2021中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告.pdf

序序2020 年 9 月 22 日，习近平主席在第七十五届联合国大会上发表重要讲话，提出我国“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”。习近平总书记关于碳达峰、碳中和作出的一系列重大宣示和重要论述，为我国应对气候变化和绿色低碳发展明确了目标与方向，为强化全球气候行动注入了强大的政治推动力。二氧化碳捕集利用与封存技术(CCUS)作为一种大规模的温室气体减排技术，近年来在生态环境部、科技部、发改委等部门的共同推动下，CCUS 相关政策逐步完善，科研技术能力和水平日益提升，试点示范项目规模不断壮大，整体竞争力进一步增强，已呈现出良好的发展势头。但总体上看，我国面向碳中和的绿色低碳技术体系还尚未建立，重大战略技术发展应用尚存缺口，现有减排技术体系与碳中和愿景的实际需求之间还存在较大差距。有研究表明，CCUS 将成为我国实现碳中和目标不可或缺的关键性技术之一，需要根据新的形势对 CCUS 的战略定位进行重新思考和评估，并在此基础上加快推进、超前部署。中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)中国CCUS 路径研究的发布适逢其时，对于研究中国碳达峰碳中和目标下 CCUS 的战略定位和发展路径起到重要作用，有助于支撑政策制定者在战略、规划和政策层面开展 CCUS 相关工作，有助于研究者基于当前对 CCUS 的认知确定未来不同时期的排放锚点，同时也有助于公众了解CCUS 相关知识，认识 CCUS 的地位和作用，共同推动我国碳达峰碳中和目标的实现。李 高生态环境部应对气候变化司司长01 报告召集人报告召集人蔡博峰生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心李 琦中国科学院武汉岩土力学研究所张 贤中国 21 世纪议程管理中心报告引用：蔡博峰，李琦，张贤 等.中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)中国 CCUS 路径研究 R.生态环境部环境规划院,中国科学院武汉岩土力学研究所,中国 21 世纪议程管理中心.2021.02 作者（按姓氏拼音排序）作者（按姓氏拼音排序）蔡博峰生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心曹 成西南石油大学曹丽斌生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心陈文会清华大学陈竹君上海理工大学董金池生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心樊静丽中国矿业大学（北京）江 勇中国地质大学（北京）姜 丰中国石油大学（华东）雷涯邻北京化工大学雷 宇生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心李 超浙江大学李桂菊中国科学院武汉文献情报中心李 琦中国科学院武汉岩土力学研究所李 清中国石油吉林油田分公司二氧化碳捕集埋存与提高采收率开发公司李霞颖中国科学院武汉岩土力学研究所李小春中国科学院武汉岩土力学研究所梁 希广东南方碳捕集与封存产业中心刘传望中国地质大学（北京）03 作者（按姓氏拼音排序）作者（按姓氏拼音排序）刘桂臻中国科学院武汉岩土力学研究所刘玲娜中国地质大学（北京）刘 琦中国石油大学（北京）鲁 玺清华大学吕 晨生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心庞凌云生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心彭 勃中国石油大学（北京）史明威中国 21 世纪议程管理中心谭永胜中国科学院武汉岩土力学研究所汪黎东华北电力大学王楠日本德勤咨询公司魏文栋上海交通大学伍鹏程广东省环境科学研究院武 龙EquinorASA杨 波清华大学杨晓亮油气行业气候倡议组织昆仑气候产业投资基金张 立生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心张 贤中国 21 世纪议程管理中心赵晏强中国科学院武汉文献情报中心04 贡献作者（按姓氏拼音排序）贡献作者（按姓氏拼音排序）荆润秋华北电力大学李早元西南石油大学廖 扬中国石油大学（北京）马 乔山东大学蒲晓林西南石油大学石运旺中国石油大学（北京）王 贵西南石油大学王茹洁华北电力大学王一彪中国石油大学（北京）张亚楠中国石油大学（北京）周文龙中国矿业大学（北京）05 评审专家评审专家杜祥琬中国工程院院士丁一汇国家气候中心院士何建坤清华大学教授李 阳中国石化股份公司院士黄维和中国石油天然气股份有限公司院士王金南生态环境部环境规划院院士潘家华中国社会科学院学部委员黄 晶中国 21世纪议程管理中心研究员吕学都亚洲开发银行气候变化首席科学家李 政清华大学教授薛 强中国科学院武汉岩土力学研究所研究员严 刚生态环境部环境规划院研究员张希良清华大学教授06 缩略语注解缩略语注解BECCS生物质能碳捕集与封存CCS二氧化碳捕集与封存CCU二氧化碳捕集与利用CCUS二氧化碳捕集利用与封存CO2-ECBM二氧化碳驱替煤层气CO2-EGR二氧化碳强化天然气开采CO2-EOR二氧化碳强化石油开采CO2-EWR二氧化碳强化咸水开采DAC直接空气碳捕集DACCS直接空气碳捕集与封存DRI直接还原铁EUETS欧盟碳交易市场GCCSI全球碳捕集与封存研究院GDP国内生产总值GJ吉焦GW千兆瓦IEA国际能源署IGCC整体煤气化联合循环发电IPCC联合国政府间气候变化专门委员会IRENA国际可再生能源机构km千米KWh千瓦时MJ/kg兆焦/千克NACSA北美碳封存图册TWh太瓦时USGS美国地质调查局07 碳中和目标下，大力发展二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术不仅是未来我国减少二氧化碳排放、保障能源安全的战略选择，而且是构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。随着国内外对气候变化理解和谈判形势的改变，CCUS 技术内涵和外延不断丰富拓展，亟需对 CCUS 技术发展趋势进行系统研判，重新定位技术发展愿景，统筹考虑 CCUS 发展路径。碳中和目标的实现要求我国建立以非化石能源为主的零碳能源系统，经济发展与碳排放脱钩。CCUS 技术作为我国实现碳中和目标技术组合的重要组成部分，不仅是我国化石能源低碳利用的唯一技术选择，保持电力系统灵活性的主要技术手段，而且是钢铁水泥等难减排行业的可行技术方案。此外，CCUS 与新能源耦合的负排放技术还是抵消无法削减碳排放、实现碳中和目标的托底技术保障。从实现碳中和目标的减排需求来看，依照现在的技术发展预测，2050年和 2060 年，需要通过 CCUS 技术实现的减排量分别为 6 14 亿吨和10 18 亿吨二氧化碳。其中，2060 年生物质能碳捕集与封存（BECCS）和直接空气碳捕集与封存（DACCS）分别需要实现减排 3 6 亿吨和 2 3 亿吨二氧化碳。从我国源汇匹配的情况看，CCUS 技术可提供的减排潜力，基本可以满足实现碳中和目标的需求（621 亿吨二氧化碳）。我国高度重视 CCUS 技术发展，稳步推进该技术研发与应用。目前，我国 CCUS 技术整体处于工业示范阶段，但现有示范项目规模较小。CCUS 的技术成本是影响其大规模应用的重要因素，随着技术的发展，我国 CCUS 技术成本未来有较大下降空间。预期到 2030 年，我国全流程CCUS（按 250 公里运输计）技术成本为 310770 元/吨二氧化碳，到 2060 年，将逐步降至 140410 元/吨二氧化碳。为促进中国 CCUS 技术发展，更好支撑碳达峰碳中和目标实现，建议：决策者摘要08 （1）明确面向碳中和目标的 CCUS 技术发展路径。充分考虑碳中和目标下的产业格局和重点排放行业排放路径，全面系统评估中国 2021 2060 年 CCUS 技术的减排需求和潜力。（2）完善 CCUS 政策支持与标准规范体系。推动 CCUS 商业化步伐，将 CCUS 纳入产业和技术发展目录，完善优化法律法规框架，制定科学合理的建设、运营、监管、终止等标准体系。（3）规划布局 CCUS 基础设施建设。加大二氧化碳捕集、输送与封存各环节的基础设施投资力度与建设规模，提高技术设施管理水平，建立相关基础设施合作共享机制，推动 CCUS 技术与不同碳排放领域和行业的耦合集成。（4）有序开展大规模 CCUS 示范与产业化集群建设。提高 CCUS 全链条技术单元之间的兼容与集成优化，加快突破大规模 CCUS 全流程示范的相关技术瓶颈，促进 CCUS 产业集群建设。本报告由国内外 CCUS 领域的 49 名研究人员共同完成，感谢作者无私的科学奉献和 13 位权威专家的评审。考虑到学界对于 CCUS 的减排需求和潜力评估的不确定性还存在百家争鸣，未来亟需在更加明确和清晰的技术、资本、政策等边界条件下开展深度分析，以得到更加合理的潜力评估和发展路径。09 目录1.二氧化碳捕集利用与封存概述.11.1 什么是 CCUS？.11.2 CCUS 的定位.42.全球 CCUS 潜力和发展路径.62.1 全球和主要国家 CCUS 封存潜力.62.2 国际机构对 CCUS 贡献的评估.102.3 主要发达国家和地区 CCUS 发展路径.143.中国 CCUS 发展需求与潜力.173.1 中国 CCUS 现状.173.2 碳中和目标下的中国 CCUS 减排需求.223.3 基于源汇匹配的中国 CCUS 减排潜力.273.4 中国 CCUS 成本评估.334.政策建议.37参考文献.38附表 中国 CCUS 项目基本情况表.46 011 1.二氧化碳捕集利用与封存概述1.1 什么是 CCUS？二 氧 化 碳（CO2）捕 集 利 用与封存(CCUS)是指将 CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现 CO2永久减排的过程(图1)。CCUS 在二氧化碳捕集与封存(CCS)的基础上增加了“利用(Utilization)”，这 一 理 念 是 随 着CCS 技术的发展和对 CCS 技术认识的不断深化，在中美两国的大力倡导下形成的，目前已经获得了国际上的普遍认同。CCUS 按技术流程分为捕集、输送、利用与封存等环节(图 2)。CO2捕集是指将 CO2 从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程，主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链捕集。CO2输送是指将捕集的 CO2运送到可利用或封存场地的过程。根据运输方式的不同，分为罐车运输、船舶运输和管道运输，其中罐车运输包括汽车运输和铁路运输两种方式。CO2利用是指通过工程技术手段将捕集的 CO2实现资源化利用的过程。根据工程技术手段的不同，可分为 CO2地质利用、CO2化工利用和 CO2生物利用等。其中，CO2地质利用是将 CO2注入地下，进而实现强化能源生产、促进资源开采的过程，如提高石油、天然气采收率，开采地热、深部咸（卤）水、铀矿等多种类型资源。CO2封存是指通过工程技术手段将捕集的 CO2注入深部地质储层，实现 CO2与大气长期隔绝的过程。按照封存位置不同，可分为陆地封存和海洋封存；按照地质封存体的不同，可分为咸水层封存、枯竭油气藏封存等。生 物 质 能 碳 捕 集 与 封 存（BECCS）和直接空气碳捕集与封存（DACCS）作为负碳技术受到01 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)二氧化碳捕集利用与封存概述图 1 CCUS 技术及主要类型示意图罐车运输化工、生物利用生物质能碳捕集与封存(BECCS)工业企业尾气封存海底咸水层封存管道运输枯竭油气藏封存强化石油、天然气开采陆地咸水层封存驱替煤层气直接空气碳捕集与封存(DACCS)02 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)二氧化碳捕集利用与封存概述图 2 CCUS 技术环节了高度重视。BECCS 是指将生物质燃烧或转化过程中产生的 CO2进行捕集、利用或封存的过程，DACCS 则是直接从大气中捕集CO2，并将其利用或封存的过程。直接空气捕集工业过程化石燃料电厂生物质利用过程传统CCUSBECCSDACCS罐车运输地质利用化工利用生物利用陆地封存海洋封存管道运输船舶运输CO2捕集CO2输送CO2封存CO2利用注：来自中国 21 世纪议程管理中心（2021）03 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)二氧化碳捕集利用与封存概述1.2 CCUS 的定位2020 年 9 月，习近平主席在第 75 届联合国大会宣布，中国CO2排放力争于 2030 年前达到峰值，力争 2060 年前实现碳中和。这是中国对全球气候治理和落实巴黎协定的积极举措。习近平主席的对外宣示开启了中国应对气候变化的新征程。截至 2021 年 5月，温室气体排放占比超过 65%、国内生产总值（GDP）占比超过75%的全球 131 个国家宣布了碳中和目标。中国和其他国家碳中和目标的逐渐明确及碳减排工作的加快推进，使得 CCUS 的定位和作用愈加凸显。CCUS 是目前实现化石能源低碳化利用的唯一技术选择。中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，煤炭占中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，占中国能源消费比例的10%15%。CCUS 将是实现该部分化石能源近零排放的唯一技术选择。CCUS 是碳中和目标下保持电力系统灵活性的主要技术手段。碳中和目标要求电力系统提前实现净零排放，大幅提高非化石电力比例，必将导致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、可靠性等多重需求，火电加装 CCUS是具有竞争力的重要技术手段，可实现近零碳排放，提供稳定清洁低碳电力，平衡可再生能源发电的波动性，并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。CCUS 是钢铁水泥等难以减排行业低碳转型的可行技术选择。国际能源署(IEA)发布 2020 年钢铁行业技术路线图，预计到 2050 年，钢铁行业通过采取工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排04 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)二氧化碳捕集利用与封存概述方案后，仍将剩余 34%的碳排放量，即使氢直接还原铁(DRI)技术取得重大突破，剩余碳排放量也超过 8%。水泥行业通过采取其他常规减排方案后，仍将剩余 48%的碳排放量。CCUS 是钢铁、水泥等难以减排行业实现净零排放为数不多的可行技术选择之一。CCUS 与新能源耦合的负排放技术是实现碳中和目标的重要技术保障。预计到 2060 年，中国仍有数亿吨非 CO2温室气体及部分电力、工业排放的 CO2难以实现减排，BECCS 及其他负排放技术可中和该部分温室气体排放，推动温室气体净零排放，为实现碳中和目标提供重要支撑。05 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)二氧化碳捕集利用与封存概述2.全球 CCUS 潜力和发展路径2.1全球和主要国家 CCUS 封存潜力全球陆上理论封存容量为 642 万亿吨，海底理论封存容量为 213 万亿吨。在所有封存类型中，深部咸水层封存占据主导位置，其封存容量占比约 98%，且分布广泛，是较为理想的 CO2封存场所；油气藏由于存在完整的构造、详细的地质勘探基础等条件，是适合 CO2封存的早期地质场所。中国地质封存潜力约为 1.214.13 万亿吨。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，通过 CO2强化石油开采技术(CO2-EOR)可以封存约51亿吨CO2。中国气藏主要分布于鄂尔多斯盆地、四川盆地、渤海湾盆地和塔里木盆地，利用枯竭气藏可以封存约 153 亿吨CO2，通过 CO2强化天然气开采技术(CO2-EGR)可以封存约 90 亿吨 CO2。中国深部咸水层的 CO2封存容量约为 24 200 亿吨，其分布与含油气盆地分布基本相同。其中，松辽盆地(6 945 亿吨)、塔里木盆地(5 528 亿吨)和渤海湾盆地(4 906 亿吨)是最大的 3 个陆上封存区域，约占总封存量的一半。除此之外，苏北盆地(4 357 亿吨)和鄂尔多斯盆地(3 356 亿吨)的深部咸水层也具有较大的 CO2封存潜力。亚洲除中国以外的国家地质封存潜力约为 4 9005 500 亿吨。日本的CO2地质封存潜力约为 1 400 亿吨，主要分布在日本岛屿周围面积较大的沉积盆地，包括东京湾盆地、大阪湾盆地、九州地区北部区域以及伊势湾盆地。韩国深部咸水层的 CO2封存潜力约为 9.4 亿吨，其中北平盆地的封存潜力约为 9 亿吨、浦项盆地的封存潜力约为 0.4 亿吨；韩国含油气盆地主要为油藏，其中乌龙盆地油藏的 CO2封存潜力约为 30 亿吨、济州盆地约为 235 亿吨、群山盆地约为 3 亿吨。印度尼西亚、泰国、菲律宾和越南总封存潜力约为 540 亿吨。06 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)全球 CCUS 潜力和发展路径北美地质封存潜力约为2.321.53万亿吨。根据美国地质调查局(USGS)对美国 36 个盆地的单个储存评估单元进行地质构造技术可封存容量的评估，全国平均封存容量约为 3 万亿吨。全球碳捕集与封存研究院(GCCSI)基于已有的信息，认为美国拥有 221 万亿吨封存潜力。北美碳封存图册(NACSA)显示，美国和加拿大含油气盆地 CO2封存潜力分别为 1 200 亿吨和 160 亿吨，咸水层封存潜力分别为 16 100201 550亿吨和 2802 960 亿吨。墨西哥的咸水层封存潜力超过 1 000 亿吨。欧洲地质封存潜力约为 5 000 亿吨。欧洲含油气盆地主要分布于北海、西欧和东欧，咸水层盆地则主要分布于西欧和东欧。根据欧盟 GeoCapacity项目评估结果，欧洲含油气盆地的 CO2封存潜力为 300 亿吨，深部咸水层的封存潜力为 3 250 亿吨。据 Anthonsen et al.保守估计，欧洲 25 个国家的油气藏、咸水层和煤层封存潜力约为 1260 亿吨。挪威 CCS-北极光项目建设现场武龙 摄07 全球 CCUS 潜力和发展路径中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)澳大利亚地质封存潜力约为 2 2004 100 亿吨。澳大利亚共有 65 个适合 CO2封存的沉积构造，潜在的 CO2封存沉积盆地主要分布于沿海和中部地区。国家/地区国家/地区理论封存容量理论封存容量(百亿吨)(百亿吨)2019 年排放量2019 年排放量(亿吨/年)(亿吨/年)至 2060 年 CO至 2060 年 CO2 2累积累积排放量估值(百亿吨)排放量估值(百亿吨)中国1214139840亚洲（除中国）49557430北美23021536025欧洲504117澳大利亚224141.6数据来源：Bradshaw et al.,2004;Flett et al.,2008;Cook,2009;Takahashi et al.,2009;Vangkilde-Pedersen et al.,2009;Ogawa et al.,2011;Kim et al.,2013;Wright et al.,2013;Lee et al.，2014;Wei,2015;Kim et al.,2016;GCCSI,2019a,2019b,2020。2019 年排放量数据来自 BP,2021；至 2060 年 CO2累积排放量估值是按照 2019 年至 2060 年排放量不变计算。表 1 世界主要国家及地区 CCUS 地质封存潜力与二氧化碳排放08 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)全球 CCUS 潜力和发展路径图 3 世界主要国家及地区 CCUS 地质封存潜力与二氧化碳排放量注：图中数据来自表 1，数值取区间的中值。中国欧洲亚洲（除中国）北美52301192255017321.626740澳大利亚理论封存容量（百亿吨）至2060年累计排放量（百亿吨）（估值）09 全球 CCUS 潜力和发展路径中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)不同研究对 CCUS 在不同情景中的减排贡献评估结果差异较大。2030 年，CCUS 在不同情景中的全球减排量为 116.7 亿吨/年，平 均 为 4.9 亿 吨/年；2050 年 为27.976 亿吨/年，平均为 46.6 亿吨/年。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在IPCC 全球升温 1.5特别报告中指出，2030年不同路径 CCUS 的减排量为 14亿吨/年，2050 年不同路径 CCUS的减排量为 3068 亿吨/年。IPCC在第五次评估报告(2014 年)中指出，CCS 对于全球温室气体减排具有非常重要的意义，绝大多数不考虑 CCS 技术的模型，都无法在2100 年实现 450 ppm CO2当量浓度的目标。IPCC 全球升温 1.5特别报告对 90 种情景进行了评估，几乎所有情景都需要 CCS 的参与才能够将温升控制在 1.5范围内。90%的情景要求全球封存量在 2050 年达到 36 亿吨/年。2020年全球的 CO2捕集和封存量约为4 000 万吨/年，为了实现 IPCC2.2 国际机构对 CCUS 贡献的评估提出的 1.5情景，2050 年的捕集和封存量需要增加约 100 倍。在实现 1.5目标的四种情景中，仅有终端能源需求大幅下降的情景没有使用 CCUS。在其他三种情景中，从 2020 年到 2100 年，CCUS 技术要逐步实现 3480 亿吨的累积减排量。BECCS 的部署在 2030 年仍然有限(3 亿吨，情景中位数水平)。在将全球温升限制在 1.5且没有或仅有限过冲的路径中，到 2030年全球净人为 CO2排放量在 2010年的水平上减少约 45%，在 2050年左右全球 CO2达到净零排放，BECCS 规模约为 45 亿吨。在不高于或略超过 1.5的路径中，使用CCS 能够让天然气发电的份额在2050 年达到约 8%。国际能源署(IEA)可持续发展 情 景(Sustainable Development Scenario)的目标是全球于 2070 年实现净零排放，CCUS 是第四大贡献技术，占累积减排量的 15%。IEA 可持续发展情景描述了实现联合国可持续发展议程与能源相关的关键目标所需要的重要手010 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)全球 CCUS 潜力和发展路径段。这包括依据巴黎协定尽早实现碳达峰和达峰后的迅速减排，以及到 2030 年普及现代能源。IEA 可持续发展情景中，CCUS 重要性随时间不断增加，CCUS 的角色可以大致分为三个阶段：第一阶段是 2030 年之前，重点将放在已有发电厂和工业过程的碳捕集，比如煤电、化学制品、肥料、水泥以及炼钢冶金。第二阶段为 2030 年到 2050 年，CCUS 部署将快速增图 4 IEA 可持续发展情景下 CCUS(IEA，2020)加，尤其是在水泥、钢铁和化工产业中，将占到这个阶段中碳捕集增量的近三分之一。BECCS 的部署也将快速增加，占到 15%，尤其是在发电和低碳生物燃料方面。第三阶段，2050 年到 2070 年，捕集比前一阶段增长 85%，其中 45%来自于 BECCS，15%来自于 DAC。天然气相关的 CO2捕集主要是来自于蓝氢(化石能源制氢+CCUS)生产及天然气发电。10246441482050年CO2净排放:94亿吨111820.210利用296766962070年0.585264330化石燃料空气源捕集生物质能源利用捕集捕集封存封存封存CO2净零排放利用利用封存封存封存单位：亿吨011 全球 CCUS 潜力和发展路径中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)IEA 2050 年全球能源系统净零排放情景(Net-Zero Emissions，NZE)下，2030 年 全 球 CO2捕 集量为 16.7 亿吨/年，2050 年为 76亿吨/年。2030 年来自化石燃料及工业过程、生物质能和 DAC 的碳捕集量分别为 13.25、2.55 和 0.9亿吨。其中，大约4%的燃煤电厂(50 GW)及 1%的天然气电厂(30GW)需要配备 CCUS。2050 年来自化石燃料及工业过程、生物质能和DAC 的碳捕集量分别为 52.45、13.8 和 9.85 亿吨。其中，捕集的CO2中约 95%进行永久地质封存，5%用于合成燃料。配备 CCUS 的燃煤电厂和天然气电厂的比例分别上升至约 50%(220 GW)和 7%(170 GW)。在 国 际 可 再 生 能 源 机 构（IRENA）深度脱碳情景下，2050年 CCUS 将 贡 献 约 6%年 减 排量，即 27.9 亿 吨/年。IRENA 在其 2020 年发布的利用可再生能源达到零排放报告和全球可再生能源展望中，对未来全球 CO2排放提出了四个情景：(1)基 线 能 源 情 景(Baseline Energy Scenario)，即巴黎协定签署时的政策情景；(2)计划能源情景(Planned Energy Scenario)，即截至 2019 年各个国家政府的计划政策情景；(3)能 源 转 型 情 景(Transforming Energy Scenario)，即更加具有雄心但仍然可行的情景；(4)深度脱 碳 展 望(Deeper Decarbonisation Perspective)，即 要 在 20502060年期间实现净零排放的情景。到 2050 年，从计划能源情景到能源转型情景，碳减排技术手段将贡献 10%的减排量，大约 26.1亿吨。从能源转型情景到深度脱碳展望，则存在两种情形：一种是零排放，即对所有的发电和工业过程进行深度去碳化，从而达到近零排放。该情形主要靠可再生能源和清洁能源，所以 CCUS 只占到 2%，贡献大约为 2 亿吨/年，主要在水泥行业；另一种是净零排放，CCUS 则占到了 34%，贡献量为35 亿吨/年。总体来看，从基线能源情景（2050 年碳排放量 465 亿吨）到深度脱碳展望的零排放情景，2050 年碳减排技术大约占到了总体年度减排量的6%(27.9亿吨/年)。012 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)全球 CCUS 潜力和发展路径图 5 全球主要机构评估的 CCUS 贡献注：IPCC(2018)：将全球升温控制在 1.5范围内。不同路径全球零排放时间：低于 1.52044；无过冲 1.52050；没有或有限过冲 1.52050；高过冲 1.52052；低于 22070；高于 22085；国际能源署(IEA,2020)：可持续发展情景。实现联合国可持续发展议程与能源相关的关键目标所需要的重要手段，包括依据巴黎协定尽早实现碳达峰和达峰后的迅速减排，到 2030 年普及现代能源，2070 年实现全球零排放；国际可再生能源机构(IRENA,2020a;2020b)：深部脱碳展望，20502060 期间达到净零排放；中国科学院碳中和重大咨询报告(2021)。IEA可持续发展104.09203020502070IEA可持续发展56.35IPCC低于1.54020406080100120机构情景减排量CCUS减排量（亿吨/年）无过冲1.53没有或有限过冲1.54高过冲1.5低于2高于21IEA可持续发展 8.4低于1.534无过冲1.546IPCC没有或有限过冲1.545IPCC高过冲1.568高于230低于236IRENA深部脱碳展望27.9IEA2050净零排放16.7IEA2050净零排放76均值：46.6均值：4.9年份013 全球 CCUS 潜力和发展路径中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)美国 2020 年新增 12 个 CCUS商业项目。运营中的 CCUS 项目增加至 38 个，约占全球运营项目总数的一半，CO2捕集量超过 3 000万吨。美国 CCUS 项目种类多样，包括水泥制造、燃煤发电、燃气发电、垃圾发电、化学工业等。半数左右的项目已经不再依赖 CO2-EOR得到收益。这得益于美国政府推出的补贴政策。美国 CCUS 项目可以通过联邦政府的 45Q 税收抵免(Tax credit)和加州政府的低碳燃料标准(California Low Carbon Fuel Standard)获得政府和地方的财政支持。这些举措大幅改善了 CCUS 项目的可行性并使其长期健康运行成为可能。另外，2020 年美国能源部投入 2.7亿美元支持 CCUS 项目，也极大地鼓励了 CCUS 项目的发展。45Q 税在实现 1.5目标的前提下，2030 年、2040 年和 2050 年，美国CCUS的减排量分别在0.918亿吨、年份年份201820182019201920202020202120212022202220232023202420242025202520262026地质封存25.7028.7431.7734.8137.8540.8943.9246.9650.00EOR/CCU15.2917.7620.2222.6825.1527.6130.0732.5435.00注：数据来源于美国财政部。表 2 45Q 税务抵免政策的二氧化碳补贴价格(美元/吨 CO2)2.3 主要发达国家和地区 CCUS 发展路径收抵免政策经过2018年的修订后，每吨CO2的补助金额得到大幅提升。45Q 采用递进式 CO2补贴价格的设定方式，如表 2 所示。其中，CO2地质封存的补贴价格由 25.70 美元/吨 CO2(2018 年)递增至 50.00美 元/吨 CO2(2026 年)，非 地 质封存(主要指 CO2-EOR 和 CO2利用)的补贴价格由 15.29 美元/吨CO2(2018 年)递增至 35.00 美元/吨CO2(2026年)。2021年1月15日，美国发布 45Q 条款最终法规，抵免资格分配制度更加灵活，明确私人资本有机会获得抵免资格。这种方式使得投资企业可以确保 CCUS项目的现金流长期稳定，并大大降低了项目的财务风险，从而鼓励企业投资新的 CCUS 项目。617.3 亿 吨 和 924.5 亿 吨 之 间。2050 年在 924.5 亿吨之间。与 2020年运行中的 3 000 万吨 CCUS 设备014 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)全球 CCUS 潜力和发展路径容量相比，美国需要在 2050 年前新建大量的 CCUS 项目来实现其气候目标。欧 盟 2020 年 有 13 个 商 业CCUS 项目正在运行，其中爱尔兰 1 个，荷 兰 1 个，挪 威 4 个，英国 7 个。另有约 11 个项目计划在 2030 年前投运。欧洲主要的商业 CCUS 设施集中于北海周围，而在欧洲大陆的 CCUS 项目由于制度成本以及公众接受度等各种因素，进展较为缓慢。与美国不同，欧洲 CCUS 项目的 CO2减排价值主要依靠欧盟碳交易市场(EU ETS)和 EOR 来体现。2020 年前，欧洲碳交易市场的 CO2价格较低，该市场对 CCUS 项目的支持力度有限。另外，碳交易市场的碳价不确定性也影响了企业对 CCUS 投资的 判 断。欧 洲 NER300、Horizon 2020、Horizon Europe 等基金都发布了为 CCUS 项目提供公共资金支持的计划。但 NER300 因为最终没有为任何一个 CCUS 项目提供支持而受到批评。欧盟一直积极推进低碳经济，并采用积极的政策与制度来推进低碳转型。2020 年欧洲绿色协议(European Green Deal)和欧洲气候法案(Climate Law)将2050 年净零排放的目标变成了政治目标和法律义务。这使得今后欧洲可能施行更多的减排政策。由于CCUS 是一项重要的减排手段，可以预见欧洲将会采取更加积极的政策来支持 CCUS。2020 年 6 月创立的总额为 100 亿欧元的欧洲创新基金(Innovation Fund)被广泛认为会成为今后 CCUS 项目的主要公共资金来源。值得注意的是，与其他低碳能源项目相比，欧盟的政策对于CCUS 的支持是谨慎和保守的。在实现 1.5 C 目标的前提下，2030 年欧盟 CCUS 减排量在 2 000万 吨 至 6.04 亿 吨 之 间；2040 年在 1.415.7 亿吨之间；2050 年在4.322.3 亿吨之间。在欧盟官方于2018 年公布的 1.5LIFE(可持续生活情景)和 1.5TECH(技术情景)情景中，2050 年 CCUS 减排量在3.76 亿吨之间。值得注意的是，与其他综合评价模型的减排量相比，在欧盟政策制定过程中参考使用的官方模型 POLES 以及欧盟官方公布的 1.5情景中 20302050年 CCUS 减排量明显偏低。日本由于地质条件原因，没有015 全球 CCUS 潜力和发展路径中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)美国欧盟日本203020402050206020302040205020602030204020502060051015202530CCUS减排量（亿吨）41016133610121345年份可用于 EOR 的油气产区，所以日本的 CCUS 项目多为海外投资，例如美国的 Petra Nova 项目，东南亚的 EOR 项目等。日本本土的全流程项目有 2012 年开始建设、2016年开始运行的苫小牧 CCS 项目。广岛的整体煤气化联合循环发电(IGCC)项目已经开始了CO2捕集，并准备在今后开展 CO2利用的实证试点。日本政府在 2020 年宣布了 2050 年净零排放的目标。同年议会通过了成长战略并且制定了施注：图中的点代表具体模型或者战略研究数据；红色线条代表某时间节点的中位数(图中数字标注)；数据来源：SSP 数据库；CD-LINKS 数据库；European Commission,2018；van Vuuren,et al.,2018；Williams et al.,2021。图 6 美国、日本和欧盟的 CCUS 减排贡献行计划。CCUS 作为 14 个重点领域中的一个，经济产业省为其制定了在水泥、燃料、化工和电力领域的普及路线图。需要注意的是，近年日本政府的工作重心是 CO2的利用，在地质封存上的投入较以往有所减少。在实现 1.5目标的前提下，2030 年、2040 年和 2050 年，日本CCUS减排量分别在0.22.1亿吨、0.234.3亿吨和1.18.9亿吨之间。016 中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)全球 CCUS 潜力和发展路径!(#%驱油咸水层封存驱煤层气捕集(包括化工利用)地浸采铀100万吨2万吨累计封存/利用量CCUS类型!(#!(!(#!(大庆油田EOR项目中石油吉林油田EOR项目通辽CO2地浸采铀项目新疆油田EOR项目华能长春热电厂捕集项目CO2基生物降解塑料项目准东CO2驱水封存野外先导性试验钢铁渣综合利用实验室项目国家能源集团煤制油CCS项目国华锦界电厂燃烧后CO2捕集与封存全流程示范项目延长石油煤化工CO2捕集与驱油示范项目中联煤CO2驱煤层气项目（柳林）中联煤CO2驱煤层气项目（柿庄）中石化胜利油田EOR项目中石化齐鲁石油化工EOR项目中石化中原油田EOR项目中石化华东油田EOR项目国电集团天津北塘热电厂碳捕集项目华能绿色煤电IGCC电厂碳捕集项目华能高碑店电厂捕集项目华能天然气电厂烟气燃烧后捕集装置北京琉璃河水泥窑尾气碳捕集项目#清洁能源动力系统IGCC电厂捕集项目华能石洞口电厂捕集示范项目安徽海螺集团水泥窑烟气CO2捕集纯化示范项目300 Nm3/h烟气CO2化学吸收中试平台中海油丽水36-1气田CO2分离项目#华润海丰电厂碳捕集测试平台矿化脱硫渣关键技术与万吨级工业试验CO2加氢制甲醇#华中科技大学35MW富氧燃烧技术研究与示范长庆石油EOR项目新疆西藏内蒙古青海四川甘肃云南黑龙江广西湖南陕西吉林河北湖北广东贵州江西河南山西山东辽宁安徽福建江苏浙江重庆宁夏海南北京天津上海#电石渣矿化利用CO2钢渣及除尘灰直接矿化利用烟气CO2CO2甲烷大规模重整#中电投重庆双槐电厂碳捕集示范项目#3.中国 CCUS 发展需求与潜力图 7 中国 CCUS 项目分布3.1 中国 CCUS 现状中国已投运或建设中的 CCUS 示范项目约为 40 个，捕集能力 300 万吨/