2024年碳捕集利用与封存（CCUS）供应链合作：释放CCUS在中英两国的减排潜报告

释放CCUS在中英两国的减排潜力 2024年1月 报告编写机构 执行摘要3 第1章引言4 前言 我很高兴为这份深入探讨英国企业在中国碳捕集、利用与封存（CCUS）领域所面临机遇的优秀报告撰写前言。 可能遇到的挑战，同时解释了中国积极鼓励外国投资和参与CCUS行业的政策和举措。 我 希 望 本 报 告 能 促 使 英 国 企 业 更 多 地 参 与 中 国 的CCUS项目。这不仅具有巨大的商业成功潜力，而且能够应对全球性的气候变化挑战，气候变化不分国界。通过共同努力，我们可以充分发挥CCUS的全部潜力，为所有人的可持续未来做出贡献。 英国和中国都制定了雄心勃勃的二氧化碳减排目标⸺英国致力于在2050年实现净零排放，而中国则承诺在2060年实现碳中和。CCUS是实现这些目标的关键组成部分，它提供了一条减少温室气体排放、确保可持续发展未来的可行路径。英国独立的气候变化委员会（CCC）已将CCUS视为“必需项而非可选项”。 我要向为本报告提供了宝贵见解和专业知识的英国公司表示感谢。同时，我也要向致力于编写本报告的团队和专家表示衷心的感谢。我期待看到这项工作对中英两国在碳捕集、利用与封存方面的合作以及对全球应对气候变化产生的积极影响。 这份综合报告深入探讨了CCUS技术的关键方面、当前状况以及对英国和中国的巨大潜力；概述了CCUS供应链各个环节的合作机会，阐明了中英两国应共同努力的领域，以加快CCUS解决方案的部署并最大限度地发挥其影响力。 中国在各个领域拥有近100个CCUS项目，令人印象深刻，其雄心勃勃的碳捕集行业发展目标，为合作提供了重要机遇。英国愿意通过加强合作，在工程咨询、项目开发、融资和关键组件供应等方面提供专业知识。通过加强合作，我们可以增强能力，推动CCUS技术的创新。 这份报告指出了CCUS领域中多个英国企业可以做出显著商业贡献的细分行业，包括高效胺溶液、生物质碳捕集解决方案、海上碳封存解决方案和关键的CCUS设备等。报告还强调了英国公司进入中国市场 报告的关键信息 中英两国都认识到碳捕集、利用与封存技术在各自脱碳战略中的关键作用，并处于全球部署这一变革性技术的最前沿。英国承诺在2030年之前拨款200亿英镑发展四个CCUS集群，而中国拥有遍布不同行业的近100个CCUS项目，突显了中英两国在全球CCUS领域的领先地位。 01 英国的CCUS行业处于有利地位，可以在快速增长的中国CCUS市场中抓住重要机遇。英国在多个CCUS领域表现出色，包括关键的碳捕集组件制造、海上CO2运输和封存技术，以及致力于CCUS技术创新。目前一些英国公司已经进入中国CCUS市场，预示着合作和增长的良好机会。 02 中英两国在CCUS领域的合作将产生超越国界的影响，为全球应对气候变化的努力做出贡献。中国鼓励外国投资CCUS领域，而英国企业的贡献将有助于世界上最大的温室气体排放国脱碳，从而在全球范围内产生积极影响。 03 执行摘要 英国和中国均致力于发展繁荣的碳捕集、利用与封存（CCUS）产业，以实现各自在2050年达到净零排放目标，以及2060年实现碳中和的承诺。鉴于中英两国对CCUS的共同承诺，本报告旨在识别中英两国在CCUS供应链中的协同机会，并就两国如何共同加速CCUS示范项目的规模化，释放CCUS技术的减排潜力提供建议。 中国目前有约100个CCUS项目，涵盖各个不同阶段，为2025年至2035年CCUS技术部署提供了重要窗口。根据中国国家科技部的评估，为了实现2060年碳中和的目标，中国必须将其碳捕集能力从400万吨/年大幅提高到21-25亿吨/年。英国政府已承诺投入200亿英镑用于CCUS的早期部署。英国的关键能力，例如工程咨询、项目开发、融资专业知识和零部件供应，可以在中国市场中创造价值。 在特定的CCUS领域，英国公司具备较强优势。基于胺的碳捕集行业需要高效的胺溶液。此外，英国在供应换热器、塔内件和过滤器方面具有竞争力。由于中国经验有限，生物质烟气碳捕集、CO2分离膜和直接空气捕集等其他领域也存在双方合作机会。中国的CO2运输行业目前依赖船舶运输，但在管道设计、规划和建设方面存在不足，双方具有合作潜力。英国在管道设计、耐腐蚀性和检测方面的专业知识可以在该领域同中国开展合作。 在CO2封存领域，英国公司可以在二氧化碳地质封存和监测过程中寻求机会，包括CO2注入、风险分析、泄漏管理和先进的监测技术。英国在海上CO2封存的储层工程设计、海洋和海底作业等方面的能力为中英合作提供了潜力。 英国企业进入中国CCUS行业存在两个障碍：一是中国限制外资对水运公司的所有权，二是中国国有石油公司在CO2封存领域的主导地位，可能需要与当地石油公司进行合资以开展业务。 中国积极鼓励外商投资CCUS产业，已发布了《鼓励外商投资产业目录》等政策。中国经济脱碳和应对气候变化的需求为英国CCUS相关行业提供了巨大的商业机会。中英两国在气候变化问题上的合作将产生超越国界的影响，为国际社会创造价值。 第1章引言 碳捕集、利用与封存（CCUS）技术从工业或发电过程中捕集CO2，加以利用或永久地封存与地下，有效地阻止CO2释放到大气中，减少关键行业的碳排放，在应对气候变化中具有至关重要的作用。中英双方均认识到CCUS的重要性，并支持其发展。 中将CCUS视为关键，目前已有大约100个各行业的CCUS项目正在进行中。 英国在CCUS领域有国际合作的历史，特别是与中国。2013年，英国碳捕集与封存研究中心（UKCCSRC）和苏格兰碳捕集与封存中心（SCCS）与中国能源建设集团广东省电力设计院（GEDI）合作，成立了中英（广东）CCUS中心，用于推动CCUS在中国的研究和项目发展。 在 英 国，CCUS对 于 在2050年 实 现 净 零 排 放 目 标和促进绿色经济至关重要。英国政府已启动10亿英镑的碳捕集与封存基础设施基金（Carbon Captureand Storage Infrastructure Fund） 和3.15亿 英 镑的 工 业 脱 碳 挑 战 计 划（Industrial DecarbonisationChallenge）等举措，同时还承诺投入200亿英镑用于早期CCUS集群的部署。中国也在其国家发展规划 鉴于双方对CCUS的共同承诺，中英在CCUS供应链领域有巨大的合作机会。本报告研究识别了这些机会，并就如何充分释放CCUS的减排潜力提出了建议。 100个CCUS项目 200亿英镑 中国同样将CCUS视为国家发展计划的关键，目前各行业开展的CCUS项目数量大约在100个。 英国政府已经承诺投入200亿英镑用于CCUS集群的早期部署。 第2章 CCUS在中国的进展 2022年，中国能源燃烧和工业过程产生的CO2排放达121亿吨，占全球总量的32.8%，是世界上最大的碳排放国。据中国科技部最新全国调查显示，截至2022年底，中国共有96个CCUS项目处于运营、建设或规划阶段。表2-1展示了中国具有代表性CCUS 项目，涵盖电力、水泥、钢铁、化工和石油等多个行业。总的来说，这些项目的二氧化碳捕集能力约为每年900万吨，其中二氧化碳大部分被利用，仅有不到100万吨进行地质封存。 2.1二氧化碳捕集 中国已应用了多种二氧化碳捕集技术，包括富氧燃烧、燃烧前碳捕集和燃烧后捕集（表2-2）。中国的碳捕集示范项目大多集中在电力行业，主要使用胺溶液进行燃烧后碳捕获，其他方法也在探索中，例如华润海丰CCUS示范项目的CO2膜分离和天津华能电厂的燃烧前碳捕集与整体煤气化联合循环（IGCC）技术。华中科技大学实现了富氧燃烧CO2捕集；在四川省德阳市则应用了化学链燃烧技术。 华润水泥在广东肇庆的富氧燃烧碳捕集项目（10万吨/年）已完成环境评估，等待启动。 在钢铁行业，包钢正在内蒙古包头建设中国首个碳捕集项目，该项目采用胺基二氧化碳捕集系统，目标是每年捕获200万吨二氧化碳，其中第一阶段为年捕获50万吨的项目。捕获的二氧化碳将通过与钢渣反应和用于强化采油（EOR）等方式得到利用。 在水泥行业，海螺水泥于2018年率先建成中国首座碳捕集装置，年产3万吨食品级CO2和2万吨工业级CO2。青州中联水泥于2023年6月启动了碳捕集示范项目的建设工程，采用富氧燃烧工艺（20万吨/年）。 在煤化工行业，以甲醇为吸收溶剂的Rectisol二氧化碳分离技术通常应用于水煤气变换过程中捕获高浓度二氧化碳（体积分数>80%）。该技术的典型案例包括延长石油CCUS项目和宁东基地CCUS示范项目。 2.2二氧化碳运输 中国百万吨级CO2的管道运输尚处于早期阶段。中石油吉林油田CCUS项目中有20公里的CO2管道运输（表2-3）。与此同时，齐鲁石化-胜利油田CCUS项目正在建设一条108公里的陆上管道。中国的海底CO2管道运输目前正处于可行性研究阶段。 中国的CCUS项目大多处于示范阶段，总体上规模较小，罐车运输是目前主要的运输方式。中国具备建造CO2运输船的能力，例如，中国国际海运集装箱集团（中集集团）与华润电力合作，于2020年为广东海丰电厂的百万吨级CCUS项目制定了CO2运输船设计及运营方案。 2.3二氧化碳利用 色甲醇、合成汽油和合成气的试点项目，其技术能力在CO2合成燃料领域处于全球领先地位。此外，中国还开展了二氧化碳合成碳酸二甲酯、异氰酸酯、二甲基甲酰胺、四甲苯、丁二酸、生物可降解塑料、碳纳米管等领域的试点项目，其中一些应用技术已达到全球领先水平。在二氧化碳农业应用方面，二氧化碳合成尿素和碳酸氢铵产业已趋成熟，二氧化碳气体肥料已在一些省份得到验证和推广，二氧化碳培养微藻的商业化应用已达到成熟阶段。中国拥有这些二氧化碳利用技术的研究机构或企业名单详见第4.3节。 近年来，全球二氧化碳利用技术领域取得了显著进展，中国在此领域也取得了长足进步。新的二氧化碳利用技术和项目不断涌现，工业示范稳步推进。中国二氧化碳利用项目采用地质、化学和生物等多种方法。这些方法包括CO2强化采油（CO2-EOR），以及将CO2转化为各种材料，包括甲醇、合成气、可生物降解塑料、碳酸钙、纳米材料和负碳建筑材料。总体而言，中国的CO2利用技术水平与国际前沿水平相当，在某些方面甚至展现出技术优势（图2-1）。例如，在二氧化碳地质利用领域，中国已广泛利用CO2提高陆上油田的石油采收率。中国还建立了利用二氧化碳生产绿 图2-1中国二氧化碳利用技术进展与全球前沿水平的对比。中国通过甲醇和合成气合成示范，展示了其尖端的二氧化碳转化为燃料的技术。同时，中国还展示了利用二氧化碳生产一系列化学品的能力，其中包括碳酸二甲酯、聚氨酯等。值得注意的是，在中国，多种工业废弃物，如钢渣、电石渣和磷石膏，已被用于捕获二氧化碳，进而制造建筑材料，如大理石3。 2.4二氧化碳封存 中国在陆地和海上都拥有巨大的二氧化碳封存潜力，包括沉积盆地和玄武岩岩层。据中国地质调查局水文地质环境地质调查中心估计，中国地下深部咸水层的CO2地质封存潜力占沉积盆地总潜力的90%以上，预计封存容量约为7.69万亿吨4。此外，该研究还估计海上深部咸水层的二氧化碳封存潜力约为2.34万亿吨。2022年，青岛海洋地质研究所重新评估中国海上深部咸水层二氧化碳封存潜力后得出的数字为2.58万亿吨，进一步印证了中国地下咸水层巨大的碳封存潜力5。 油田启动了中国首个海上二氧化碳封存项目，目标是年捕集和封存30万吨二氧化碳。该项目在约80米的水深下作业，通过与石油平台相连的定向注入井将CO2注入到800米处的咸水层。 此外，将二氧化碳封存在玄武岩中的概念因其快速矿化、成本低廉等优势而备受关注6。中国石油大学研究人员对中国玄武岩二氧化碳总体封存潜力进行了评估，发现超临界CO2注入和碳酸水注入的理论封存能力分别为607.79-1121.44亿吨和201.13-303.85亿吨7。Carbfix和腾讯公司对中国各区域玄武岩碳封存潜力的初步评估表明，中国玄武岩的CO2