張賢，李陽，馬喬，劉玲娜

（1. 中國21世紀議程管理中心，北京 100038；2. 中國石油化工股份有限公司，北京 100728；3.燃煤污染物減排國家工程實驗室，山東濟南 250100；4.中國地質(zhì)大學（北京）經(jīng)濟管理學院，北京 100083）

一、前言

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(gòu)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。

圖1 CCUS技術示意圖

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(nèi)涵和外延進一步豐富和拓展。《 “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(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)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。

《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(jié)與梳理，提出了政策建議與發(fā)展路徑[1~3]?！兜谌螝夂蜃兓瘒以u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[4]。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(nèi)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 [5]；2100年要實現(xiàn)1.5℃溫升控制目標，全球CCUS 累積減排 5.5×1011~1.017×1012t CO2[6]。在碳中和情景下，2060年我國CCUS捕集量可達約1.6×109t CO2[7]。

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[8,9]，國內(nèi)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(diào)研，立足經(jīng)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(jié)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(jù)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

“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。

圖2 國內(nèi)外CCUS各環(huán)節(jié)主要技術的發(fā)展水平 [2]

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?，F(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(jīng)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(jīng)驗；第二代捕集技術處于實驗室研發(fā)或小試階段①第一代捕集技術是已經(jīng)能夠進行大規(guī)模示范的技術，如胺基吸收劑、常壓富氧燃燒等；第二代技術在技術成熟后能耗與成本可比第一代技術降低30%以上，如新型膜分離、新型吸附、增壓富氧燃燒、化學鏈燃燒等。。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(jīng)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(nèi)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?shù)确绞健ＭǔＰ∫?guī)模和短距離運輸考慮選用罐車，長距離規(guī)?；\輸或CCUS產(chǎn)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。

CO2生物與化工利用技術指利用CO2的不同理化特征，生產(chǎn)具有商業(yè)價值的產(chǎn)品并實現(xiàn)減排的過程。國內(nèi)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。

CO2地質(zhì)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(zhì)利用或注入深部地質(zhì)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(zhì)利用與封存方面，國內(nèi)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(zhì)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(qū)替煤層氣技術略處于領先狀態(tài)，但經(jīng)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(wǎng)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。

三、我國CCUS技術的示范工程進展

根據(jù)科學技術部向全國征集CCUS示范項目的統(tǒng)計結(jié)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2×106t，形成 CO2捕集能力 2.96×106t/a、注入能力1.21×106t/a。

從技術環(huán)節(jié)分布看，捕集類、化工與生物利用類、地質(zhì)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。

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(zhì)利用與封存技術的驅(qū)油類項目通常與化工行業(yè)結(jié)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(jié)煙氣進行捕集并礦化利用。

圖3 我國CCUS技術環(huán)節(jié)及細分的捕集源行業(yè)分布情況

從整體規(guī)?？?，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，僅有中國石油化工集團有限公司中原石油勘探局的CO2埋存驅(qū)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(qū)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(shù)幾個擁有相關產(chǎn)業(yè)鏈的大型企業(yè)。

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(shù)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1.5×108t [9]。相關設施的單體捕集量呈現(xiàn)增加趨勢，數(shù)個項目超過百萬噸級；CCUS的產(chǎn)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。

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）[9]；2021年新建了多個千萬噸級CCUS產(chǎn)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1×108t CO2[9]；處于開發(fā)后期或運行中的CCUS產(chǎn)業(yè)集群數(shù)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）[9]。CCUS產(chǎn)業(yè)集群體現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)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(chǎn)業(yè)中心計劃建設規(guī)模為2×105~3×106t CO2/a [8]。

二是尚未開展百萬噸級全流程集成示范。目前，國內(nèi)多數(shù)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(jīng)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[9]；美國、英國、荷蘭、挪威、阿聯(lián)酋等國家建設的CCUS產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

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2.5×107t CO2[9]；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?shù)奖焙＝５叵碌姆獯娴攸c進行永久封存，初期每年可注入和封存 1.5×106t CO2。

四是工業(yè)難減排領域的CCUS技術示范基礎薄弱。國內(nèi)已有的CCUS示范項目行業(yè)分布不均衡，多數(shù)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(jīng)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(gòu)成了該國CCUS大型網(wǎng)絡樞紐的一部分，每年捕集、運輸和注入8×105t CO2。

四、我國CCUS技術的成本與效益

（一）CCUS技術成本

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。

圖4 我國主要排放源已投運CCUS示范項目的捕集能耗

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(qū)油示范項目凈減排成本最低可達到120元/t CO2（見圖 5）。結(jié)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。

圖5 我國主要排放源已投運CCUS示范項目凈減排成本

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 [10]，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(chǎn)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。

圖6 不同排放源的CO2避免成本[10]

（二）CCUS技術效益

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% [11]。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(jīng)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(jīng)濟可行的解決方案 [12]。未來CCUS技術將展現(xiàn)巨大的經(jīng)濟社會潛力，主要表現(xiàn)以下五方面。

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(jīng)濟可行性。在特定條件下，依靠CO2化工、生物、地質(zhì)利用帶來的可觀經(jīng)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[13]。例如，CO2的地質(zhì)利用可在實現(xiàn)碳減排的同時，通過注入CO2驅(qū)替或置換油、氣、水等產(chǎn)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(qū)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(jīng)濟性[14,15]。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[16]。

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(chǎn)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(chǎn)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(jié)束。運用CCUS技術進行改造，不僅可以避免已經(jīng)投產(chǎn)的設施提前退役，還能減少因建設其他低碳基礎設施產(chǎn)生的額外投資，從而顯著降低實現(xiàn)碳中和目標的經(jīng)濟成本。據(jù)估算[17]，我國煤電擱淺資產(chǎn)規(guī)?？赡芨哌_3.08~7.2萬億元，相當于我國2015年國內(nèi)生產(chǎn)總值的4.1%~9.5% 。

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。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(jīng)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(wǎng)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(wǎng)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[18]?？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。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、風能、生物質(zhì)發(fā)電水平相當[19]。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(jīng)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[18]。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[5]，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。

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[20]。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[21,22]。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% [4]；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[23]。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[24]。

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(chǎn)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[25~28]。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 [29]。

五、我國CCUS技術的減排潛力

（一）封存理論容量與分布

我國東北、華北、西北地區(qū)具有較好的CO2地質(zhì)利用與封存條件，陸上地質(zhì)利用與封存技術的理論總?cè)萘繛?.5×1012~3.0×1012t CO2，海洋也有萬億噸量級的理論封存容量[30]。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(zhì)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。

（二）各行業(yè)CCUS技術的減排需求及潛力

綜合國內(nèi)外的相關研究結(jié)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2×107~4.08×108t CO2，2050 年為 6×108~ 1.45×109t CO2，2060年為1×109~1.82×109t CO2[3]。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(zhuǎn)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 1.2×1013~1.5×1013kW·h [31,32]，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[7]，由此核算電力系統(tǒng)將產(chǎn)生4.32×108~1.64×109t CO2。根據(jù)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1.9×108t CO2/a，到2050年捕集量約為7.7×108t CO2/a；到2070年將超過1.2×109t CO2/a [5]。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(jù)中長期預測數(shù)據(jù)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8×107~2×108t CO2/a，到 2050年達到 2.5×108~6.5×108t CO2/a，2070年緩慢抬升至 6.7×108~6.8×108t CO2/a [5,33~35]。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5×107t CO2，2040年后保持同等水平并逐漸降低[3]。四是BECCS等負排放技術不可或缺。以農(nóng)業(yè)剩余物、林業(yè)剩余物、能源作物作為典型生物質(zhì)燃料，預計到2050年我國相關資源潛力可達6×108tce [36]，對應CO2負排放潛力可達 3.6×108~5.9×108t [37,38]。

（三）源匯匹配情況

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(zhì)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(wǎng)和公共管網(wǎng)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。

從區(qū)域分布情況看，新疆、內(nèi)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(chǎn)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(zhì)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。

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(nèi)，火電行業(yè)源匯匹配情況不佳，未來CCUS產(chǎn)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(shù)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[3]。

六、我國CCUS技術發(fā)展建議

（一）構(gòu)建面向碳中和目標的CCUS技術體系

超前部署第二代CCUS技術研發(fā)項目，驅(qū)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(jié)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(jīng)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(gòu)建功能多元的CCUS技術體系。

（二）推進CCUS全鏈條集成示范及商業(yè)化應用進程

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(chǎn)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(qū)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)序列。

（三）加快CCUS技術管網(wǎng)規(guī)劃布局和集群基礎設施建設

加大CCUS相關基礎設施投入，加強運輸管網(wǎng)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(wǎng)設施和封存場地為基礎的區(qū)域CCUS產(chǎn)業(yè)促進中心。合理規(guī)劃未來CCUS產(chǎn)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。

（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(zhì)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(chǎn)業(yè)和技術發(fā)展目錄，探索政府與市場有機結(jié)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(jīng)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。