2023年中国CCUS进展报告

碳捕集、利用与封进步在中国- 状态报告 报告召集人 张现，中国21世纪议程管理中心（ACCA 21）杨晓亮，全球碳捕捉与封存研究所卢西清华大学 作者 首都经济贸易大学李 相前 陈健清华大学 梁锡伦敦大学学院李均岩中国海洋石油总公司研究院 陈军浙江大学 杨洁 椰子水文地质与环境地质部，中国地质调查局 林强国上海交通大学 范敬礼中国矿业大学 刘澜奎北京师范大学 林高怀柔实验室 刘联博中国华能集团 汉字长形浙江大学 刘凌娜北京大学化学技术学院 江达林中国能源投资集团公司 赵李浙江大学 刘宇中国科学院科学与发展研究院 简荣·卢中国海洋石油总公司研究院陆时坚中国矿业大学 李家权北京理工大学 李凯中国矿业大学 良好东 吕清华大学 李彭春李林涛中国海洋石油总公司研究院中国南海海洋研究所，中国科学院 乔·马山东大学 中国矿业大学毛一帆 李琪 中国科学院岩石力学与工程研究所 作者 (按姓氏字母顺序排序) 中国矿业大学项俊翔 彭修挺中国21世纪议程行政中心（ACCA 21） 徐 ruinā xū清华大学 石明伟中国21世纪议程行政中心（ACCA 21） 董旭中国能源投资集团公司 孙南李丽·孙中国海洋石油总公司研究院上海先进研究院，中国科学院 杨 波清华大学 杨琳内蒙古大学 杨 挂中国海洋石油总公司研究院余建良大连理工大学 中国石油天然气集团公司（CNPC）王高锋 王涛浙江大学 九天 张绿色发展研究院，北京师范大学 宁伟中国科学院岩石力学与工程研究所 陆 张中国中车一百技术服务中心（北京） 吴辉北京大学 北京大学航空航天大学朱磊 吴毅全球碳捕集与封存研究所 顾问小组 前言 针对新形势、问题和挑战，本年度状态报告重新定位了中国碳达峰和碳中和承诺下的碳捕集、利用与封存（CCUS）技术，并回顾了CCUS技术研究的进展。本报告还总结了政策发展以及在中国进一步推广CCUS所面临的挑战，并最终提出了相关政策建议。本报告可为政策制定者制定CCUS相关政策提供参考，并支持公司将该解决方案整合到其脱碳战略中。 气候变化正在对全球产生持续而深远的影响。27th 2022年联合国气候变化框架公约（COP27）通过了“沙姆沙伊赫执行计划”，重申《巴黎协定》的长期目标为“将全球平均温度较工业化前水平限制在低于2°C。“该计划还敦促各国努力逐步淘汰未配备CO的燃煤电力。2捕获与储存。IPCC第六次气候变化评估报告指示只有大约1,150亿吨的CO 2排放量保持在当前全球预算范围内，符合2°C目标；CO22010年至2019年间排放的温室气体已占该预算的三分之一左右。鉴于完全放弃化石能源是不可能的，碳捕集、利用与封存（CCUS）将成为实现碳中和的不可或缺的解决方案。 近年来，中国在碳捕集、利用与封存（CCUS）领域取得了显著进展。2022年，首个集成100万吨CCUS项目，“齐鲁石化-胜利油田CCUS项目”，于8月正式投入运营；宝钢集团计划建设一个2兆吨规模的CCUS示范项目，用于钢铁行业，该项目的第一阶段示范工程已经开工建设；中国海洋石油总公司、广东省发展和改革委员会、壳牌中国和埃克森美孚中国签署了一份谅解备忘录，共同研究在珠江口建设一个大规模的CCUS中心。尽管大多数CCUS技术已经得到验证，但中国在CCUS发展方面仍然落后于其实现碳中和的承诺以及一些西方国家。展望未来，中国CCUS的发展仍面临诸如市场机制不足和政策措施激励不足等挑战。未来，中国有必要加强CCUS研发，降低成本，刺激市场需求，并推动技术、市场和政策的融合。 目录表 前言 引言 3 1. 碳捕集、利用与封存（CCUS）：中国实现碳中和目标的重要支柱 4 7781.1 在碳中和目标下碳捕集、利用与封存（CCUS）1.2 CCUS的需求及其源-汇匹配潜力1.2.1 行业CCUS需求1.2.2 源汇匹配潜力 2. 中国的碳捕集、利用与封存（CCUS）发展 9 2.1 CCUS技术102.2 示范项目122.3 CCUS 政策18 3. 挑战与建议 19 参考文献 引言 化石能源系统和从工业流程中的深减排还不够；还需要零排放或负排放解决方案来减少现有的温室气体（GHG）。第三，低成本和下一代碳捕集、利用和封存（CCUS）技术正快速发展（1）。在这种情况下，本报告基于对2022年国内CCUS进展的紧密跟踪，分析了中国实现碳中和目标下对CCUS的需求，总结了CCUS技术、项目和政策发展面临的主要趋势和挑战，并提出了相应的建议。本报告的技术和项目数据由中国的“21世纪议程”（ACCA 21）管理中心收集。 碳捕集、利用和存储（CCUS）是指一系列能够在实现能源和工业系统脱碳中扮演多样化角色的技术。与可再生能源一起，CCUS将是中国实现碳中和目标的关键。近年来，随着国际气候治理的持续进步和技术体系的快速发展，中国CCUS的外部条件和内在需求发生了显著变化。首先，随着国际和国内气候压力的增大，CCUS发展的需求变得更加迫切。其次，CCUS的应用场景正在发生变化。为实现碳中和，需要实现近零排放。 碳捕集、利用与封存（CCUS）：中国实现碳中和目标的支柱 1.1 在碳中和目标下的碳捕集、利用与封存（CCUS） 但也是解决钢铁和水泥等难以减排行业深层次脱碳问题的可行方案。此外，如BECCS和DAC等负排放技术还可以直接从大气中去除温室气体（图1-2）（3，4）。 CCUS的定义因新的应用而不断丰富；CCUS的应用已逐渐从传统的能源/工业设施扩展到碳中和资源，如BECCS和DAC（2）。生物能碳捕集与封存（BECCS）和直接空气捕获（DAC）技术已成为实现净零目标所必需的手段和重要组成部分（图1-1）。 随着新技术的出现，CCUS技术体系本身也在逐渐丰富，涵盖了CO2捕获、运输、利用和地质储存技术（图1-3）（5）。2捕获技术正经历从第一代向第二代过渡的过程；同时，第三代正在兴起。2运输技术，从公路运输向陆地/海上管道运输的转变，正逐渐变得成熟。2利用技术正逐渐从地质利用向提高能源资源回收（如CO）转变。2- 增强石油回收，CO 2- EOR), 转换为 CO2化学与生物利用，从而产生附加值化学和生物产品。 与此同时，CCUS（碳捕集、利用和封存）的作用正在进一步发展。作为实现碳中和的重要技术系统的一部分，CCUS的应用得到了大幅扩展。CCUS不仅是实现化石能源净零排放的选择， 1.2 \u0007 对CCUS的需求及其源-汇匹配潜力 2030年约为10亿吨（88.5-119.6亿吨），2040年超过20亿吨（187.0-224.5亿吨），2050年超过20亿吨（187.0-224.5亿吨），2060年约为23.5亿吨（211.0-253.0亿吨）（图1-4）（6,7）。考虑到中国当前的煤炭发电装机容量以及能源安全的硬性约束，电力行业将成为CCUS应用的重点。1Gt CO2每年通过碳捕集、利用和封存（CCUS）减少的排放量预计到2060年将达到本行业的水平。预计到2060年，CCUS对钢铁、水泥和化工行业的脱碳贡献将达500Mt。在实现碳中和之前，生物能源碳捕集与封存（BECCS）和直接空气捕获（DAC）技术预计将去除500-800 Mt CO。2每年（7）。 1.2.1 行业CCUS需求 对碳捕集、利用与封存（CCUS）未来需求进行的全面分析在主要产业中进行；它显示，每年的二氧化碳（CO）捕获需求将达到数亿吨。2中国为实现30/60目标对CCUS的需求将在2025年约减少24Mt（14-31Mt），并将增长至近100Mt（58-147Mt）。 1.2.2 源汇匹配潜力 在源汇分布方面，新疆、陕西和内蒙古富含化石能源资源，这些资源与我国西北地区的塔里木盆地和鄂尔多斯盆地等陆上储藏地相匹配。我国东部、北部和西南部的大型和中型沉积盆地，包括渤海湾盆地、松辽盆地、四川盆地和苏北盆地，与附近的碳源相匹配。东部和东南沿海地区是能源密集区，具有大量的CO。2排放，但附近的水库在储存能力方面有限或不是CO 中国的理论地质储存容量约为1.21–4.13万亿吨（Tt）（6，7），主要包括咸水含水层、油气田和其他地质构造（图1-5）。油气田主要位于松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地。适合CO2储存的陆地油田储存容量。2存储量超过20,000Mt，并且CO2-EOR可以存储大约5,000MtCO 2（图1-5）。气藏主要位于鄂尔多斯盆地、四川盆地、渤海湾盆地和塔里木盆地，适用于CO2的气藏探明储量位于上述盆地。2储存量约为15,000 Mt。深层咸水含水层的储存能力为0.16–2.42 Tt。塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海盆地和珠江口盆地等大型和中型沉积盆地储存能力大，更适合CO储存。2存储。 的理想储存地。2存储。此外，密集的人口使得存储地点的选择更加困难。另一方面，海上盆地具有分布广泛、存储潜力大、安全性高和稳定性强的优势；因此，需要考虑相邻海域的海洋存储可能性。 中国碳捕集、利用与封存（CCUS）发展 预计于2023年完成。这将是最先完成的远程CO2管道在中国。海上管道用于CO2中国在交通领域仍处于基础研究阶段。 2.1 CCUS技术 近年来，中国在CCUS（碳捕获、利用与储存）技术发展方面取得了显著进展，并具备了设计和演示大规模捕集、管道、利用和储存系统的能力（图2-1）。 生物和化学利用技术用于CO2整体上处于工业试点阶段，并且CO2-合成化学材料技术已经达到工业化示范阶段。CO2使用钢渣和磷石膏进行矿化技术接近商业应用。宝钢集团的10万吨钢渣综合利用一期示范项目于2022年7月开工建设，预计将于2023年初正式投入使用。 总体而言，CO 的发展状况2捕捉技术相对更先进，但在CO内部不同路径的发展方面。2捕获技术发展不均衡（9）。在第一代捕获技术中，预燃烧物理吸收技术相对成熟，已进入商业化应用阶段；后燃烧化学吸收方法处于工业化示范阶段。第二代和第三代捕获技术落后，压力氧煤燃烧（POFC）和化学循环燃烧（CLC）处于实验室阶段。此外，中国已经开始探索二氧化碳去除技术（CDR），如BECCS和DAC。浙江大学和上海交通大学在DAC领域高性能吸附剂和吸收材料制备等关键技术的研究与开发方面取得了一定成果。 就地质利用而言，中国CO2- 水驱提高采收率技术相对成熟，正处于工业示范和商业应用阶段。增强水回收已完成试点测试。在地质储存方面，继国家能源投资集团鄂尔多斯CCS示范项目之后，中国海洋石油总公司（CNOOC）于2022年6月宣布，中国首个CO₂设备的建设。2离岸存储项目已全面完成，并且年CO2存储容量预计在投入运营后达到300 kt。 至于碳捕集、利用与封存（CCUS）系统集成，中国与主要CCUS国家之间仍存在差距。许多国家的CCUS集成已进入商业化阶段。然而，在中国，大规模全链条示范经验仍然不足，特别是在管道和枢纽发展方面，这仅达到试点阶段。 对于 CO2运输，包括公路运输和内河船舶运输，已在商业上应用，主要用于运输小于100千吨的CO。2每年。中国现有的大部分CCUS（碳捕集、利用和封存）试点项目规模相对较小，其中大部分使用卡车进行运输。CO2船舶运输主要用于液化气体；中国已经具备建造此类船只的能力。管道是运输CO最经济的方式。2大量。现有CO的总长度。2管线在中国大约150公里。2022年8月，100公里的CO2齐鲁石化-胜利油田输油管道项目已开始建设 在中国运营或规划中（图2-2）。其中，近一半的项目已投入运营，CO2捕获能力超过每年4百万吨和CO2年注入能力超过200万吨，比2021年分别增长约33%和65%。 2.2 示范项目 中国CCUS示范项目正在快速发展。与2021年相比，项目数量和规模均显著增加；更多行业开始部署CCUS技术。 与2021年相比，中国正在运营和施工的CCUS示范项目规模显著增加。拥有100kt CO