CCUS技术，解锁碳中和的未来之钥
发布日期：2024/4/23
按照《巴黎协定》的气候行动目标，减少碳排放和增加碳吸收，作为实现碳中和的两个关键路径，已经被众多国家纳入长期战略范畴。在这一过程中，CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage，即碳捕获、利用与封存技术）的重要性愈发凸显。联合国政府间气候变化专门委员会明确表示，如果没有CCUS，几乎所有气候模式都不能实现《巴黎协定》目标，且全球碳减排成本将会成倍增加。
CCUS是指可有效用于捕集二氧化碳的技术，可以将生产过程中排放的二氧化碳捕集、封存，或者进行提纯后投入到新的生产过程中循环再利用，是目前为止唯一能够大量减少工业流程温室气体排放的手段，也是应对全球气候变化的关键技术之一。
价值链：从政策支持逐渐进入商业化落地阶段
国际能源署在《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29亿吨二氧化碳无法去除，需要利用CCUS进行储存和消纳。
捕集 ：二氧化碳从各种工业源排放，如水泥生产、钢铁、石油和天然气生产、 化石燃料制氢、天然气加工和火力发电。根据排放强度的不同，二氧化碳在进入大气之前就会被捕获、压缩， 然后被储存或利用。
利用 ：是指将捕集后二氧化碳转化为具有经济效益的增值产品的过程。碳利用市场大致可分为三大类：矿化、化学和生物。
封存 ：二氧化碳可以贮存在地质贮存器中，地质贮存器使用的温度和压力与石油和天然气数百万年来固有的贮存温度和压力相同。
《中国碳捕集利用与封存年度报告（2023）》显示，当前，中国建成或正在建设的CCUS示范项目超过100个，涵盖电力、油气、化工、水泥、钢铁等多个行业，其中超过半数的项目已建成投产。初步具备了大规模捕集、利用和封存CO₂的工程能力。
尽管全球都在发展CCUS，但推动CCUS发展的途径也有差异。比如在对捕集后二氧化碳的处置方面，欧洲更加侧重于封存。全球首个规模化二氧化碳封存水层项目——挪威石油公司北海Sleipner项目自1996年启动以来，每年在北海海底封存二氧化碳约100万吨，目前已累计封存二氧化碳超过1600万吨。与欧洲侧重于碳封存不同，中美两国则还关注碳的利用。
在获得全球各国政策之外，技术本身在产业界的大规模商业化使用，则意味着CCUS 技术能够真正长期发挥价值。按照弗罗斯特·沙利文研究院报告，预计CCUS市场将以49.7%的年复合增长率（2022—2030年）大幅增长。预计到2030年，收入将达到424.8亿美元；到2034年，收入可能达到峰值452.1亿美元，但从2040年起收入将趋于平稳。
产业应用：在发电，制氢领域重点落地
从技术来看，CCUS 技术可分为化学吸收、物理吸收、物理吸附、纯氧燃烧、钙循环、化学循环、低温分离、DACCS、膜分离技术等八种，在电力、重工业、油气、制氢等行业，均有广泛用途：
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技术必不可少。
2.碳捕获和封存技术是最成熟、成本效益最好的选择。对于水泥、钢铁和化工等减排难度较大的行业来说，若不采用碳捕获和封存技术，这些行业几乎不可能实现净零排放。
3.同时，煤或天然气结合碳捕获和封存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。
以发电行业为例。在电力行业，全球电力需求预计将从2020年的22,500太瓦时增至2030年的28,611.1太瓦时，年复合增长率为2.4%。发电量占全球二氧化碳排放量的33%。尽管由于向可再生能源和天然气的转移，燃煤发电厂的比例预计将在本十年内减少，但目前仍有约2,000千兆瓦的燃煤发电厂在运营，在退役前还有几十年的经济寿命。这些燃煤电厂可以通过碳捕集与封存技术进行改造。
另一个重要的CCUS 技术应用前景是在制氢领域。氢被认为是电力的化学孪生兄弟，其具有使包括交通、重工业、电力和建筑在内的一系列行业脱碳的潜力。目前生产的氢气约98%来自天然气或煤炭，每年排放800兆吨二氧化碳。这类氢产品被称为灰氢。在蓝氢生产中使用CCUS将有助于降低一半成本。预计到2050年，低排放氢气的年需求量将达到530百万吨/年（减排量为60亿吨），蓝氢可作为一种低成本/低碳选择。然而，只有使用近零排放工艺生产氢气，包括使用CCUS生产蓝氢，才能实现长期效益。
CCUS技术为我们描绘了一个减少温室气体排放、迈向可持续未来的可能路径。它不仅是技术创新的成果，更是全人类智慧的结晶。
面对气候变化这一全球性挑战，每一个人都是行动者，每一个选择都承载着改变的希望。让我们从了解和支持CCUS技术开始，将这份对地球的关怀转化为具体行动，无论是在工业生产中采用更环保的技术，还是在日常生活中做出更绿色的选择。
来源：高瓴时间
