在CCUS（碳捕集、利用及封存）领域，技术创新正不断突破想象力边界。

从上游碳捕集环节来看，传统CCUS技术在烟气排放端捕捉碳，时下话题度攀升的新一代技术则是从空气中直接捕捉二氧化碳。最近又有一项碳捕集技术研究取得新进展，这次，科学家和创业者将“碳捕手”伸向了海洋。

今年9月初，匹兹堡大学的研究人员发布了一项可以直接从海洋中捕碳的新技术。他们使用碳酸钠或氢氧化钠作为溶剂，制成一种“胶囊”，用来去除海水中的二氧化碳，并将其储存在胶囊中。

这些胶囊就像极小的鱼子酱珠，内部含有碳酸钠液体。当“小珠子”批量聚集在一起，与海水的接触面积增加，海水流经时可以快速吸收二氧化碳。当蒸汽加热到100至120摄氏度，用过的胶囊可以恢复性能，实现可再生循环利用。

那么，目前，我国的技术现状如何？遇到了哪些挑战？总体发展目标是怎么样的……带着一系列问题，我们以前来看看吧！

一．技术现状与挑战

CCUS 作为大规模碳减排的有效技术，对我国应对气候变化意义重大。政府、企业以及科研机构对 CCUS 技术的发展高度重视，其研发与应用也处于不断的创新与升级之中。但我国以化石能源为主导的能源结构，以及碳排放达峰和 2℃温升目标带来的减排压力，使我国 CCUS 技术的发展在基础和条件不变的情况下，既存在复杂性和多样性，又具有自主性和引领性。

1．我国发展 CCUS 技术的基础

我国发展 CCUS 技术具有良好的基础条件：（1）以化石能源为主的能源结构长期存在；（2）适合 CO2 捕集的大规模集中排放源为数众多、分布广泛，且类型多样；（3）我国理论地质封存容量巨大，初步研究估算在万亿吨级规模；

（4）我国完备的工业产业链为CO2 利用技术发展提供了多种选择；（5）存在多种 CO2 利用途径，其潜在收益可推动CCUS 其它技术环节的发展。

但是，我国发展 CCUS 技术仍面临诸多挑战：（1）我国当前所处的经济发展阶段难以承受 CCUS 的高投入、高能耗和高额外成本；（2）污染源东汇西的错位分布格局增加了 CCUS 集成示范和推广的难度；（3）复杂的地质条件和密集的人口分布给规模化封存提出了更高技术要求。

另外，国内外新形势对 CCUS 技术发展带来了新的机遇：（1）全国统一碳市场的建立为 CCUS 技术发展提供了新的驱动力；（2）具有较好社会经济效益的 CO2 利用技术不断涌现，有望提高 CCUS 技术的整体经济性，并提供了与可再生能源协同的更多选项；（3）低能耗捕集技术的出现有望大幅降低 CCUS 的实施成本；（4）随着低渗透石油资源勘探和开发的比重不断增加，10~20 年内 CO2 强化采油技术（CO2-EOR）将面临更大需求。同时，国内外环境的变化也使 CCUS 技术发展面临新的挑战：（1）建设生态文明社会和落实可持续发展战略对 CCUS 技术的能耗、水耗以及环境影响提出更高要求；（2）2035 年前后将是捕集技术实现代际升级的关键时期，二代捕集技术需要在 2035 年之前做好大规模产业化的准备。

二．总体发展目标

我国政府郑重承诺在 2030 年二氧化碳排放达到峰值，CCUS 技术有望在在 2030 年后的去峰阶段发挥重要作用。近年来，虽然我国可再生能源发展迅速，但在我国能源结构中的比例增长较为缓慢。根据政府已有规划，2020 年、2030 年非化石能源分别占比 15%和 20%，无法满足能源需求的增长。CCUS 技术可以在避免能源结构过激调整、保障能源安全的前提下完成减排目标，使我国能源结构实现从化石能源为主向可再生能源为主的平稳过渡。

2050 年，随着技术研发的不断推进，CCUS 技术的成本将大幅降低，一部分技术可进行材料生产，或者与可再生能源结合实现负排放或能源储存，即使不考虑减排目的，CCUS 也将具有其社会经济价值。因此，我国政府提出的发展路线图充分考虑了 CCUS 技术的近远期定位，提出中国 CCUS技术发展的总体愿景与各时间节点的发展目标（参见图1）。

2025 年：建成多个基于现有 CCUS 技术7的工业示范项目并具备工程化能

力；第一代捕集技术的成本及能耗比目前降低 10%以上；突破陆上管道安全运行保障技术，建成百万吨级输送能力的陆上输送管道；部分现有利用技术的利用效率显著提升，并实现规模化运行。

2030 年：现有技术开始进入商业应用阶段并具备产业化能力；第一代捕

集技术的成本与能耗比目前降低 10~15%；第二代捕集技术的成本及能耗与第一

代技术成本接近；突破大型 CO2 增压（装备）技术，建成具有 400 万吨级输送能力的陆上长输管道；现有利用技术具备产业化能力，并实现商业化运行。

2035 年：部分新型技术实现大规模运行；第一代捕集技术的成本及能耗

与目前相比降低 15~20%；第二代捕集技术实现商业应用，成本及能耗比第一代

技术降低 10~15%；新型利用技术具备产业化能力，并实现商业化运行；地质封

存安全性保障技术获得突破，大规模示范项目建成，具备产业化能力。

2040 年：CCUS 系统集成与风险管控技术得到突破，初步建成 CCUS 集

群，CCUS 综合成本大幅降低。第二代捕集技术成本及能耗比第一代降低 20~30%

并在各行业实现广泛商业应用。

2050年：CCUS 技术实现广泛部署，建成多个 CCUS 产业集群。

三．发展途径

近期优先解决 CCUS 技术成本、能耗和安全问题，促进 CO2 利用技术向具有更大减排潜力的封存技术平稳过渡。

1．二氧化碳捕集

电力、钢铁、水泥、化工等行业是捕集技术的应用主体。其中，燃煤火电是

我国 CO2 的最主要排放源，对于我国碳减排目标的实现意义重大，对捕集技术

在其他行业的推广也具有重要借鉴意义。燃烧后捕集在燃煤电厂的应用最为成熟，

目前国际上成功运行的两座百万吨级 CCS 示范工程均采用了燃烧后捕集。相比

之下，燃烧前捕集和富氧燃烧技术能耗和成本的下降潜力更大。

我国半数以上的现役燃煤火电机组建成于 2005-2015 年间，预计 2045 年后将陆续退役。2030-2035 年间，应以采用第一代捕集技术的存量火电机组改造为主，2035 年前后应以采用二代捕集技术的新建火电机组为主，因此，2035 年前后将是捕集技术实现代际升级的关键时期，新一代捕集技术的推广将大幅降低减排成本和能耗。基于上述情景预期，。第一代技术在 2030 左右将具备产业化能力，之后能耗和成本下降空间有限。随着燃烧前和增压、化学链富氧燃烧等燃料源头捕集技术为代表的第二代低能耗捕集技术的不断成熟，至 2035 年前后，二代技术能耗和成本将明显低于一代技术，成为我国火电行业实现低碳排放的主力技术（参见图2~图6）。到2035年，我国在捕集技术环节应分阶段优先部署的研发与示范活动如表1所示。

2．二氧化碳利用

近年来 CO2 利用技术发展较快，部分技术已进入规模化示范阶段，逐渐具备经济可行性。到 2030 年，CO2 化工利用技术、部分生物利用技术（参见图5-6）和部分地质利用技术在无碳收益情况下也具备一定经济竞争力，故应优先推进发展。2030-2035 年期间 CO2 化工利用技术将逐渐达到商业化应用水平，CO2 生物利用技术和地质利用技术的经济可行性将逐渐摆脱外部条件制约，到 2040 年达到商业化水平。

3．系统集成与集群化

CCUS 集群具有基础设施共享、项目系统性强、技术代际关联度高、能量资

源交互利用、工业示范与商业应用衔接紧密等优势，是一种高效费比的发展途径，

未来可能形成具有中国特色的 CCUS 新业态。

四．示范应用：建设进度逐步加快

虽然在政策、资本的支持下，我国CCUS技术攻关速度逐渐加快，但相比已经在市场上“呼风唤雨”的的光伏、风电或先行一步的新型储能、氢能，CCUS距离产业化距离尚远。

目前，业内和市场最为关注的是各类示范项目的建设、投运情况。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023）》的统计，截至2022年底，我国已投运和规划建设中的CCUS示范项目接近百个，其中已投运项目超过半数。自“双碳”目标提出以来，无论是示范项目数量，还是碳捕集能力都以较高的年增长率在发展。

今年以来，数个大型示范项目的进展引发关注。

1月，中石化百万吨级CCUS项目全面建成投产，该项目是我国首个百万吨级CCUS项目。

5月，总投资102亿元人民币的宁夏300万吨/年CCUS示范项目全面开工建设，该项目建成后将成为我国最大的CCUS全产业链示范基地。

6月，中国海油恩平15-1油田群的减碳配套项目正式投用，该项目是我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目。

7月，国家能源集团江苏泰州电厂项目正式投产，该项目是亚洲最大火电CCUS项目，每年可捕集消纳二氧化碳50万吨。

尾声

广东南方碳捕集与封存产业中心研究团队认为，推动我国CCUS商业模式由单一向多元转化，首先应着力发掘多元化收益来源，拓展碳利用方式，如建筑材料、燃料和化学品等，并加强对技术咨询、专业服务企业的培育；其次则是加强市场化机制的建设，进一步拓宽融资渠道，动员多方力量共同参与CCUS项目的建设和运营。

同时，对于活跃市场、增加驱动力来说，现阶段也需要更加完善、有效的激励机制，其中将CCUS纳入碳交易市场是目前业内讨论最多的话题。《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023）》建议，应加强开发构建面向CCUS全链条的CCER（核证自愿减排量）核算方法学和监测方法学，早日将CCUS纳入碳交易市场，推动CCUS产业集群发展。同时，通过减免采油特殊收益金、对部署CCUS的电厂优先分配发电量和进行绿色电力认证等政策性激励手段推动CCUS早日迈向产业化阶段。