划中运营一个100吨／天的CCS和EOR综合项目。捕获的纯度为99．5％的CO₂注入胜利油田的低渗透油藏，用于提高采收率和封存。应用该技术后，胜利石油采收率提高了15％，CO₂排放量每年减少30，000吨。
此外，国内石油企业也在带头推进海上CCS项目进展。去年，中海油（600938．SH）在其位于南海珠江口盆地的油田启动了碳捕集与封存（CCS）项目，这是中国首次将CCS技术应用于海上油田。中海油表示，该项目每年将捕获30万吨CO₂，相当于种植1400万棵树。
本文由公众号元气资本原创撰写，文中观点仅供参考，不构成投资建议。
