對于海事產(chǎn)業(yè)而言，發(fā)展應用CCUS技術不僅有望為其實現(xiàn)碳減排目標提供更多可能性，而且還能夠為行業(yè)發(fā)展開拓更廣闊的空間。當前，航運、造船等相關產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始響應市場需求，通過二氧化碳海上運輸、液化二氧化碳運輸船等服務積極參與CCUS價值鏈。

海事產(chǎn)業(yè)在CCUS價值鏈中收獲機遇

隨著CCUS產(chǎn)業(yè)逐漸成熟進步及其重要作用日益顯現(xiàn)，該技術的應用場景也開始從陸地向海洋擴散，這種發(fā)展趨勢為產(chǎn)業(yè)鏈所涉及的各個環(huán)節(jié)提供了大量潛在發(fā)展機遇。首先，海上CCUS應用推廣將創(chuàng)造許多新的需求。據(jù)全國人大代表、中國船舶集團七二五所科技委主任馬玉璞介紹，海上碳捕集利用與封存將催生一批新裝備需求，其中捕集環(huán)節(jié)包括二氧化碳捕集裝置、再液化裝置等，運輸環(huán)節(jié)包括二氧化碳儲罐、槽車、運輸船等，利用與封存環(huán)節(jié)包括二氧化碳浮式存儲平臺、注入平臺、注井裝備等，市場前景十分廣闊。“我國工業(yè)中心，包括能源中心都分布在東部和沿海地區(qū)，發(fā)展海上碳捕集利用與封存有著良好的條件。要將由此產(chǎn)生的二氧化碳捕集、運輸、注入到深海，就需要相應的適應海洋環(huán)境的系統(tǒng)和裝置。”馬玉璞補充道。由此可見，航運、造船、海工以及相關裝備制造業(yè)都有機會在海上CCUS產(chǎn)業(yè)部署過程中挖掘新的業(yè)務。

其次，海上CCUS作為一種新技術應用能夠推動海事領域的技術創(chuàng)新，促進相關產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。圍繞海上碳捕集利用與封存，相關船用產(chǎn)品的研發(fā)制造也形成了一個產(chǎn)業(yè)鏈，中國船級社上海規(guī)范所法規(guī)與綠色技術研究部簡炎鈞主任表示：“如果我們的船舶工業(yè)能在這方面實現(xiàn)突破，對于高附加值船型的開發(fā)以及船用產(chǎn)品配套能力都有良好的提升作用。”海上CCUS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可能會在全球范圍掀起新一輪的競爭，充分把握這一機遇有助于鞏固和增強我國船舶工業(yè)在國際市場上的整體競爭力。簡炎鈞還指出，在航運業(yè)日益面臨減排重壓的環(huán)境下，作為一種能夠延續(xù)傳統(tǒng)化石燃料同時實現(xiàn)減排的顛覆性技術，CCUS的應用能夠在滿足減排法規(guī)要求的前提下延長一些船舶的生命周期，既能幫助船隊更好地履約，也能提升船隊運營的競爭力。此外，加大力度發(fā)展CCUS產(chǎn)業(yè)對于保障國家能源安全也具有重要意義。CCUS技術一方面可應用于低碳氫、綠色甲醇等清潔燃料的生產(chǎn)，促進我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，另一方面還能夠幫助依賴化石燃料的傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)脫碳，為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展爭取更多空間。

目前，我國已經(jīng)有部分企業(yè)啟動了海上CCUS項目，但因起步較晚，與國外相比仍存在一定差距。對于加快部署國內(nèi)海上碳捕集利用與封存產(chǎn)業(yè)，馬玉璞提出了兩點建議，一是要開展系統(tǒng)性的技術研究。實際上，目前在發(fā)展海上碳捕集利用與封存方面已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗，二氧化碳收集壓縮等單項技術已經(jīng)比較成熟了，還有部分技術則是通用的，例如海上石油鉆井平臺的開發(fā)、天然氣水合物的開采技術等，但還需要進行更加系統(tǒng)性的研究，使其能夠適應海洋環(huán)境。而且一些技術應用大型化之后還要考慮能耗和成本問題。因此，建議國家科技部、工信部等部委設立相關科研項目，將單項技術進行整合，為海上CCUS的應用推廣打下堅實的技術基礎。二是要支持建設示范工程。正如發(fā)展海上風電一樣，開展海上CCUS項目也需要很高的前期投資，需要國家制定相應的激勵政策，投入科研經(jīng)費，啟動一批示范工程，為首套裝備的研發(fā)創(chuàng)造條件。海上CCUS的發(fā)展并非某一行業(yè)獨占，將會涉及船舶、海洋工程、能源化工以及環(huán)保等眾多領域，因此需要打通產(chǎn)業(yè)鏈條，通過示范工程讓參與各方意識到能夠真正從中獲益，為海上CCUS項目的商業(yè)化運營鋪平道路。還有一點需要注意的是，海上二氧化碳封存存在泄露風險，封存裝置的選材和設計非常重要，必須加強其腐蝕保護，防止海生物附著；另外，封存場地的選址也應合理，需要充分考查海底情況，遠離地震帶和國際斗爭的熱點地區(qū)。

船舶運輸二氧化碳是重要一環(huán)

IEA《清潔能源轉型中的CCUS》報告指出，能夠安全可靠地運輸二氧化碳的基礎設施的可用性是成功部署CCUS的必備要素。管道和船舶是目前大規(guī)模運輸二氧化碳的兩種主要選項，短途和少量的二氧化碳也可以通過槽車或鐵路運輸，不過每噸二氧化碳的運輸成本會更高。選擇二氧化碳運輸方式時主要需要考慮經(jīng)濟因素和監(jiān)管框架。管道是陸上大量運輸二氧化碳成本最低的方式，海上運輸則根據(jù)距離和數(shù)量而定。在世界許多地方，重新利用現(xiàn)有的石油和天然氣管道來運輸捕集的二氧化碳具有相當大的潛力。這可以顯著降低開發(fā)二氧化碳基礎設施的成本，因為改造現(xiàn)有管道所需的投資估計僅為新建管道成本的1%～10%。此外，現(xiàn)有管道的再利用還有助于避免管道退役的巨額浪費。

通過船舶將二氧化碳運輸?shù)胶Ｉ戏獯嬖O施具有更大的靈活性，特別是在具備多個海上接收設施的情況下。航運的靈活性還可以促進二氧化碳捕集中心的初步開發(fā)，隨著二氧化碳捕集量的增長，這些中心隨后可以連接或轉換為永久的管道網(wǎng)絡。報告還強調(diào)，對于區(qū)域CCUS集群，海運二氧化碳或許是可行的。在某些情況下，船舶運輸在成本上還可以與管道相媲美，尤其是長距離運輸，封存資源有限的國家可能更需要這種方式。對于少量二氧化碳(最高200萬噸/年)的長距離運輸來說，航運是成本最低的選擇。以前的船舶運輸二氧化碳主要是為食品行業(yè)服務，近年來，隨著海上CCUS項目的興起，船舶運輸二氧化碳作為CCUS價值鏈中重要一環(huán)的作用愈加凸顯，市場上對大規(guī)模船舶運輸二氧化碳的興趣也在快速增長，越來越多航運公司開始打造專用的二氧化碳運輸船隊，發(fā)展二氧化碳海運業(yè)務。

作為最早開發(fā)海上CCUS項目的地區(qū)，歐洲在船舶運輸二氧化碳業(yè)務的發(fā)展上也走在前列。2021年3月，挪威國家石油公司(Equinor)、殼牌(Shell)和道達爾能源(TotalEnergies)共同成立了合資企業(yè)北極光(NorthernLights JV)，從事二氧化碳運輸和儲存服務。同年5月，丹麥船東Evergas與Ultragas聯(lián)合成立了全球第一家專門從事海運二氧化碳的航運公司——Dan-UnityCO2，擬打造一批專用于二氧化碳運輸?shù)拇�舶，將捕集的二氧化碳運輸?shù)教囟ǖ攸c進行封存或再利用。該公司與冰島碳捕集與儲存技術專家Carbfix達成協(xié)議，將在2025年推出二氧化碳運輸和儲存服務。隨后，Dan-UnityCO2加入了丹麥最大的CCS項目Greensand的第二階段，負責二氧化碳運輸方案的開發(fā)。2022年3月，Dan-UnityCO2宣布與比利時駁船運營商Victrol建立合作伙伴關系，通過內(nèi)陸航運為北歐企業(yè)提供端到端的碳捕集與封存解決方案。從工業(yè)設施中捕集的二氧化碳將通過Victrol運營的駁船運送到安特衛(wèi)普或鹿特丹等主要港口，然后轉移到Dan-UnityCO2計劃建造的更大的遠洋船舶上，再輸送到冰島進行封存。今年1月，挪威航運集團Knutsen與日本郵船(NYK)宣布成立合資企業(yè)Knutsen NYKCarbonCarriers(KNCC)，雙方各持有50%的股份。新公司將利用Knutsen開發(fā)的PCO2®技術在全球范圍內(nèi)進行液化二氧化碳海上運輸和儲存的商業(yè)開發(fā)，同時也將建造和運營基于其他技術的低/中壓船舶。早在成立KNCC之前，Knutsen與日本郵船已經(jīng)開始了對CCUS技術的探索，二者都參與了研究船上碳捕集與儲存解決方案的DecarbonICE國際項目。今年5月，希臘船東PeterLivanos也高調(diào)進軍CCUS這一全新領域，宣布通過初創(chuàng)公司EcoLog投資打造60艘二氧化碳運輸船及相關碼頭設施，預計從2035年起每年運輸5000萬噸二氧化碳。

與此同時，日本船東也瞄準了二氧化碳海運市場。除了日本郵船之外，商船三井(MOL)和川崎汽船(KLine)也在積極開展相關項目。2021年3月，商船三井投資了LarvikShipping，這是一家有著30多年工業(yè)級液化二氧化碳運輸船管理經(jīng)驗的挪威公司。6月，商船三井與川崎汽船啟動了大型二氧化碳運輸船研究項目，這是由日本新能源和工業(yè)技術開發(fā)組織(NEDO)領導的CCUS技術研發(fā)和示范計劃的一部分。商船三井負責大型液化二氧化碳運輸船的基本設計工作，川崎汽船與其他合作伙伴將開發(fā)技術來實現(xiàn)二氧化碳長距離大規(guī)模運輸并降低其成本。今年2月，商船三井與馬來西亞國油(Petronas)簽署諒解備忘錄，雙方將共同研究用于亞太和大洋洲地區(qū)CCUS價值鏈的液化二氧化碳海運解決方案。

二氧化碳運輸船和相關裝備的開發(fā)

海上碳捕集、運輸、封存和利用等活動的開展自然也帶動了二氧化碳運輸船和相關裝備的研發(fā)熱潮。在這方面，目前中日韓的主流船廠都取得了豐富的成果。2021年8月，江南造船推出了“零碳”型氨燃料液化二氧化碳運輸船設計方案，已獲得船級社AIP認可。該型船滿足氨燃料Ready設計要求，配置3500cbm氨燃料儲罐，液貨系統(tǒng)設計同時滿足二氧化碳、無水氨以及LPG的兼裝要求，提高了船舶運營靈活性。針對二氧化碳蒸發(fā)氣體，提供了二氧化碳再液化和液貨艙蓄壓兩種備選方案，方便船東根據(jù)不同航程需求和初投資預算選擇最具經(jīng)濟效益的方案。10月，大連船舶重工集團獲得挪威北極光公司2艘7500cbm液化二氧化碳運輸船訂單，為全球首制，總長約130米，型寬21.2米，首制船計劃于2024年第一季度交付。該船配備全球首次使用的全壓式C型液貨罐，由特殊材料加工制作，主機配置LNG與MGO雙燃料，并應用轉子風帆及氣泡減阻兩種創(chuàng)新技術。今年1月中旬，中國船級社為中國船舶集團有限公司第七一一研究所頒發(fā)了全球首份船載CCUS系統(tǒng)AIP證書。2月，中國船級社與江南造船、七一一所在上海簽署了“裝備CCUS系統(tǒng)的新型低碳排放大型液化氣船船型研發(fā)”技術合作協(xié)議。該協(xié)議以江南造船最新的大型液化氣體船為載體，裝備由七一一研究所定制設計的CCUS系統(tǒng)，中國船級社將對安裝CCUS系統(tǒng)的船舶提供包括船型技術方案、EEDI計算方法指導及船型認可在內(nèi)的技術服務。據(jù)簡炎鈞介紹，中國船級社正在開展船舶應用CCUS系統(tǒng)的船型開發(fā)和原理性認可，包括VLCC、VLOC和VLEC等，為后續(xù)的審圖、檢驗積累技術儲備。

2021年4月，由日本新來島造船主導開發(fā)的“二氧化碳運輸船(圧入船ready)”概念設計獲得了船級社AIP認可，這是全球首個獲得AIP認可的液化二氧化碳運輸船設計。該船型不僅可運輸二氧化碳，而且在二氧化碳貨艙前配備了一個專門用于壓入的系統(tǒng)空間，可滿足將二氧化碳壓入海床封存的需要。主推進系統(tǒng)采用雙軸全回轉推進方式，船尾設計為可以減少船體阻力的Buttock-Flow型，既滿足在海上進行二氧化碳壓入作業(yè)所需的位置穩(wěn)定要求，又保證了適合遠洋航行的推進性能。三菱造船于8月和法國能源巨頭TotalEnergies聯(lián)合啟動了液化二氧化碳運輸船可行性研究，緊接著與日本郵船達成大型液化二氧化碳運輸船開發(fā)協(xié)議，并于今年2月與船東SanyuKisen簽署液化二氧化碳運輸船建造合同，隨后還與商船三井共同完成了氨氣/液化二氧化碳兼用運輸船概念研究。韓國船廠在這方面也不遜色。2021年3月，韓國造船海洋公司(KSOE)、現(xiàn)代尾浦造船以及馬紹爾群島海事管理局等機構簽署協(xié)議，將聯(lián)合開發(fā)能夠穩(wěn)定儲存并運輸液化二氧化碳的船舶。現(xiàn)代尾浦造船將開發(fā)貨物圍護系統(tǒng)，KSOE將提供二氧化碳貨物處理系統(tǒng)。8月底，韓國浦項制鐵(POSCO)與KSOE以及其他合作伙伴共同簽署了技術開發(fā)協(xié)議，宣布將在2025年前開發(fā)一艘20000cbm大型液化二氧化碳運輸船，POSCO將開發(fā)作為大型液化二氧化碳運輸船核心的儲罐鋼材和技術，KSOE及旗下現(xiàn)代尾浦造船將負責開發(fā)設計和建造運輸船所需的焊接技術。9月，韓國現(xiàn)代重工(HHI)及其母公司KSOE的40000cbm液化二氧化碳運輸船設計獲得了船級社AIP認可。今年1月底，三星重工開發(fā)的適用于LNG動力船的船載CCS系統(tǒng)獲得了船級社AIP認可。4月，大宇造船的70000cbm超大型液化二氧化碳運輸船也獲得了船級社AIP認可，該型船總長260米，型寬44米，是當前獲得船級社認證的全球最大液化二氧化碳運輸船。

其他船舶技術提供商也在積極開展相關研發(fā)項目。2021年4月，瓦錫蘭開發(fā)的液化二氧化碳運輸船貨艙設計方案獲得了船級社AIP認可。10月，韓國LatticeTechnology與比利時船東Exmar宣布將合作開發(fā)新型二氧化碳運輸船，初步構想是設計一艘195米長的巴拿馬型船，貨艙容量40500cbm，還將配置一個3000cbm的儲罐，用于存儲LPG、氨和LNG等燃料。11月，TGE Marine為Dan-UnityCO2設計的12500cbm和22000cbm二氧化碳運輸船獲得了船級社AIP認可。為了解決二氧化碳儲罐容量和安全等問題，挪威系統(tǒng)集成專家Høglund MarineSolutions與德國設計公司HBHunte合作開發(fā)了一套二氧化碳儲罐和貨物裝卸系統(tǒng)，其雙葉儲罐設計大大提高了二氧化碳儲存能力，比當前最大的儲罐容量高出了一倍。