CCS_CCUS高碳能源低碳化的战略性选择

求，也是一种更深邃的战略思考。

大致在５０—１００年以后人类社会就可以实现把碳元素作为资源和能源载体进行全程管理（ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎ，ＣＭＣ），实现社会经济可持续发展和生态环境保护的和谐。

ＣＣＳ，ＣＣＵＳ，ＣＣＲＳ和ＣＭＣ之间的关系如图ｌ所示。

｜｜一Ｌ产｜｜ｉ霹萄霸蒲荔抖■■；匝引：ｌ！碳氢化合物ｉ…强Ｓ畿龟趁二再利用ＣＯ，全程管理逆反应——竺塑Ｕ嘲｝图１ＣＯＳ。

ＣＣＵＳ。

ＣＣＲＳ和ＣＭＣ框图ｒｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ出ａ护伽ｏｆＣＣＳ，ＣＣＵＳ，ＣＣＲＳａｎｄＣＭＣ２Ｃ０２捕集以化石能源为动力的燃烧过程，如燃煤电厂的烟道气中ＣＯ：含量大致为１２％（体积百分比），对其进行有效利用和封存之前必须把其中含的大量Ｎ：分离出去，使ＣＯ：的浓度达到９５％以上，这就是ＣＯ：的捕集过程。

其他ＣＯ：的大规模工业资源，如水泥窑、石炭窑排出的ＣＯ：，其浓度可达２０％一３０％以上，回收Ｃ０２相对比较容易。

而煤化工（合成氨、甲醇、酒精发酵等）的排放气中ＣＯ：浓度已在９５％以上，可以直接收集、利用、封存。

ＣＯ：工业捕集技术成本随时间的变化如图２所示。

图２Ｃ０２捕集技术‘３１Ｆｉｇ．２ＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃａｐｔｕｒｅＵ！ｃｌｍｏｌｏｇｉｅｓ【３】２．１燃烧后捕集燃烧后捕集主要是用胺类等吸收剂从烟道气中吸收分离浓度较低的由燃料燃烧排放的ＣＯ：。

由于烟道气的体积巨大，必然需要巨大投资，而且运行中有大量吸收剂损失。

乙醇胺法分离ＣＯ：，吸收塔操作温度不高于３８℃，解析塔则不低于１１１℃，吸收剂在两塔之间循环也会有大量的能量耗用。

当前的研究工作集中于新的吸收剂（如离子液体等）和吸附剂（如金属有机骨架吸附剂等）的研发。

采用膜分离技术也是一个比较重要的研究方向（如分子筛无机膜分离等），见图３和表ｌ。

图３膜吸收法分离Ｃ０２实验装置‘‘１Ｆｉｇ．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｆｌｏｗｄｍｇｒａｍｆｏｒｍｅｍｂｒａｎｅＣ０２ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ【４】表１膜吸收法分离Ｃ０３Ｔａｂｌｅ１ＭｅｍｂｒａｎｅＣ０２ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ研究内容技术特点膜材料兰黧篇黧嚣糊劂圯肌’啪Ｅ膜器结构管状膜器、板状膜器一。

重磅！中石油各大油田全力推进新能源业务！5月11日中国石油勘探与生产分公司新能源工作推进会在河北任丘召开来自中国石油集团公司总部部门和相关专业分公司16家油气田、勘探院、规划总院等企事业单位100多人参加会议会议指出上游要努力承担起中国石油集团公司发展新能源业务的主力军责任在双碳目标下要大力发展太阳能、风能地热、氢能等新能源业务积极发展CCUS产业合理确定碳达峰时间点有效减少生产过程中的化石能源消耗减少二氧化碳排放实现能源生产用能低碳化对外供能清洁化、减碳措施效益化为国家实现双碳目标做出应有贡献ENERGY上游新能源业务发展进入加速发展阶段中国石油油气田矿权区范围内有丰富的地热、余热、风、光、土地资源，具有完备的电力资质和队伍，是中国石油集团公司开发利用清洁能源的优势所在。

在经过平缓发展、爬升发展阶段后，上游新能源业务于2020年进入加速发展阶段，按照快速布局新能源业务要求，细化完善新能源规划，以建设“六大基地、五大工程”为工作抓手，启动“上游全过程清洁低碳行动”和新能源业务体系建设，加快推进重点项目落地，各项工作有序开展。

今年1月，中国石油勘探与生产分公司启动了新能源发展规划的编制，同时启动了新能源工作制度，采用月度报表、季度例会、半年小结、年终总结的工作制度推动新能源工作的靠实和落地。

2月，中国石油勘探与生产分公司推动上游新能源新业务项目池制度，采取循环更新、动态跟踪、全程管理的项目推进机制。

3月，中国石油集团公司新能源领导小组第二次会议审议通过新能源部分专项规划。

4月，中国石油勘探与生产分公司启动“上游全过程清洁低碳行动”，分低碳勘探、提高天然气商品率等9项工程内容。

5月11日，中国石油勘探与生产分公司召开新能源工作第一次推进会。

ENERGY上游开展新能源业务的主要工作和成效2020年2月，中国石油股份公司专门组织研究地热业务发展部署，决定做好地热业务顶层设计，坚持目标导向，按照“立足现实、分步推进、逐渐完善”的原则，分区、分类、分级发展地热能利用。

我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议碳捕集、利用和封存（以下简称“CCUS”）技术是未来全球实现大规模减排的关键技术之一，也是我国实现长期绝对减排和能源系统深度低碳转型的重要技术选择。

2016年10月，国务院发布了《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，提出“在煤基行业和油气开采行业开展碳捕集、利用和封存的规模化产业示范”、“推进工业领域碳捕集、利用和封存试点示范”，为我国下一步发展CCUS指明了方向。

本文在深入研究和调研的基础上，总结评估了“十一五”以来我国CCUS的发展状况，分析了我国推动CCUS发展面临的挑战，提出了中长期推动我国CCUS发展的思路和政策建议。

一、我国发展CCUS的重要意义CCUS是实现我国长期低碳发展的重要选择。

国际上将碳捕集与封存（以下简称“CCS”）1作为实现长期绝对减排的重要措施。

在国际能源署（IEA）的2℃情景下，到2050年，CCS将贡献1/6的减排量；2015-2050年间，CCS累计减排占全球总累计减排量的14%，其中中国CCS的减排贡献约占1/3。

根据西北太平洋实验室及中国科学院武汉岩土力学研究所的测算，中国当前有超过1600个大型CO2排放源，包括火电厂、水泥厂、钢铁厂等，技术上可实现的碳捕集量超过1 CCS与CCUS称呼略有不同但实质基本相同。

国际上常用CCS，主要包括三个环节，即对二氧化碳进行捕集、运输和地质封存；中国在此基础上，结合本国实际提出CCUS，在原有三个环节基础上增加了CO2利用环节，可将CO2资源化利用并产生经济效益，在现有技术发展阶段更具有实际操作性。

38亿吨CO2，而通过强化采油、驱煤层气和盐水层封存等方式可封存的容量分别为10、10和1000亿吨CO2。

此外，中国源汇匹配条件好，90%以上的大型碳源距潜在封存地在200公里以内。

CCUS是实现我国煤基能源系统低碳转型的必然选择。

我国能源结构以煤为主，虽然近些年国家已经采取了极为严格的控煤措施并取得了显著成效，但预计在未来相当长时间内，煤炭消费总量仍将维持相当规模。

ccus在中国的应用CCUS（Carbon Capture, Utilization and Storage）是一种减少二氧化碳排放的技术，可以在中国的工业和能源领域得到广泛应用。

CCUS技术通过捕获、利用和储存二氧化碳，有效地减少了温室气体的排放，并为中国的经济可持续发展做出了重要贡献。

CCUS技术在中国的应用可以显著减少二氧化碳的排放量。

中国是世界上最大的二氧化碳排放国家之一，而CCUS技术可以将工业和能源领域产生的二氧化碳捕获并储存起来，避免其释放到大气中。

通过采用CCUS技术，中国可以有效地减少二氧化碳的排放量，降低温室气体对全球气候变化的影响。

CCUS技术还可以实现二氧化碳的利用。

捕获到的二氧化碳可以被用于各种用途，例如生产化肥、合成燃料等。

通过将二氧化碳转化为有用的化学品和能源，不仅可以减少对传统化石燃料的依赖，还可以提高能源利用效率。

在中国，CCUS技术的应用还可以促进经济结构的升级和转型，推动可持续能源的发展。

CCUS技术还可以为中国提供碳储存解决方案。

中国地质条件复杂多样，具有丰富的地下储集层，适合进行二氧化碳的储存。

通过建设CCUS项目，将捕获到的二氧化碳安全地储存起来，可以避免其对环境和人类健康的潜在风险。

这对于中国来说是一个重要的机遇，可以进一步推动能源和环境领域的可持续发展。

然而，CCUS技术在中国的应用还面临一些挑战。

首先是技术成本的问题。

目前，CCUS技术的成本较高，需要大量的投资和研发。

对于中国来说，如何降低CCUS技术的成本，提高其经济可行性，是一个亟待解决的问题。

其次是公众意识和接受度的问题。

由于对CCUS技术的了解不足，公众对其安全性和环境影响存在疑虑。

因此，需要加强科普宣传，提高公众对CCUS技术的认知和理解。

为了推动CCUS技术在中国的应用，政府、企业和科研机构需要共同努力。

政府可以出台相关政策和法规，鼓励和支持CCUS项目的建设和运营。

企业可以加大研发投入，提高技术水平，降低成本。

“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展专项规划碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，有望实现化石能源的低碳利用，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《科技纲要》）将“主要行业二氧化碳、甲烷等温室气体的排放控制与处置利用技术”列入环境领域优先主题，并在先进能源技术方向提出“开发高效、清洁和二氧化碳近零排放的化石能源开发利用技术”；《国家“十二五”科学和技术发展规划》（以下简称《规划》）提出“发展二氧化碳捕集利用与封存等技术”。

《中国应对气候变化科技专项行动》、《国家“十二五”应对气候变化科技发展专项规划》均将“二氧化碳捕集、利用与封存技术”列为重点支持、集中攻关和1示范的重点技术领域。

为贯彻落实《科技纲要》和《规划》的部署，配合国务院《“十二五”控制温室气体排放工作方案》有效实施，统筹协调、全面推进我国二氧化碳捕集、利用与封存技术的研发与示范，特制订《国家“十二五”碳捕集、利用与封存（CCUS）科技发展专项规划》。

一、形势与需求（一）碳捕集、利用与封存是应对全球气候变化的重要技术选择全球气候变化问题日益严峻，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一，削减温室气体排放以减缓气候变化成为当今国际社会关注的热点。

有关研究显示，未来几十年化石能源仍将是人类最主要的能量来源，要控制全球温室气体排放，除大力提升能源效率、发展清洁能源技术、提高自然生态系统固碳能力外，CCUS技术将发挥重要的作用。

IPCC估算，全球CO2地质封存潜力至少为2000亿吨，到2020年全球CO2捕集潜力为26-49亿吨/年。

2（二）世界主要国家均将碳捕集、利用与封存技术作为抢占未来低碳竞争优势的重要着力点近年来，世界主要发达国家都投入大量资金开展CCUS研发和示范活动，制定相应法规、政策以实现在全球低碳竞争中占得先机，并在八国集团、碳收集领导人论坛、清洁能源部长会议等多边框架下推动该技术的发展。

中国人口·资源与环境 2024 年 第34 卷 第1 期CHINA POPULATION ， RESOURCES AND ENVIRONMENT Vol.34 No.12024煤电CCUS 产业化发展路径与综合性政策支撑体系陈语1，姜大霖2，刘宇3，4，魏宁5，李奥6，吴微7（1.中南财经政法大学经济学院，湖北 武汉 430073； 2.国家能源集团技术经济研究院，北京 102200； 3.北京大学城市与环境学院，北京 100871； 4.北京大学碳中和研究院，北京 100871；5.中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071；6.中南财经政法大学金融学院，湖北 武汉 430073；7.厦门大学管理学院中国能源政策研究院，福建 厦门 361005）长期以来，燃煤发电承担着保障电力安全稳定供应的重要作用。

2022年，中国煤电发电量占总发电量的比重为58.4%，有力保障着国民经济的平稳运行。

“双碳”目标提出后，碳减排约束给煤电行业的可持续发展带来长期挑战，煤电面临着退出压力［1］。

然而，由于传统煤电技术路径具有锁定效应和发展惯性，在储能技术未突破经济性制约实现大规模应用的现实背景下，煤电的快速退出将会给电力系统的安全稳定运行带来风险。

在因气象因素导致新能源发电无法安全稳定供应时，煤电的顶峰价值便日益凸显。

当处于阴天无风时，大规模并网的新能源发电出力不足，需要煤电进行顶峰发电，通过改变出力来适应电力系统负荷的变化。

因此，存量和未来可能新增的先进煤电机组如何实现低碳化利用及科学规划布局，是关系能源革命和电力系统可持续发展的重大议题［2-3］。

1 文献综述碳捕集利用与封存（CCUS ）技术是实现煤电产业低碳转型升级的重要技术路径，有利于在履行国家气候变化承诺的同时保障能源安全。

CCUS 是指将CO 2从工业、能源生产等排放源或空气中捕集分离，并输送到适宜的场地加以利用或封存，最终实现CO 2减排的过程［4-5］。

22| 可持续发展经济导刊 2020.12碳捕集利用与封存（CCUS）指将二氧化碳从排放源中分离后或直接加以利用或封存，以实现二氧化碳减排的技术过程。

作为目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术，CCUS 是我国实现2060年碳中和目标技术组合的重要构成部分。

近年来，我国在碳捕集、输送、利用及封存多个技术环节均取得显著进展，已经具备CCUS 技术工业化应用能力；但CCUS 商业化一直面临高成本、高能耗的挑战，相关激励政策、产业部署及管理体系有待完善。

未来，应加快开展CCUS 大规模全链条集成示范，科学制定CCUS 技术发展规划和激励政策，为实现碳中和目标、保障能源安全、促进经济社会可持续发展提供技术支撑。

一、CCUS 是我国实现碳中和目标技术组合的重要构成部分US 是目前实现大规模化石能源零排放利用的唯一技术选择。

我国能源系统规模庞大、需求多样，从兼顾实现碳中和目标和保障能源安全的角度考虑，未来应积极构建以高比例可再生能源为主导，核能、化石能源等多元互补的清洁低碳、安全高效的现代能源体系。

2019年，煤炭占我国能源消费的比例高达58%；根据已有研究的预测，到2050年，化石能源仍将扮演重要角色，占我国能源消费比例的10%~15%。

CCUS 将是目前实现该部分化石能源净零排放的唯一技术选择。

US 是碳中和目标下保持电力系统灵活性的主要技术手段。

2060年前达到碳中和目标要求电力系统大幅提高非化石电力比例，并提前实现净零排放，但短期内迅速提升非化石电力占比，必将造成电力系统在供给端和消费端不确定性的显著增大，影响电力系统的安全稳定。

充分考虑电力系统实现快速减排并保证灵活性、可靠性的多重需求，火电加装CCUS 是当前具有竞争力的重要技术手段。

火电加装CCUS 可以推动电力系统净零排放，提供稳定清洁电力，平衡可再生能源发电的波动性，在避免季节性或长期性的电力短缺方面发挥惯性支撑和频率控制等重要作用。

国际碳捕集、利用与封存战略动向解读国际能源署在2023年4月发布的《通往1.5 ℃的可靠途径：2020年代行动的四大支柱》[1]报告中，指出碳捕集、利用与封存（CCUS）是四大行动支柱之一。

研究显示即使在最佳情景中，也需要继续实施碳捕集和封存以及大气中的CO2去除，到2030年需要实施约12亿吨CO2捕集量的项目规划，而当前规划的项目规模到2030年捕集量仅为3亿吨。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出要实现《巴黎气候协定》温控目标，需要CCUS累计千亿吨的碳减排量[2]，这表明推动CCUS 进一步发展是必要且紧迫的。

6月，欧盟委员会、法国、德国均为制定国家CCUS战略开展了利益相关者对话和意见征集活动，法国更是发布了《CCUS战略》草案征集意见。

本文通过梳理近期国际CCUS相关重要战略布局及行业动向，总结最新国际发展态势和特点。

一、欧盟、法国和德国正加速制定CCUS战略，拟将CCUS上升到国家战略高度在碳中和与能源危机双重背景下，法、德以及欧盟委员会将CCUS视为实现碳中和目标必不可少的创新技术，正加速制定CCUS 战略，明确CCUS技术定位和目标，推动CCUS快速部署。

3月，欧盟CCUS论坛[3]发布了《欧盟CCUS愿景》[4]，指出CCUS将在实现2050年碳中和目标中发挥重要作用，如果没有大规模部署CCUS，欧盟将无法实现碳中和目标。

欧盟在3月发布的《净零工业法案》[5]中提出到2030年每年封存5000万吨CO2的目标。

6月9日，欧盟委员会发布CCUS战略公众咨询[6]，为出台CCUS 新战略做准备。

该公众咨询涉及CCUS在2030年、2040年和2050年将在欧盟经济脱碳方面发挥的作用；以及需要采取哪些措施来优化其潜力，包括在欧盟范围内部署CO2运输和封存基础设施。

其将涵盖政策框架和条例、企业参与、国际合作和公众意识等方面内容。

6月23日，法国发布《CCUS战略》草案征集意见[7]，指出CCUS是法国在十年内实现工业碳排放量减半目标的一项必不可少的技术，并提出以下五方面目标：①基于重点工业区的优先顺序分三个阶段进行CCUS快速部署；②政府将通过招标授予差价合同（CCfD）支持CCUS发展，并将于2024年上半年启动首次招标；③在能源监管委员会（CRE）的监管框架下，国家、CO2运输设施的经营主体及其工业用户实行CO2运输基础设施风险共担机制。

位于英格兰西北部的默西赛德郡因历史悠久的兰开夏郡、利物浦市和被足球迷津津乐道的默西塞德德比而闻名。

而随着英国碳中和战略的不断推进，默西塞德也正在成为英国孵化CCUS（碳捕获、利用与封存）项目的重要基地。

作为碳中和战略的重要技术支撑，英国政府都对CCUS一向十分重视。

2020年，英国发布了《绿色工业革命十点计划》，其中第八点就是对CCUS的投资。

2021年11月，英国政府发布了其净零战略（Net Zero Strategy）：到2035年，英国温室气体排放量将比1990年水平低78%。

为了实现这一目标，英国将以集群的方式在发展CCUS。

根据英国政府公布的计划，2020年代中期至少在2个集群部署CCUS，最晚到2030年，在4个产业集群部署CCUS项目。

这意味着到2030年，英国将具备CCUS年储存2000~3000万吨二氧化碳的能力。

2022年4月，英国政府发布了《CCUS投资路线图》，这份报告清晰展现了英国政府和行业对CCUS发展的承诺及路径。

从中我们可以看到，英国政府不仅对于CCUS技术有着清晰的规划时间表、多元化的投资策略，更为CCUS的发展明确了商业模型。

对于在当前技术市场环境下难以盈利的CCUS，英国政府搭建了“补贴+市场+研发”的综合性发展道路。

首先在发展初期，政府基于资金支持，例如2020年，英国政府的CCS基础设施基金（CIF）承诺提供10亿英镑的公共投资，支持到2030年发展四个CCUS产业集群。

仅靠政府补贴，一个行业是走不远的，CCUS产业必须有自我造血的能力。

而各个行业的碳约束对于CCUS就是潜在的市场。

电力系统和工业系统的脱碳，以及氢能源的宏大计划，都需要CCUS技术的支撑。

这些都可以为CCUS项目提供合约。

再加上技术本身进步带来的成本下降，英国CCUS将逐步走在健康发展的道路上。

CCUS的中国市场2020年是中国CCUS发展的分水岭。

在此之前，中国CCUS技术发展大多处于试验示范的起步阶段。

高长明：我国水泥工业实现碳中和的五大减碳技术路径及其权重高长明二氧化碳碳排放在广泛搜集汇总归纳参考借鉴全球各顶级水泥企业、世界诸多一流水泥科技机构、世界和发达国家的水泥（混凝土）协会等2019年以来相继发布的各自实现碳中和的近20份路线图的基础上，经过慎审的分析研究，紧密结合我国水泥工业的实际情况，笔者谨对我国水泥工业实现碳中和的战略部署提出五大减碳技术路径，并对其各自可能达到的减碳效果与权重进行了科学推演和测算。

兹以2021年我国水泥实际单位碳排放（14亿吨二氧化碳/23亿吨水泥=610 kgCO2/t.c.）为基准, 将推演思路和测算结果阐述之。

与业界同好分享, 欢迎共同研讨。

第1条路径——大幅调整水泥品种构成，由传统的以单一的普通硅酸盐水泥OPC为主, 转型为以多元的各种品种/性能水泥兼容并蓄的构成。

少用碳排放高达935 kgCO2/t.cl.的熟料，少用碳排放852kgCO2/t.c.的高标号水泥，提升低标号低碳水泥的使用占比。

必要条件具体为：1) PC 32.5+PO 32.5水泥占比, 由2021年的23%上升到2050年的40%。

意在充分发挥低标号32.5水泥的减碳效能。

2) 煆烧粘土水泥LC3, 低熟料含量水泥LCC, 新型低碳胶凝材料SCMs, 高贝利特水泥, 硫(铁)铝酸盐水泥, 地矿胶凝材料 Geopolymers，Solidia水泥，Celitement水泥，FUTURECEM水泥，Vertua水泥；等等的占比由2021年的3%上升到2050年的25%。

其增幅很大，这正是我国今后必须拓展创新研发的重点所在。

各种类型低碳水泥的创新和突破是主要的攻关课题。

3) PO 42.5水泥的占比由2021年的48%下降到2050年的20%。

意在降低OPC的占比。

4) PO 52.5水泥的占比由2021年的26%下降到2050年的15%。

意在减少高标号水泥的占比。

5) 总计熟料系数CF由2021年的0.64降低到2050年的0.50以下。