記者 ｜ 戴晶晶

“漫長的等待之后，跡象表明CCUS可能準備起飛了。”

國際能源署（IEA）在其2021年6月發(fā)布的《2021年世界能源投資報告》中作出這樣的判斷。

CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage）即碳捕集、利用與封存，在全球能源低碳轉(zhuǎn)型的背景下，已成為降碳技術(shù)的焦點之一。

IEA認為，CCUS必須與基于可再生能源的電氣化、生物能源和氫能源一起，作為全球能源轉(zhuǎn)型的四大支柱。

“CCUS是目前實現(xiàn)化石能源低碳化利用的唯一技術(shù)選擇，也是碳中和目標下保持電力系統(tǒng)靈活性的主要技術(shù)手段。”由中國生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院牽頭編寫的《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）》也指出。

在經(jīng)過21世紀前十幾年的投資低谷期后，全球CCUS項目連續(xù)四年呈向上趨勢。

2021年，全球共宣布了130個商業(yè)化碳捕集項目計劃，各國政府為支持CCUS發(fā)展，承諾投入近180億美元（約合人民幣1296億元）新公共資金。

IEA預(yù)測，到2024年，全球每年在CCUS領(lǐng)域的投資可能達400億美元（約合人民幣2879億元）。為了與凈零目標保持一致，到2030年，全球碳捕集規(guī)模應(yīng)當達到16億噸，是2021年4000萬噸規(guī)模的40倍。

據(jù)中國科技部社會發(fā)展科技司數(shù)據(jù)，到2050年，中國CCUS年產(chǎn)值將超過3300億元。

這是一個前景廣闊的技術(shù)領(lǐng)域。那它目前發(fā)展情況如何？技術(shù)進程能支撐起商業(yè)化運行嗎？哪一環(huán)節(jié)投資潛力最大？

主要技術(shù)

上世紀20年代，碳捕集技術(shù)就已出現(xiàn)，應(yīng)用于分離天然氣氣流中的二氧化碳。上世紀中后期，二氧化碳被發(fā)現(xiàn)能夠作為“提高石油采收率技術(shù)”（EOR），美國也率先開始建設(shè)利用二氧化碳驅(qū)油的商業(yè)化項目。

隨著近些年全球氣候變化問題成為世界關(guān)注的焦點，國際機構(gòu)和各國政府逐漸認識到碳捕集相關(guān)技術(shù)在降碳方面的重要性，中國專家在2006年的學術(shù)會議上首次提出CCUS的概念。

CCUS涵蓋了CCS（碳捕捉與封存）、CCU（碳捕捉和利用），以及二氧化碳利用和封存同時進行的場景，全鏈條由捕集、運輸、封存和利用構(gòu)成，涉及到的技術(shù)種類繁多。

此外，CCUS也可以分為傳統(tǒng)CCUS、生物質(zhì)能碳捕集與封存 （BECCS）和直接空氣碳捕集與封存（DACCS），后兩者為負碳技術(shù)，全生命周期碳排放量為負值。

按照二氧化碳分離方式進行分類，碳捕集的主要技術(shù)包括化學吸收法、物理吸收法、化學/物理吸附法、膜分離法以及化學鏈分離法等。

第一代碳捕集技術(shù)包括燃燒后捕集技術(shù)、燃燒前捕集技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)，技術(shù)已較為成熟；第二代碳捕集技術(shù)包括新型膜分離技術(shù)、新型吸收技術(shù)、新型吸附技術(shù)、增壓富氧燃燒技術(shù)等，當前仍處于實驗室研發(fā)或小試階段，技術(shù)成熟后其能耗和成本將比成熟的第一代技術(shù)降低30%以上。

二氧化碳的運輸方式主要有罐車、船舶和管道，利用方式包括化學利用、生物利用和地質(zhì)利用，封存途徑涉及陸上/海底咸水層封存、枯竭油田和氣田封存等。

技術(shù)進展

根據(jù)IEA在今年9月發(fā)布的CCUS跟蹤報告，目前全球約有35個商業(yè)化二氧化碳捕集設(shè)施正在運行，年捕集量接近4500萬噸，大部分設(shè)施分布在美國。

目前， 約65%的二氧化碳捕獲量來自天然氣處理廠，這是成本最低的二氧化碳捕獲應(yīng)用之一。不過，新的CCUS項目開始更多地覆蓋其他領(lǐng)域，如制氫、電力和供熱以及DACCS等。

2022年9月，能源經(jīng)濟與金融分析研究所（IEEFA）發(fā)布報告指出，目前約75%的碳捕集項目用于提高石油采收率，僅有10%-20%碳捕集項目將碳儲存在特定的地質(zhì)構(gòu)造中。

根據(jù)《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）》，中國已投運或建設(shè)中的CCUS示范項目約40個，捕集能力300萬噸/年。

在技術(shù)方面，中國CCUS各環(huán)節(jié)技術(shù)進展顯著，部分已經(jīng)具備商業(yè)化應(yīng)用潛力。在碳捕集與輸送環(huán)節(jié)，中國大部分技術(shù)已與國外水平持平，但在地質(zhì)利用和封存技術(shù)上，還有較大發(fā)展空間。

中國布局

在“雙碳”目標下，中國CCUS減排需求巨大，預(yù)計到2030年為0.2億-4.08 億噸，2050年為6億-14.5億噸，2060年10億-18.2億噸。