CCUS技术与产业化发展【1-定位】

二〇二一年CCUS技术与产业化发展目录一、CCUS定位二、CCUS发展状况三、CCUS产业化发展自然界碳循环示意图储碳库单位为10亿吨(1Gt=1x109t),碳循环单位为10亿吨/年

---NASAEarthScienceEnterprise自然界碳循环示意图6H2O+6CO2+阳光→C6H12O6(葡萄糖)+6O2碳循环（一）几个概念：碳循环、碳达峰、碳中和、CCS/CCUS碳元素以无机碳与有机碳化合物形式在大气、土壤、水体、岩层以及生物圈之间储存、相互转换以及转移的动力学过程。CO2+光合作用是生物界赖以生存的基础自然界碳排放与吸纳的过程各国历年排放量，颜色越深，排放量越高。曲线表示历年全球排放总量。来源：世界资源研究所人类活动使大气碳库中的CO2浓度迅速增加：二氧化碳排放在近150年左右大幅度增长，大气中CO2含量由工业革命前280ppm上升到目前428ppm，打破了大气碳平衡。来源：美国国家海洋和大气管理局（NOAA）夏威夷观测站碳达峰：一个国家或地区CO2的最高排放量值。碳排放达峰包括达峰时间和峰值。碳中和、碳达峰达峰是量变，中和是质变。碳中和：人为排放的二氧化碳（CO2）在一定范围内被固定、移除或抵消后，实现排放到大气中的二氧化碳净零增加

(NetzeroCO2emissions)，有时也称为净零碳排放。CO2净排放量=人为活动产生的量-各种形式固碳减排的量+森林碳汇CCS是二氧化碳捕获与封存技术(CarbonCaptureandStorage)缩写经历三个阶段：20世纪70年代被提出，90年代初得到认可，2005年后工程示范，被认为是主要的CO2减排途径之一。CCS/CCUS早期阶段20世纪70年代至80年代末发展阶段20世纪80年代末~2005年工程示范和产业化发展阶段2006年~美国的CO2-EOR大规模应用为CCUS技术发展提供了基础1988年：IPCC成立，启动CCS技术研发平台和项目计划1989年：MIT碳捕集和封存技术项目（CC&ST）成立1991年：IEAGHG成立，将CCS技术作为其关键支持方向，2003年：碳封存领导人论坛CSLF创立，2005年：英国捕集与封存协会成立2006年：挪威monstad项目、欧盟的旗舰项目(Flagship)2009年：澳大利亚成立全球碳捕集与封存研究院（GCCSI）2016年，油气行业气候倡议组织（OGCI）成立2018年，盖茨基金会支持直接空气碳捕集技术应对气候变化机构定义IPCCCCS技术是指将CO2从工业或相关能源产业的排放源中分离出来，输送并封存在地质构造中，长期与大气隔绝的过程。GCCSICCS技术是一种温室气体减排选择，集合了CO2捕集、运输和长期封存三个不同环节，包括对使用化石燃料（燃烧前/燃烧后）产生的CO2进行捕集，然后将其长期封存在枯竭的天然气田、深层盐水层和无法开采的煤层，从而使大型工业排放源和燃煤电厂的CO2排放降低85%。Bellona基金会CCS是从大型点排放源捕集CO2，并将其运输至安全的地下封存地点，然后进行长期安全封存的过程。英国能源

与气候变化部CCS技术是将CO2从化石燃料电厂或工业设施中捕集，通过管道运输，然后安全封存在离岸的地质构造中，例如已开发的油气田和深层盐水层。使用CCS技术能够捕集化石燃料电厂排放的90%以上的CO2。美国能源部CCS是将CO2从排放烟气中分离并压缩，然后运输到一个注入地点及其永久封存在地底的过程。IPCC等多个机构给出了CCS的定义，描述有所不同，但基本内涵一致，即包含碳捕集、运输、封存三个环节。为加强碳资源化利用技术研发和应用，我国提出了发展碳捕集、利用与封存技术（CCUS），被国际社会广泛接受。碳产业链捕获输送利用封存原有概念局限性未明确减排效果，全生命周期是否减排缺少规模效应，小规模对碳中和的贡献微乎其微主要为地质利用和封存缺少对多种技术组合实现减排的界定碳中和目标下CCUS内涵碳中和目标下CCUS内涵全生命周期减排大规模碳减排地质、物理、化学和生物转化等多种利用方式采用多种技术组合和应用模式工业过程排放源和大气CO2

我们的定义：碳中和目标下，CCUS是全生命周期内，对人为排放或大气中二氧化碳进行捕集、利用和封存的技术组合，以达到大规模减排和固碳的效果。优化能源消费结构提高用能源效率（二）双碳目标下CCUS定位实现“双碳”的主要途径CCUS兼顾能源与环境两大主题，是实现碳减排最优选择提高能源利用率能源结构调整CCS/CCUS咸水层、废弃油气田驱替油、气、水生物、化工利用开发清洁能源可再生能源建立了我国CCUS贡献的模型建立了能源生产、消费及CCUS之间的交互关系模型，

综合考虑中国能源结构、技术条件、产业结构以及数据来源等因素，构建CCUS固碳的计算方法和模型，对CCUS在中国碳中和的地位和贡献进行系统评价。对于排放源分布及排放量，基于能源生产与消费平衡约束关系，对生产侧与消费侧综合评价。对于不同碳源不同固碳模式及其贡献。基于碳中和需求导向，考虑历史碳排放的总量及部分吸纳进行评价。对于不同碳减排技术的可行性及经济性，基于碳排放源-汇匹配原则，考虑碳捕集利用埋存技术发展、进行经济分析及产业价值链分析，综合评价。1、CCUS是有效减少化石能源燃烧及工业过程碳排放的减碳、负碳技术，是实现碳中和目标的关键技术支撑2020年2050年引自：IEA《全球能源行业2050净零排放路线图》IEA等权威机构研究成果表明，若没有CCUS就无法实现全球气候变化目标。2、CCUS是钢铁、水泥等难以完全脱碳行业实现净零排放的必然选择据国际能源署预计到2050年，钢铁行业通过工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排后，仍剩余34%碳排放量，即使氢能直接还原铁技术取得重大突破，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，仍剩余48%的碳排放量。钢铁生产温室气体排放2050年全球工业部门碳排放来源：IEA能源技展望3、CCUS是有效降低全球碳减排成本的重要技术手段根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次气候变化评估报告，如果不采用CCUS技术，全球减排成本将成倍增加，增幅高达138%。电力行业如果不进行CCUS投资，到2050年总减排成本将至少增加2万亿美元，CCUS技术的大规模部署可以避免大量基础设施建设的搁浅成本。可用技术有限的情景中减缓成本增幅（相对于默认技术假设的总贴现减缓成本增幅，2015-2100）2100年浓度（ppm）无CCS核能逐步淘汰有限的太阳能/风能有限的生物能450（430~480）138%（29~297%）7%（4~18%）6%（2~29%）64%（44~78%）500（480~530）无无无无550（530-580）39%（18~78%）13%（2~23%）8%（5~15%）18%（4~66%）580~650无无无无4、CCUS是应对气候变化国际合作的重要领域截止2021年底，全球已有127个国家提出“碳中和”目标或愿景欧盟颁布“绿色新政”，承诺到2050年成为首个实现碳中和的大陆，实施“七大行动”建设清洁、可负担、安全的能源体系；建设清洁循环的产业体系；推动建筑升级改造；发展智能可持续交通系统；实施“农场到餐桌”的绿色农业战略；保护自然生态和生物多样性；创建零污染的环境。胜利高89-1块（特低渗透）区块整体实施混相程度：75%；累注气31.5万吨，阶段增油：8.53万吨；阶段采收率：8.8%；换油率：0.28t/t5）CCUS是可以实现增油和封存的双赢保障国家能源安全，实现大规模减排。（三）CCUS对碳减排的贡献联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估来源：IPCC《全球升温1.5℃特别报告》《IPCC全球升温1.5℃特别报告》对90种情景评估，几乎所有情景都需要CCUS。2050年封存量将达到36亿吨/年。在实现温升1.5℃报告的4种情景中，仅有一种情景(终端能源需求大幅下降)没有使用CCS，CCS到2100年分别要实现3480亿吨、6870亿吨

和12180亿吨的减排量。国际能源署（IEA）评估在可持续发展情景中，全球于2070年实现净零排放，CCUS将贡献15%的累积减排量，是第四大贡献技术。来源：IEA《世界能源技术展望2020》（三）CCUS对碳减排的贡献国际能源署（IEA）评估CCUS对碳减排的贡献分为三个阶段：第一阶段（~2030）全球碳排放降低至30Gt以下，CCUS主要对现有电厂和工业排放进行捕集，CCUS减排贡献将占全球总排放的4%。第二阶段（2030~2050）：2050年前碳排放降至15Gt，CCUS将大范围部署在水泥、钢铁和化工行业，天然气制氢，约占捕集量1/5，生物质能碳捕集与封存占总捕集量的15%，CCUS减排贡献将达到12%。第三阶段（2050~2070）：2070年实现净零碳排放，每年有9.5GtCO2被捕集并封存，另外有0.9GtCO2被捕集并利用，其中，电力行业占总捕集量的40%，将近一半来自于生物质发电，将近1/4来自于重工业。全球能源系统碳排放来源：IEA《世界能源技术展望2020》（三）CCUS对碳减排的贡献清华大学1.5℃情景CCUS对中国碳减排的贡献14家国内外机构33中情景预测结果，预计一次能源消费在2030年前后达峰，峰值52.9-61.4亿吨标煤，均值55.7亿吨标煤，达峰后快速进入下降期。清华大学1.5℃情景预测，到2050年CO2实现碳中和，CCS+BECCS减排量为8.8亿吨。我们的CCUS贡献模型分析在中国“碳中和”的贡献计算模型2060年碳中和能源结构2060碳中和碳减排贡献建立了能源生产、消费及CCUS之间的交互关系模型，评价CCUS的贡献到2060年CCUS技术的减排贡献量为10.41亿吨，CCUS减排约占累计减排量的14.60%；如果不采用CCUS技术减排，实现2060年碳中和目标，系统整体减排成本将增加121%。CCUS是解决我国发展中减碳的必要手段。CCUS对中国碳减排的贡献2060碳中和情景从2030年的112亿吨CO2排放量降至2060年的净零水平，2030年后每年的CO2减排量较上年