机械：政策+技术双轮驱动，CCUS产业大有可为

证券研究报告 政策+技术双轮驱动，CCUS产业大有可为 2023年12月27日 华安机械张帆S0010522070003 目录 1概述：CCUS排碳潜力巨大，国内外市场需求加速增加 2发展现状：国内CCUS各环节技术发展不均衡，项目成本有待降低 3产业机遇：政策规划加持产业发展，中美合作未来可期 4通用设备：吸收和再生系统设备投资较高，压缩机是压缩、液化、升压的核心设备 5投资建议：国内厂商积极布局CCUS，未来有望打开新成长极 资料来源：《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》,华安证券研究所 华安证券研究所 3 1.1CCUS概述 二氧化碳（CO2）捕集利用与封存(CCUS)是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。 图1：CCUS技术及主要类型示意图 敬请参阅末页重要声明及评级说明 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。 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。 CO2封存技术按照地质封存体的不同，可分为陆上咸水层封存、海上咸水层封存、枯竭油气田封存等。近年来，中国部分企业开始探索离岸封存的可行性，为未来沿海地区CO2大规模封存探路。 图2：CCUS技术体系 资料来源：《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》, 华安证券研究所 化石能源+CCUS（FECCS）：将二氧化碳从工业排放源中分离后运输至特定地点加以利用或封存。 生物质+CCUS（BECCS）：从生物质利用过程中捕集二氧化碳运输至特定地点加以利用或封存。 直接空气捕集（DACCS）：从空气中直接捕集二氧化碳运 输至特定地点加以利用或封存。 图3：CCUS技术分类 资料来源：国际能源机构(IEA)2021TechnologyReportonCCUSBY4.0;Frost&Sullivan,华安证券研究所 CCUS是目前实现化石能源低碳化利用的唯一技术选择。中国能源系统规模庞大、需求多样，从兼顾实现碳中和目标和保障能源安全的角度考虑，未来应积极构建以高比例可再生能源为主导，核能、化石能源等多元互补的清洁低碳、安全高效的现代能源体系。根据国家统计局数据，2022年煤炭消费量占能源消费总量的56.2%，比2021上升0.3个百分点。中国石油集团国家高端智库预测，预计到2030年，我国煤炭能源占比仍为42%。CCUS将是实现该部分化石能源近零排放的唯一技术选择。 CCUS是碳中和目标下保持电力系统灵活性的主要技术手段。碳中和目标要求电力系统提前实现净零排放，大幅提高非化石电力比例，必将导致电力系统在供给端和消费端不确定性的显著增大，影响电力系统的安全稳定。充分考虑电力系统实现快速减排并保证灵活性、可靠性等多重需求，火电加装CCUS是具有竞争力的重要技术手段，可实现近零碳排放，提供稳定清洁低碳电力，平衡可再生能源发电的波动性，并在避免季节性或长期性的电力短缺方面发挥惯性支撑和频率控制等重要作用。 CCUS是钢铁水泥等难以减排行业低碳转型的可行技术选择。国际能源署(IEA)发布2020年钢铁行业技术路线图，预计到2050年，钢铁行业通过采取工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排方案后，仍将剩余34%的碳排放量，即使氢直接还原铁(DRI)技术取得重大突破，剩余碳排放量也超过8%。水泥行业通过采取其他常规减排方 案后，仍将剩余48%的碳排放量。CCUS是钢铁、水泥等难以减排行业实现净零排放为数不多的可行技术选择之一。 CCUS与新能源耦合的负排放技术是实现碳中和目标的重要技术保障。预计到2060年，中国仍有数亿吨非CO2温室气体及部分电力、工业排放的CO2难以实现减排，BECCS及其他负排放技术可中和该部分温室气体排放，推动温室气体净零排放，为实现碳中和目标提供重要支撑。 全球市场来看，根据沙利文测算： CCUS新增捕集量方面：预计2022年至2040年期间，市场将以18.9%的年复合增长率迅猛增长。在2034年达到碳捕集收入峰值452.1亿美元之后，到2040年市场将出现下滑并趋于平稳，这主要是由于捕集成本较低和可用新增捕集量较少。 碳捕集市场收入方面：2023年，碳捕集市场预计将产生33.9亿美元的收入，到2030年这一数字可能达到424.8亿美元，到2040年可能达到381.7亿美元。 图4：全球碳捕集市场收入与CCUS新增捕集量预测 资料来源：沙利文《展望2040：全球二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)增长机遇》，华安证券研究所 全球碳捕集市场收入按终端用户来看，根据沙利文测算： 电力行业（煤炭煤粉CCS、天然气联合循环CCS和整体煤气化联合循环CCS）：碳捕获在电力行业的份额预计将从2022年的9.1亿美元增至2040年的33.4亿美元，年复合增长率为7.5%。碳捕集的收入将在2030年达到峰值，为122.6亿美元，从2031年到2040年开始下降，到2040年将达到33.4亿美元，这主要是美国和欧洲许多燃煤电厂关闭的缘故。 重工业（水泥、钢铁、肥料和化工）：重工业碳捕集预计将从2022年的2.4亿美元增长到2040年的49.4亿美元，年复合增长率为18.2%。到2032年，市场规模将达到90.7亿美元的峰值，并从2033年到2040年开始下降，这主要是由于捕集成本下降和可用于增加碳捕集能力的工厂减少。其中水泥行业的碳捕集预计将从2022年的1.3亿美元增长到2030年的43亿美元，年复合增长率为36.8%。 制氢：氢气生产中的碳捕集市场收入预计将从2022年的1.6亿美元增至2040年的70.8亿美元，年复合增长率为23.4%。 BECCS：BECCS的碳捕集市场预计将从2022年的2.8亿美元增至2040年的85.1亿美元，年复合增长率为20.9%。 图5：全球碳捕集市场收入按终端用户划分 资料来源：沙利文《展望2040：全球二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)增长机遇》，华安证8 敬请参阅末页重要声明及评级说明 券研究所 华安证券研究所 石油和天然气：石油和天然气行业的碳捕集市场预计将从2022年的8230万美元增至2040年的24.3亿美元，年复合增长率为20.7%。 CCUS产业集群：CCUS产业集群和中心将在加速和部署CCUS项目方面发挥关键作用。虽然这些项目的初始成本可能较高，但从长远来看，市场参与者将能够通过实现规模经济降低成本。根据沙利文预测碳捕集在CCUS产业集群中的市场份额预计将从2023年的3.2亿美元增至2030年的27.8亿美元，然后到2040年降至6.6亿美元。 垃圾发电CCS：处理排放物垃圾的唯一解决方案是通过部署垃圾发电厂将其转化为能源。根据生物源和非生物源废物的比例，利用CCUS对废物回收厂进行改造，可使其成为零排放或负排放者。垃圾发电的碳捕集市场预计将适度增长，从2024年的0.4亿美元增至2030年的8.5亿美元，到2040年将达到5.5亿美元。 DACCS：DACCS工厂直接从大气中提取二氧化碳。目前，全球有几个项目正在试验阶段。其中一个项目是由碳工程公司开发的，预计每吨二氧化碳的捕获成本为150美元。美国的《通货膨胀削减法》极大地推动了DACCS市场的发展。预计DACCS市场将以17.6%的年复合增长率从2024年的8亿美元急剧增长到2040年的106.8亿美元。 国内市场方面：根据中国CCUS （2023）报告，预测碳达峰碳中和目标下中国CCUS减排需求为：2025年约为2400万吨/年（1400～3100万吨/ 年），2030年将增长到近1亿吨/年 （0.58～1.47亿吨/年），2040年预计达到10亿吨/年左右（8.85～11.96亿吨 /年），2050年将超过20亿吨/年 （18.7～22.45亿吨/年），2060年约 为23.5亿吨/年（21.1～25.3亿吨/年）。 分行业看，考虑到中国目前的发电装机容量和能源安全的硬约束，火电行业将是CCUS的应用重点，预计2060年可通过CCUS实现约10亿吨/年的CO2减排量；钢铁、水泥、化工等行业在提高生产效率和达到生产峰值后将仍有部分CO2需要通过CCUS实现减排；到碳中和前夕，国内仍将有一部分温室气体排放无法通过常规技术手段完成减排，BECCS、DAC技术预计将贡献5～8亿吨/年的CO2移除量。 图6：中国各行业CCUS减排需求 资料来源：《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)》,华安证券研究所 目录 1概述：CCUS排碳潜力巨大，国内外市场需求加速增加 2发展现状：国内CCUS各环节技术发展不均衡，项目成本有待降低 3产业机遇：政策规划加持产业发展，中美合作未来可期 4通用设备：吸收和再生系统设备投资较高，压缩机是压缩、液化、升压的核心设备 5投资建议：国内厂商积极布局CCUS，未来有望打开新成长极 敬请参阅末页重要声明及评级说明 国内CCUS各环节技术进展显著，但各环节技术发展仍不均衡。具体来看： CO2捕集技术：第一代捕集技术中，燃烧前物理吸收技术发展比较成熟，已经处于商业应用阶段，与国际先进水平同步；燃烧后化学吸收技术在国际上已经处于商业应用阶段，中国还处于工业示范阶段。第二代和第三代捕集技术发展相对滞后，增压富氧燃烧和化学链燃烧技术在国内外均处于中试及以下阶段。 CO2运输：公路罐车和内河船舶运输技术均已开展商业化应用。罐车和内河船舶运输主要应用于规模10万吨/年以下的CO2输送。中国已投运的CCUS示范项目多数规模较小，大多采用罐车运输。CO2管道运输的潜力最大，中国已经陆续开展了一些工程实践，中石化集团齐鲁石化-胜利油田项目已经建成百万吨级陆上CO2运输管道，全长109公里，设计最大输量170万吨CO2/年。海底管道输送成本比陆上管道高40%～70%，在中国尚处于基础研究阶段。 中国CO2化学和生物利用技术与国际发展水平基本同步，整体上处于工业示范阶段。 在CO2地质利用方面，中国CO2-EOR和CO2地浸采铀技术发展水平较高，已接近或达到商业应用水平；强化深部咸水开采技术已完成先导性试验研究，与国外发展水平相当；强化天然气、页岩气开采置换水合物等技术与国际先进水平仍存在一定差距，目前尚处于基础研究阶段。 在CCUS系统集成优化方面，国内技术发展仍与国际水平存在明显差距。 图7：国内外CCUS各环节技术发展水平 提升 2.1中国CCUS技术发展水平仍有待 资料来源：《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告 国内CCUS产业发展需要关键技术和基础设施的同步突破。中国CCUS大部分技术已开展工业示范，但与碳中和目标需求和欧美等国家相比仍有很大差距。根据麦肯锡数据，难减工业行业减排目标的35%-40%需要依靠CCUS等尚不成熟的技术加以解决。如果其他减排抓手的应用速度与规模不理想，就更需要CCUS来填补碳中和缺口。到