可再生能源助力碳中和碳捕集

©IRENA2021 除非另有说明，否则本出版物中的材料可以自由使用、共享、复制、复制、印刷和/或存储，前提是作者作为来源和IRENA作为版权所有者给予适当的确认。本出版物中属于第三方的材料可能受单独的使用条款和限制的约束，在使用此类材料之前，可能需要获得这些第三方的适当许可。 书号：978 - 92 - 9260 - 362 - 5 引用：里昂，M.，P.Durrant和K.Kochhar（2021年），“实现可再生能源零：捕获碳”，国际可再生能源机构，阿布扎比。 关于IRENA 国际可再生能源机构（IRENA）是国际合作的主要平台，是卓越中心，是政策，技术，资源和金融知识的储存库，也是推动全球能源系统转型的实地行动的驱动力。IRENA成立于2011年，是一个政府间组织，促进广泛采用和可持续利用各种形式的可再生能源，包括生物能源，地热，水电，海洋，太阳能和风能，以追求可持续发展，能源获取，能源安全和低碳经济增长和繁荣。. Acknowledgements 本工作文件是由MartinaLyons，PaulDurrant和KaranKochhar在DolfGielen的指导下撰写的。该论文受益于IRENA同事MichaelTaylor关于成本的宝贵投入，SimonBenmarraze，PaulaNardone和JosepineAxelsson关于NDC的投入，以及SeungwooKang和AravindGanesan关于BEC 该工作文件受益于EveTamme（气候原则），AlexJoss（UNFCCC气候冠军团队），MaiBi（伦敦帝国理工学院），SaaO'Coor-Morberg和KashBrchett（能源过渡委员会）和WolfgagScheider（欧洲委员会）提供的技术审查。还收到了IRENA同事HeribBlaco，FraciscoBosell，PabloCarvajal，RemiCerda，PalKomor和CarlosRiz的宝贵反馈和评论。该报告由弗朗西斯·菲尔德编辑。 有关更多信息或提供反馈： 免责声明 本出版物中表达的观点是作者的观点，不一定反映IRENA的观点或政策。本出版物不代表IRENA对任何主题的官方立场或观点。技术论文系列是对技术讨论的贡献，并传播有关主题的新发现。此类出版物可能受到相对有限的同行评审。它们由个别作者撰写，应相应地引用和描述。本文表达的发现，解释和结论是作者的发现，解释和结论，不一定反映IRENA或其所有成员的意见。IRENA不对本工作的内容承担责任，也不保证本文数据的准确性。 IRENA或其任何官员，代理商，数据或其他第三方内容提供商均不提供任何明示或暗示的保证，他们对使用本文的出版物或材料的任何后果不承担任何责任或责任。提到特定的公司、项目或产品并不意味着它们得到IRENA或作者的认可或推荐。本文所采用的名称和材料的呈现并不意味着IRENA或作者对任何地区、国家、领土、城市或地区或其当局的法律地位或对边界或边界的划定表示任何意见。 以可更新的方式达到零Capturing碳 碳捕获和储存（CCS），碳捕获和利用（CCU）和二氧化碳去除（CDR）技术的现状和潜力，以及它们与可再生能源在全球净零排放途径中的协同作用。 CONTENTS 数字表框缩写执行摘要 1.碳捕获的作用13 2.碳捕获、运输、利用和储存的现状 3.CCS、CCU和CDR的未来作用26 4.今后10年需要采取的行动 34 参考文献40 43 附件A:CCS、CCU和CDR及其在排放中的作用reduction44附件B:CO2捕获-状态和电位54附件C:二氧化碳运输的现状和潜力80附件D:CO2的现状和潜力存储83附件E:CO2的现状和潜力利用率92附件F:CDR技术的现状和潜力(BECCS&DACCS)95 参考文献101 Figures 图1:IRENA计划能源方案（PES）和1.5°C方案（2021-2050）中的技术总投资..10图2:碳循环14图3:全球碳捕获装机容量的规模需要15图4:碳链17图5:CCS、DACCS和BECCS的商业、试点和示范项目份额20图6:CO2捕集的技术就绪水平技术...................................................................................................................................2图7:二氧化碳捕集技术的商业可用性22图8:各种报告的选定捕集技术的CO2捕集避免成本科学出版物23图9:陆上和海上储存的成本估算25图10:CCS、CCU和BECCS在各部门的作用27图11:通过碳途径的生产成本，占可再生途径的百分比28图12:到2050年按部门分列的二氧化碳捕获、利用和/或储存份额29图13:2050年按部门划分的BECCS份额32图14:未来10年需要采取的行动35图15:CCS工厂，2010 - 2020年46图16:化石燃料的重要性下降（化石燃料主要供应，2018-2050年，1.5°C情景）50图17:通过碳途径的生产成本占可再生途径的百分比53图18:每个源的CO2浓度54图19:后燃烧55图20:预燃烧56图21:氧燃烧56图22:用化学溶剂直接捕获空气57图23:不同运行阶段化石燃料发电中CCS/CCU项目的非详尽清单58图24:CCGT和超临界燃煤电厂的LCOE将于2025年在澳大利亚进行调试美国60图25:来自不同运营阶段的天然气加工的CCS/CCU项目的非详尽列表64图26:水泥生产和组件66图27:水泥行业不同运营阶段的CCS/CCU项目非详尽清单67图28:处于不同发展阶段的钢铁行业CCS和CCU项目清单70图29:石化和化学工业中CCU和CCS工厂的非详尽清单72图30:氢气使用趋势，1980 - 2018年77图31:蓝氢CCS项目78图32:主要油气田（不包括盐层）的二氧化碳储存资源（百万吨）84图33:主要国家的存储资源评估85图34:一些CO2 - EOR商业和示范项目概述(正在进行、已完成和计划) 86 以更新的方式达到零：捕获碳 图35:贫化油气中二氧化碳储存的一些示范项目概述字段................................................................................................................87图36:一些项目在盐层中储存二氧化碳88图37:储存成本概述(盐层和枯竭或废弃的石油/天然气字段)..........................................................................................................89图38:欧洲存储成本概述90图39:CO2枢纽、集群和运营中的运输网络或发展.........................................................................................................................91图40:CO2利用应用93图41:再排放利用的CO2.....................................................................................................................94图42:正在进行和计划中的BECCS / BECCU项目的非详尽列表97图43:非详尽的直接空气捕获列表项目....................................................................................................................................100 TABLES TABLE1:在IRENA的1.5°C下，2050年生物碳捕获的潜力Scenario................................................................................................32TABLE 2:将CCS纳入G20国家提交《气候公约》的长期战略51TABLE 3:通过不同方法进行燃煤发电的经济性和排放概述61TABLE 4:选择用于捕获水泥厂中的CO2的后燃烧和富氧燃烧技术68TABLE 5:选择在钢铁厂捕集CO2的后燃烧和富氧燃烧技术71TABLE6:从氨中捕获碳的性能、成本和准备水平概述和甲醇生产73TABLE7:从乙烯生产中捕获碳的性能，成本和准备水平概述73TABLE 8:不同生物质整合方法的碳和能源效率74TABLE 9:基于化石燃料的CCS和BECCS的避免CO2成本比较75TABLE 10:基于生物质和CCS的氨和甲醇生产路线的比较76TABLE11:从独立捕获碳的性能、成本和准备水平概述制氢79TABLE 12:来自文献100的DAC的资本和CO2避免成本 BOXES 方框1:BECCS和DACCS 16方框2:消除和减少排放17方框3:技术准备水平45方框4:捕集CO2的三种主要方法.............................................................................................................55方框5:CO2枢纽，集群和运输网络90 缩写 AMP氨基-甲基-丙醇ATR自动热重整BECCS生物能源与碳捕获和储存BF-BOF高炉-碱性氧气炉° C摄氏度CaO氧化钙CAPEX资本支出CCGT联合循环燃气轮机CCS碳捕集与封存CCU碳捕获和利用CDR二氧化碳去除CO2二氧化碳CO2eq二氧化碳当量CS粗钢DAC直接空气（碳）捕获DACCS直接空气（碳）捕获和储存DACCU直接空气（碳）捕获和利用DRI直接还原铁EAF电弧炉ECRA欧洲水泥研究院EIB欧洲投资银行EJexajouleEOR提高采收率EU欧洲联盟FOAK首创Gt千兆吨Gtpa千兆吨每年GW吉瓦特H2氢气HRC热轧卷板IEA国际能源署IPCC政府间气候变化专门委员会ktpa每年千吨kWh千瓦时kwhe千瓦时电LCOE均衡的电力成本LEDS低温室气体排放发展战略 土地利用、土地利用的变化和林业土地利用、土地利用变化和林业MEA单乙醇胺MDEA甲基二乙醇胺MJ兆焦耳MSW城市固体废物Mtpa每年百万吨MW兆瓦MWh兆瓦时N氮气Nm3正常立方米NDC国家自主贡献NGCC天然气联合循环NOx氮氧化物NO2二氧化氮O & M操作和维护OPEX运营支出PCC燃烧后捕获PCI共同利益项目PPA购电协议ppm百万分之几Pz哌嗪RD&D研究、开发和示范SO2二氧化硫SMR甲烷蒸汽重整T&S运输和储存tCO2吨二氧化碳TGR-BF顶煤气再生高炉脚趾吨油当量Tpa吨每年TRL技术就绪水平TWh太瓦小时UK大不列颠及北爱尔兰联合王国UNFCCC联合国气候变化框架公约USC超超临界 执行摘要 本技术文件探讨了碳捕集与封存（CCS），碳捕集与利用（CCU）和二氧化碳去除（CDR）技术的现状和潜力，以及它们与可再生能源在能源系统深度脱碳中的作用。它补充并建立在IRENA其他近期报告中关于能源转型的更广泛讨论的基础上，包括《世界能源转型展望》（IRENA，2021a）和《可再生能源实现零》（IRENA，2020）。本文总结了这些技术的现状，包括当前的部署和成本，潜在的未来作用，以及在1.5 ° C气候变化目标和到2050年实现净零排放的背景下扩大使用这些技术的挑战和前景。