CCUS培訓(xùn)班的第六堂課，中國21世紀(jì)議程管理中心的楊揚(yáng)老師介紹中國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖（2019）。

21世紀(jì)議程管理中心是科技部下屬的事業(yè)單位，主要從事可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的工作，是目前7家國家科技計(jì)劃管理的專業(yè)機(jī)構(gòu)之一，負(fù)責(zé)包括資源、環(huán)境、海洋、自然災(zāi)害等相關(guān)專項(xiàng)的過程管理。CCUS技術(shù)對(duì)于我國整個(gè)應(yīng)對(duì)氣候變化工作很重要，從2006年左右，21世紀(jì)中心開始代表科技部和一些發(fā)達(dá)國家合作開展我國CCUS能力建設(shè)相關(guān)的合作，包括中澳CAGS項(xiàng)目、中歐NZEC、COACH項(xiàng)目等，主要側(cè)重于政策研究、人員交流以及技術(shù)研發(fā)。

在2011年的時(shí)候，中國領(lǐng)導(dǎo)人在一個(gè)部長會(huì)議上，提出了當(dāng)時(shí)中國CCUS技術(shù)發(fā)展路線圖，后來科技部社發(fā)司和21世紀(jì)中心共同負(fù)責(zé)了發(fā)布工作。后來在路線圖基礎(chǔ)上，又提出了中國CCUS技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，通過了包括勝利油田在內(nèi)的相關(guān)計(jì)劃?，F(xiàn)在距離上次已經(jīng)有將近8年的時(shí)間了。2011版路線圖對(duì)十二五期間CCUS的研發(fā)部署起到了很大的推動(dòng)作用。但近年來，我國CCUS技術(shù)發(fā)展迅速，成果非?？捎^，多種新技術(shù)類型涌現(xiàn)。與此同時(shí)，國內(nèi)外的環(huán)境也發(fā)生了很多變化。亟需我們重新評(píng)估CCUS技術(shù)的成熟度、確定技術(shù)發(fā)展新目標(biāo)以及細(xì)化相關(guān)指標(biāo)并優(yōu)化評(píng)估方法。

2016年，巴黎協(xié)定正式生效，應(yīng)對(duì)氣候變化成為全球共識(shí)，目標(biāo)設(shè)置趨緊，但減排行動(dòng)約束減弱。2018年，COP24通過了《巴黎協(xié)定》實(shí)施細(xì)則，對(duì)全球加強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化的行動(dòng)力度做出安排，也對(duì)大規(guī)模減排技術(shù)提出更強(qiáng)需求。CCUS技術(shù)越來越受到國際社會(huì)的關(guān)注。與此同時(shí)，國際上多個(gè)CCUS相關(guān)的國際組織，如MI、CEM、CSLF以及GCCSI，關(guān)于CCUS技術(shù)合作的意愿加強(qiáng)，都從不同方面推動(dòng)了CCUS技術(shù)發(fā)展。歐美發(fā)達(dá)國家也開始相應(yīng)推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，比如2018年美國的45Q法案。英國承諾投入1.62億英鎊用以提高CCUS技術(shù)成本和效率等。同時(shí)，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)變對(duì)CCUS提出新要求，包括中國提出經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，對(duì)氣候變化和可持續(xù)發(fā)展提出新目標(biāo)。尤其是利用技術(shù)的發(fā)展近年來非常迅速，需要開展評(píng)估。從公眾接受度來說，人們對(duì)CCUS的認(rèn)識(shí)也處于不斷深化中。

根據(jù)GCCSI 2018年全球CCS報(bào)告，目前全球共有43個(gè)大型CCS項(xiàng)目，18個(gè)正在運(yùn)行，美國最多占了10個(gè)，挪威作為推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展的老牌國家，也有2個(gè)（sleipner, snohvit)。而中國僅有一中石油吉林油田的CO2捕集驅(qū)油封存一體化項(xiàng)目上榜，中國應(yīng)加快CCUS的相關(guān)部署。

圖中所示的是我國現(xiàn)階段正在運(yùn)行中的部分地質(zhì)利用和封存項(xiàng)目。近年來我國CCUS技術(shù)雖然得到了快速發(fā)展，但與國際先進(jìn)水平相比仍然存在較大差距，再結(jié)合國內(nèi)外的相關(guān)環(huán)境分析，我們考慮需要更新中國CCUS技術(shù)發(fā)展路線圖。

相對(duì)于2011版路線圖，2019版路線圖尤其重視了CO2利用技術(shù)的評(píng)估和規(guī)劃。因此，這版路線圖跟新了CCUS的定義。將CO2從工業(yè)排放源分離后，或直接加以利用或封存，目的是實(shí)現(xiàn)減少CO2排放。

分別從幾個(gè)角度來看CCUS技術(shù)，一是減排，聯(lián)合國氣候變化專門委員會(huì)IPCC、國際能源署IEA等一些國際機(jī)構(gòu)分別發(fā)布了研究報(bào)告從減排成本、減排貢獻(xiàn)等方面說明了如果要實(shí)現(xiàn)至本世紀(jì)末溫度升高1.5或2攝氏度的目標(biāo)，CCUS技術(shù)不可或缺。主要列舉了IPCC的氣候變化評(píng)估報(bào)告，IEA的能源技術(shù)展望報(bào)告的一些結(jié)論。

EA的報(bào)告中還特別提出，2040年全球CCS部署規(guī)模要達(dá)到40億噸，2050年要達(dá)到60億噸，一般來說一個(gè)項(xiàng)目達(dá)到百萬噸規(guī)模已經(jīng)算非常大了，如果40億噸意味著要4000個(gè)相關(guān)的CCS項(xiàng)目，剛剛我們也提到了一些全球和我國正在運(yùn)營的項(xiàng)目，距離目標(biāo)還非常遠(yuǎn)，因此現(xiàn)在看來CCUS技術(shù)的發(fā)展任重道遠(yuǎn)。

從發(fā)展視角來看，CCUS技術(shù)面臨著傳統(tǒng)的三高問題，即高能耗、高成本和高風(fēng)險(xiǎn)。高能耗，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，加裝CCUS后每千瓦時(shí)的發(fā)電能耗增加14%-25%；高成本可能是阻礙其發(fā)展的最主要的問題，主要是指在項(xiàng)目初期，投資成本很高，且很多都是沉沒成本，使一般的企業(yè)望而卻步了；高風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該是整個(gè)環(huán)境部從環(huán)境影響評(píng)價(jià)角度要解決的問題了，風(fēng)險(xiǎn)越小越好，這就需要強(qiáng)大的科研力量和技術(shù)支撐做后盾。從目前總體發(fā)展技術(shù)水平來看，CCUS在發(fā)展中國家的發(fā)展還是比較困難的。

從科技視角來看，CCUS技術(shù)本身充滿了不確定性。全球?qū)用?0年達(dá)到40億噸，50年達(dá)到60億噸。我們?cè)u(píng)估了中國的減排技術(shù)可實(shí)現(xiàn)7到22億噸的減排貢獻(xiàn)；隨著技術(shù)的不斷升級(jí)和技術(shù)發(fā)展的多樣化，減排成本下降也非常可觀。原來我們說是CCS，現(xiàn)在是CCUS，生物利用，化工利用，地質(zhì)利用，CO2驅(qū)水等新方向也在慢慢發(fā)展。亞行2015年發(fā)布的CCUS路線圖中指出，一代捕集技術(shù)有望在2030年將成本下降到30-40美元每噸；我們2019版路線圖中也進(jìn)一步指出了2代技術(shù)有望比1代技術(shù)下降30%以上。EGR-強(qiáng)化天然氣開采；ESGR-增強(qiáng)頁巖氣開采；EWR-強(qiáng)化深部咸水開采；ECBM-提高煤層氣采收率；EUL-強(qiáng)化鈾礦地浸開采。

我國究竟要不要發(fā)展這個(gè)技術(shù)呢？從經(jīng)濟(jì)層面考慮，近年來我國GDP一直快速發(fā)展，十九大我們提出了經(jīng)濟(jì)由量的增長向質(zhì)的提高轉(zhuǎn)變，在此之前我國提出至2020年，碳強(qiáng)度較2005年下降40%-45%；至2030年，下降60%-65%的目標(biāo)。（單位GDP CO2排放）能源和碳排放的壓力在增大。同時(shí)，IPCC1.5度報(bào)告發(fā)布，以及巴黎協(xié)定實(shí)施細(xì)則的簽署，國內(nèi)外減排壓力不斷增大。

從能源稟賦方面考慮，雖然可再生能源比例近年來一直在上漲，但增長速度有限。我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以改變。圖為2017年我國能源消耗結(jié)構(gòu)，其中煤炭仍占比60%左右。2015年提出的2020年非化石能源和可再生能源占比15%，2030年占比20%的目標(biāo)。2030年后，CCUS技術(shù)有望成為我國從化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)向低碳元供能體系轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)保障，為構(gòu)建化石能源與可再生能源協(xié)同互補(bǔ)的多元供能體系發(fā)揮重要作用。

我國是CO2排放大國，政府提出了2030年碳排放達(dá)峰的目標(biāo)，而在達(dá)峰之前，我國的碳排放將一直增長。有研究顯示，只有在強(qiáng)化政策+CCS的情景下，才能實(shí)現(xiàn)2030年碳排放達(dá)峰的快速去峰。綜合了這幾個(gè)方面的分析，我國必須大力發(fā)展CCUS技術(shù)。

綜上所述，我國CCUS技術(shù)的定位是：作為一項(xiàng)有望實(shí)現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用的新興技術(shù)，是未來減少CO2排放、保障能源安全和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。03


2011版路線圖中提出了至2030年的我國CCUS技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)，在更新路線圖早期，我們先做了至2015年的初步評(píng)估，包括總體目標(biāo)、捕集、運(yùn)輸、利用、封存等。規(guī)模目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)，技術(shù)可行性問題基本解決，能耗和成本的下降是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵，在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了路線圖的更新工作。
2013年，碳收集領(lǐng)導(dǎo)人論壇發(fā)布了一版CCUS技術(shù)發(fā)展路線圖，其中最突出的一點(diǎn)是它對(duì)CCUS技術(shù)進(jìn)行了代際的劃分，共分為了三代。其中第三代技術(shù)是與一、二代有根本原理區(qū)別，能耗和成本可降低50%以上的新技術(shù)，由于第三代技術(shù)仍然還在概念階段，很多原理都尚不清楚。因此2019版路線圖只考慮了一代和二代技術(shù)。
而我國應(yīng)用一代和二代技術(shù)最主要的主體就是燃煤電廠，它是我國CO2最主要的排放源。有研究表明，預(yù)計(jì)到2050年，我國化石能源占比仍將在50%以上。煤電比例也將上升至80%。在對(duì)我國現(xiàn)有燃煤電廠進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，我國燃煤電廠多建于2005-2015年，在能源革命和相關(guān)規(guī)劃里面提出，從2010年到2030年新增發(fā)電主要依靠新能源和可再生能源，未來新增電廠將越來越少。2017年發(fā)改委和能源局印發(fā)的《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016-2030）》里提出2個(gè)50%，到2030年，非化石能源占全部發(fā)電量的比重力爭(zhēng)達(dá)到50%；到2050年，非化石能源占一次能源總消費(fèi)70%-80%。
假設(shè)現(xiàn)有電廠壽命周期為30-40年左右，火電行業(yè)將在2035-2045年迎來機(jī)組更新高峰。綜合考慮火電行業(yè)的發(fā)展規(guī)律和捕集技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步研究指出，根據(jù)IEA發(fā)布的報(bào)告中完成溫升不超過2度目標(biāo)需要182GW電廠的改造，我國CCUS技術(shù)最佳窗口期為2030-2035年之間。也就是說2035年前可采用一代技術(shù)為主，2035年后應(yīng)以2代技術(shù)改造為主，2035年將是不積極似乎實(shí)現(xiàn)代際升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。
在2011版路線圖和總體愿景的基礎(chǔ)上，2019版路線圖分別設(shè)置了CCUS幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)至2025、2030、2035、2040和2050的階段性目標(biāo)。04

在設(shè)定了我國CCUS技術(shù)發(fā)展的愿景和階段性目標(biāo)之后，路線圖中提出了應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展的一些技術(shù)和適合早期部署CCUS項(xiàng)目的一些區(qū)域。為了克服CCUS技術(shù)的高成本問題，加快發(fā)展能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的CO2利用技術(shù)十分重要；為了克服高能耗問題，捕集技術(shù)是整個(gè)CCUS技術(shù)環(huán)節(jié)中能耗比例最高的，降低CCUS技術(shù)能耗主要是指降低捕集環(huán)節(jié)能耗，因此要進(jìn)行新型捕集技術(shù)的突破；另外，CCUS全流程系統(tǒng)集成與示范是技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展的必經(jīng)階段，可全面掌握CCUS系統(tǒng)整體及各環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)管控，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度等問題，為商業(yè)化應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。但需準(zhǔn)確把握我國重點(diǎn)區(qū)域CCUS潛力與源匯條件，因地制宜部署CCUS集成示范項(xiàng)目。
路線圖針對(duì)我國CCUS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的評(píng)估，以及對(duì)未來發(fā)展目標(biāo)的設(shè)置，提出了相應(yīng)的政策建議。共分為了4個(gè)方面。1.加強(qiáng)新一代CCUS技術(shù)的研發(fā)，尤其是CO2利用技術(shù)的發(fā)展；2.積極有序推進(jìn)早期集成示范，包括了項(xiàng)目的篩選和評(píng)估，比如成本較低的排放源結(jié)合能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的利用手段，推動(dòng)全鏈條示范工程的發(fā)展，以及通過規(guī)?；б?，在特定區(qū)域建立CCUS集群，進(jìn)一步降低成本；針對(duì)早期示范工程，也是要加強(qiáng)行業(yè)和政策部門之間的協(xié)調(diào)以及加大財(cái)政方面的支持；3. 推動(dòng)CCUS產(chǎn)業(yè)化政策的研究；4. 加強(qiáng)國際合作與技術(shù)轉(zhuǎn)移。在合作過程中，尤其要注意就是我們魏鳳老師剛剛分析的內(nèi)容關(guān)于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)；同時(shí)提倡成立由中國主導(dǎo)的CCUS國際合作多邊機(jī)制，提升我國在CCUS技術(shù)領(lǐng)域的話語權(quán)。







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整理人：呂晨排   版：葉舒點(diǎn)