CCUS产业发展现状与前景分析.docx

CCUS产业发展现状与前景分析 　　1CCUS技术概述和应用意义 　　1.1CCUS技术概述 　　CCUS（碳捕集、利用与封存）技术是一项针对温室气体的减排技术，能够大幅减少使用化石燃料的温室气体排放，涵盖二氧化碳（CO2）捕集、运输、利用与封存4个环节。 　　在捕集阶段，目前主要涵盖3种技术：1）燃烧后捕集，主要应用于燃煤锅炉及燃气轮机发电设施；2）燃烧前捕集，需要搭配整体煤气化联合循环发电技术（IGCC），投资成本较高，只能用于新建发电厂；3）富氧燃烧，通过制氧技术获取高浓度氧气，实现烟气再循环。 　　在运输阶段，世界上CO2运输存在管道、船舶、铁路/公路等灵活多样的运输方式，其中CO2的管道输送正作为一项成熟技术在商业化应用。目前国内CO2输送主要采用罐车运输。 　　在利用阶段，CO2地质利用尤其是驱油技术，因其封存规模大并具有提高采收率的良好效应，在各类CCUS技术中脱颖而出，使得CO2驱油成为CCUS的主要技术发展方向。同时，越来越多的技术被纳入CCUS体系中，包括化工利用、生物利用、物理利用等。 　　在埋存阶段，地质封存又可进一步划分为咸水层（盐水层）封存、深部不可开采煤层封存、废弃油气藏封存3种主要类型。目前，国际上也已开展海上盐水层及废弃油气田埋存CO2的示范项目。从埋存类型来看，在运行及执行项目中有60%以上是CO2驱油项目。 　　1.2CCUS的应用意义 　　从低碳发展和碳减排的角度，CCUS技术的推广和应用意义重大，主要表现在以下几个方面。 　　1）CCUS技术是唯一能够大量减少工业流程温室气体排放的手段。对于炼化、气电、水泥和钢铁行业来说，要想实现在生产过程中的深度减排，CCUS技术是必不可少的，而且是可再生能源电力和节能技术不可替代的，对于我国践行低碳发展战略和实现绿色发展至关重要。IEA在《世界能源技术展望2020——CCUS特别报告》中指出，到2070年全球要实现净零，除能源结构调整之外，工业和运输行业仍有29亿吨CO2无法去除，需要利用CCUS进行储存和消纳。 　　2）CCUS技术是未来具有一定经济性的减排手段。对于水泥、钢铁和化工等减排难度较大的行业来说，CCS是最成熟、成本效益最好的选择。若不采用CCS，这些行业几乎不可能实现净零排放。同时，煤或天然气结合CCS技术制氢是成本最低廉的低碳制氢方式。对于难以减排的行业，低碳制氢将发挥重要作用。 　　3）CCUS是生产低碳氢的重要途径之一。IEA指出，除使用可再生能源电解水制氢外，经过CCUS技术改造的化石能源制氢设施也是低碳氢的重要来源。目前，全球经过CCUS技术改造的7个制氢厂每年可生产40万吨的氢气，是电解槽制氢量的3倍。未来，与制备低碳氢有关的CCUS项目将快速增加，带动碳捕集量不断增长（见图1）。预计到2070年，全球40%的低碳氢将来自“化石燃料+CCUS技术”。 　　2CCUS产业发展现状 　　2.1CCUS产业仍处于商业化的早期阶段 　　全球碳捕捉与封存技术发展已40余年，尤其在CO2驱油领域取得了丰富的研究与实践经验。就整个CCUS产业而言，受限于经济成本的制约，目前仍处于商业化的早期阶段。但从技术角度看，其所涉及的各个环节，均有较为成熟的技术可以借鉴。按照CCUS产业链各环节的组合关系，可将国内外CCUS产业模式分为3类：1）捕集-利用型（CU型），将捕集的CO2进行直接应用，主要为化工利用和生物利用；2）捕集-运输-埋存型（CTS型），将捕集的CO2通过罐车或管道等方式输送至目的地，并进行地质封存，例如神华在内蒙古开展的咸水层封存示范工程；3）捕集-运输-利用-埋存型（CTUS型），利用方式主要为CO2驱油。目前，在全球大规模综合性项目中，美国、加拿大及中东地区以CTUS型为主，欧洲、澳大利亚则以CTS型居多。 　　我国运行及在建项目多为CU型，完整产业链的CTUS型相对较少。 　　2.2全球CO2捕集量主要集中于北美和欧洲 　　根据全球碳捕集与封存研究院（GCCSI）的统计，目前世界上的CCUS项目超过400个，有65个商业CCS设施。在2020年启动的17个商业设施中，12个都位于美国。正在运行中的CCS设施每年可捕集和永久封存约4000万吨CO2。在运行、在建和规划的项目中，年捕集量在40万吨以上的大规模综合性项目有43个，62%的捕集量集中在北美和欧洲地区，其次是澳大利亚和中国。美国在利用CO2驱油的同时，已经封存CO2约10亿吨，形成了较为成熟的驱油技术和配套设施。 　　从CO2排放源类型及规模来看，主要集中于电厂、天然气处理、合成气、炼油及化工等行业。其中电厂捕集量最大，占52%。从单个项目CO2捕集量来看，天然气处理、合成气、煤液化及电力行业的CO2捕集量平均为200万～370万吨/年，化肥、制氢、钢铁、炼油及