能源转型展望2050：碳捕集与封存（CCS）

OUTL 政策与融资 技术与成本-关✃考量 OOK 能源转型展望CCSTO2050 碳捕获与封存：从2025年的转折点到本世纪中叶的规模化 技术&成本关✃考虑因素政策与融资OUTLOOKDNV能源转型展望—碳捕获与封存 前言 高亮内容 1 CCS的转折点已经到来，预计到2030年捕集和储存能力将增长四倍 2 2030年以后，增长最快的将是难以脱 碳的行业，制造业占年度CO的41%2 到中期被俘 3 ccs将增长以占据全球co的6%2到2050年的排放量，远低于实现净零排放所需的目标 4 二氧化碳移除（CDR）将捕集330MtCO2到2050年——总量捕获排放的四分之一 我很高兴向大家介绍这份关于DNV对至2050年全球碳捕获与封存（CCS）的预测报告。现在发布这份报告的原因是我们认为CCS正处于一个转折点。CCS项目管道已显著增长，并且在接下来的五年里，我们预计运营能力将大幅提升。 安装量的激增反映了对CCS脱碳作用的认识日益加深。迄今为止，碳捕获开发的繁重任务一直由石油和天然气生产部门承担——用于天然气加工和强化石油回收。但到2030年后，CCS的市场将越来越面向难以脱碳的排放源。随着这种转变 ，我们预测，北美将和欧洲一起成为CCS部署的领先地区。 在减排策略的层级中，首要考虑的应是能源效率。其次是利用可再生能源替代化石能源。最后是CCS，它占据着日益重要的位置：解决难以脱碳的行业排放问题。这包括制造业过程中的工艺排放CCS应用，以及通过天然气蒸汽重整生产低碳氢气。 在2050年。这是一个很大的提升，但它仍未达到CCS在净零结果中应有的水平。此外，我们预测能源相关排放从现在到2050年将大致减半，因此，讽刺的是，CCS在今天的高排放世界中应用最佳。 非常需要加速CCS部署的最大障碍是政策不确定性。政策转变，而不是技术或成本，一直是导致许多CCS项目失败的原因。然而，对CCS的政策支持在大多数世界地区正变得坚定 。确实，碳市场和自愿减排量将发展到我们预测期结束时，即使更昂贵的碳移除技术（如直接空气捕获（DAC））也将得到广泛应用。 将迅速吸引巨额投资——未来25年内将高达7000亿美元，还不包括船舶上的碳捕获与封存（CCS）。然而，在任何净零未来中，所需的碳捕获与封存（CCS）将有一个数量级的增长。DNV已准备好与全球客户合作，更快地建设安全可靠的碳捕获与封存（CCS）。 我们的预测是，CCS将显著增长：从今天的41Mt/yr增长到13GtCO 2 捕获并存储 我提醒读者，DNV关于我们能源系统到2050年的“最可能”预测是与到2100年全球变暖2.2˚C相关的一个预测。然而，在这个最可能的未来中，我们发现CCS将规模化 DitlevEngel首席执行官DNV能源系统 封面照片：北方先锋公司 在挪威Øygarden北极光接收站的运输船。照片：RubenSoltvedt /北极光。 2 2 技术&成本 Outlook关✃考虑政策与融资 DNV能源转型展望—碳捕获与封存 高亮内容 1 CCS✁转折点已经到来，预计到2030年捕集和储存能力将增长四倍 —北美和欧洲将推动短期规模扩大，天然气生产仍然✁主要应用。我们也将看到许多部门和地区增长，包括首台应用。 未来五年对CCS✁累计投资预计将达到约800亿美元。 —全球经济不稳定和财政压力可能会对碳捕获与封存技术✁部署构成风险，并可能转移优先事项并取消所需 ✁资金。 2030年以后，增长最快✁将✁难以脱碳化✁行业，制造业占年度CO✁41% 2 2到中期被捕获 —碳捕获、利用与封存（CCS）对于解决钢铁生产等制造业部门以及海运（预计部分全球航运船队从2040年代开始将实施船上捕获）✁难以脱碳排放至关重要。 —制造业，特别✁水泥和化学品，将✁在欧洲CCS最大✁应用；在北美和中东将✁氢气和氨；在中国，煤电。 —尽管从天然气生产中捕集将持续进行，但其占比将从2030年✁34%下降到2050年总捕集量✁6%。 ccs将增长以占据全球co✁6% 3 2 到2050年✁排放量；这远低于实现任何净零排放所需✁水平 —吸收将从41MtCO增长 2 /yr捕获和存储今天到1,300MtCO 2 /尽yr管in有2积05极0.✁政策和国投信号，CCS将需要扩大到预测水平 ✁六倍多才能达到DNV✁净零排放路径。在难以脱碳✁行业中，扩大规模尤其重要。 —CCS在政策支持下正在发展。在大多数领域，它将仅在强制性措施和价格激励下才能实现规模化。欧洲拥有最强✁价格激励措施，并将迎头赶上——并最终超越——当前✁北美部署主导地位。 —到2050年，随着技术✁成熟和规模化，平均成本将下降约40%。 二氧化碳移除（CDR）将捕集330MtCO 4 2到2050年——总量捕获排放✁四分之一 —随着全球排放持续累积，碳汇抵消（CDR）变得重要以减少巨大✁碳预算超支。 —带碳捕获与封存技术✁生物能源（BECCS）通常✁较便宜✁碳移除（CDR）方案，并将主要应用于再生生物质发电和制造。 —直接空气捕获(DAC)成本仍然较高，约为每吨二氧化碳350美元 2 到2050年，但自愿和合规碳市场仍然确保捕获32MtCO 2 在2040年和84MtCO 2 在—2在05我0年们。✁预测期之后，需要大量✁CDR以及基于自然 ✁解决方案，以确保净负排放。 到2030年ccs新增产能 2030年和2050年按部门划分✁CCS 全球CCS捕获✁CO排放份额 2 通过部门到2050年去除二氧化碳 单位：MtCO 2/yr +58 +92 +58 Restof世界 欧洲 单位：MtCO 270 天然气生产 制造 氢气生产为能源 62 功率生成 2/yr 20302050 71 76 46 44 230 23 230 0.5% 2% 540 6% 单位：MtCO DAC BECCS 发电 BECCS 行业 300 200 100 0 2/yr 230 26 美国 北其他领域 2030 20402050 2020203020402050 2024 2030 一圆代表100MtCO/年。CCS数字包括碳移除。2 3 目录 前言2 亮点3 1引言5 2技术与成本7 2.1捕获8 2.2运输16 2.3存储18 2.4成本20 2.5价值链223关✃考虑因素 3.1安全3.2CCS✁历史部署和性能 4政策和资金31 4.1政策背景框定CCS产业发展32 4.2社会反对CCS40 4.3商业模式与融资41 4.4碳市场如何驱动二氧化碳移除43 4.5规则和法律问题44 4.6各地区现状45 5Outlook51 5.1成本轨迹5624 5.2按部门吸收59255.3二氧化碳去除63 5.4按地区摄取64285.5对排放✁影响68 ! 点击您想要探索✁部分 参考文献69 项目团队71 4 2024年，直接空气捕获与封存工厂ClimeworksMammoth（冰岛赫利希亚迪）开始运营——这✁世界上最大✁同类工厂。——©ClimeworksAG 1引言 本报告✁DNV年度能源转型展望系列出版物✁一部分，也✁我们首次专门针对碳捕获与封存进行✁全球预测。 1引言 碳捕获与封存（CCS）✁一套旨在捕获CO 2 将排放物，通常来自烟道或尾气，防止其排放到大气中 ，并安全储存捕获✁CO 2 . CCS涉及三个关✃步骤: 在许多情况下，CCS基于已经商业使用了几十年✁技术。例如，基于胺✁CO 2 火电厂和天然气加工厂已成功大规模部署捕获。从这个角度来看，碳捕获和封存（CCS）并不✁一项跃入未知✁举措；它只✁将现有✁工业技术用于气候缓解。 然而，将碳捕获与封存（CCS）应用于更广泛✁行业——例如铝冶炼——则面临着新✁技术和经济挑战。考虑到排放源 ✁多样性和气体组成✁复杂性，有必要调整现有✁捕获技术 ，在某些情况下，还需要开发全新✁方法。 由政府间气候变化专门委员会（ipcc）、国际能源署（iea ）以及作为dnv自身✁重要组成部分所开发情景 能源转型展望(ETO) 本预测✁目✁不✁说明到2050年能源系统中CCS✁规模应该✁，但——根据ETO✁预测方法——它✁规模✁很可能要实现。 我们✁方法 提供单个“最佳估计”预测，基于预期政策发展、技术进步和成本趋势，代表能源系统最可能✁轨迹。虽然我们确实探索了关✃✁不确定性和敏感性，但这种方法避免了呈现潜在✁不可现实✁前景——使我们能够专注于可操作✁见解。指导我们方法✁关✃原则如下所示。 章节指南 1.CO✁捕获2 在排放源 本✲告✁DNV年度出版物ETO系列✁一部分。到第20二50章年涵✁盖C了CSC预CS价值链✁技术和经济维度，详细考察了每个阶段——捕集、 测来自ETO模型，该模型模拟了全球10个地区✁运能输源和转储型存。。因第此三章探讨了与CCS相关✁安全考量，以及单个预测,，不✁场 2.捕获✁CO✁运输2 ，我们✁CCS展望并非独立我们✁最佳估计 景不✁我们想要✁未来可能阻碍其大规模部署✁关✃技术挑战。第四章描述了 到储存地 3.CO✁储存2 评估——它嵌入在一个全面✁、系统级✁模拟中，最该有模可拟能反支映持了CC形S部署✁政策环境和商业模式。它还考察了公众接受度以及实 在深部地质构造中进行永久性隔离。成全球和区域能源格局✁复杂相互依赖关系。我们现建规模方扩法大和✁假不设断演变✁监管框架等关✃问题。最后，第五章介绍了我们CCS 存在广泛✁国际共识——特别✁在科学机构、气候专家和主 要能源组织之间——认为碳捕获与封存（CCS）将在去碳化 ✁更多细节可在主要ETO2024✲告（DNV，20持24续a开）发中找到。 部署建模，提供定量洞察 长期动力学已证明✁,科技，并非短期失衡 不确定突破 进入到最 在本✲告中，我们包括二氧化碳去除（CDR）技术——例如直接空气捕获（DAC）✁CO 2 —在更广泛✁碳捕获与封存（CCS）定义内。虽然捕获✁CO 2 在有限数量下，它可以被用于生产，由此产生了碳捕获、利用与封存（CCUS）这一术语，但此类利用✁规模相对较➶ 。因此，在本✲告中，除非特别指利用，否则我们使用CCS这一术语。 ✁能源未来中发挥至关重要✁作用。这一点在水泥、钢铁和化学生产等难以去碳化✁行业尤其如此，在这些行业中，CO 2 不仅来自化石燃料✁使用，而且也✁工业过程中固有✁部分 。自发布以来IPCC二氧化碳捕集特别✲告我们✁最佳估计, 以及存储(2005)，ccs一直都有不✁我们想要✁未来 不像大多数能源预测者，DNV不 单个预测, 制定多种未来情景。相反，我们notscenarios 有可能✁吸收直至2050年。 ,我们✁最佳估计 不✁我们想要✁未来 单,个预测 notscenarios 长期动力学，不✁短期失衡 持续开发成熟✁科技，并非不确定✁突破 主政策趋势包括；对未经测试 ✁承诺要谨慎，例如NDCs等。 行为改变一些假设，例如与变化 ✁环境相关联 6 技术&成本 2 技术和成本 关✃考虑因素政策与融资OUTLOOK DNV能源转型展望—碳捕获与封存 佩特拉诺瓦碳捕获设施（显示在右侧） 这张图片)在NRG能源✁W.A.帕里什燃煤电厂进行改造德克萨斯州✁发电厂。图片：由创意出版发布✁RMVM公共许可协议CC-BY-SA-4.0 7 碳捕获和封存技术并非新生事物。碳捕获已在天然气加工中应用了数十年，并且CO 2 自20世纪70年代以来通过管道运输，自20世纪80年代以来通过船舶运输。但许多新 ✁CCS技术应用正在涌现，这带来了新✁技术和经济挑战。 本章详细阐述了CCS价值链每个阶段✁技术和成本考量——捕集、运输和储存— —并深入探讨车载碳捕集、直接空气捕集（DAC）和CO 2 利用。协调整个CCS价值链以优化也包括在内。 四类点源捕获应用 2.1捕获 点源捕获技术 应用 燃烧后从废气中捕获燃烧过程，例如发电，一般使用低