中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)

年度报告（2023） 中捕国集二利氧用化与碳封存（CCUS） 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. [i] 中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023） 编写作者（按姓氏拼音排序） 李家全中国地质大学（北京）李凯中国矿业大学（北京）李林涛中海油研究总院 李鹏春中国科学院南海海洋研究所 李琦中国科学院武汉岩土力学研 究所 李向前首都经济贸易大学 孙丽丽中海油研究总院 孙楠楠中国科学院上海高等研究院 王高峰中国石油天然气集团 王涛浙江大学 王永胜中国神华煤制油化工有限 公司 魏宁中国科学院武汉岩土力学研 李彦尊中海油研究总院 梁希伦敦大学学院 林千果上海交通大学 刘兰翠北京师范大学 刘练波中国华能集团 刘玲娜北京化工大学 刘琦中国石油大学（北京） 刘宇中国科学院科技战略咨询研 吴辉 吴怡项小娟胥蕊娜徐冬 杨波 杨琳 究所 北京大学 全球碳捕集与封存研究院中国矿业大学（北京）清华大学 国家能源集团清华大学 内蒙古大学 究院 鲁建荣中海油研究总院 陆诗建中国矿业大学 于航中海油研究总院 喻健良大连理工大学 张九天北京师范大学中国绿色发展 吕昊东清华大学 朱磊 马乔山东大学张璐毛依帆中国矿业大学（北京） 彭雪婷中国21世纪议程管理中心 史明威中国21世纪议程管理中心 协同创新中心 中节能衡准科技服务（北京）有限公司 北京航空航天大学 [ii] 中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023） 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 JaradDaniels首席执行官，全球碳捕集与封存研究院 成员： 费维扬院士，中国科学院/清华大学 姜培学院士，中国科学院/清华大学 金红光院士，中国科学院/中国科学院工程热物理研究所 高翔院士，中国工程院/浙江大学 李阳院士，中国工程院/中国石油化工集团刘合院士，中国工程院/中国石油天然气集团袁士义院士，中国工程院/中国石油天然气集团柯兵副主任，中国21世纪议程管理中心 陈其针副主任，中国21世纪议程管理中心 李政教授，清华大学 魏一鸣教授，北京理工大学 彭勃教授，中国石油大学（北京） 方梦祥教授，浙江大学 马劲风教授，西北大学 魏伟研究员，中国科学院上海高等研究院 李小春研究员，中国科学院武汉岩土力学研究所 翟永平战略发展部高级顾问，腾讯集团 许世森科技部主任，华能集团 [iii] 中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023） 序 气候变化正在对全球产生持续而深刻的影响。2022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。 近年来，中国CCUS技术和示范取得长足发展。首个百万吨级CCUS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50万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 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。 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。 [v] 中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023） 目录 序v 引言2 一、CCUS支撑碳达峰碳中和目标实现4 1.1碳达峰碳中和目标下的CCUS技术5 1.2CCUS技术体系6 1.3CCUS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11 2.2示范项目情况13 2.3相关政策20 三、挑战与建议22 3.1中国CCUS发展面临的挑战23 3.2政策建议与未来展望24 [1] 中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023） 引言 （ 二氧化碳捕集利用与封存CCUS）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。 首先，CCUS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27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CCUS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。 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 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2060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。 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，CCUS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，CCUS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CCUS示范不断发展成熟，公 [2] 中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023） [3] 众对CCUS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2022》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61个正在筹备中的CCUS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 C碳C中US和支目撑标碳实达现峰 1.1技碳术达峰碳中和目标下的CCUS 在新的应用场景与深度减排需求下，CCUS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。 与此同时，CCUS技术正在被重新定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 位。 术保障（图1-2）。 传统CCUS BECCS DAC 化电厂石燃料 工业过程 生利物用质过程直捕接集空气 罐车运输 管道运输 船舶运输 地质利用化工利用生物利用 CO2利用 陆上封存海上封存 CO2捕集CO2输送CO2封存 图1-1：碳中和目标下的CCUS技术定义 构化石建能零源碳大能规模源低系碳统利用 燃气电厂 燃煤电厂 蓝色氢能 CCUS 难减排工业部门深度脱碳 助推低碳工业过程 水泥 钢铁 化工 DAC BECCS 提碳移供除负技碳术解抵消决剩方余案排放 图1-2：碳中和目标下的CCUS技术定位 1.2CCUS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 够在2035年开始投入商业运行的技术，如化学链燃烧技术等。 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利用技术正在由较早的CO2地质利用实现能源资源增采，如CO2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。 运输 罐车运输 船舶运输 陆地管道 海底管道 捕集源 天然气加工...... 煤化工 高浓度 制氢 水泥...... 发电 低浓度 炼钢 碳中性 空气 生物质利用 捕集 输送