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能源行业专题报告-碳捕集利用与封存技术

CCUS助力加速迈向碳中和

能源行业专题报告-碳捕集利用与封存技术CCUS助力加速

迈向碳中和

1.CCUS是实现净零碳排放的关键手段

1.1CCUS是实现净零碳排放的核心技术之一

碳捕集利用与封存技术（CCUS）是指通过地质利用、化工

利用和生物利用等资源化利用手段，将化石能源利用或工业过程

排放的CO2以及从空气中捕集的CO2进行封存或转化为燃料和

化工产品的技术手段。

1.2CCUS技术流程及分类示意

CCUS按技术流程分为捕集、输送、利用与封存等环节。近

十余年来，CCUS技术种类不断增多并日趋完善。已形成的CO2

捕集技术覆盖了主要的碳排放源类型，CO2利用与封存技术在石

油、化工、煤炭和电力等行业都有工程实践。

1.3全球CCUS行业总体保持增长势头

目前全球CCUS行业总体保持增长势头。据GlobalCCSInstitute，

2010—2020年间全球有60个CCUS项目投入运营，是1990—2000

年间的1.71倍。美国、加拿大、澳大利亚、日本及阿联酋等国

家均在加速推进CCUS项目的工业化。

1.4CCUS长期发展潜力大

较大的理论封存容量空间在一定程度上说明CCUS长期发展

助力全球碳减排具有可行性。根据《中国二氧化碳捕集利用与封

存（CCUS）年度报告（2021）》，全球陆上理论碳封存容量为6~42

万亿吨，海底理论碳封存容量为2~13万亿吨。

1.5CCUS将为全球净零排放贡献15%减排量

国际能源署（IEA）评估，全球利用碳捕集技术捕集的CO2

总量将从2020年的约4000万吨增至2050年的约76亿吨，增幅

超过一百倍；在可持续发展情景中，全球2070年实现净零排放，

CCUS将贡献15%的累积减排量。

2.CCUS技术流程及应用案例

2.1CO2捕集：技术概述

CO2捕集：将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出

来的过程，主流技术包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧。

2.2CO2运输：技术概述

CO2输送：将捕集的CO2运送到可利用或封存场地的过程。

根据运输方式的不同，可以分为管道、船舶、公路、铁路运输等

等。

2.3CO2利用与封存：技术概述

CO2利用：通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用

的过程。根据工程技术手段的不同，可分为CO2地质利用、CO2

化工利用和CO2生物利用等。

CO2封存：通过工程技术手段将捕集的CO2注入深部地质储

层，实现CO2与大气长期隔绝的过程。现阶段确定的三类主要

地质封存储层有枯竭油气藏、煤层和咸水层。据《中国二氧化碳

捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》，深部咸水层封存

占据主导位臵，其封存容量占比约98%。

2.4CCUS技术发展阶段

目前国内外CCUS各技术环节均取得了显著进展，部分技术

已经具备商业化应用潜力。CO2捕集：国内外燃烧前物理吸收法

已经处于商业应用阶段；其它大部分捕集技术处于工业示范阶段。

CO2运输：国外罐车运输、船舶运输和管道运输均已实现商业应

用，国内罐车运输和船舶运输技术已达到商业应用阶段，主要应

用于10万吨/年以下规模CO2输送。

3.高昂成本制约CCUS规模化发展

3.1现阶段CCUS技术成本偏高，经济性较差

现阶段CCUS技术成本偏高，暂不具备较强的经济性实现大

规模推广应用。电力、水泥是我国减排成本较高的行业，净减排

成本分别为300~600RMB/吨CO2、180~730RMB/吨CO2。煤化工

和石油化工领域的一体化驱油示范项目净减排成本最低可达到

120RMB/吨CO2。CCUS技术的普及和推广还受到地质条件和应

用场景等约束。

3.2CO2捕集成本占CCUS总成本70%~80%

因捕集过程的高能耗，捕集成本约占总成本的70%-80%。CO2

捕集成本因CO2来源的不同而有很大差异。根据杨文洁《碳捕

获使用与埋存（CCUS）技术路径的成本分析研究》，电力部门部

署CCUS的净减排成本为425.83~597.88RMB/吨CO2。按度电CO2

排放1100g计算，度电成本将增加0.47~0.66RMB/KWh。

3.3CO2管道运输成本随着运输容量增多降低

政府间气候变化专门委员会（IPCC）、欧洲零排放化石燃料

发电厂技术平台（ZEP）和美国能源部（USDOE）分别在不同时

间发布了关于不同CO2运输容量的陆上和海上管道的运输成本

的估计。

3.4CO2利用能够实现一定经济收益

由于利用模块所涉及的领域十分广泛，对于CO2利用技术

的成本收益数据整合难以展开