中国碳捕集、利用与封存（CCUS）的发展现状与展望

中国的碳捕获、利用与储存 （碳捕集、发利展用状与况封与存前技景术） 张现 中国议程21行政中心2024年6月5日 新的碳排放峰值要求并且碳中和目标 技术现状与挑战 未来发展趋势展望 新的碳排放峰值要求并且碳中和目标 技术现状与挑战 未来发展趋势展望 200912 哥本哈根前承诺： 截至2020年，中国旨在减少其CO 2 每单位GDP的排放量通过4045从2005年水平。 减排努力 相对排放减少“利率 绝对排放减少“量 20156国家自主贡献 中国旨在降低单位产出的二氧化碳排放量 2 国内生产总值（GDP）增长率为6065到2030年与2005年水平相比较。 2020年9月22日长期目标： 中国努力实现峰值碳排放到2030年及实现碳中和截至2060年。 6 我们不仅应关注低碳技术的改进，而且还应关注脱碳技术，例如 碳捕集、利用与封存（Ca rbonCaptureUtilization 示例：电力系统的脱碳技术 andStorage） 排放因子煤炭消费 通用燃煤机组 08177tCO2eMWh 2 3055gcekWh 超超临界燃煤单元 超过10的减少27 6gcekWh 碳捕集、利用与 零排放 低碳技术改进 脱碳技术，例如碳捕获、利用与封存 （CCUS） 7 对于600兆瓦及以上的装置，排放系数为2022年国家碳市场的基准值；电力供应的煤炭消耗为国家2020年的平均值。 凯亚公式 能源碳 CO排放 人口 国内生产总消值费（GrossDomest排ic放Product，简 2 人口 2021年中央经济工作会议： 国内生产总值（Gr能os源sDomest 消费 减排策略 能源控制 碳控制 可再生能源和原材料能耗不计入总能耗控制。 创造条件以实现从“双重控制”能源向的过渡。“” 消费至双重控制尽尽快地降低碳排放的体积和强度。 第二次全面深化改革中央委员会会议，2023年7月 关于推动从双重控制能源消耗到双重控制碳排放的逐渐转变的意见。 8 我们不仅应关注节能技术 ，而且也应关注相关技术 。 降低排放，采用更多 能源使用 示例：直接空气碳捕获（DAC） 大气 空气 直接空气捕获 电力、热能和水分 消费 碳产品 利用率及 存储 9 《政府间气候变化专门委员会第六次评估报告：》 持续的温室气体排放减少将在未来二十年显著减缓全球变暖，并在几年内导致大气组成发生明显变化。 第二十八届联合国气候变化框架公约会议： 2 在COP30期间，各国政府必须准备新的国家自主贡献。涵盖整个经济包括所有温室气体，并与温度限制目标保持一致。 减排范围 CO2 温室气体 碳排放（100MtCO） 净零排放路径 目标在中国10 示例：CO2减排、回收， 不仅我们应该关注减少CO 2 排放，同时也建立了一种CO利用的循环， 2 存储和移除，至 抵消 剩余温室气体 利用，去除技术 CO2化学上未变。 碳酸饮料 加强石油 恢复（提高采收率） 地质储存 直接空气捕获自然碳汇 CO2化学品成分变化 尿素，肥料水泥 合成燃料 能源效率改善 可再生能源核能， 燃料转移 降低回收 移除重复使用 11 排放减排目标 个体 系统 净零排放能源系统 化石能源的低碳零碳利用，钢铁和水泥的低碳零碳生产 氢生产与运输 碳氢化合物生产和运输 电力发电，传输、存储和利用率 图源：DavisSJ，LewisNS，MatthewS，等。（2018）。12 我们不仅应关注关键技术，而且还应 集成与构建 技术系统 示例：碳捕集、利用与封存（CCUS）源汇匹配分析 全面考虑了多行业排放源、提出的管道路线以及陆地和海洋盆地中各种储存地点（如盐水资源和油田）的条件。进行碳捕集、利用与封存（CCUS）的源汇匹配分析以最小化总成本。 示例：碳市场管理技术 为了更好地支持碳市场建设，需要一系列技术，包括交易平台和MRV（监测、报告和核查）。此外，需要采用方法将以下内容纳入其中。 碳捕集与封存（CCUS）进入碳市场 需要进行。 13 新碳达峰和碳中和目标要求 0 比率数量 除了低碳技术之外，还有显著重点研发脱碳技术。 包括碳捕集、利用和封存（CCUS）。 CO2 碳 能源 除了节能技术之外，还有一个 对DAC及其他技术研发给予高度重视能源碳技术。 CO2 CO2 CH4CO2 除了减少CO 2排放，存在显著 抵消无法削减温室气体。 N温O2氢室氟烃气体（强调G利r用e、e回n收h和o淘u汰s技e术Gas） 区域 点 除单一典型技术之外，还有一个对集成建设给予重大关注 解决方案和技术系统。 14 碳达峰与碳中和技术作用 战略性技术用于大规模低碳利用化石能源。 技术组合实现碳中和关键组成部分 能源消耗与转化零碳工业 流程 电力行业铁、钢、水泥等化工产业 确保灵活性和 稳定性 捕捉CO2 难以争论行业脱碳化 捕捉CO2 原材料 绿色碳 提供“C”元素 碳捕集、利用与封存（CarbonCaptureUtilizatio 仅有选择是几乎净零排放 捕捉CO2 基本技术保证 捕获 CO2 负碳 技术系统 零碳能源 化石燃料生物质和其他新能源 系统能源供应 来源：张现等，2021年。15 新碳排放峰值要求并且碳中和目标 技术现状与挑战 未来发展趋势展望 发展现状：技术成熟度 全球大多数技术目前处于以下状态： 工业化示范阶段在运输和集成优化技术相对快速发展并已进入商业化应用阶段背景下。 近年来，中国在CCUS技术各个方面取得了显著进展，一般而言 与全球水平紧密一致然而，与国际先进水平相比，在管道运输、提高原油采收率和综合优化等关键技术方面仍存在差距。 CCUS技术发展水平 来源：ACCA21，2023年。17 开发状态：中国CCUS（碳捕集、利用和封存）示范项目 截至2023年9月，中国已有超过100在运营或规划中CCUS（碳捕获、利用与储存）示范项目。超过一半它们正在运行中，每年拥有600万吨捕获能力和400万吨注入能力。 项目类型 EWR 化学利用捕获演示生物利用度矿物化 中国CCUS示范项目分布18 开发状态：中国CCUS（碳捕集、利用和封存）示范项目 运营项目和计划项目规模已显著扩大。超过4钢0铁 个项目具有容量为10万吨或更多，并且超过10 个项目产能为 化学品玻璃 氢 50万吨或更多。水泥 乙醇 一百万吨 10万吨 5万吨 石油 化学品 煤炭 中国碳捕集、利用与存储CCUS示范项目 正不断增长并扩展至不同行业，相关示范活 五万吨 动正全面开展于各大主要领域。 电力发电 石油与天然气 150万吨 在运营中建设中关闭间歇性运行 中国主要CCUS示范项目规模和行业分布19 发展现状：CCUS技术成本 CCUS项目净减少成本范围从100至500人民币吨二氧化碳 （tCO减排成本） 2 总体而言，中国碳捕集、利用和封存（CCUS）成本相对于全球水平较低。 2 8000 7000 6000 参考文献：中国 费用（吨）CO2 5000 4000 3000 2000 1000 00 002004006008001000120014001600 规模（吨年） 常规煤炭天然钢铁动力气化燃气轮机 联合循环发电 水泥天然气肥料 烃电力煤炭化学石油化学制品乙醇氢水泥熟料钢材 不同规模项目碳捕获成本 来源：ACCA212023；GCCSI2017。 循环 CO避免成本，针对各种排放源 2 使用碳捕集、利用和储存（CCUS）技术20 挑战1：高昂减排成本 美元吨边eq际减排成本（ CCUS技术成本是相对较高，与其他技术相比，其竞争优势显得不那么明显。这限制了其广泛应用。与整合CCUS（碳捕集、利用和封存）相关高昂成本给燃煤发电厂、钢铁和水泥等行业带来了巨大压力。 2 8000 7000 零碳电力技术 原料燃料工艺替代技术 生产成本在CCUS改造前后对比（预估结果） 6000 5000 4000 3000 2000 1000 碳汇技术 原始成本03255500450 交通（汽车、船舶和航空）构筑物 CCUS碳中和 技术成本费用 火力发电发电厂 （千瓦时） 钢铁 （吨） 水泥熟料 （吨） 0 1000 汇率611557 温室气体减排潜力（GtCO2e） 2eq 碳捕捉、利用与存储0改5造256332705 边际减排成本不同减排措施 技术 来源：高盛，2021年。21 挑战2：CO源与汇不匹配 2 碳捕获与利用和存储技术（CCUS）具有巨大减排潜力，但其受到限制：源汇不匹配在空间。 一氧化碳分布2 排放源在中国 来源：统计局，2020年。 一氧化碳分布 2 在中国（考虑注气能力） 封存点 一氧化碳源和汇匹配过程 2 CO来源和汇并不明确。 2 匹配22 挑战3：CCUS部署紧迫性 CCUS技术开发面临技术锁定时间风险。 未来能源基础设施将需要大量碳捕集、利用与封存（CCUS）设施。中国40现役燃煤电厂、55cementplants（水泥厂）以及15steelplants（钢铁厂）均在10年以下，具有较长剩余使用寿命。如果它们被迫退役大量资产将被废弃。 钢材 DACCS 冶金gy 水泥熟料 其他能源转换 其他行业 Gt COGt 2a 2030年后，对碳捕集、利用和封存（CCUS）技术需求将迅速增长。积极规划技术研发对于支持电力、工业和燃料转型部门在2060年之前将排放量减少至约26亿吨至关重要。电力（包括BECCS） 中国在役燃煤电厂 来源：国际能源署，2021年。 平均主要重型工业平均年龄 水泥熟料 钢材 年 资产在中国 各行业CCUS部署预期 23 挑战4：缺乏商业模式 碳捕集、利用与封存（CCUS）项目缺乏稳定收入来源，这使得公司难以做出投资决策。 资源配置发展权、责任和利益对于碳捕集、利用和封存（CCUS）项目而言，其未来仍然不明确，导致公司缺乏长期运营动力。 目前，国有enterprises应在CCUS商业化模式初始建立中发挥主导作用。 碳捕集与封存运营商 模型 国有企业 模型 CO2运输 模型 一些大型国有企业已具备开展全流程CCUS示范能力，包括捕集、运输、利用和储存。 包括CO 2 这有助于建立长期CCUS项目权利、责任和利益分配机制，并加速投资决策。 一旦通过国有企业方式形成一个可持续商业模式，可以探索多个企业参与联合运营模式。 针对不同CCUS每种商业模式发展规划 技术阶段 24 第5项挑战：激励机制不足。 虽然国际CCUS政策框架相对成熟且稳健，具备强大操作性，但中国CCUS政策更侧重于宏观层面设计，需要在操作实用性方面进一步加强。 国际组织和发达国家正在加速技术部署。通过财政补贴、专门财政和税收政策、强制性法规以及碳定价机制中国相关激励政策需要进一步发展。 美国碳捕获、利用与储存（CCUS）激励政策 2008年：第45季度首次实施2018年45季度部分修订 2021年：第45季度修订再次调整 2022年：通货膨胀削减法案（IRA） CCUS项目已准备好贷款解决融资问题12年各种税收优惠CCUS项目消除7500万美元总碳足迹（2tCO）补贴上限 应对CCUS项目收益传输 规则和法规 税收减免以抵消一部分运行成本 更灵活信用资格分配体系可用私人资本信贷允许拥有多个捕获设备纳税人添加总共可达应用信用恢复期从5年缩短至3年 考虑到新技术 增加了空气捕获规定 最大补偿 对于 EOR利用率地质学10吨二2氧化碳扣押 20美元吨2二氧 利用率封存 项目项目 化碳35美元吨2二氧化碳50美元吨2二氧化 利用项目隔离项目 碳35美元吨2二氧化碳50美元吨2二氧化碳 利用项目隔离项目 每吨碳氧2化（物静价止值6）0美元85美元吨2二（氧静化止碳）sourcesource 130美元吨2（CODAC）180美元吨2（二D氧A化C）碳（ tCO2 25 新碳排放峰值要求并且碳中