二氧化碳捕集、利用與（yǔ）封存（CCUS）技術

    CCUS基本知識

    什麽是CCUS？

    二氧化碳捕集、利用及封存，英文簡（jiǎn）稱CCUS，全稱是”Carbon Capture, Utilization and Storage“。二氧化碳（CO2）捕集利用與封存（CCUS）是指將CO2從工業過程、能源利用或（huò）大氣中（zhōng）分離出來，直接加以利用或注入地層以實現CO2永久減排的過程。CCUS在二氧化碳（tàn）捕集與封存（CCS）的（de）基礎上增加了“利用 （Utilization）”，這一（yī）理（lǐ）念（niàn）是隨著CCS技術（shù）的發展（zhǎn）和（hé）對CCS技術（shù）認識的不斷深化（huà），在中（zhōng）美兩國的大力倡導下形成的，目前已經獲得了國際上的普遍認同。CCUS按技術流程分（fèn）為捕集、輸送、利用與封存等環節。

CCUS技術環節

    CO2捕集是（shì）指將CO2從工業生產、能源利用或大氣中分離出來的過程，主要（yào）分（fèn）為燃燒前捕集、燃燒後捕集、富氧燃燒和化學鏈捕集。

    CO2輸送是指（zhǐ）將捕集的CO2運（yùn）送到（dào）可利用（yòng）或封存場地的過程。根據運輸方式的不同（tóng），分為罐車運輸、船舶運輸和管道運輸，其（qí）中（zhōng）罐車運輸包括汽車運輸和鐵路運輸兩種方式。

    CO2利用是指通過工程（chéng）技術手段將捕集的CO2實（shí）現資（zī）源化利用的過程。根據工程技術手段（duàn）的不同，可分為CO2地質利用、CO2化工利用和CO2生物利用等。其中，CO2地質利用是將CO2注入地下，進而實現（xiàn）強化能源生產、促進資（zī）源開采的過程，如提（tí）高石油、天然氣采收率，開采地（dì）熱、深部鹹（鹵）水、 鈾礦等多種類（lèi）型資源。

    CO2封（fēng）存是指（zhǐ）通過工程技術手段將捕集的（de）CO2注入深部（bù）地質儲層，實現CO2與（yǔ）大氣長期隔絕的過程。按照封存位置不同，可分為陸地封存和海洋封存；按照地質封存體的不同（tóng），可分為鹹水層封存、枯（kū）竭油氣藏封存等。

    生物質能碳捕集與封存（BECCS）和直接空氣碳捕集與封存（cún）（DACCS）作為（wéi）負碳技術受到了高度重（chóng）視。BECCS是指將生物質燃燒或轉化過（guò）程中產生的CO2進行捕集、利用或封存的過程，DACCS則是直接從大（dà）氣中捕集CO2，並將其利用或封存的過程。

CCUS技術及主要類型示意圖

    CCUS的定位

    截至2021年5月，溫室氣體排放占（zhàn）比超過65%、 國內生產總值（GDP）占比超過75%的全球131個（gè）國家宣布了碳中和目標。中國和（hé）其他國家碳中和目（mù）標的逐漸明（míng）確及碳減排工作的加快推進，使得CCUS的（de）定（dìng）位和作（zuò）用愈（yù）加凸顯。

    CCUS是目前實現化石能源低碳化利用的唯一技術選擇。中國能源係統規模（mó）龐大、需求多樣，從兼顧實現碳中和目標和保（bǎo）障能源安（ān）全的角度（dù）考慮，未來應積極構建以高比例可再生能源為主（zhǔ）導（dǎo），核能、 化石（shí）能源等多元互補的清（qīng）潔低碳、安全高效的現代能源體係。2019年，煤炭占中國能源消費的比（bǐ）例高（gāo）達58%，根據已有研究（jiū）的（de）預測，到2050年，化石能源仍將（jiāng）扮演重要角色，占中國能源消費比例的10%~15%。CCUS將是實現該部分化石能源近零排放的唯一技術選擇。

    CCUS是碳（tàn）中和目標下保持電力（lì）係統（tǒng）靈活性的主要技術手段。碳中和目標要求電力係統提前實現淨零排放（fàng），大幅（fú）提高非（fēi）化石電力比例，必將導致電力係（xì）統在供給端和消費（fèi）端（duān）不確定性的顯著增大，影響電力係統的安全穩定。充分考慮電力係統實現快速減（jiǎn）排並保（bǎo）證靈活性、可靠性等多重需求，火電加裝CCUS是具有競（jìng）爭力的重要技術手段，可實現近零碳（tàn）排放（fàng），提供穩定清潔低碳電力，平（píng）衡可再生能源發電的波動性，並在避免季（jì）節性或長期性的電力短缺方麵發揮慣性（xìng）支撐和頻率（lǜ）控（kòng）製等重要作用。

    國際能源署（IEA）發布2020年鋼鐵行業技術路線圖，預計到2050年，鋼鐵行業通過采取（qǔ）工藝（yì）改進、效率提升、能源和（hé）原料替代等常規減排方案後，仍將剩餘34%的碳排放量，即使氫直接還原鐵（DRI）技術取得重大突破，剩餘碳排放量也（yě）超（chāo）過8%。水泥行業通（tōng）過采取其他常規減排（pái）方案後（hòu），仍將剩（shèng）餘48%的碳排（pái）放量。CCUS是鋼鐵、水泥等難以減（jiǎn）排行業實現淨零排放為數不多的可行技術選擇（zé）之一。

    CCUS與新能源耦合的負排放技術是實現碳中和目標的重要技（jì）術保障。預計到2060年，中國仍（réng）有數億噸非 CO2溫室氣體及部分電力、工業排放的CO2難以（yǐ）實現減排，BECCS及其他負排放技術可（kě）中和該部分溫室氣體排放，推（tuī）動（dòng）溫室氣體淨零排放，為實現碳中和目標提（tí）供重要支撐。

    市（shì）場分析

    早在2020年（nián），習近平（píng）主席就提出（chū）我國（guó）“二氧化（huà）碳排放力（lì）爭於2030年前達到峰值（zhí），努力爭取2060年前實現碳中和”。至此，關於碳（tàn）達峰、碳中和作出的一（yī）係列指示，為（wéi）我國應對氣候變化和（hé）綠色低碳發展明確了目標與方向，為強（qiáng）化全球氣候行動注（zhù）入了強大的（de）政治推動力（lì）。

    二氧化碳捕集利用與封存技（jì）術 (CCUS) 作為一（yī）種大規模的溫室氣體（tǐ）減排技術，近年來在生態環境（jìng）部、科（kē）技部、發改委等（děng）部門的共同推動下，CCUS相關政策逐步完善，科研技術能力和水平日益提（tí）升，試點示範項（xiàng）目 規模不斷壯大（dà），整體競爭（zhēng）力進一步增強，已呈現出良好的發展勢頭。但（dàn）總體上看，我國麵向碳中和的綠色低碳技（jì）術體係還（hái）尚未建立，重（chóng）大戰略技術發展應用尚存缺口，現有減排技術體係與碳中和願景的實際需求之（zhī）間還（hái）存 在較（jiào）大差距。有研究表明，CCUS將成為我國實現碳中和目標不可或缺的關鍵性技（jì）術之一，需要根據新的形勢對CCUS的戰略定位進行重新思考（kǎo）和評估，並在此基礎上加快推進、超前部署。

    二氧化碳捕集不是獨立存在的技術，它通常與碳運輸、碳利用與封存一起稱為CCUS。當下我國的（de）CCUS生態如（rú）下所示：

    我國在二氧化（huà）碳捕集已（yǐ）投運和建設的項目中，火電廠占70％以上，碳捕捉應用到火電行（háng）業的技術相對（duì）成熟。化工行業占20％左右，其他行（háng）業包括鋼廠，水泥廠甚至（zhì）汽（qì）車製造行業等，占比大概10％。

    目前國內已在19個省份（fèn）投運和建設CCUS示範項目，涉及電廠和水泥廠等純捕集項目以及（jí）CO2-EOR、CO2-ECBM、地（dì）浸采（cǎi）鈾、重整製備合（hé）成氣、微藻固（gù）定和鹹水層封（fēng）存等多樣化封存及利（lì）用（yòng）項目。

    未來，預計（jì）在2030年中國各行業CCUS減排需求達0.2~4.08億噸，2060年將達10~18.2億噸。並且在一係列政策支持及技（jì）術進（jìn）步推動下，預計到2050年產值規模將達3300億（yì）元，2025~2050年CAGR約（yuē）11.9%。

    雖然我國CCUS仍（réng）處於發展早期，部分先進技術尚處於研究階段，但隨著政策支持不斷增多以及示範工程建設加速推進，中國CCUS相關技術將逐（zhú）步成熟，帶動CCUS各環節成本下（xià）降（jiàng），新型膜分離、新（xīn）型吸收、新型吸附等技術的成熟（shú）將推動能耗和成本（běn）降低（dī）30%以上，這些技術有望在2035年前後實現大規模推（tuī）廣應用。

    為了助力CCUS技術推廣和示範工程建設，我國政（zhèng）府也出（chū）台了一係列政策（cè）促進CCUS發展，其中包括支持內資相關企業經濟發（fā）展，保護國（guó）內企業在CCUS市場的（de）經營，推動國內CCUS重點技術的發（fā）展。

    我國已有的CCUS項目覆蓋燃煤電廠、燃氣電廠、水泥窯、化（huà）工廠、天然氣（qì）處理等場景。其中規模最大（dà）的碳捕集項目位於新疆，每年可封存二氧化碳達到300萬噸，相當於其他所有項目規模的總（zǒng）和，是我國（guó）第一個巨無霸級的（de）CCUS項目。

    二氧化碳捕集

    二氧化碳捕集技術的核心任務是（shì）將液化天然氣、氫氣廠、鋼鐵廠、水泥（ní）廠、發電（diàn）廠、以及石油煉化廠等“碳排放大戶”所產生的二氧（yǎng）化碳收集起來，並用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的。如何解決在生產流程中將二氧化碳捕集起來，是問題的關鍵所在。目前，二氧化碳捕集一般采用以下幾種方式（shì）：

    1、燃燒後捕集（Post-combustion）

    燃燒後捕集是國內主要采用的方法。通過溶（róng）液吸收法、固體吸收（shōu）法、膜（mó）吸收法等對燃燒後排放的煙氣中捕捉其中的二氧化碳，較適用於火力發電。

    優（yōu）點：改造幅度小，設（shè）備緊湊。

    缺點：能耗高、成本（běn）高、效率低。

    2、燃燒前捕集（Pre-combustion）

    將氧氣或空氣通入IGCC係統中，使煤炭和生物質燃（rán）料等原料高壓（yā）氣化，再經過水煤氣變化（huà）產生二氧化碳和氫氣，此時氣壓與二氧化碳濃度都很高，很（hěn）容易對二氧化碳進行捕捉。

    優點：係統小、能耗低（dī）、效（xiào）率高。

    缺點：投資成本高、可（kě）靠性待提高。

    3、富氧（yǎng）燃（rán）燒（Oxy-combustion）

    通過製氧技術，將空氣（qì）中的氮氣脫出，直接采用高濃度氧氣與排放出（chū）的煙氣進行燃燒，從而提高燃燒效（xiào）率（約提高（gāo）17%~35%），提高二氧化碳純度，降低（dī）一氧化（huà）碳等副產物產生。

    優（yōu）點：節能環保

    缺點：對操作環境有要（yào）求、製氧環節難度大（dà）。

    4、溶液吸收法

    溶（róng）液吸收法也是國內主要采用的方法。主要使用乙醇胺、二乙（yǐ）醇胺（àn）、三（sān）乙醇胺、二異丙醇胺、甲基丙醇胺等溶劑。

    優（yōu）點：吸收速度快、淨化度高、二氧化（huà）碳回收率（lǜ）高。

    缺點：溶劑再（zài）生耗能高、溶（róng）劑腐蝕性強。

    5、固體吸收法

    主要使（shǐ）用活性（xìng）炭、分子篩、水滑石、籠狀水合物、矽酸鹽、碳酸鹽等物質。

    優點：吸收容量大、能耗較低、腐蝕性小。

    缺（quē）點：二氧化碳回收率低。

    6、膜吸收

    膜吸（xī）收法是將膜和化學吸收相結合，主要采用微孔膜的技術，隔離混合（hé）氣（qì）體與吸收液，依靠膜的另一側的吸收液的選擇性吸收達到（dào）分（fèn）離混合氣體中二氧化碳的目的。

    優點：能耗低、操作簡單。

    缺點：投資高，工（gōng）業化（huà）不（bú）成熟。

    我們以（yǐ）燃燒後捕集化學吸收法為（wéi）例，其二氧化碳捕捉要經過脫碳——吸收再生——壓縮幹化——循環利用等環節，涉及到煙（yān）氣吸（xī）收塔、換熱器等設備。

    二氧化（huà）碳的利用與封存

    捕集獲得的二氧化（huà）碳，我們需（xū）要怎（zěn）麽（me）處理呢？一般采用兩種（zhǒng）方式：利用和封存。

    二氧（yǎng）化碳利用

    1、驅油

    原理（lǐ）：開采原油（yóu）時需（xū）要將原油從地底壓上來以提高采收率，以前（qián）通常是采取水壓或其它氣（qì）體操作，現（xiàn）在可以利用捕集來的二氧化碳進行驅油。

    缺點：這種方法不能（néng）起到封存的作用，捕捉來的（de）二氧化碳也會逃逸至大氣中。

    2、催化（huà）反（fǎn）應

    原理：將捕集來的二氧化碳和氫氣通過催化還原成甲醇。

    缺點：成本高，獲取二氧化碳的成分不夠清潔（jié），反應的催化劑不夠高效。

    3、光合作用

    原理：將捕集來的二氧化碳注入植物大棚中，使其中（zhōng）的二氧化碳濃度達到高於幾倍大氣，強化植物（wù）光合作用，加快植物生長的同時消（xiāo）耗二氧化碳而生（shēng）成氧氣。

    缺（quē）點（diǎn）：利用率極低。

    二氧化碳封存

    1、地質封存

    原理：將捕集來的二（èr）氧化碳適宜的地質結構深層（如成熟或已（yǐ）經耗盡的（de）氣油田地質結構、深（shēn）層鹽堿含水層、廢棄的含煤層），壓力會將二（èr）氧（yǎng）化（huà）碳轉換成“超臨界流體”，使（shǐ）其不容易泄漏。

    缺點：適宜的地質結構有（yǒu）限，注入方式不易（yì）。

    2、海（hǎi）洋封（fēng）存

    原理：將捕集來的二（èr）氧化（huà）碳通過輪船、管道運輸到深海海底利用海水進行封存。

    缺點：高濃度（dù）二氧化碳含量將會（huì）殺死海底生物（wù）、易（yì）導致海水酸化等。

    中國（guó）已具備大規模（mó）捕集利用與封存CO2的工程能力，正在積極籌備（bèi）全流程CCUS產業集群。CCUS各技術環節均取得了顯著進展，部（bù）分技術已經具備商業化應用潛力。

    捕集技術（shù）：CO2捕集技術成熟程（chéng）度差異較大，目前燃燒（shāo）前物理（lǐ）吸收（shōu）法已經處於商業應用（yòng）階段，燃燒後化學吸附法尚處（chù）於中試階段，其它大部分捕集（jí）技術處於工業示範（fàn）階段。燃燒後捕集技（jì）術是目前最成（chéng）熟的捕集技術，可用於大部分火（huǒ）電廠的脫碳改造，國華（huá）錦界（jiè）電廠開展的15萬噸碳（tàn）捕集與封存（cún）示範項目正在建設，是目前中（zhōng）國規模最大的燃煤（méi）電廠燃燒後碳捕集與封存全流程（chéng）示範項目。

    燃燒前捕（bǔ）集係統相對複雜，整體煤氣化（huà）聯合循環（IGCC）技術是典型的可進行燃燒前碳捕集的係統。國內的IGCC項（xiàng）目有華（huá）能天（tiān）津IGCC項目以及連雲港清潔能（néng）源動力係統（tǒng）研究設施。富氧燃燒技術是（shì）最具潛力的燃煤電廠大規模碳 捕集技術之（zhī）一，產生的CO2濃度較（jiào）高（約（yuē） 90%~95%），更易於捕獲。

    富氧燃燒技術發展迅速，可用於（yú）新建（jiàn）燃煤電廠和部分改造後的火電 廠。當前第一（yī）代碳捕集（jí）技術（燃燒後捕（bǔ）集（jí）技術、燃燒前捕集技（jì）術（shù）、富氧燃燒技術（shù））發展漸趨成熟，主要瓶頸為成本和能耗偏高、缺乏廣泛的大規模（mó）示範工程經驗（yàn）；而第二代技術（如新型膜分離技術（shù）、新型吸收技術、新型吸附技術、增壓（yā）富氧燃燒技術等）仍（réng）處於實（shí）驗室研發或小試階（jiē）段，技術（shù）成熟後其能耗和成本會比成熟的第一代技術（shù）降低30%以上，2035 年前後有望大規模推廣應用。

    輸送技術：在現有CO2輸送技術中，罐車運輸和（hé）船舶運輸技術已（yǐ）達到商業應用階段（duàn），主要應用於規（guī）模10 萬噸/年以下的CO2輸送。

    中國已有的CCUS示範項目規模較小，大多采用罐車輸送。華東油（yóu）氣田和麗水氣（qì）田的部分CO2通過船舶運輸。管（guǎn）道輸（shū）送尚（shàng）處於中試階段，吉林油田和齊魯石化采用路上管道輸送CO2。海底管道運輸的成本比陸（lù）上管道高40%~70%，目前海底管道輸送CO2的技術缺乏經（jīng）驗，在國內尚處於研究階段。

    利用與封存技術：在CO2地質（zhì）利用及封存技術中，CO2地浸采鈾技術已經達到商業應用階段，EOR已處於（yú）工業示範階段，EWR已完成先導性試驗研（yán）究，ECBM已完成中試階段（duàn）研究，礦化利用已經處於工業試驗階段，CO2強化天然氣、強化頁岩氣開采技術尚處於基礎研究階段。

    中（zhōng）國CO2-EOR項目主（zhǔ）要集（jí）中在東部、北部、西北部（bù）以（yǐ）及西（xī）部地區的油田附（fù）近及中國近海地區。國家（jiā）能源集團的鄂爾多斯10萬噸/年的CO2鹹水層封存已於2015年完成30萬噸注入目標，停止注入。國家能（néng）源集團國華錦界電（diàn）廠15萬噸/年（nián）燃燒後CO2捕集與封存全流程示範項目，擬將捕集的CO2進行鹹水層封存，目前尚在建設中。

長慶油田公司榆林（lín）定邊姬塬油田CO2-EOR試驗區（qū）項目

    2021年7月，中石化正式（shì）啟動建（jiàn）設我國首個百（bǎi）萬噸級（jí）CCUS項目（齊魯石（shí）化——勝利油田CCUS 項目），有望建成為國內最大CCUS全產業鏈示範基地。中國科學（xué）院過程工（gōng）程研究所在四川達州開展了5萬噸/年鋼渣礦化工業驗證項目（mù）；浙江大學等在河南強耐新材（cái）股份有限公司開展了CO2深度礦化養護製（zhì）建材萬噸級工業試驗項目；四川大學聯合中石化等公司在（zài）低濃度尾氣CO2直接礦化磷石膏聯產硫基複（fù）合肥技術研發方麵取得良好進展。中國CO2化工（gōng）利用技術已經實（shí）現了較大（dà）進展，電催化、光催化（huà）等新技術大量湧現。但在燃燒後CO2捕（bǔ）集係統與化工轉（zhuǎn）化利用裝置結（jié）合方麵仍存在一些技術瓶（píng）頸尚未突破。生物（wù）利用主要集中（zhōng）在微藻固定和氣肥利用方麵。

新疆克拉瑪依石油煉化（huà）廠變壓吸附（PSA）

    中國CCUS現狀

    中國已投運或建設中的CCUS示範項目約為40個，捕集能力（lì）300萬噸/年（nián）。多以石油、煤化工、電力行業小規模的捕集驅油示範為主，缺乏大規模的（de）多種技術組合的全流程工業（yè）化示範。2019年以來，主要進展（zhǎn）如下：

    捕（bǔ）集（jí）：國（guó）家能源集團（tuán）國華錦界電廠（chǎng）新建15萬噸/年燃燒後CO2捕集項目；中海油麗水36-1氣田（tián）開展CO2分離、液化及製（zhì）取幹冰項目，捕（bǔ）集規模5萬噸/年，產能25萬噸/年。

    地質利用與（yǔ）封（fēng）存：國華錦界（jiè）電廠擬將捕集的CO2進（jìn）行鹹水層封存，部分CO2-EOR項目規模擴（kuò）大（dà）。

    化工、生物利用：20萬噸/年微藻固定煤（méi）化工煙氣CO2生物（wù）利用項目；1萬噸/年CO2養護混凝（níng）土礦化（huà）利用項（xiàng）目；3000噸/年碳化法鋼渣化工利用項目。

中（zhōng）國CCUS項目分布

    中國已具備大規模捕集利用（yòng）與封存CO2的工程能力，正在積極籌備全流程CCUS產業集群（qún）。國家能源集團鄂爾多斯CCS示範（fàn）項目已成功開展了10萬噸/年規模（mó）的CCS全流程示範。中石油吉林油田EOR項目是全球正在運（yùn）行（háng）的（de）21個大型CCUS項目中唯一一個中國項目，也是亞洲最（zuì）大的EOR項目，累計已注入CO2超過200萬噸（dūn）。國家能源集（jí）團國華錦界電廠15萬噸/年燃燒後CO2捕集與封存全（quán）流程示範項目已於2019年開始建設，建成後（hòu）將（jiāng）成為中國最大的燃煤電廠CCUS示範項目。2021年7月，中石化正式啟動建設我國首個百萬噸級CCUS項目（齊魯（lǔ）石化——勝利油田CCUS項目）。

    中國CCUS技術項目遍布19個省份，捕集源的行業和封存（cún）利用的類型呈現多樣化分布。中國13個涉及電廠和水泥廠的純捕集示（shì）範項目總體（tǐ）CO2捕集規模達85.65萬（wàn）噸/年，11個CO2地（dì）質利用（yòng）與封存項目規模達182.1萬噸（dūn）/年（nián），其中EOR的CO2利用規模約為（wéi）154萬噸/年。中（zhōng）國 CO2捕集源覆蓋燃煤電廠的燃燒前、燃燒後和富氧燃（rán）燒捕集（jí），燃氣電廠的燃燒後捕集，煤化工的CO2捕集以及水泥窯尾氣的（de）燃燒後捕集等多（duō）種（zhǒng）技術。CO2封存及利用涉及鹹水層封存、EOR、驅替煤（méi）層氣（ECBM）、地浸采鈾、CO2礦（kuàng）化利用、CO2合成可降解聚合物、重整製備合成氣和微藻固定（dìng）等（děng）多種方式。

安（ān）徽海螺水泥股（gǔ）份有限公司白（bái）馬山水泥廠二氧化碳捕集項目

    碳中和目標下的中國CCUS減排需求

    火電行業是當前中（zhōng）國CCUS示範的（de）重點，預計到2025年（nián），煤電CCUS減排（pái）量將達（dá）到600萬噸/年（nián），2040年達到峰值，為2~5億噸/年（nián），隨後（hòu）保持不變；氣電CCUS的部（bù）署將逐（zhú）漸（jiàn）展開，於2035年達到峰值後保持不變，當年減排量為0.2~1億噸/年。燃煤電廠加裝CCUS可以捕獲90%的碳排（pái）放量，使其變為一種相對低碳的發電技術。在中國目前（qián）的裝機容量中，到2050年仍將有大約9億千瓦在運行。

    CCUS技術的部署有助於充（chōng）分利用 現有的煤電機組，適當保（bǎo）留煤電產能，避免（miǎn）一部分煤電資產提前退役 而導致資（zī）源（yuán）浪費。現役先進（jìn）煤電機組結合（hé）CCUS技術實現低碳化利用（yòng）改造是釋放CCUS減排潛（qián）力的重要途徑。技術適用性標準和成本是影響（xiǎng）現役煤電機組（zǔ）加裝CCUS的主要（yào）因素。技術適用性標準決定一個電廠是否（fǒu）可以成為改造的候選電廠（chǎng），現階段燃煤電廠改造需（xū）要（yào）考慮的技術適用性標準包括CCUS實施年份、機組容量、剩餘服役年限、機組負荷率、捕集率設定、穀值（zhí）/峰值等。

    鋼鐵行業CCUS在2030年減排（pái）需求為0.02~0.05億噸（dūn）/年，2060年減排需求（qiú）為0.9~1.1億（yì）噸/年。中國鋼鐵生產工藝以排放量較高（gāo）的高爐——轉爐法為（wéi）主，電爐鋼產量僅占10%左右。高爐——轉爐法煉鋼約89%的能源投入來自煤炭，導致中國噸鋼碳排放較高（gāo）。CCUS技（jì）術可以應（yīng）用於（yú）鋼鐵行業的許多方麵，主要包括氫還（hái）原煉鐵技術中氫（qīng）氣的產生以及煉鋼過（guò）程。此外，EOR也是中國鋼（gāng）鐵行業碳捕（bǔ）集（jí）技術發展的重要驅動力。

    中國鋼鐵廠（chǎng）的CO2主要為中等濃度，可采用燃燒前和燃燒後捕集技術（shù）進行捕集。在整個煉鋼過程中，煉焦（jiāo）和高爐煉鐵過程（chéng）的CO2排放量最大，這兩（liǎng）個（gè）過（guò）程（chéng）的碳捕集潛力最大。中國鋼鐵行業最主流的碳捕集技術是從焦化和高爐的尾氣中進行燃燒後CO2捕集。

    鋼鐵行業捕集的CO2除了進行利用（yòng）與封存以外，還（hái）可直接用（yòng）於煉鋼過程（chéng）。這些（xiē）技術已於首鋼集團測試成功，並被推廣到了天津鋼管公司和西寧特鋼（gāng）集團。充分應用這些技術（shù）能夠減少總排放量 的5%~10%。

    水泥行業CCUS在2030年CO2減排需求為0.1~1.52億噸/年，2060年減排（pái）需求為1.9~2.1億噸/年。水泥行業石灰石分解（jiě）產生的CO2排放約占水泥行業總排放量（liàng）的（de）60%，CCUS是水泥行業脫碳的必要技術手段。石化和化工行業是CO2的主（zhǔ）要利用領（lǐng）域，通過化學反應將CO2轉變成其他物質，然後進行資源再利用。

    中國石化和化工行業（yè）有很多高濃度CO2（高於70%）排放源（包括天然氣加工廠、煤化工廠、氨/化肥生產廠、乙烯生產廠、甲醇、 乙醇及二甲基乙醚生產廠（chǎng）等（děng）），相較於低濃度排放源，其（qí）捕集能耗低（dī）、投資成本與運行維護成（chéng）本低（dī），有顯著優勢。因此，石化與化工領域高濃度排放源可為早期CCUS示範提供低成（chéng）本機會。中國的早期CCUS示範項目優先采用高濃度排放源與EOR相結合的方式，通（tōng）過CO2-EOR產生收（shōu）益，當市場油價處（chù）於高位時，CO2-EOR收（shōu）益（yì）不僅可（kě）完全抵消CCUS成 本，並為CCUS相關利益（yì）方創造額外經濟利潤，即以（yǐ）負成本實現CO2減排。2030年石化和化工（gōng）行業（yè）的CCUS減排需求約為5000萬噸，到2040年（nián）逐漸降低至零。

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    中國CCUS成本評估

    中國CCUS示（shì）範項目整體規模（mó）較小，成本較高，CCUS的成本主要包括經濟成本和環境成本。經濟成本包括固（gù）定成本（běn）和運行成本，環境成本包括環境風險與能耗（hào）排放（fàng）。經濟（jì）成本首要構成是運行成本，是CCUS技術在實際操（cāo）作的全流（liú）程過程中，各個環節（jiē）所需要的成本投入。運行成本主要涉及捕集、運（yùn）輸、封存、利用這四（sì）個主要（yào）環節（jiē）。預計至2030年，CO2捕集成本為90~390元/噸，2060年為20~130元/噸；CO2管道運輸是未來大規模示（shì）範項目的主要輸送方式，預計2030和（hé）2060年管道運輸成本分別為（wéi）0.7和0.4元/（噸·km）。2030 年CO2封存成本為40~50元（yuán）/噸，2060年封存成本為20~25元/噸。

2025—2060年CCUS各環節技術成本

    以火電為例，安裝碳捕集裝置導致的（de）成本增加（jiā）為0.26~0.4元/kWh。總（zǒng）體而言，裝機容（róng）量大的電廠每度電成本、加裝捕集裝置後增加的發電成本、CO2淨減（jiǎn）排成本和捕集成本（běn）更低。按冷卻裝置來分（fèn），對（duì）比空冷電廠，濕冷電廠CO2淨減排成本和捕集成本更（gèng）低，但是耗水量更大，電廠安裝捕集裝置後冷卻係統總水耗量增加近49.6%，給當地尤其是缺水地區造成更嚴重的水資源（yuán）壓（yā）力。

    在石化（huà）和化工（gōng）行業中，CCUS運行成本主要來自捕集和壓縮環節，更高的CO2產生濃（nóng）度通常意味著更低的 CO2捕集和（hé）壓縮成本（běn），因此，提高CO2產生濃度是降低CCUS運行總成本有效方式。

    采用CCS和CCU工藝後，煤氣化成（chéng）本分別增加10%和38%，但（dàn）當碳（tàn）稅高於15美元/噸CO2時，采用CCS和（hé） CCU的煤氣（qì）化工藝在生產成本上更具有優勢。在延長石油CCUS綜合項目中，其CO2來自於煤製氣中的預燃燒過（guò）程（即煤 製氣中合成氣的生產過（guò）程）。因此，具有較高的純度和濃度，相較於其他CO2捕獲和（hé）運（yùn）輸（shū）項（xiàng）目，延長石油CCUS綜合項目（mù）的捕集和運行成（chéng）本下降了約26.4%，僅為26.5美元/噸二氧化碳，其中，捕集成本為17.52美元/噸CO2，運輸成本為9.03美元/噸二氧化碳。

    經濟（jì）成本的另一個構成要素是固定成本。固定成本是CCUS技術的（de）前期投資，如（rú）設備安裝、占地投（tóu）資等。一家鋼鐵廠安裝年產能為10萬噸的CO2捕集和封存設（shè）施的成本約為2700萬美元。在（zài）寶鋼 （湛江）工廠啟（qǐ）動一個CCUS項目，CO2年捕集能力（lì）為（wéi）50萬噸（封存場地在北部灣盆地，距離工（gōng）廠100km以內），需要投資 5200萬美元。寶鋼（湛江）工廠進行的經濟評估顯示（shì），綜合固定成本和運行成本，總減排（pái）成（chéng）本（běn）為65美元/噸CO2，與日本54美（měi）元/噸CO2和澳大利亞60~193美元/噸（dūn）二氧化碳的成本相似。

    環境成本主要由CCUS可能產生的（de）環（huán）境影響和環境風險所致。一是CCUS技術的環境風險，CO2在捕集、運輸、利用與封存等環節都（dōu）可能會（huì）有泄漏發生，會給（gěi）附近的生態（tài）環境、人身安全等造（zào）成一定的影響；二是CCUS技術額外增加能耗帶來的環境（jìng）汙染問題，大部分CCUS技術有額外增加能耗的特點，增加能耗就必然帶來（lái）汙染物的（de）排放問題。從封存的規模（mó）、環境風險和監（jiān）管考慮，國外一般要（yào）求CO2地質封存的安全（quán）期不低（dī）於200年。

    能耗主要集中在（zài）捕集階段，對成本以（yǐ）及環境的影響十分顯著。如醇（chún）胺吸收劑是目（mù）前從燃煤（méi）煙氣中（zhōng）捕集CO2應用最廣泛的吸收劑，但是基於醇胺吸收劑的化學吸收法在商業大（dà）規模（mó）推廣應用中仍存在明顯的（de）限製，其中最主要的原因之一是運行能耗過高（gāo），可達4.0~6.0MJ/kg二氧化碳（tàn）。

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