客观日本

日本与马来西亚合作地下贮存CO₂,探索绿色转型多样化

2025年06月18日 能源环境

2025年5月的东京,忽冷忽热,时阴时雨,很少见到艳阳天。往年6月才来的梅雨,似乎提前了整整一个月。这种气候异常,让我们确实感受到了全球温暖化的行进,以及对其回应的急迫性。然而,每当我们浏览有关异常气候及其对策的报道时,往往面对一堆流行的词汇,如节能减排、绿色转型、碳中和、二氧化碳贮存等等,与日常生活有一定的距离,很难置身其中,拥有实际感受。

4月28日《日本经济新闻》报导:“日本与马来西亚就CO₂地下贮存达成一致,最快从2030年开始,为海外首次(日文原題:『CO₂地下貯留でマレーシアと合意へ 海外で初、30年にも開始』)”。阅读这篇报导时,笔者脑际闪现出了很多问号:日本为何要将CO₂运输到遥远的马来西亚封存,为何不在自己国家封存,这样的项目有利可图吗?CO₂封存在日本节能减排的计划中占比多少?需要哪些技术?日本与别国在技术方面有何差异?

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CO₂地下贮存示意图

或许读者也会产生类似的疑问。为此,笔者就此进行了调查并作如下整理,呈现给读者,以便让读者有一个全面的了解。

首先,让我们来看看日本的碳中和政策下的绿色减排的核心目标。该目标分为如下所示的短期目标、长期目标、以及行业细分项目。

  短期目标:2030年(相较2013年)减排46%,其中电力部门需减排44%。
长期目标:2050年实现碳中和,构建“脱碳社会”。

行业细分目标(据经产省METI《能源基本计划》):

  电力:减排44%(主要通过可再生能源、核电、煤电淘汰)。
工业:钢铁、化工等减排30-40%。
交通:电动车普及+生物燃料减排50%。2035年起,禁售纯燃油车,电动车占比100%。

由于基准年即日本排放峰值年(2013年)的碳排放量为 14.08亿吨CO₂,因此,2030年减排总量为 6.48亿吨,也即2030年的允许排放量为7.6亿吨。

在上述计划中,可再生能源与核能贡献占大头,2030年的短期目标里,约减排70%(4.5亿吨/年),而二氧化碳捕集与封存(CCS)为600-1200万吨,仅占总减排量的1-2%(0.06-0.12亿吨/年)。到2050年,CCS占比将达到10-15%。这些数据可以整理成如下简表。

指标 2030年 2050年
减排目标 较2013年减46%

较2013年减100%
年减排量 6.48亿吨 14.08亿吨(净零)
CCS封存量 0.06~0.12亿吨(1~2%) 1.2~2.4亿吨(10~15%)
主要技术 可再生能源、核电、节能 氢能、CCS、碳移除技术

短期来看,碳捕集与封存(CCS)的占比很小。但是,因为其对应于优先减排行业,如钢铁(高炉煤气捕集,如神户制钢试验)、化工(制氢/氨过程排放)、以及电力(煤电+CCS过渡方案)生产过程中产生的二氧化碳,因此,对于实现碳中和有很重要的意义。

日本首个大型CCS示范项目于2016-2019年在北海道苫小牧进行,由日本CCS调查公司(JCCS)运营,累计封存来自炼油厂的约30万吨CO₂至海底咸水层。该项目验证了技术可行性,但封存规模较小。目前该公司正在北海道和九州评估新的封存场地。

由于日本地质条件复杂(地震频发、陆架狭窄),封存潜力主要集中在近海深部咸水层和枯竭气田,理论容量约120亿吨,但经济可开发量则较低。受限于国内封存条件不足,日本企业转而积极投资海外项目。于是,便有了本文前述报导:与马来西亚合作开发CO₂地下贮存(CCS)。

马来西亚Kasawari CCS项目,位于沙捞越州近海,为枯竭的油气田,封存潜力约5亿吨,是全球最大的海上CCS项目之一。早在2023年,日本经济产业省就与马来西亚就签署了协议,共同开发CCS价值链。包括对封存场地的联合评估;制定将CO₂从日本出口至马来西亚封存的法规;统一技术标准与监测方法等等。同年8月,川崎重工就从该项目中标了一台油气压缩机,这是对该公司的油气压缩机面向东南亚出口半个世纪实力的认可。

该项目将从日本国内的火力发电厂以及钢铁化工企业回收CO₂,并将其液化,使用液化CO₂专用运输船,运输到马来西亚海岸封存。预计年间最大可贮存1000万吨CO₂。参与该项目的川崎重工正在开发容量为4万立方米的液化CO₂专用运输船,该运输船可以维持-50℃低温运输,能耗较传统方案降低20%。目标2027年投入使用。

日本CCS发展起步较晚,目前封存量仅占全球的不到1%,远低于美国与挪威。但是,日本在碳捕集技术(如三菱重工的KS-1溶剂)和船舶运输(川崎重工的液化CO₂运输船)上有技术储备。而且,由于日本近海地形复杂,地震频发,日本的CCS选址评估标准很严格,并利用3D地质建模预测断层分布。在北海道苫小牧CCS示范项目中,部署了海底地震仪、水化学传感器和遥控潜水器(ROV)定期巡检。开发AI算法分析监测数据,提前预警异常。积累了独自的技术。

与马来西亚的合作若能成功,该模式或可复制至越南、菲律宾,可助力日本建立“亚洲CCS网络”,推动区域合作,成为技术输出方。日本在CCS领域采取“国内示范+海外拓展”的双轨策略,虽然短期内难以实现大规模封存,但技术研发和国际合作为其在亚洲市场提供了潜在影响力。能否实现2030年目标,取决于政策落地速度和技术成本下降的程度。

在经济效益方面,目前全球平均碳价约50美元/吨。如果CCS的成本小于这个价位,则有望盈利。短期来看,这个目标很艰巨。据测算,从日本北九州工业区至马来西亚沙捞越的单次运输成本就要800万美元。可见,只有达到一定的规模,才可以降低成本。

但是对于碳排放企业,如电力与钢铁企业而言,不管盈利与否,CCS是必须的选项。2024年日本修订了《电力脱碳法》,要求燃煤电厂2030年后必须配套CCS,否则就得退出业务。目前日本煤电在总发电量的占比仍达30%之高,2030年相较2013年需减排40%,仅靠燃料氨混烧无法达标。对于火力发电公司,CCS是绕不过去的一道关卡。这也是为什么关西电力这样的大型电力公司积极参与马来西亚项目的原因。据有关评估,如果电力公司规模化应用碳捕集技术,可使整体成本从80美元/吨降至60美元/吨。这也是日本2030年目标之一。而电厂高温烟气捕集则是日本的强项。

既然是绕不开的门槛,不如大步跨过去。日本跟马来西亚的合作,不仅可以为将来的规模化经营积累经验,先合规,再赢利。也是应对全球温暖化,造福人类的举措。

供稿 / 戴维
编辑修改 / JST客观日本编辑部