CCUS的行业背景和发展前景

    碳捕获：碳捕获是指将二氧化碳从工业生产、能源利用和大气中分离出来的过程。在电力行业，传统的碳捕获方式包括燃烧前捕获、燃烧后捕获、富氧燃烧等；在煤化工、钢铁、水泥等行业中二氧化碳的工业分离过程属于燃烧前捕获。其中，燃烧后捕获不涉及对燃料的直接改变，原有系统更改较少，仅需在现有的燃烧装置后增加碳捕集装置，为当前应用最广泛的碳捕获技术。

    碳利用：二氧化碳的资源化利用包括物理利用（灭火剂和碳酸性饮料添加剂、制取干冰等）、化工利用（生产纯碱、小苏打以及各种金属碳酸盐等大宗无机化工产品，加氢合成甲醇、合成乙烯和丙烯等）、生物利用（微藻固碳和二氧化碳气肥）、地质利用。其中，地质利用技术包括二氧化碳强化石油开采技术、强化天然气开采技术、增强页岩气开采技术等，其中强化石油开采技术已有几十年的应用历史，为当前唯一达到商业化利用水平的地质封存利用技术，该技术可提高原油采收率 7%-15%，延长油井生产寿命 15-20 年，且泄漏的可能性很小。

    碳封存：地质封存又可进一步划分为咸水层（盐水层）封存、深部不可开采煤层封存、废弃油气藏封存3种主要类型。目前，国际上也已开展海上盐水层及废弃油气田埋存二氧化碳的示范项目。从埋存类型来看，在运行及执行项目中有60%以上是二氧化碳驱油项目。

国际背景

    国外CCUS-EOR项目主要在美国、加拿大等国家开展，特别是美国已具有成熟的CCUS-EOR工业体系。美国CCUS-EOR项目起步于20世纪50年代，60-70年代持续开展关键技术攻关，70-90年代逐步扩大工业试验规模，技术配套逐渐成熟，80年代以后进入商业化推广阶段。自20世纪80年代起，美国CCUS-EOR技术工业化应用规模持续快速扩大。世界上第一个大规模CO2-EOR项目SACROC（Scurry Area Canyon Reef Operating Committee），从1972年1月26日起，由雪佛龙公司（Chevron）在得克萨斯州Scurry县的油田开展。该项目的CO2来自科罗拉多州的天然CO2气田，并通过管道将其运输到油田驱油。本世纪以来，美国、加拿大、澳大利亚、日本及阿联酋等国家加速推进CO2捕集项目的工业化。2014年，加拿大SaskPower公司的Boundary Dam Power项目成为全球第一个成功应用于发电厂CO2捕集项目，2019年该项目捕集CO2达61.6万吨。2015年，加拿大Quest项目将合成原油制氢过程中产生的CO2成功注入咸水层封存，每年CO2捕集能力达100万吨/年。

国内背景

    国内CCUS-EOR研究起步较早，石油企业及有关院校早在20世纪60年代就开始探索CO2驱油技术，但因气源、机理认识、装备等问题使产业化发展滞后。进入21世纪以来，国家和石油企业相继设立CCUS-EOR重大科技攻关和示范工程项目，大大推动了关键技术的突破和矿场试验的成功。

    2006年中国石油联合中国科学院、国家教育部发起了研讨CCUS技术的香山科学会议，沈平平教授首次提出在中国发展CCUS产业技术建议。2011年左右，许多政府计划，技术会议和研宄计划都开始采用CCUS作为碳捕获系列技术的缩写，而不再仅是CCS。

    2011年科技部社会发展科技司和中国21世纪议程管理中心发布《中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术发展路线图研究》，明确了中国发展CCUS的愿景：为应对气候变化提供技术可行和经济可承受的技术选择。针对捕集、运输、利用、封存以及全系统分别提出了开展研发和示范的规模、技术和成本等阶段性目标。

    在2012年5月举行的第11届碳捕集，利用和封存年度会议上，可以观察到从CCS到CCUS尝试构架转换的实施过程。碳捕获埋存技术中普遍存在的“利用”，从根本上改变了这套技术的性质和目的。Danielle Endres等人研究明确了2012年会议从CCS过渡到CCUS，对技术部门的持续实践以及气候变化背景下的能源政策都具有重要意义。

    2013年，在国家科技部倡导下，中国石油、中国石化、中国华能和国家能源集团，共同推动成立CCUS联盟，目前已拥有理事单位40多家。联盟理事成员每年齐聚论坛，协力推动CCUS技术与产业发展，为实现“双碳”目标、保障国家能源安全贡献“碳”力量。
2019年科技部更新了CCUS技术发展路线图，总体愿景是构建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技术体系和产业集群，为化石能源低碳化利用提供技术选择，为应对气候变化提供技术保障，为经济社会可持续发展提供技术支撑。

碳中和背景下CCUS行业发展前景

    我国CCUS正处于工业化示范阶段，不同地区的陆上封存潜力差异较大。为推动我国CCUS产业发展，近年来国家层面出台了一系列政策。

    例如，2022年2月，国家发展改革委、国家能源局发布《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》。从长期来看，CCUS对于碳中和是不可或缺的技术，国家层面或将制定CCUS总体发展规划，并将CCUS技术作为国家重大科技专项予以支持，搭建系统的政策框架体系，有序推动CCUS在石化、化工、电力、钢铁、水泥等行业的应用。

    根据国内外的研究结果，碳中和目标下中国CCUS减排需求为：2030年0.2-4.08亿吨，2050年6-14.5亿吨，2060年10-18.2亿吨。随着成本降低、技术进步、政策激励，CCUS技术在2025年产值规模超过200亿元/年，到2050年超过3300亿元/年，按保守情形估计2025-2050年平均年增长率为11.87%，前景依然广阔。

    IEA研究表明，基于2070年实现净零排放目标，到2050年，需要应用各种碳减排技术将空气中的温室气体浓度限制在450ppm以内，其中CCUS的贡献为9%左右，即利用CCS技术捕集的CO2总量将增至约56.35亿吨，其中利用量为3.69亿吨，封存量为52.66亿吨。到2070年，化石燃料能效提升与终端用能电气化、太阳能/风能/生物质能/氢能等能源替代和CCUS是主要碳减排路径，累计减排贡献的占比分别可达40%、38%和15%。

    对于中国而言，到2050年，电力、工业领域通过CCUS技术实现CO2减排量将分别达8亿吨/年和6亿吨/年。如果要将净零目标从2070年提前到2050年，全球CCUS设施数量必须再增加50%。

文章来源：新能绿碳