我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究

　　編者按 本+文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 ta np ai fan g.com

　　碳捕集利用與封存是實現(xiàn)碳中和目標不可或缺的重要技術選擇。碳捕集利用與封存技術不僅可以實現(xiàn)化石能源利用近零排放，促進鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)的深度減排，而且在碳約束條件下增強電力系統(tǒng)靈活性、保障電力安全穩(wěn)定供應、抵消難減排的二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體排放、最終實現(xiàn)碳中和目標等方面具有重要意義。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

　　中國工程院李陽院士科研團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》發(fā)表《我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究》一文，對我國碳捕集利用與封存技術水平、示范進展、成本效益、潛力需求等進行了全面評估。文章指出，我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展迅速，與國際整體發(fā)展水平相當，目前處于工業(yè)化示范階段，但部分關鍵技術落后于國際先進水平。在工業(yè)示范方面，我國具備了大規(guī)模捕集利用與封存的工程能力，但在項目規(guī)模、技術集成、海底封存、工業(yè)應用等方面與國際先進水平還存在差距。在減排潛力與需求方面，我國理論封存容量和行業(yè)減排需求極大，考慮源匯匹配之后不同地區(qū)陸上封存潛力差異較大。在成本效益方面，盡管當前碳捕集利用與封存技術成本較高，但未來可有效降低實現(xiàn)碳中和目標的整體減排成本。為此，文章建議，加快構建碳捕集利用與封存技術體系，推進全鏈條集成示范，加快管網布局和基礎設施建設，完善財稅激勵政策和法律法規(guī)體系。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com

　　一、前言 內-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網 t an pa i fa ng . c om

　　二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）指將 CO2 從能源利用、工業(yè)過程等排放源或空氣中捕集分離，通過罐車、管道、船舶等輸送到適宜的場地加以利用或封存（見圖 1），最終實現(xiàn) CO2 減排的技術手段，是我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標技術組合不可或缺的重要構成部分。CCUS 技術不僅可以實現(xiàn)化石能源利用近零排放，促進鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)的深度減排，而且在碳約束條件下增強電力系統(tǒng)靈活性、保障電力安全穩(wěn)定供應、抵消難減排的 CO2 和非二氧化碳溫室氣體排放、最終實現(xiàn)碳中和目標等方面具有重要意義。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com

　　近年來，我國高度重視 CCUS 技術發(fā)展，相關技術成熟度快速提高，系列示范項目落地運行，呈現(xiàn)出新技術不斷涌現(xiàn)、效率持續(xù)提高、能耗成本逐步降低的發(fā)展態(tài)勢。與此同時，CCUS 技術的內涵和外延進一步豐富和拓展?！?ldquo;十四五”規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》明確將 CCUS 技術作為重大示范項目進行引導支持，未來 CCUS 技術在我國實現(xiàn)碳中和目標、保障國家能源安全、促進經濟社會發(fā)展全面綠色轉型、推進生態(tài)文明建設的過程中將會發(fā)揮更為重要的作用。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com

　　《中國碳捕集利用與封存技術發(fā)展路線圖》《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）》對我國 CCUS 技術現(xiàn)狀進行了總結與梳理，提出了政策建議與發(fā)展路徑。《第三次氣候變化國家評估報告》《中國二氧化碳利用技術評估報告》從技術角度闡述了 CO2 利用技術的成熟度、減排潛力和發(fā)展趨勢。國際能源署、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）對 CCUS 在全球范圍內的減排潛力進行了評估，2070 年全球要實現(xiàn)近零排放，CCUS 技術累積減排約 15% 的排放量；2100 年要實現(xiàn) 1.5℃溫升控制目標，全球 CCUS 累積減排 5.5×1011~1.017×1012 t CO2。在碳中和情景下，2060 年我國 CCUS 捕集量可達約 1.6×109 t CO2。

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　　近期，全球 CCUS 研究院對世界 CCUS 設施現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了梳理，國內部分示范工程被納入其中；但有關我國 CCUS 技術示范的整體情況仍待全面梳理。針對于此，本文對截至 2021年 7 月我國已投運和建設中的 CCUS 示范項目進行系統(tǒng)調研，立足經濟社會發(fā)展的基本國情和應對氣候變化的戰(zhàn)略需求，總結我國 CCUS 技術水平、示范工程進展、成本效益現(xiàn)狀、減排潛力態(tài)勢；進一步開展中外 CCUS 技術發(fā)展比較分析，評價我國 CCUS 技術發(fā)展情況，據此提出“雙碳”目標下 CCUS 技術發(fā)展的對策建議。

　　二、我國 CCUS 技術的發(fā)展現(xiàn)狀

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　　“十一五”時期以來，國家自然科學基金、 973 計劃、863 計劃、國家重點研發(fā)計劃等科技計劃持續(xù)支持 CCUS 技術研發(fā)，通過加強基礎研究、關鍵技術攻關、項目集成示范，CO2 捕集、運輸、利用、封存等各技術環(huán)節(jié)發(fā)展迅速，取得了系列成果。尤其是燃燒前捕集、運輸、化工利用、強化深部咸水開采與封存、集成優(yōu)化類的技術近十年來發(fā)展迅速。與國際對比分析表明（見圖 2），我國 CCUS 技術與國際先進水平整體相當，但捕集、運輸、封存環(huán)節(jié)的個別關鍵技術及商業(yè)化集成水平有所滯后。

　　注：概念階段表示提出概念和應用設想；基礎研究表示完成實驗室環(huán)境下的部件或小型系統(tǒng)的功能驗證；中試階段表示完成中等規(guī)模全流程裝置的試驗；工業(yè)示范表示 1~4 個工業(yè)規(guī)模的全流程裝置正在運行或者完成試驗；商業(yè)應用表示 5 個以上工業(yè)規(guī)模正在或者完成運行。

　　CO2 捕集技術指利用吸收、吸附、膜分離、低溫分餾、富氧燃燒等方式將不同排放源的 CO2 進行分離和富集的過程，是 CCUS 技術發(fā)展的基礎和前提。現(xiàn)階段，我國第一代捕集技術研究取得了顯著進展，大部分技術已從概念或基礎研究階段發(fā)展到工業(yè)示范水平，部分技術已經具備商業(yè)化應用能力，但大規(guī)模系統(tǒng)集成優(yōu)化缺乏工程經驗；第二代捕集技術處于實驗室研發(fā)或小試階段。我國燃燒前捕集技術發(fā)展比較成熟，整體上處于工業(yè)示范階段，與國際先進水平同步；燃燒后捕集技術處于中試或工業(yè)示范階段，相比國際先進水平發(fā)展有所滯后，特別是對于目前 CO2 捕集潛力最大的燃燒后化學吸收法，國際上已經處于商業(yè)化應用階段，我國仍停留在工業(yè)示范階段。富氧燃燒技術方面國內外均處于中試階段，整體發(fā)展較為緩慢，尤其是增壓富氧燃燒技術仍處于基礎研究階段。隨著第二代低成本捕集技術的不斷發(fā)展成熟，成本與能耗將明顯低于第一代捕集技術；為了進一步降低 CO2 捕集成本，捕集技術的代際更替應加快推進。

　　運輸指將捕集的 CO2 運送到可利用或封存場地的過程，主要包括罐車、船舶、管道運輸等方式。通常小規(guī)模和短距離運輸考慮選用罐車，長距離規(guī)?；\輸或 CCUS 產業(yè)集群優(yōu)先考慮管道運輸。在我國，罐車和船舶運輸技術都已開展商業(yè)應用，與國際先進水平同步，而輸送潛力最大的管道運輸技術剛開展相關示范，相比處于商業(yè)應用階段的國際水平差距顯著。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

　　CO2 生物與化工利用技術指利用 CO2 的不同理化特征，生產具有商業(yè)價值的產品并實現(xiàn)減排的過程。國內外技術發(fā)展水平基本同步，整體上處于工業(yè)示范階段。近十年來，各項生物與化工利用技術均有所發(fā)展，尤其是部分化工利用技術進展顯著；發(fā)展水平最高的是利用 CO2 合成化學材料技術，如合成有機碳酸酯、可降解聚合物及氰酸酯 / 聚氨酯，制備聚碳酸酯 / 聚酯材料等。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

　　CO2 地質利用與封存技術指通過工程技術手段將捕集的 CO2 進行地質利用或注入深部地質儲層，實現(xiàn)與大氣長期隔絕的技術，封存方式分為陸上和離岸兩種。在地質利用與封存方面，國內外各項技術發(fā)展水平參差不齊。從全球范圍看，強化采油和浸采采礦技術發(fā)展較快，已開始商業(yè)化應用；其余技術中，除強化深部咸水開采與封存技術正在開展工業(yè)示范以外，其他技術均處在中試及以下階段。我國地質利用與封存技術在近十年均有所發(fā)展，尤其是強化深部咸水開采技術已從概念階段發(fā)展到工業(yè)示范水平，但仍整體落后于世界先進水平；盡管驅替煤層氣技術略處于領先狀態(tài)，但經濟效益較好的 CO2 強化采油技術（CO2-EOR）在我國仍處于工業(yè)示范階段，相比進入商業(yè)化應用階段的國際水平差距明顯。

　　在 CCUS 集成優(yōu)化技術方面，近十年我國取得了較大的進步。國外 CCUS 集成優(yōu)化技術已普遍處于商業(yè)化應用階段，相比之下我國有關技術發(fā)展仍顯落后，尤其是管網優(yōu)化和集群樞紐兩類技術僅處在中試階段。上述各環(huán)節(jié)的關鍵技術發(fā)展水平不足以支撐我國 CCUS 集成耦合與優(yōu)化技術研究，制約了我國 CCUS 大規(guī)模示范工程的開展，而大規(guī)模全鏈條集成示范項目的缺失又進一步限制了集成優(yōu)化技術的提升。

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　　三、我國 CCUS 技術的示范工程進展

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　　根據科學技術部向全國征集 CCUS 示范項目的統(tǒng)計結果，自 2004 年我國第一個 CCUS 示范項目在山西投運以來，已投運和建設中的 CCUS 示范項目共有 49 個，集中在華東和華北地區(qū)；已建成的 38 個 CCUS 示范項目，累計注入封存 CO2 超過 2×106 t，形成 CO2 捕集能力 2.96×106 t/a、注入能力 1.21×106 t/a。

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　　從技術環(huán)節(jié)分布看，捕集類、化工與生物利用類、地質利用與封存類示范項目的占比分別為 39% （15 個）、24%（9 個）、37%（14 個）。在 15 個捕集類示范項目中，中低濃度排放源 CO2 捕集項目有14 個，高濃度排放源捕集項目僅有 1 個。 本+文+內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com

　　從行業(yè)分布看，主要工業(yè)行業(yè)均有涉及，覆蓋電力、煤化工、石油化工、水泥、鋼鐵等領域。在 15 個捕集類項目中，11 個來自電力行業(yè)，3 個來自水泥行業(yè)，1 個來自煤化工行業(yè)（見圖 3）。地質利用與封存技術的驅油類項目通常與化工行業(yè)結合， 13 個項目中有 5 個來自煤化工行業(yè)，2 個來自石油化工。鋼鐵行業(yè)的 CCUS 示范項目處于起步階段， 2020 年在西昌投運的 CO2 礦化脫硫渣關鍵技術與萬噸級工業(yè)試驗項目對鋼鐵企業(yè)燒結煙氣進行捕集并礦化利用。 本@文$內.容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om

　　從整體規(guī)模看，雖然目前已投運項目規(guī)模普遍較小，但是我國正在規(guī)劃的項目規(guī)模逐漸增大。在已投運的 CCUS 示范項目中，29 個在 10 萬噸級及以下，僅有中國石油(5.380, 0.20, 3.86%)化工集團有限公司中原石油勘探局的 CO2 埋存驅油、中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司的 CO2-EOR 兩個示范項目在 50 萬噸級及以上，尚無百萬噸級項目。2021 年 7 月，中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司的 CCUS 全流程示范項目啟動建設，預計 2021 年年底投運，將成為我國首個年捕集封存 CO2 百萬噸以上項目；國家能源投資集團有限責任公司泰州發(fā)電有限公司的 50 萬噸級碳捕集與資源化利用項目、新疆哈密百萬噸級 CO2 捕集與驅油項目處于籌備建設階段。值得指出的是，部分項目建成后并未持續(xù)投入運行，而是處于停運或間歇運行的狀態(tài)。目前 CCUS 示范項目成本高、收益低，有能力維持運營的項目主要來自大型國有企業(yè)或少數幾個擁有相關產業(yè)鏈的大型企業(yè)。 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com

　　目前，全球 CCUS 項目發(fā)展迅速，截至 2021年 9 月規(guī)劃、在建和運行中的商業(yè)化 CCUS 設施的數量達到 135 個，比 2020 年增加一倍以上，全部建成后每年可捕集 CO2 約 1.5×108 t。相關設施的單體捕集量呈現(xiàn)增加趨勢，數個項目超過百萬噸級；CCUS 的產業(yè)集群化發(fā)展趨勢明顯，促進了項目成本降低。與國際先進水平相比，我國 CCUS 技術在大規(guī)模示范項目的整體規(guī)模、集成程度、離岸封存、工業(yè)應用等方面存在較大差距。 本文@內/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網-tan pai fang . com

　　一是大規(guī)模商業(yè)化示范項目較少。全球處于建設階段或運行階段的大規(guī)模 CCUS 項目共有 31 個，分布在美國（13 個）、中國（5 個）、加拿大（4 個）、歐洲（4 個）、中東（3 個）、澳大利亞（1 個）、巴西（1 個）；2021 年新建了多個千萬噸級 CCUS 產業(yè)集群，其中最大的是“休斯頓航道 CCUS 創(chuàng)新區(qū)”，旨在利用多個 CCUS 工業(yè)碳源并在墨西哥灣近海地層每年封存 1×108 t CO2；處于開發(fā)后期或運行中的 CCUS 產業(yè)集群數量達到 24 個，分布在美國（6 個）、英國（6 個）、荷蘭（4 個）、希臘（1 個）、挪威（1 個）、丹麥（1 個）、加拿大（1 個）、中國（1 個）、中東（1 個）、澳大利亞（1 個）、巴西（1 個）。CCUS 產業(yè)集群體現(xiàn)了規(guī)模經濟效應，通過提高壓縮、脫水、管道和封存規(guī)模來大幅降低碳減排的單位成本。我國新疆 CCUS 產業(yè)中心計劃建設規(guī)模為 2×105 ~3×106 t CO2/a。

　　二是尚未開展百萬噸級全流程集成示范。目前，國內多數項目都是針對 CCUS 單一技術環(huán)節(jié)，與擁有多個全流程 CCUS 技術示范項目經驗的發(fā)達國家相比差距明顯。截至 2021 年 10 月，美國在建和運行中的百萬噸級以上的商業(yè)化全流程集成運營設施有 5 個，加拿大有 3 個；美國、英國、荷蘭、挪威、阿聯(lián)酋等國家建設的 CCUS 產業(yè)集群，不僅重視 CCUS 全鏈條技術環(huán)節(jié)的集成，而且通常涉及電力、石油、鋼鐵等多個工業(yè)行業(yè)，統(tǒng)籌考慮跨產業(yè)的協(xié)同發(fā)展。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com

　　三是 CO2 離岸封存技術示范滯后。我國目前還沒有海底封存示范項目運行和建設。截至 2021 年，挪威、美國、巴西、日本等國家都已開展不同規(guī)模的離岸封存示范項目，全球海底封存量累計超過了 2.5×107 t CO2；挪威政府近期批準的長船項目，將從垃圾焚燒廠和水泥廠捕集的 CO2 運輸到北海近海地下的封存地點進行永久封存，初期每年可注入和封存 1.5×106 t CO2。

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　　四是工業(yè)難減排領域的 CCUS 技術示范基礎薄弱。國內已有的 CCUS 示范項目行業(yè)分布不均衡，多數應用于電力、化工行業(yè)，沒有長期穩(wěn)定運行的水泥、鋼鐵行業(yè)大規(guī)模一體化示范項目。多個國家已經開始開展鋼鐵、水泥等難減排工業(yè)領域的大型示范項目。例如，阿聯(lián)酋 Al Reyadah CCUS 項目從鋼鐵廠排放的煙氣中捕集 CO2 并用于強化石油開采，構成了該國 CCUS 大型網絡樞紐的一部分，每年捕集、運輸和注入 8×105 t CO2。

　　四、我國 CCUS 技術的成本與效益 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om

　　（一）CCUS 技術成本 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com

　　已投運 CCUS 示范項目凈減排成本統(tǒng)計顯示，我國 CCUS 技術推廣依然面臨高能耗、高成本的挑戰(zhàn)。CCUS 技術的能耗及成本因排放源類型及 CO2 濃度不同有明顯差異，通常 CO2 濃度越高，捕集能耗和成本越低，CCUS 減排技術的 CO2 避免成本越低。在已投運的 CCUS 示范項目中（見圖 4），水泥行業(yè)受到技術成熟度的影響具有最高的捕集能耗，達到 6.3 GJ/t CO2 ；電力行業(yè)捕集能耗為 1.6~3.2 GJ/t CO2 ；煤化工行業(yè)由于捕集源和捕集技術的差異性，能耗為 0.7~2.5 GJ/t CO2 ；石油化工行業(yè)的捕集能耗最低，約為 0.65 GJ/t CO2。 本`文@內-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m

　　注：資料來源于國內現(xiàn)行 39 個示范項目成本和能耗統(tǒng)計數據。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

　　電力、水泥是我國減排成本較高的行業(yè)，凈減排成本分別為 300~600 元 /t CO2、180~730 元 /t CO2。煤化工和石油化工領域的一體化驅油示范項目凈減排成本最低可達到 120 元 /t CO2（見圖5）。結合項目成本來看，捕集能耗高的行業(yè) CCUS 示范項目成本也較高，降低 CCUS 捕集能耗對降低我國 CCUS 示范項目成本十分重要。 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com

　　注：資料來源于國內現(xiàn)行 39 個示范項目成本和能耗統(tǒng)計數據。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

　　就 CCUS 全鏈條技術而言，現(xiàn)階段全球主要碳源（煤電廠、燃氣電廠、煤化工廠、天然氣加工廠、鋼鐵廠、水泥廠）的 CO2 避免成本約為 20~194 美元 /t，我國的 CCUS 成本整體處于世界較低水平（見圖 6）。我國傳統(tǒng)電廠、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）電廠的避免成本分別為 60 美元 /t CO2、81 美元 /t CO2，相比 60~121 美元 /t CO2、81~148 美元 /t CO2 的世界平均水平處于國際最低水平。我國鋼鐵、化肥生產的避免成本分別為 74 美元 /t CO2、28 美元 /t CO2，相比于 67~119 美元 /t CO2、23~33 美元 /t CO2 的世界平均水平接近國際最低水平。我國天然氣循環(huán)聯(lián)合發(fā)電（NGCC）、水泥行業(yè)的避免成本為 99 美元 /t CO2、129 美元 /t CO2，相比 80~160 美元 /t CO2、104~194 美元 /t CO2 的世界平均水平處于低位。我國天然氣加工行業(yè)的避免成本為 24 美元 /t CO2，相比 20~27 美元 /t CO2 的世界平均水平處于中等位置。 本文+內-容-來-自；中^國_碳+排.放_交^易=網 t a n pa ifa ng .c om

　　（二）CCUS 技術效益 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

　　聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）研究認為，如果不采用 CCUS 技術，大部分模式都無法實現(xiàn)到 21 世紀末 2℃的溫升控制目標；即使可以實現(xiàn)，減排成本也會成倍增加，預計增幅平均高達 138%。長期以來，受高能耗、高成本、技術不成熟等因素的影響，在大部分情景下 CCUS 技術經濟性尚不具備與其他低碳技術競爭的能力；但從實現(xiàn)碳中和目標的整體減排成本角度看，CCUS 與能效提升、終端節(jié)能、儲能、氫能等的共同組合是實現(xiàn)碳中和最為經濟可行的解決方案。未來 CCUS 技術將展現(xiàn)巨大的經濟社會潛力，主要表現(xiàn)以下五方面。

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　　一是 CCUS 技術具有負成本的早期機會，合理的碳定價機制可使 CCUS 技術具有更好的經濟可行性。在特定條件下，依靠 CO2 化工、生物、地質利用帶來的可觀經濟收益便能夠抵消捕集、運輸、封存環(huán)節(jié)的相關成本，實現(xiàn) CCUS 技術的負成本應用。例如，CO2 的地質利用可在實現(xiàn)碳減排的同時，通過注入 CO2 驅替或置換油、氣、水等產品帶來收益。在源匯匹配條件適宜的情況下，我國部分 CCUS 項目成本低于強化采油（EOR）驅油收益，具有負成本減排潛力。在碳定價機制等外在收益存在的情況下， CCUS 也可以通過獲得的額外減排收益抵消部分成本而實現(xiàn)經濟性。在合理的碳價水平下，CCUS 技術同樣存在實現(xiàn)盈利的可能性。 本+文`內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com

　　二是 CCUS 技術可避免大量的基礎設施擱淺成本。利用 CCUS 技術對能源、工業(yè)部門的基礎設施改造，能夠大規(guī)模降低現(xiàn)有設施的碳排放，避免碳約束下大量基礎設施提前退役而產生的高額擱淺成本。我國是世界上最大的煤電、鋼鐵、水泥生產國，這些重點排放源的現(xiàn)有基礎設施運行年限不長；考慮到基礎設施的使用壽命一般為 40 年以上，若不采取減排措施，在碳中和目標下這些設施幾乎不可能運行至壽命期結束。運用 CCUS 技術進行改造，不僅可以避免已經投產的設施提前退役，還能減少因建設其他低碳基礎設施產生的額外投資，從而顯著降低實現(xiàn)碳中和目標的經濟成本。據估算，我國煤電擱淺資產規(guī)模可能高達 3.08~7.2 萬億元，相當于我國 2015 年國內生產總值的 4.1%~9.5% 。 本*文@內-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om

　　三是在特定區(qū)域和條件下，火電廠加裝 CCUS 的發(fā)電成本比燃氣電廠、可再生能源發(fā)電技術更具競爭力。 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

　　一方面，當 CCUS 技術與燃煤電廠耦合發(fā)電實現(xiàn)與燃氣電廠相同的排放水平時，較低的捕集率、適宜的輸送距離和方式可使燃煤發(fā)電成為比燃氣發(fā)電更具經濟性的發(fā)電技術。國家能源投資集團有限責任公司 36 家燃煤電廠的全流程 CCUS 改造總平準化發(fā)電成本（TLCOE）分析表明，以成本最低為目標對電廠與封存地進行源匯匹配后，在 50% 凈捕集率條件下，75% 的燃煤電廠 TLCOE 低于我國 2018 年燃氣電廠標桿上網電價的下限（77.5 美元 /MW·h），100% 的燃煤電廠 TLCOE 低于燃氣電廠標桿上網電價的上限（110 美元 /MW·h）；燃煤電廠加裝 CCUS 比燃氣電廠更有成本競爭優(yōu)勢?？紤] CCUS 技術進步、激勵政策效應之后，可能實現(xiàn)更高捕集率條件下的成本競爭優(yōu)勢。 內.容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com

　　另一方面，燃煤發(fā)電耦合 CCUS 技術目前處于示范階段，不同煤炭價格下我國燃煤電廠 CCUS 的平準化度電成本（LCOE）為 0.4~1.2 元 /kW·h，整體上與太陽能(6.680, 0.19, 2.93%)、風能、生物質發(fā)電水平相當。當燃煤電廠耦合 CCUS 處在煤炭資源較為豐富、CO2 運輸距離較短的理想條件下，燃煤電廠耦合 CCUS 與可再生能源發(fā)電技術存在比較競爭優(yōu)勢。國家能源投資集團有限責任公司燃煤電廠 CCUS 改造的成本經濟性研究表明，與風電相比，在燃煤電廠凈捕集率為 85% 的條件下，44% 的電廠改造后總減排電價低于最小風電價格，56% 的電廠改造后總減排電價低于最高風電價格。CCUS 技術成本會隨著技術進步、基礎設施完善、商業(yè)模式創(chuàng)新以及政策健全而逐漸降低，在可再生能源補貼力度持續(xù)退坡之后，未來燃煤電廠 CCUS 發(fā)電成本優(yōu)于可再生能源發(fā)電技術的可能性將進一步提高。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com

　　四是生物能與 CCUS 耦合（BECCS）、直接空氣捕集（DAC）可有效降低碳實現(xiàn)中和目標的邊際減排成本。作為重要的負排放技術，BECCS、 DAC 技術在深度減排進程中可降低碳中和目標實現(xiàn)的總成本。BECCS 技術的成本為 100~ 200 美元 /t CO2，DAC 技術的成本約為 100~600 美元 /t CO2。英國研究案例表明，以 BECCS、DAC 技術實現(xiàn)電力部門的深度脫碳，要比以間歇性可再生能源、儲能為主導的系統(tǒng)總投資成本減少 37%~48%；在更加嚴格的 CO2 減排目標下，負排放技術的部署可通過取代中遠期更為昂貴的減排措施來實現(xiàn) 35%~80% 的成本降低。因此，部署以 BECCS 為主的負排放技術將是助力我國碳中和目標實現(xiàn)的重要保障。

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　　五是 CCUS 技術在實現(xiàn)碳減排的同時還具有良好的社會效益。CCUS 技術在降低氣候變化損失、增加工業(yè)產值與就業(yè)機會、保障能源安全、提高生態(tài)環(huán)境綜合治理能力、解決區(qū)域發(fā)展瓶頸等方面具有協(xié)同效益。油氣行業(yè)氣候倡議組織（OGCI）研究表明，到 2050 年，部署 CCUS 可以累計創(chuàng)造 4×106 ~1.2×107 個工作崗位。 本+文`內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com

　　五、我國 CCUS 技術的減排潛力

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　　（一）封存理論容量與分布 本/文-內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com

　　我國東北、華北、西北地區(qū)具有較好的 CO2 地質利用與封存條件，陸上地質利用與封存技術的理論總容量為 1.5×1012~3.0×1012 t CO2，海洋也有萬億噸量級的理論封存容量。CCUS 技術的理論封存潛力巨大，但受制于 CCUS 技術成本、排放源距離、環(huán)境因素等外部條件制約，減排潛力難以完全釋放。當前，我國地質利用與封存場地集中在東北、華北、西北地區(qū)的松遼盆地、渤海灣盆地、準噶爾盆地、塔里木盆地等沉積盆地。 本+文`內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com

　　（二）各行業(yè) CCUS 技術的減排需求及潛力 本*文@內-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om

　　綜合國內外的相關研究結果，同時考慮 CCUS 技術在電力、工業(yè)等部門的應用及其未來減排潛力，碳中和目標下我國 CCUS 總體減排需求在 2030 年為2×107 ~4.08×108 t CO2，2050 年為 6×108 ~ 1.45×109 t CO2，2060 年為 1×109 ~1.82×109 t CO2。 本文@內/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網-tan pai fang . com

　　分行業(yè)來看，一是 CCUS 技術在能源電力部門未來的減排貢獻將隨著我國電力總體需求的增加、低碳轉型進程的加快而逐漸增大。多項研究報告指出，我國電力需求到 2050 年將增長到 1.2×1013~1.5×1013 kW·h，同時火電（燃煤發(fā)電、燃氣發(fā)電）占比將大幅縮減至 15% 以下，由此核算電力系統(tǒng)將產生 4.32×108 ~1.64×109 t CO2。根據國際能源署電力運維平臺 CCUS 特別報告，在可持續(xù)發(fā)展情景下，我國 CCUS 減排容量預計將快速增長，到 2030 年電力部門 CCUS 捕集規(guī)模約為 1.9×108 t CO2/a，到 2050 年捕集量約為 7.7×108 t CO2/a；到 2070 年將超過 1.2×109 t CO2/a。 夲呅內傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

　　二是 CCUS 技術對鋼鐵、水泥等難減排的工業(yè)行業(yè)的貢獻將更加突出。據中長期預測數據分析，2070 年前 CCUS 技術將在工業(yè)部門碳減排方面持續(xù)發(fā)揮作用，預計到 2030 年 CCUS對我國工業(yè)碳減排貢獻約為 8×107 ~2×108 t CO2/a，到 2050 年達到 2.5×108 ~6.5×108 t CO2/a，2070 年緩慢抬升至 6.7×108 ~6.5×108 t CO2/a。

　　三是石化和化工領域高濃度排放源可為早期 CCUS 示范提供低成本發(fā)展機遇。2030 年石化和化工行業(yè)的 CCUS 減排需求約為 5×107 t CO2，2040 年后保持同等水平并逐漸降低。

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　　四是 BECCS 等負排放技術不可或缺。以農業(yè)剩余物、林業(yè)剩余物、能源作物作為典型生物質燃料，預計到 2050 年我國相關資源潛力可達 6×108 tce，對應 CO2 負排放潛力可達 3.6×108 ~5.9×108 t。 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com

　　（三）源匯匹配情況 本`文@內-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m

　　CCUS 源匯匹配主要考慮排放源和封存場地之間的地理位置關系與環(huán)境適宜性，即評估每個碳源是否有地質條件合適且成本可行的 CO2 封存場地，這是 CCUS 技術推廣的重要約束條件。在無國家骨干管網和公共管網的情景下，250 km 是不需要建設中繼壓縮站的最長管道距離，因建設成本較低而作為 CCUS 項目建設源匯匹配的距離上限。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com

　　從區(qū)域分布情況看，新疆、內蒙古、陜西等中西部地區(qū)省份的化石資源豐富，與東北、華北、西北地區(qū)的陸上封存地匹配度較高，能源與工業(yè)原料生產可通過 CCUS 實現(xiàn)較低成本的低碳化。東部、沿海地區(qū)是能源和工業(yè)原料的消費地區(qū)，特別是福建、廣東、廣西等省份能夠用于封存的沉積盆地面積小、分布零散、地質條件相對較差，加之陸上封存潛力相對有限，源匯空間錯位且匹配難度較大；在毗鄰海域的沉積盆地實施離岸封存是重要的備選方案。 內.容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com

　　從行業(yè)分布情況看，準噶爾盆地、吐魯番 – 哈密盆地、鄂爾多斯(28.400, 0.55, 1.97%)盆地、松遼盆地、渤海灣盆地是火電行業(yè)部署 CCUS 技術（含 CO2-EOR）的重點區(qū)域，適宜優(yōu)先開展 CCUS 早期集成示范項目，推動 CCUS 技術大規(guī)模、商業(yè)化發(fā)展。但在 50 km 的運輸范圍內，火電行業(yè)源匯匹配情況不佳，未來 CCUS 產業(yè)集群發(fā)展存在挑戰(zhàn)。對于鋼鐵、水泥等行業(yè)，現(xiàn)階段分布于渤海灣盆地、準噶爾盆地、江漢盆地、鄂爾多斯盆地等地及其附近的排放源數量多、CO2 排放量大、封存場地適宜性較高，源匯匹配情況較好；相比之下，南方、沿海及其他區(qū)域的排放源距離陸上盆地較遠，后期需要考慮實施離岸封存。 本@文$內.容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om

　　六、我國 CCUS 技術發(fā)展建議

　　（一）構建面向碳中和目標的 CCUS 技術體系 本+文+內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com

　　超前部署第二代 CCUS 技術研發(fā)項目，驅動第二代技術成本和能耗顯著下降，爭取 2035 年前具備第二代捕集技術商業(yè)化應用能力。明確碳中和目標下 CCUS 技術需求，針對碳捕集、運輸、利用、封存、監(jiān)測各個環(huán)節(jié)開展核心技術攻關。發(fā)揮 CCUS 在多能互補的能源系統(tǒng)和工業(yè)領域中的關鍵減排作用，包括結合 CCUS 與新興能源與工業(yè)系統(tǒng)、培育 CCUS 發(fā)展的新技術經濟范式、識別 CCUS 與可再生能源和儲能系統(tǒng)集成可行性及發(fā)展?jié)摿?、探索可再生能?/ 儲能 + CCUS 的集成技術新方向等，全面構建功能多元的 CCUS 技術體系。

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　　（二）推進 CCUS 全鏈條集成示范及商業(yè)化應用進程

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　　優(yōu)先部署海底封存示范項目，開展 CCUS 在工業(yè)領域應用示范，補齊 CCUS 技術環(huán)節(jié)示范短板。開展大規(guī)模全鏈條集成示范工程，加速推進 CCUS 產業(yè)化集群建設。加快突破全流程工程技術優(yōu)化方法，爭取在“十四五”時期建成 3~5 個百萬噸級 CCUS 全鏈條示范項目。以驅油 / 氣、固體廢物礦化、化工利用等 CO2 利用技術的大規(guī)模示范為牽引，積極支持油氣、能源、化工等相關行業(yè) CCUS 產業(yè)示范區(qū)建設，逐步將 CCUS 技術納入能源、礦業(yè)的綠色發(fā)展技術支撐體系以及戰(zhàn)略性新興產業(yè)序列。

　　（三）加快 CCUS 技術管網規(guī)劃布局和集群基礎設施建設 本+文`內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com

　　加大 CCUS 相關基礎設施投入，加強運輸管網建設，優(yōu)化設施管理模式，建立合作共享機制，帶動形成以管網設施和封存場地為基礎的區(qū)域 CCUS 產業(yè)促進中心。合理規(guī)劃未來 CCUS 產業(yè)集群分布，對已初步形成的基于源匯分布地域特點的 CCUS 集群進行布局完善，充分發(fā)揮相關集群在基礎設施共享、項目系統(tǒng)集成、能量資源交互利用、工業(yè)示范與商業(yè)應用銜接等方面的優(yōu)勢，降低綜合減排成本。 本`文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com

　　（四）完善財稅激勵政策和法律法規(guī)體系

　　借鑒對太陽能、風能、生物質能等清潔能源技術發(fā)展的支持方式，探索制定適合國情、面向碳中和目標的 CCUS 稅收優(yōu)惠和補貼激勵政策；給予超前部署的新一代低成本、低能耗技術以及與新能源耦合的負排放技術同等政策激勵。加速推動 CCUS 投融資以加速商業(yè)化步伐，將 CCUS 納入產業(yè)和技術發(fā)展目錄，探索政府與市場有機結合的 CCUS 商業(yè)化投融資機制，積極利用綠色金融、氣候債券、低碳基金等多種方式支持 CCUS 項目示范。提供穩(wěn)定持續(xù)的科技創(chuàng)新政策支持，提升 CCUS 的技術成熟度、經濟性和安全性，特別是先進技術和具備負排放效益技術的研發(fā)示范。完善法律法規(guī)體系，制定 CCUS 行業(yè)規(guī)范、制度法規(guī)框架體系以及科學合理的建設、運營、監(jiān)管、終止標準體系，建立并完善 CCUS 建設運營所需的技術規(guī)范。 本+文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 ta np ai fan g.com

　　注：本文內容呈現(xiàn)略有調整，若需可查看原文。 內-容-來-自；中_國_碳_0排放￥交-易=網 t an pa i fa ng . c om

　　作者介紹 本*文@內-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om

　　李陽，油氣田開發(fā)地質、開發(fā)工程專家，中國工程院院士。 本@文$內.容.來.自：中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om

　　20世紀九十年代中后期，主要致力于高含水老油田提高采收率技術研究工作，提出了“分隔控油”剩余油富集規(guī)律認識，創(chuàng)建了以油藏地球物理及大幅度提高采收率為核心的高含水油田穩(wěn)產技術，為我國東部原油持續(xù)穩(wěn)產做出了突出貢獻。進入21世紀后，作為兩期國家“973”項目首席科學家，開展了超深層碳酸鹽巖縫洞型油藏開采及提高采收率研究工作，揭示了自由流-滲流耦合的流體流動規(guī)律，建立了超深層縫洞儲集體識別與建模、數模方法，研究注水開發(fā)關鍵技術，為此類油氣藏高效開發(fā)提供了理論和技術支撐。 本*文@內-容-來-自；中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om

　　作者：張賢，李陽，馬喬，劉玲娜

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　　來源：我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究 夲呅內傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ

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