CCUS培訓班的第六堂課，中國21世紀議程管理中心的楊揚老師介紹中國碳捕集利用與封存技術發展路線圖（2019）。

21世紀議程管理中心是科技部下屬的事業單位，主要從事可持續發展相關的工作，是目前7家國家科技計劃管理的專業機構之一，負責包括資源、環境、海洋、自然災害等相關專項的過程管理。CCUS技術對于我國整個應對氣候變化工作很重要，從2006年左右，21世紀中心開始代表科技部和一些發達國家合作開展我國CCUS能力建設相關的合作，包括中澳CAGS項目、中歐NZEC、COACH項目等，主要側重于政策研究、人員交流以及技術研發。

在2011年的時候，中國領導人在一個部長會議上，提出了當時中國CCUS技術發展路線圖，后來科技部社發司和21世紀中心共同負責了發布工作。后來在路線圖基礎上，又提出了中國CCUS技術發展規劃，通過了包括勝利油田在內的相關計劃。現在距離上次已經有將近8年的時間了。2011版路線圖對十二五期間CCUS的研發部署起到了很大的推動作用。但近年來，我國CCUS技術發展迅速，成果非常可觀，多種新技術類型涌現。與此同時，國內外的環境也發生了很多變化。亟需我們重新評估CCUS技術的成熟度、確定技術發展新目標以及細化相關指標并優化評估方法。

2016年，巴黎協定正式生效，應對氣候變化成為全球共識，目標設置趨緊，但減排行動約束減弱。2018年，COP24通過了《巴黎協定》實施細則，對全球加強應對氣候變化的行動力度做出安排，也對大規模減排技術提出更強需求。CCUS技術越來越受到國際社會的關注。與此同時，國際上多個CCUS相關的國際組織，如MI、CEM、CSLF以及GCCSI，關于CCUS技術合作的意愿加強，都從不同方面推動了CCUS技術發展。歐美發達國家也開始相應推動CCUS技術發展的趨勢，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技術成本和效率等。同時，我國經濟發展轉變對CCUS提出新要求，包括中國提出經濟進入高質量發展階段，對氣候變化和可持續發展提出新目標。尤其是利用技術的發展近年來非常迅速，需要開展評估。從公眾接受度來說，人們對CCUS的認識也處于不斷深化中。

根據GCCSI 2018年全球CCS報告，目前全球共有43個大型CCS項目，18個正在運行，美國最多占了10個，挪威作為推動CCUS技術發展的老牌國家，也有2個（sleipner, snohvit)。而中國僅有一中石油吉林油田的CO2捕集驅油封存一體化項目上榜，中國應加快CCUS的相關部署。

圖中所示的是我國現階段正在運行中的部分地質利用和封存項目。近年來我國CCUS技術雖然得到了快速發展，但與國際先進水平相比仍然存在較大差距，再結合國內外的相關環境分析，我們考慮需要更新中國CCUS技術發展路線圖。

相對于2011版路線圖，2019版路線圖尤其重視了CO2利用技術的評估和規劃。因此，這版路線圖跟新了CCUS的定義。將CO2從工業排放源分離后，或直接加以利用或封存，目的是實現減少CO2排放。

分別從幾個角度來看CCUS技術，一是減排，聯合國氣候變化專門委員會IPCC、國際能源署IEA等一些國際機構分別發布了研究報告從減排成本、減排貢獻等方面說明了如果要實現至本世紀末溫度升高1.5或2攝氏度的目標，CCUS技術不可或缺。主要列舉了IPCC的氣候變化評估報告，IEA的能源技術展望報告的一些結論。

EA的報告中還特別提出，2040年全球CCS部署規模要達到40億噸，2050年要達到60億噸，一般來說一個項目達到百萬噸規模已經算非常大了，如果40億噸意味著要4000個相關的CCS項目，剛剛我們也提到了一些全球和我國正在運營的項目，距離目標還非常遠，因此現在看來CCUS技術的發展任重道遠。

從發展視角來看，CCUS技術面臨著傳統的三高問題，即高能耗、高成本和高風險。高能耗，整體煤氣化聯合循環發電系統中，加裝CCUS后每千瓦時的發電能耗增加14%-25%；高成本可能是阻礙其發展的最主要的問題，主要是指在項目初期，投資成本很高，且很多都是沉沒成本，使一般的企業望而卻步了；高風險，應該是整個環境部從環境影響評價角度要解決的問題了，風險越小越好，這就需要強大的科研力量和技術支撐做后盾。從目前總體發展技術水平來看，CCUS在發展中國家的發展還是比較困難的。

從科技視角來看，CCUS技術本身充滿了不確定性。全球層面40年達到40億噸，50年達到60億噸。我們評估了中國的減排技術可實現7到22億噸的減排貢獻；隨著技術的不斷升級和技術發展的多樣化，減排成本下降也非常可觀。原來我們說是CCS，現在是CCUS，生物利用，化工利用，地質利用，CO2驅水等新方向也在慢慢發展。亞行2015年發布的CCUS路線圖中指出，一代捕集技術有望在2030年將成本下降到30-40美元每噸；我們2019版路線圖中也進一步指出了2代技術有望比1代技術下降30%以上。EGR-強化天然氣開采；ESGR-增強頁巖氣開采；EWR-強化深部咸水開采；ECBM-提高煤層氣采收率；EUL-強化鈾礦地浸開采。

我國究竟要不要發展這個技術呢？從經濟層面考慮，近年來我國GDP一直快速發展，十九大我們提出了經濟由量的增長向質的提高轉變，在此之前我國提出至2020年，碳強度較2005年下降40%-45%；至2030年，下降60%-65%的目標。（單位GDP CO2排放）能源和碳排放的壓力在增大。同時，IPCC1.5度報告發布，以及巴黎協定實施細則的簽署，國內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構短期內難以改變。圖為2017年我國能源消耗結構，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。2030年后，CCUS技術有望成為我國從化石能源為主的能源結構向低碳元供能體系轉變的重要技術保障，為構建化石能源與可再生能源協同互補的多元供能體系發揮重要作用。

我國是CO2排放大國，政府提出了2030年碳排放達峰的目標，而在達峰之前，我國的碳排放將一直增長。有研究顯示，只有在強化政策+CCS的情景下，才能實現2030年碳排放達峰的快速去峰。綜合了這幾個方面的分析，我國必須大力發展CCUS技術。

綜上所述，我國CCUS技術的定位是：作為一項有望實現化石能源大規模低碳利用的新興技術，是未來減少CO2排放、保障能源安全和實現可持續發展的重要手段。03


2011版路線圖中提出了至2030年的我國CCUS技術的發展目標，在更新路線圖早期，我們先做了至2015年的初步評估，包括總體目標、捕集、運輸、利用、封存等。規模目標基本實現，技術可行性問題基本解決，能耗和成本的下降是實現目標的關鍵，在此基礎上，我們進行了路線圖的更新工作。
2013年，碳收集領導人論壇發布了一版CCUS技術發展路線圖，其中最突出的一點是它對CCUS技術進行了代際的劃分，共分為了三代。其中第三代技術是與一、二代有根本原理區別，能耗和成本可降低50%以上的新技術，由于第三代技術仍然還在概念階段，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。
而我國應用一代和二代技術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，預計到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%。在對我國現有燃煤電廠進行分析之后發現，我國燃煤電廠多建于2005-2015年，在能源革命和相關規劃里面提出，從2010年到2030年新增發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年發改委和能源局印發的《能源生產和消費革命戰略（2016-2030）》里提出2個50%，到2030年，非化石能源占全部發電量的比重力爭達到50%；到2050年，非化石能源占一次能源總消費70%-80%。
假設現有電廠壽命周期為30-40年左右，火電行業將在2035-2045年迎來機組更新高峰。綜合考慮火電行業的發展規律和捕集技術的發展趨勢，進一步研究指出，根據IEA發布的報告中完成溫升不超過2度目標需要182GW電廠的改造，我國CCUS技術最佳窗口期為2030-2035年之間。也就是說2035年前可采用一代技術為主，2035年后應以2代技術改造為主，2035年將是不積極似乎實現代際升級的關鍵時期。
在2011版路線圖和總體愿景的基礎上，2019版路線圖分別設置了CCUS幾個關鍵技術環節至2025、2030、2035、2040和2050的階段性目標。04

在設定了我國CCUS技術發展的愿景和階段性目標之后，路線圖中提出了應該優先發展的一些技術和適合早期部署CCUS項目的一些區域。為了克服CCUS技術的高成本問題，加快發展能夠產生經濟效益的CO2利用技術十分重要；為了克服高能耗問題，捕集技術是整個CCUS技術環節中能耗比例最高的，降低CCUS技術能耗主要是指降低捕集環節能耗，因此要進行新型捕集技術的突破；另外，CCUS全流程系統集成與示范是技術商業化應用發展的必經階段，可全面掌握CCUS系統整體及各環節的安全風險管控，技術經濟性指標實現程度等問題，為商業化應用積累經驗。但需準確把握我國重點區域CCUS潛力與源匯條件，因地制宜部署CCUS集成示范項目。
路線圖針對我國CCUS技術發展現狀的評估，以及對未來發展目標的設置，提出了相應的政策建議。共分為了4個方面。1.加強新一代CCUS技術的研發，尤其是CO2利用技術的發展；2.積極有序推進早期集成示范，包括了項目的篩選和評估，比如成本較低的排放源結合能夠產生經濟效益的利用手段，推動全鏈條示范工程的發展，以及通過規模化效益，在特定區域建立CCUS集群，進一步降低成本；針對早期示范工程，也是要加強行業和政策部門之間的協調以及加大財政方面的支持；3. 推動CCUS產業化政策的研究；4. 加強國際合作與技術轉移。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容關于自主知識產權的保護；同時提倡成立由中國主導的CCUS國際合作多邊機制，提升我國在CCUS技術領域的話語權。







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整理人：呂晨排   版：葉舒點