1.1 CCUS
CCUS（carbon capture, utilization, and storage）是碳捕集利用与封存的简称。是指将二氧化碳从工业生产、能源利用或大气中分离出来，并加以利用或注入地层以实现永久减排的过程。
CCUS 通过减少温室气体排放进入大气及捕捉空气中已有的温室气体推进碳中和进度，以缓解气候变化。碳中和好比一座天平，两端分别是碳源（碳排放）和碳汇（碳去除），寻求正负抵消。通过清洁能源转型和节能技术等途径减少碳排放远远不够，CCUS可以通过捕集大量排放的二氧化碳从而减少排放量，同时负排放技术还可以移除已经存在于大气中的温室气体。
1.2 CCUS 是实现气候目标的必要技术
现有减排措施未能满足《巴黎协定》全球温控目标，CCUS重要性逐渐凸显，中美两国声明将至少推进5个合作项目。截至2022年7月，世界有137个国家或地区提出或正在研究提出净零排放目标，覆盖全球83%的碳排放、91%的GDP。CCUS重要性逐渐凸显，中美两国声明将至少推进5个合作项目。2021 年以来，国内能源企业积极部署 CCUS 全产业链技术研发和产业示范；2023 年 11 月 15 日，中美两国发表了关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明，声明提到，到2030年，两国争取各自推进至少5个工业和能源等领域碳捕集、利用和封存（CCUS）大规模合作项目。
二氧化碳利用或带来经济效益
1.3 科技部定位CCUS为“可实现化石能源大规模低碳利用的战略储备技术”
科技部编写CCUS技术发展路线图将CCUS技术定位为“可实现化石能源大规模低碳利用的战略储备技术”。如今随着应用场景的拓展，CCUS技术已经成为中国碳中和技术体系的重要组成部分，是化石能源近零排放的唯一技术选择、钢铁水泥等难减排行业深度脱碳的可行技术方案、未来支撑碳循环利用的主要技术手段。
碳中和目标下的CCUS技术定位
资料来源：孙海萍《我国CCUS产业化发展前景分析与建议》
行业方面，CCUS 支持性政策从电力、油气等行业扩展至更多难减排工业行业。区域方面，地方政府陆续发布正常进行部署。地方政府加强对 CCUS 技术发展支持，省级碳达峰碳中和政策文件强化CCUS技术部署。
1.3 CCUS涵盖CO2捕集技术、运输技术、利用技术以及地质封存技术
CCUS 可细分为碳捕集与封存、碳捕集与利用，碳捕集与封存（简称CCS）指把工业产生相对纯净的二氧化碳分离后，加以处理，再运输到某些地点长期封存。 碳捕集与利用和 CCS 有时被统称为 CCUS。两者之间的区别在于后者把所捕集的碳提出"利用"的概念——例如用于提高原油采收率、具有制造液体燃料的潜力，或制造有用的消费产品（例如塑料）。
CCUS技术体系涵盖CO2捕集技术、运输技术、利用技术以及地质封存技术。随着技术推陈出新，这一技术体系正在逐步完善和丰富。
CO2 捕集技术：CO2捕集指捕捉空气中的二氧化碳，包括燃烧前后的吸收技术、吸附技术等。CO2捕集技术正在由第一代向第二代过渡，第三代技术也开始崭露头角。第一代捕集技术是指现阶段已完成工程示范并投入商业运行的技术，如传统的燃烧后化学吸收技术、燃烧前物理吸收技术等。第二代捕集技术是指能够在2025 年进行商业部署的捕集技术，如基于新型吸收剂的化学吸收技术、化学吸附技术等。第三代捕集技术又称变革性技术，是指能够在2035年开始投入商业运行的技术，如化学链燃烧技术等。
CO2 运输技术：CO2运输包括罐车运输、船舶运输、陆地管道和海底管道。CO2 运输技术正由传统的罐车和船舶运输向陆上管道和海底管道运输发展。
CO2利用技术：CO2利用包括化工与生物利用、地质利用。CO2利用技术正在由较早的CO2地质利用实现能源资源增采，如CO2强化石油开采、强化煤层气开采等，向CO2化工利用和生物利用拓展，逐步实现高附加值化学品合成、生物产品转化等绿色碳源利用方式。
CO2封存技术：CO2封存按照地质封存体的不同，可分为陆上咸水层封存、海上咸水层封存、枯竭油气田封存等。近年来，中国部分企业开始探索离岸封存的可行性，为未来沿海地区CO2大规模封存探路。
除上述CCUS技术环节外，CCUS框架内的技术耦合集成形成了若干新兴的技术概念，如 CO2捕集-转化一体化、CO2捕集-矿化一体化等。这些技术能够在不同尺度实现能量集约利用，进而降低CCUS技术的减排成本。
捕集技术突破是CCUS 产业化的重点和难点。捕集能耗约占 CCUS 全过程总能耗的 60%~70%，捕集成本约占总成本的 70%-80%，因此如何降低捕集的能耗和成本是 CCUS 产业化的关键。
2.1 2070 年全球CCUS年捕集需求或达104亿吨
据国际能源署预测，在可持续发展情景下2030年全球CCUS捕集需求或达 到56.4亿吨，到2070年或达104亿吨。到2070年，天然气、生物质、煤炭将成为CCUS技术的最大需求方，在捕集的二氧化碳中，约91.5%被封存，仅有少数得到利用。
可持续发展所需CO2捕集量
2.2 2060 年我国CCUS年需求或达23.5亿吨
碳中和目标下，我国CCUS需求将随着时间推移大幅增加。据中国21世纪议程管理中心、全球碳捕集与封存研究院、清华大学共同撰写的《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告》，在综合分析CCUS技术在全行业的应用及其未来减排需求后，该报告预测碳达峰碳中和目标下中国CCUS减排需求为：2025年约为2400万吨/年（1400～3100万吨/年），2030年将增长到近1亿吨/年（0.58~1.47亿吨/年），2040年预计达到10亿吨/年左右（8.85～11.96亿吨/年），2050年将超过20亿吨/年（18.7～22.45亿吨/年），2060年约为23.5亿吨/年（21.1～25.3亿吨/年）。火电行业将是CCUS 的应用重点。
2.3 全球CCUS项目规模呈持续扩张态势
正在运行的项目整体呈现“一大多小”局面：根据窦立荣等《全球二氧化碳捕集、利用与封存产业发展趋势及中国面临的挑战与对策》数据，截至2022年底，北美的项目数和捕集能力占比最大，分别为37%和61%，欧洲的项目数和捕集能力分别占14%和5%，东亚的项目数和捕集能力分别占22%和8%。正在建设和规划中的项目呈现北美和欧洲两强的局面：北美的项目数和捕集能力占比分别为39%和46%，欧洲的项目数和捕集能力占比分别为36%和34%，东亚的项目数和捕集能力占比均为6%。截至22年底，全球现有CCUS项目65个，年二氧化碳捕集规模为4100万吨。
其他地区采取多样措施，推进CCUS建设。与美国不同，欧洲对CCUS项目的支持体现在欧盟碳交易市场和各种基金。欧洲 Horizon2020 基金，HorizonEurope 基金以及总额为 100 亿欧元的欧洲创新基金为 CCUS 项目提供公共资金的支持。
欧盟及欧洲主要国家CCUS激励措施
2.4 国内CCUS各技术环节仍处示范阶段
国内CCUS各环节技术进展显著，部分已具备产业化应用基础。《CO2捕集、利用和封存在能源行业的应用：全球案例分析和启示》中指出，中国CCUS产业的发展可划分为探索研究、先导试验、工业化发展 3 个阶段，当前整体处于矿场试验向产业化发展的关键期，项目以驱油提高采收率为主，正在探索咸水层封存项目，并积极筹备全流程CCUS产业集群。近年来，中国CCUS各环节技术取得显著进展，具备了CO2大规模捕集、管道输送、利用与封存系统设计能力和近期实现规模化应用的基础。
我国CCUS 各环节技术发展与规模化商业应用仍存在不同程度的差距。
国内外各环节技术发展水平
2.5 中国正积极建设CCUS产业集群，规划项目多由政府&央企主导
中国已具备大规模捕集封存与利用CO2的工程能力，正积极筹建全流程CCUS产业集群。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告（2023）》，截至2022年底，中国已投运和规划建设中的 CCUS 示范项目已接近百个，其中已投运项目超过半数，捕集能力约为400万吨/年，注入能力约200万吨/年，分别较2021年提升33%和65%左右。
中国CCUS示范项目将于10年内大批量落地，多由大型央企&政府主导。全国规模最大煤电 CCUS 一体化项目克拉玛依中国石油新疆油田分公司 2× 66万千瓦煤电+可再生能源+百万吨级CCUS一体化示范项目2023年8月获批，其中200万吨/年CCUS项目二氧化碳捕集系统依托煤电项目建设，总投资14.64亿元。
中石油集团于吉林油田开展二氧化碳驱油项目
3.1 中国CCUS需求及发展潜力巨大
我国CCUS保守市场理论空间约为5600亿元，“双碳”目标成为发展原动力。我国化石能源中期内将仍为主要能源来源，碳中和目标下对CCUS需求巨大。据《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告》预测，在碳中和目标下，我国到2060年对CCUS的理论需求约为23.5亿吨/年（21.1～25.3亿吨/年），以250元/吨碳价保守计算，2026年CCUS市场规模将达到5616亿元。
资料来源：IFC《2022年中国碳价调查报告》
电力行业技术需求紧迫，2030年后大量电力相关CCUS技改将增加。现役燃煤电、水泥厂、钢铁等高排放行业设备服役时间较短，强制退役将引起大量资产搁浅，金额可达3.1万亿-7.2 万亿元。为避免巨额资产搁浅和保证足够的资本回收时间，2030年后大量电力与工业基础设施的CCUS技术改造需求将迅速增加。为避免技术锁定，需加快技术研发和迭代升级，保证成本能耗较低的新一代CO2捕集技术能够在窗口期广泛部署应用，发挥减排效益。
3.2 中国封存潜力巨大，汇源匹配仍待细化
中国理论CO2地质封存容量约为1.21～4.13万亿吨，可充分满足封存需求。我国地质封存主要包括咸水层、油气田等地质构造；中国油田主要集中于松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地，已探明油田可封存约200亿吨CO2，其中适宜封存的油藏容量约50亿吨CO2。
3.3 中国CCUS各个技术发展程度不同，中期内仍需政策&资金支持
各代际技术发展水平不同，与世界先进水平存在差距。捕集技术方面，目前CO2在油气藏和咸水层中的封存和利用依旧是CCUS 技术应用的主流。相较于欧美等其他发达国家，中国的地质结构较为复杂，面临更多不确定性。在第一代捕集技术中，燃烧前物理吸收技术发展比较成熟，已经处于商业应用阶段，我国与国际先进水平同步。而燃烧后化学吸收技术，国际上已经处于商业应用阶段，我国还处于工业示范阶段。此外，我国的第二代和第三代捕集技术发展相对滞后，增压富氧燃烧和化学链燃烧技术在国内外均处于中试及以下阶段 。
主流CO2捕集技术流程
直接空气捕集等新兴技术或存在弯道超车机会。我国在生物能源与碳捕获和储存（BECCS）及直接空气捕集（DAC）等负排放技术领域积极开展有益探索，或有机会实现弯道超车。在进一步完善当前较为成熟的碳捕集技术的同时大力发展空气直接捕集技术，可推动中国CCUS实现弯道超车。据联合国《排放差距报告》指出，截至2023年，通过新型二氧化碳清除方法，如生物质能碳捕集与封存、生物炭、直接空气碳捕集与封存以及增强风化，直接清除的二氧化碳量微乎其微，每年仅为200万吨，未来发展潜力巨大。封存技术方面，可考虑妙利用油气田已建成的地面和地下设施，继续大力发展CO2 在咸水层和油气藏的封存和提高采收率技术。
国家发改委和亚洲开发银行针对中国的 CCUS 部署提出的推广路线图
目前 CCUS 技术亟待成熟，商业化前仍需政府主导给予政策&资金支持。我们曾总结国家对于CCUS支持政策，可见国家十分重视CCUS并鼓励开展关键技术攻关和全流程项目示范等，但除了人民银行初步给出了支持措施外，其他政策尚未出台具体的资金激励措施。随着对 CCUS 认识程度的加深，未来支持政策及激励措施也会逐渐明确。
*本文内容来源：“碳中和”深度报告一文读懂CCUS、21世纪议程管理中心《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023）》、孙海萍《我国CCUS产业化发展前景分析与建议》、网络资料整理。本文内容系原作者创作。文章内容系其个人观点，我方转载仅为分享与讨论，不代表我方赞成或认同，如有异议，侵权欢迎联系我们删除！
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