中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)

报告召集人 张贤中国21世纪议程管理中心杨晓亮全球碳捕集与封存研究院鲁玺清华大学 编写作者（按姓氏拼音排序） 陈健清华大学程军浙江大学刁玉杰中国地质调查局水文地质环境地质调查中心樊静丽中国矿业大学（北京）高林怀柔实验室高仕康香港科技大学（广州）韩龙浙江工业大学姜大霖国家能源集团李超浙江大学李佳香港科技大学（广州） 报告引用：张贤，杨晓亮，鲁玺等.中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023) [R].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. 2023. 编写作者（按姓氏拼音排序） 顾问专家组 组长： 黄晶主任，中国21世纪议程管理中心贺克斌院士，中国工程院/清华大学Jarad Daniels首席执行官，全球碳捕集与封存研究院 成员： 序 了大亚湾区CCUS集群研究项目谅解备忘录，拟共同建设中国首个海上规模化碳捕集与封存产业集群。尽管国内大部分CCUS技术已达到工业示范水平，但与实现碳中和目标的减排需求和欧美等国家的发展水平相比仍有很大差距。同时，中国CCUS发展还面临市场机制缺失和政策激励不足等挑战，未来仍需加强研发、降低成本、刺激需求，促进技术、市场、政策三大要素深度融合。 气 候 变 化 正 在 对 全 球 产 生 持 续 而深 刻 的 影 响 。2 0 2 2年 举 办 的 《 联 合 国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会通过了“沙姆沙伊赫实施计划”，重申了《巴黎协定》“将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内”的长期目标，并且再次敦促各国逐步减少未采用捕集与封存措施的煤电。根 据 联 合 国 政 府 间 气 候 变 化 专 门 委 员会（IPCC）第六次气候变化评估第三工作组报告，要实现2℃目标，当前全球CO2排放预算仅剩约11500亿吨，而2010-2019年间全球CO2排放量约占这一预算的三分之一。在不可能完全放弃化石能源的条件下，碳捕集利用与封存（CCUS）技术作为碳中和技术组合不可 或 缺 的 组 成 部 分 ， 是 实 现 《 巴 黎 协定》温控目标的关键技术手段和托底技术保障。 围 绕 国 际 国 内 新 形 势 ， 针 对 中 国CCUS发展面临的新问题、新挑战，《中国 二 氧 化 碳 捕 集 利 用 与 封 存 年 度 报 告（2023）》对碳达峰碳中和目标下CCUS技术进行了重新定位，系统梳理了中国CCUS技术研发、项目示范、政策部署等方面的进展情况，分析了近中期中国CCUS技术发展可能面临的挑战，并提出有关政策建议。本报告能够为决策者制定应对气候变化相关政策提供有益借鉴，为CCUS领域研究活动的开展提供科学参考，并助力企业设计绿色发展路径和减排方案。 近 年 来 ， 中 国C C U S技 术 和 示 范取 得 长 足 发 展 。 首 个 百 万 吨 级C C U S项 目 ⸺ 齐 鲁 石 化-胜 利 油 田 百 万 吨 级CCUS项目正式注气运行；包钢集团拟建成钢铁行业200万吨CCUS全产业链示 范 工 程 ， 目 前 一 期5 0万 吨 示 范 项 目已经开工建设；中海油、广东省发展和改革委员会、壳牌（中国）有限公司和埃克森美孚（中国）投资有限公司签署 目录 序引言 一、CCUS支撑碳达峰碳中和目标实现 1.1碳达峰碳中和目标下的CCUS技术51.2CCUS技术体系61.3CCUS技术减排需求与潜力8 二、中国CCUS发展现状 10 2.1技术发展水平112.2示范项目情况132.3相关政策20 三、挑战与建议 22 3.1中国CCUS发展面临的挑战233.2政策建议与未来展望24 引言 二 氧 化 碳 捕 集 利 用 与 封 存（C C U S） 技 术 可 以 实 现 化 石 能 源 大规 模 可 持 续 低 碳 利 用 ， 帮 助 构 建 低 碳工 业 体 系 ， 同 时 与 生 物 质 或 空 气 源 结合 可 具 有 负 排 放 效 应 ， 是 中 国 碳 中 和技 术 体 系 不 可 或 缺 的 重 要 组 成 部 分 。近 年 来 ， 随 着 国 际 应 对 气 候 变 化 进 程的 不 断 推 进 和 技 术 水 平 的 显 著 提 高 ，CCUS技术发展的外部条件和内在需求发生了显著改变。 下，中国经济生产和消费方式正在发生系统性变革。《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰 碳 中 和 工 作 的 意 见 》 指 出 ， 到2 0 6 0年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立。要完成这一任务不仅需要化石能源电力系统的近零排放，还需要工业过程的深度减排，以及利用负排放技术来抵消难以削减的剩余温室气体，CCUS技术的应用场景得到进一步明确。 首 先 ，C C U S技 术 发 展 需 求 愈 加紧 迫 。目 前 ， 中 国 面 临 的 国 际 减 排 压力 和 国 内 减 排 需 求 与 日 俱 增 。 《 联 合国 气 候 变 化 框 架 公 约 》 第2 7次 缔 约方 大 会 重 申 了 《 巴 黎 协 定 》 的 温 控 目标 ， 敦 促 缔 约 方 采 取 进 一 步 行 动 减 少温 室 气 体 排 放 。 中 国 碳 中 和 目 标 的 提出 意 味 着 国 内 碳 减 排 目 标 由 相 对 减 排量 向 绝 对 减 排 量 转 变 ， 减 排 策 略 由 能源 双 控 向 碳 排 放 双 控 过 渡 。 持 续 趋 紧的 外 部 约 束 和 落 实 国 家 碳 达 峰 碳 中 和目 标 的 内 部 需 求 推 动C C U S由 战 略 储备 技 术 快 速 升 级 为 现 实 解 决 方 案 ， 其技 术 定 位 、 发 展 方 向 和 未 来 部 署 需 要进一步研究。 再次，CCUS新技术、新项目不断涌现并实现突破。随着CCUS技术的进步 和 示 范 项 目 的 推 进 ， 低 成 本 、 低 能耗 的 新 一 代 捕 集 技 术 呈 现 快 速 发 展 态势 ， 正 由 中 试 逐 渐 向 工 业 示 范 过 渡 ，C C U S技 术 新 思 路 不 断 涌 现 并 得 到 验证。CCUS示范项目正逐步从单一环节的技术应用过渡到全流程多环节的综合性集成应用，示范规模持续扩大、应用场景明显增多。随着CO2利用技术种类的增加，CO2工业应用逐渐形成产业新业态，CCUS技术与社会经济发展的联系越来越紧密。 最 后 ，C C U S公 众 认 可 度 进 一 步提 升 。随 着 碳 达 峰 碳 中 和 目 标 的 提 出和 全 球C C U S示 范 不 断 发 展 成 熟 ， 公 其次，CCUS技术的应用场景正在得 到 进 一 步 拓 展 。碳 达 峰 碳 中 和 目 标 众 对C C U S技 术 的 认 知 和 接 受 程 度 显著 提 升 。 全 球 碳 捕 集 与 封 存 研 究 院（GCCSI）于2022年发布的《全 球 碳捕 集 与 封 存 现 状2 0 2 2》 报 告 指 出 ， 当前全球共有196个CCUS商业设施，总捕集能力超过2.4亿吨CO2/年，较2021年 新 增 了6 1个 正 在 筹 备 中 的C C U S项目。示范项目的成功及风险监测技术水平的提高，促进了公众对CCUS风险的科学认知，有效提高了公众对CCUS技术的接受度。 在密切跟踪国内外CCUS技术发展前 沿 和 实 时 总 结 中 国 示 范 项 目 最 新 情况 的 基 础 上 ， 本 报 告 系 统 分 析 了 碳 达峰碳中和目标下中国CCUS技术需求，总结了近年来CCUS技术、项目和政策发 展 的 主 要 趋 势 及 挑 战 ， 并 提 出 了 相关建议。 第一章 CCUS支撑碳达峰碳中和目标实现 与此同时，CCUS技术正在被重新定位。2019年，《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图（2019版）》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。同时，BECCS和DAC等负排放技术还可以移除已经存在于大气中的温室气体（也称为碳移除技术），为未来实现碳中和目标提供托底技术保障（图1-2）。 1.1碳达峰碳中和目标下的CCUS技术 在新的应用场景与深度减排需求下，CC US技术的内涵和外延不断丰富与拓展。捕集源由传统的能源/工业设施，逐步拓展至生物质和空气等中性碳源，由此形成的生物质能碳捕集与封存（BECCS）和直接空气捕集（DAC）技术已经成为实现气候目标的必要手段和CCUS技术的重要组成（图1-1）。BECCS技术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。DAC技术是指从大气中直接捕集CO2，并将其利用或封存的过程。 图1-2：碳中和目标下的CCUS技术定位 够在2035年开始投入商业运行的技术，如化学链燃烧技术等。 1.2 CCUS技术体系 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（图1-3）。随着技术推陈出新，这一技术体系正在逐步完善和丰富。 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。中国CO2输送管道在输量、管径、距离等方面呈现规模化趋势，管输规模突破百万吨，管输压力迈入 超临界范围，管输经济优势日渐明显。 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 C O2利用技术正在由较早的C O2地质利用实现能 源资源增采，如C O2强化石油开采（CO2-EOR）、强化煤层气开采（CO2-ECBM）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。 图1-3：CCUS技术体系 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。 CO2封存技术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。 （图1- 4）。分行业看，考虑到中国目前的发电装机容量和能源安全的硬约束，火电行业将是CCUS的应用重点，预计2060年可通过CCUS实现约10亿吨/年的CO2减排量；钢铁、水泥、化工等行业在提高生产效率和达到生产峰值后将仍有部分CO2需要通过CCUS实现减排；到碳中和前夕，国内仍将有一部分温室气体排放无法通过常规技术手段完成减排，BECCS、DAC技术预计将贡献5～8亿吨/年的CO2移除量。 1.3CCUS技术减排需求与潜力 (1)各行业CCUS减排需求 综合分析CC US技术在全行业的应用及其未来减排需求，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） 从 源 汇 分布 情 况 看，中国 新 疆、陕西、内蒙古等西北 地区化 石能源资源丰富，与塔里