中國碳捕 集、利用 與封存 （CCUS ）技術 發展 路線圖 研究（ 更新版 ） （征求 意見稿） 科技部社會發展科技司 中國 21 世紀議程管理中心 二〇一八 年九月 目錄 1 引言 . 1 2 技術現狀與挑戰 . 3 2.1 中國發展 CCUS 技術的基礎 . 3 2.2 已開展的工作 3 2.3 技術現狀評估 4 2.3.1 捕集 . 6 2.3.2 輸送 . 6 2.3.3 地質利用 7 2.3.4 化工利用 7 2.3.5 生物利用 8 2.3.6 地質封存 8 3 愿景與目標 . 9 3.1 愿景 9 3.2 CCUS 技術總體發展目標 9 3.3 發展路徑 11 3.3.1 捕集 . 12 3.3.2 利用 . 14 3.3.3 輸送、封存 . 15 3.3.4 系統集成與集群化 . 16 4 優先行動及早期機會 . 17 4.1 加快 CO2利用技術研發與示范推廣 . 17 4.2 實現關鍵新捕集技術突破 18 4.3 開展全流程技術系統集成和大規模示范 19 5 政策建議 . 22 5.1 加強新一代 CCUS 技術研發 . 22 5.2 積極有序推進早期集成示范 22 5.3 推動產業化政策研究 23 5.4 加強國際技術合作與技術轉移 24 附件 1我國主要 CCUS試驗工程的基本情況一覽表 . 25 附件 2我國碳捕集、利用、輸送與封存各環節技術發展路徑圖 27 1 引言 近年來，隨著全球變暖，極端天氣和氣候事件頻發，氣候變化對生態環境和經濟社 會發展的影響日益顯著，已成為當今國際社會熱點議題之一。 2016年 11 月， 巴黎協定 正式生效，意味著削減溫室氣體排放、實現本世紀末全球氣溫比工業化前上升不超過 2℃， 并向 1.5℃努力的共識正在凝聚。國際形勢的變化將全球應對氣候變化帶入一個新的階 段。 碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將二氧化碳（CO2）從工業排放源中分離后或 直接加以利用或封存，以實現 CO2減排的工業過程。作為一項有望實現化石能源大規模 低碳利用的新興技術，CCUS 技術受到國際社會的高度關注。政府間氣候變化專門委員 會（IPCC）第五次評估報告認為，如果沒有 CCS，絕大多數氣候模式都不能實現減排 目標； 更關鍵的是， 沒有 CCS， 減排成本增加幅度預估將高達 138。 國際能源署 （IEA） 研究報告也指出， 要實現本世紀末不超過 2℃的目標， CCS技術將貢獻 14的碳減排量。 鑒于 CCUS 對應對氣候變化和碳減排的重要作用，歐美發達國家已在探索給予 CCUS 和其它清潔能源同等待遇的政策， 以支持基礎研究和產業技術發展； 多邊國際合作機制， 如碳收集領導人論壇 （CSLF） 、 創新使命部長級會議 （MI） 、 清潔能源部長級會議 （CEM） 等從不同方面推動 CCUS 發展。 CCUS 是未來我國減少 CO2排放、保障能源安全、構建生態文明和實現可持續發展 的重要手段。作為負責任的發展中大國，中國高度重視應對氣候變化工作，有序推進 CCUS 技術研發和示范。2011 版路線圖制定以來，中國先后發布了“十二五”國家碳捕 集利用與封存科技發展專項規劃 關于推動碳捕集、利用和封存試驗示范的通知及 能源技術革命創新行動計劃（2016-2030 年） 等鼓勵 CCUS 技術發展的文件，并將 CCUS 技術納入我國戰略性新興技術目錄、國家重點研發計劃和科技創新 2030“煤炭 清潔高效利用”重大項目等支持范疇。近年來，CCUS 各技術環節均取得較大進步，已 經具備大規模示范基礎；新型技術不斷涌現，種類不斷增多；低能耗的第二代捕集技術 1 可大幅改善 CCUS 技術的經濟性，有望以更低成本實現煤電和煤化工等傳統產業的有1 第一代捕集技術是指現階段已經能夠進行大規模示范的技術，以胺基吸收劑、IGCC 燃燒前捕集、常壓富氧燃 燒為代表；第二代捕集技術是指技術成熟后能耗和成本比成熟后的第一代技術可降低 30以上的新技術，如化學鏈 燃燒、新型膜分離、增壓富氧燃燒等。 2 效減排。CO2利用技術在實現減排的同時，形成具有可觀經濟社會效益的新業態，對促 進可持續發展具有重大意義（圖 0-1） 。 圖 0-1 CCUS技術流程及分類示意圖 2011版路線圖發布以來， CCUS 技術本身及其發展環境都發生了顯著變化。國內外 應對氣候變化的新形勢，要求對 CCUS 技術重新定位，以促進生態文明建設和可持續發 展戰略的實施；CCUS 技術內涵的豐富和外延的拓展，需要進一步明確發展方向，以有 序推進第一代捕集技術向第二代捕集技術平穩過渡；CCUS技術的迅速發展使社會各界 對 CCUS 認知度不斷提高，亟待加快調整 CCUS 技術的發展目標和研發部署，為相關政 策的制定執行和項目的順利實施提供科技支撐。 （如煤化工、 制氫、生物乙醇） （如IGCC、 燃煤燃氣發電、 煉鋼、石油化工、 石油煉化） 高濃度排放源 低濃度排放源 排放 源 燃燒前捕集 化學吸收 物理吸收 物理吸附 膜分離 燃燒后捕集 化學吸收 吸附法 膜分離 富氧燃燒捕集 常壓 增壓 化學鏈 輸送 車運 陸上管道 海上管道 海上船舶 化工利用 重整制備合成氣 制備液體燃料 合成甲醇 合成有機碳酸酯 合成可降解聚合物 合成聚合物多元醇 合成異氰酸酯/聚氨酯 鋼渣礦化利用 石膏礦化利用 低品位礦加工聯合礦化 生物利用 轉化為食品和飼料 轉化為生物肥料 轉化為化學品和生物燃料 氣肥利用 地質利用 強化石油開采 強化煤層氣開采 強化天然氣開采 強化頁巖氣開采 強化地熱開采 鈾礦地浸開采 強化深部咸水開采 地質封存 陸上咸水層封存 海底咸水層封存 枯竭油田封存 枯竭氣田封存 化學品 燃料 食品 石油 天然氣 水 礦產 捕集 燃燒前捕集 燃燒后捕集 富氧燃燒捕集 輸送 輸送 利用與封 存 化學利用 生物利用 地質利用 地質封存 產品 肥料 飼料 地熱 材料 3 1 技術現狀與挑戰 CCUS 作為大規模碳減排的有效技術，對我國應對氣候變化意義重大。政府、企業 以及科研機構對 CCUS 技術的發展高度重視，其研發與應用也處于不斷的創新升級中。 但我國化石能源主導的能源結構以及碳排放達峰和 2℃溫升目標帶來的減排壓力，使我 國 CCUS 技術的發展在基礎和條件不變的情況下，既存在復雜性和多樣性，又具有自主 性和引領性。 1.1 中國發展CCUS 技術的基礎 中國發展 CCUS 具有良好的基礎條件 （1）以化石能源為主的能源結構長期存在； （2）適合 CO2捕集的大規模集中排放源為數眾多、分布廣泛，且類型多樣； （3）我國 理論地質封存容量巨大，初步研究估算在萬億噸級規模； （4）我國完備的工業產業鏈為 CO2 利用技術發展提供了多種選擇； （5）存在多種 CO2 利用途徑，其潛在收益可推動 CCUS 其它技術環節的發展。同時，我國發展 CCUS 技術仍面臨諸多傳統挑戰 （1）我 國所處發展階段難以承受 CCUS 的高投入、高能耗和高額外成本； （2）源東匯西的錯位 分布格局增加了 CCUS 集成示范和推廣的難度； （3）復雜的地質條件和密集的人口分布 給規?；獯嫣岢隽烁呒夹g要求。 另外，國內外新形勢對 CCUS 技術發展帶來了新的機遇 （1）全國統一碳市場的建 立為 CCUS 技術發展提供了新的驅動力； （2）具有較好社會經濟效益的 CO2利用技術不 斷涌現，有望提高 CCUS 技術的整體經濟性，并提供了與可再生能源協同的更多選項； （3）低能耗捕集技術的出現有望大幅降低 CCUS 的實施成本； （4）隨著低滲透石油資 源勘探和開發的比重不斷增加， 1020年內 CO2強化采油技術（CO2-EOR）將面臨更大 需求。同時，國內外環境的變化也使 CCUS 技術發展面臨新的挑戰 （1）建設生態文明 社會和落實可持續發展戰略對 CCUS 技術的能耗、水耗以及環境影響提出更高要求； （2） 2035 年前后將是捕集技術實現代際升級的關鍵時期，二代捕集技術需要在 2035 年之前 做好大規模產業化的準備。 1.2 已開展的工作 近年來，CCUS在全球范圍快速發展，已開展了眾多工業規模示范項目，逐漸開始 4 發揮對傳統能源“清潔化”的作用，并在 2016 年被納入“創新使命” 2 框架。中國政府 高度重視 CCUS 技術的研發與示范，為積極發展和儲備 CCUS技術開展了一系列工作 一、 明確了 CCUS研發戰略與發展方向。 2011版路線圖明確了 CCUS 的技術定位、 發展目標和研發策略； “十二五”國家碳捕集利用與封存科技發展專項規劃部署了 CCUS 技術的研發與示范；已經出臺的“十三五”國家科技創新規劃明確了 CCUS 技 術進一步研發的方向。 二、加大了 CCUS 技術研發與示范的支持力度。通過國家重點基礎研究發展計劃 （973 計劃） 、國家高技術研究發展計劃（863 計劃）和國家科技支撐計劃，圍繞 CO2 捕集、利用與地質封存等相關的基礎研究、技術研發與示范進行了系統的部署。正在開 展實施的“十三五”國家重點研發計劃重點專項以及準備啟動的科技創新 2030-重大項 目，也將 CCUS 技術研發與示范列為重要內容。 三、注重 CCUS 相關的能力建設和國際交流合作。推動成立了中國 CCUS 產業技 術創新戰略聯盟，加強國內 CCUS 技術研發與示范平臺建設，促進產學研合作；參與國 際標準制定；與國際能源署（IEA） 、碳收集領導人論壇（CSLF）等國際組織開展了廣 泛合作，與歐盟、美國、澳大利亞、加拿大、意大利等國家和地區圍繞 CCUS 開展了多 層次的雙邊科技合作。 基于上述工作，中國企業積極開展 CCUS 技術研發與示范活動，已建成多套十萬噸 級以上 CO2捕集和萬噸級 CO2利用示范裝置， 并完成了 10萬噸/年陸上咸水層 CO2地質 封存示范。同時，開展了多個 CO2驅油與封存工業試驗，累計注入 CO2超過 150 萬噸。 我國 CCUS 試驗工程的總體情況詳見附件 1。 1.3 技術現狀評估 近年來我國 CCUS 技術發展迅速、成果可觀（圖 2-1） （1）2011 版路線圖涵蓋的 技術取得了一定的發展； （2）多種新技術類型涌現。我國已開發出多種具有自主知識產 權的技術，并具備了大規模全流程系統的設計能力。 2 創新使命部長級會議（Mission Innovation，MI）為常設性全球高級別論壇合作機制，旨在落實 2015 年 11 月巴 黎氣候變化大會期間由各成員國家元首和代表共同發表的創新使命聯合聲明 ，提升全球清潔能源技術研發和創 新的投入。目前成員包括中國、澳大利亞、巴西、加拿大、智利、丹麥、芬蘭、法國、德國、印度、印度尼西亞、 意大利、日本、墨西哥、挪威、韓國、沙特阿拉伯、瑞典、荷蘭、阿聯酋、英國、美國等 22個國家及歐盟。 5 與此同時， CCUS 技術大規模應用仍受到成本、 能耗、 安全性和可靠性等因素制約。 因此，CCUS技術研發與推廣的方向是降低成本和能耗，并確保其具有長期安全性和可 靠性；努力實現 CCUS 各個環節技術的均衡發展，盡快進入商業化階段。 圖 2-1 2011年與 2018年中國 CCUS各環節技術發展水平 33a-概念階段提出概念和應用設想；基礎研究完成實驗室環境下的部件或小型系統的功能驗證；中間試驗 完成中等規模全流程裝置的試驗；工業示范1-4個工業規模的全流程裝置正在運行或者完成試驗；商業應用5個 以上工業規模正在或者完成運行。 b-枯竭油氣田封存在技術上可參考地下儲氣技術，因此，雖然目前尚沒有工程項目，但技術成熟度較高；同樣， 6 1.3.1 捕集 CO2捕集是指將電力、鋼鐵、水泥等行業利用化石能源過程中產生的 CO2進行分離 和富集的過程，是 CCUS系統耗能和成本產生的主要環節。第一代 CO2捕集技術趨于成 熟，但缺乏開展大規模系統集成改造的工程經驗，第二代捕集技術處于實驗室研發或小 試階段。 根據技術方向，CO2捕集技術又可分為燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集。 目前，燃燒后捕集是發展最成熟的技術方向，可用于大部分的燃煤電廠、水泥廠和 鋼鐵廠，已進入工程示范階段，國內已有十萬噸級捕集裝置建成。當前，第一代燃燒后 捕集技術的成本約為 300450元/噸 CO2 4 ， 能耗約為 3.0吉焦/噸 CO2， 發電效率降低 813 個百分點。第二代燃燒后捕集技術的能耗約為 2.02.5 吉焦/噸 CO2，發電效率降低 58 個百分點。 燃燒前捕集系統相對復雜，主要用于整體煤氣化聯合循環發電系統（Integrated Gasification Combined Circle, IGCC）和部分化工過程，265兆瓦的 IGCC電廠已經進入 商業運行階段，其配套的十萬噸級捕集裝置也已建成。當前，第一代燃燒前捕集技術的 成本約為 350430元/噸 CO2， 能耗約為 2.2吉焦/噸 CO2， 發電效率降低 710個百分點， 第二代燃燒前捕集技術的能耗約為 1.62.0吉焦/噸 CO2，發電效率降低 57個百分點。 富氧燃燒技術發展迅速，可用于新建燃煤電廠以及部分改造后的燃煤電廠，目前已 有 0.3兆瓦、 3兆瓦、 35兆瓦的試驗裝置建成，并完成了 200兆瓦的可行性研究。當前， 第一代富氧燃燒捕集技術的成本約為 300400元/噸 CO2， 發電效率降低 711個百分點， 第二代富氧燃燒捕集技術的發電效率降低 58 個百分點。 1.3.2 輸送 CO2輸送是指將捕集的 CO2運送到利用或封存地的過程，在某些方面與油氣運輸有 一定的相似性，包括管道、船舶、鐵路和公路等方式。 當前國內 CO2陸路車載運輸和內陸船舶運輸已進入商業應用階段， 主要應用于規模 10 萬噸/年以下的輸送，成本分別約為 1.00-1.20 元/噸公里和 0.30-0.50 元/噸公里； CO2海底管道輸送技術在國內外均處于概念研究階段， 預測輸送成本約為 4元/噸 公里。強化深部咸水開采與陸上咸水層封存技術上具有相似性，盡管尚未開展實驗，但技術成熟度較高。 7 CO2 陸地管道輸送技術最具應用潛力和經濟性，美國已建成超過 7600 公里的管網，我 國已建成累計長度 70 公里，輸送能力 50 萬噸/年的氣相 CO2輸送管道，當前陸地管道 輸送 CO2成本約為 1.0 元/噸公里 5 。我國還完成了多條 50100 萬噸/年輸送能力的管 道項目初步設計，并已具備大規模管道設計能力，正在制定相關設計規范。 2.3.3 地質利用 CO2地質利用是將 CO2注入地下， 利用地質條件生產或強化能源、 資源開采的過程。 相對于傳統工藝，CO2地質利用技術可減少 CO2排放，主要用于強化石油開采、強化煤 層氣開采、強化頁巖氣開采、強化深部咸水開采、強化地熱開采、強化天然氣開采、鈾 礦地浸開采等。我國低滲透油藏勘探開發比重的增加以及非常規油氣清潔開采要求的提 高，將為 CO2地質利用提供更大發展空間。 目前，強化石油開采技術應用于多個驅油與封存示范項目，CO2的累計注入量超過 150 萬噸，累計原油產量超過 50 萬噸，總產值約為 12.5 億元；強化煤層氣開采技術在 沁水盆地開展了多次現場試驗；鈾礦地浸開采技術處于商業化應用初期，產值約為 1.2 億元/年；強化天然氣開采、強化頁巖氣開采、強化地熱開采技術處于基礎研究階段，存 在較大不確定性；強化深部咸水開采技術是近幾年提出的新方法，尚未開展現場試驗， 其大部分要素技術可借鑒咸水層封存和強化石油開采，但需要開發相應的抽注控制及水 處理工藝。 2.3.4 化工利用 CO2化工利用是以化學轉化為主要手段，將 CO2和共反應物轉化成目標產物，實現 CO2資源化利用的過程，主要產品有合成能源、高附加值化學品以及材料三大類?；?利用不僅能實現減排，還可以創造額外收益，對傳統產業的轉型升級發揮重要作用。近 年來，我國 CO2化工利用技術取得了較大的進展，整體處于中試階段部分技術完成了 示范，如重整制備合成氣技術、合成可降解聚合物技術、合成有機碳酸酯技術等；部分 技術完成了中試，如合成甲醇技術、合成聚合物多元醇技術、礦化利用技術等；大批新 技術涌現，如 CO2電催化還原合成化學品、基于 CO2光催化轉化的“人工光合作用”等 完成了實驗室驗證。當前合成能源燃料的 CO2利用量約為 10萬噸/年，產值約為 1億元5 此成本基于總長度 70公里、輸送能力 50萬噸/年的氣相 CO2輸送管道的運行經驗 8 /年，合成高附加值化學品的 CO2利用量約為 10 萬噸/年，產值約為 4 億元/年，合成材 料的 CO2利用量約為 5萬噸/年，產值約為 2億元/年。 2.3.5 生物利用 CO2生物利用是以生物轉化為主要手段，將 CO2用于生物質合成，實現 CO2資源化 利用的過程，主要產品有食品和飼料、生物肥料、化學品與生物燃料和氣肥等。生物利 用技術的產品附加值較高，經濟效益較好。目前轉化為食品和飼料的技術已實現大規模 商業化，但其他技術仍處于研發或小規模示范階段。轉化為食品和飼料技術的 CO2利用 量約為 0.1 萬噸/年，產值約為 0.5 億元/年，轉化為生物肥料技術的 CO2利用量約為 5 萬噸/年，產值約為 5億元/年，轉化為化學品技術的 CO2利用量約為 1萬噸/年，產值約 為 0.2億元/年，氣肥利用技術的 CO2利用量約為 1萬噸/年，產值約為 0.2億元/年。 2.3.6 地質封存 C O 2地質封存是指通過工程技術手段將捕集的 CO2儲存于地質構造中，實現與大氣 長期隔絕的過程。按照封存地質體的特點，主要劃分為陸上咸水層封存、海底咸水層封 存、枯竭油氣田封存等方式。我國已完成了全國范圍內 CO2理論封存潛力評估，陸上地 質利用與封存技術的理論總容量為萬億噸級。陸上咸水層封存技術完成了年十萬噸級規 模的示范， 海底咸水層封存、 枯竭油田、 枯竭氣田封存技術完成了中試方案設計與論證。 基于當前的技術水平， 并考慮 20年的監測費用， 陸上咸水層封存成本約為 120元/噸 CO2， 海底咸水層封存成本約為 300元/噸 CO2，枯竭油氣田封存成本約為 130元/噸 CO2。 9 2 愿景與目標 為發展綠色低碳的經濟體系，構建安全高效的能源體系和建立循環利用的技術體系， CCUS 的未來發展需要科研界、政府和企業的共同努力。自 2011 版路線圖發布以來， 我國 CCUS 技術快速發展，新形勢下，亟需更新 CCUS 發展的愿景和目標。 2.1 愿景 CCUS 作為一種未來減排溫室氣體的戰略性技術，其大規模產業化實施取決于技術 成熟度、經濟可承受性、自然條件承載力及其與產業發展結合的可行性。在前期文獻梳 理、專家研討、現場調研、問卷調查等工作的基礎上，本路線圖提出我國 CCUS 技術發 展的總體愿景構建低成本、低能耗、安全可靠的 CCUS 技術體系和產業集群，為化 石能源低碳化利用提供技術選擇，為應對氣候變化提供技術保障，為經濟社會可持續發 展提供技術支撐。 2.2 CCUS技術總體發展目標 我國政府鄭重承諾在 2030年二氧化碳排放達到峰值，CCUS 技術有望在在 2030年 后的去峰階段發揮重要作用。近年來，我國可再生能源發展迅速，但是比例增長較為緩 慢，根據政府已有規劃，2020 年、2030 年非化石能源分別占比 15和 20，無法滿足 能源需求的增長。CCUS可以在避免能源結構過激調整、保障能源安全的前提下完成減 排目標，使我國能源結構實現從化石能源為主向可再生能源為主的平穩過渡。2050 年， 隨著技術研發的不斷推進， CCUS技術的成本將大幅降低， 一部分技術可進行材料生產， 或者與可再生能源結合實現負排放或能源儲存，即使不考慮減排目的，CCUS 也將具有 其社會經濟價值。 因此， 本路線圖充分考慮了 CCUS 技術的近遠期定位， 提出中國 CCUS 發展的總體愿景與各時間節點的發展目標。 10 圖 2-1 CCUS技術發展總體路線圖 6到 2025年 建成多個基于現有 CCUS 技術 7 的工業示范項目并具備工程化能 力；第一代捕集技術的成本及能耗比目前降低 10以上；突破陸上管道安全運行 保障技術，建成百萬噸級輸送能力的陸上輸送管道；部分現有利用技術的利用效 率顯著提升，并實現規?；\行。 6 *捕集成本中包含壓縮至 12MPa，40℃成本。 7 現有技術是指當前已具備開展工業示范條件的技術，包括第一代捕集技術及部分利用、封存技術。 新型技術是指當前尚不具備開展工業示范條件的技術，包括第二捕集技術及部分利用、封存技術。 11 到 2030 年現有技術開始進入商業應用階段并具備產業化能力；第一代捕 集技術的成本與能耗比目前降低 1015；第二代捕集技術的成本及能耗與第一 代技術成本接近；突破大型 CO2增壓（裝備）技術，建成具有 400 萬噸級輸送 能力的陸上長輸管道；現有利用技術具備產業化能力，并實現商業化運行。 到 2035 年部分新型技術實現大規模運行；第一代捕集技術的成本及能耗 與目前相比降低 1520；第二代捕集技術實現商業應用，成本及能耗比第一代 技術降低 1015；新型利用技術具備產業化能力，并實現商業化運行；地質封 存安全性保障技術獲得突破，大規模示范項目建成，具備產業化能力。 到 2040 年CCUS 系統集成與風險管控技術得到突破，初步建成 CCUS 集 群， CCUS 綜合成本大幅降低。 第二代捕集技術成本及能耗比第一代降低 2030 并在各行業實現廣泛商業應用。 到 2050年CCUS 技術實現廣泛部署，建成多個 CCUS 產業集群 8 。 2.3 發展路徑 以上總體發展愿景和目標的實現需要有序、平衡地推進 CO2 捕集、輸送、 利用與封存各環節技術的發展。近期應優先解決 CCUS 技術成本、能耗和安全 問題，促進 CO2利用技術向具有更大減排潛力的封存技術平穩過渡。 8 CCUS集群是指在特定區域通過輸送網絡相連的多個捕集單元及多個利用封存單元構成的系統。 12 2.3.1 捕集 圖2‐2碳捕集技術電廠應用前景示意圖 電力、鋼鐵、水泥、化工等行業是捕集技術的應用主體。其中，燃煤火電是 我國 CO2 的最主要排放源，對于我國碳減排目標的實現意義重大，對捕集技術 在其他行業的推廣也具有重要借鑒意義。 燃燒后捕集在燃煤電廠的應用最為成熟， 目前國際上成功運行的兩座百萬噸級 CCS 示范工程均采用了燃燒后捕集。相比 之下，燃燒前捕集和富氧燃燒技術能耗和成本的下降潛力更大。 我國半數以上的現役燃煤火電機組建成于 2005-2015 年間，預計 2045 年后 將陸續退役。2030-2035 年間，應以采用第一代捕集技術的存量火電機組改造為 主，2035 年前后應以采用二代捕集技術的新建火電機組為主，因此，2035 年前 后將是捕集技術實現代際升級的關鍵時期， 新一代捕集技術的推廣將大幅降低減 排成本和能耗。 基于上述情景預期， 。第一代技術在 2030左右將具備產業化能力，之后能耗 和成本下降空間有限。隨著燃燒前和增壓、化學鏈富氧燃燒等燃料源頭捕集技術 為代表的第二代低能耗捕集技術的不斷成熟，至 2035 年前后，二代技術能耗和 成本將明顯低于一代技術， 成為我國火電行業實現低碳排放的主力技術 （圖 3-2， 圖 3-3，附圖 2-2） 。 13 圖 2-3捕集技術發展路徑 14 2.3.2 利用 圖2‐4化工利用、生物利用、地質利用發展路徑 9近年來 CO2 利用技術發展較快，部分技術已進入規?；痉峨A段，逐漸具9競爭力是技術的商業可行性，指技術成熟的前提下考慮投入成本、產品收益、碳收益后獲得的經濟 效益。其中較好-一般情況下無需碳收益即可獲得經濟效益；一般-有利的條件下無需碳收益可獲得經濟 效益；較差-即使在有利的條件下也需要一定的碳收益才能獲得經濟效益。此處碳收益指通過 CO2減排從市 場和政策中獲得的收益。有利條件指工程實施所需的資源與原料來源、地理與地質及產品進入市場方面的 各種非政策條件。 15 備經濟可行性。到 2030年， CO2化工利用技術（圖 3-4） 、部分生物利用技術（附 圖 2-2）和部分地質利用技術（附圖 2-3）在無碳收益情況下亦具備一定經濟競 爭力，故應優先推進發展。2030-2035年期間 CO2化工利用技術將逐漸達到商業 化應用水平， CO2生物利用技術和地質利用技術的經濟可行性將逐漸擺脫外部條 件制約，到 2040年達到商業化水平。 2.3.3 輸送、封存 圖2‐5輸送、封存發展路徑圖 2030年， 掌握大型 CO2增壓技術之后將使陸上管道輸送規模大幅增加； 2035 年，封存的安全保障技術獲得突破，陸上咸水層封存技術實現商業應用，多個百 萬噸級枯竭油氣田封存工業示范項目投入運行，帶動陸上管道輸送技術的發展， 擴大其應用規模并顯著降低成本，實現商業化應用（圖 2-5） ；2040 年，多個百 16 萬噸級或一個數百萬噸級海底咸水層封存工業示范項目建成（附圖 2-5） ，成本較 低的海上船舶輸送技術隨之實現商業應用（附圖 2-5） ；2050 年，海底咸水層封 存技術實現商業化，推動海上管道輸送技術的商業應用。 2.3.4 系統集成與集群化 CCUS 集群具有基礎設施共享、項目系統性強、技術代際關聯度高、能量資 源交互利用、 工業示范與商業應用銜接緊密等優勢， 是一種高效費比的發展途徑， 未來可能形成具有中國特色的 CCUS 新業態。 *MRV核算（Measurement） 、報告（Reporting） 、核正（Verification） 。 圖 3-6 CCUS系統集成與集群化發展路徑圖 17 3 優先行動及早期機會 2011版路線圖發布以來， CCUS 各環節關鍵技術取得較大進展，成本和收益 已逐漸成為制約技術進一步發展的瓶頸， 集成優化成為當務之急。 2035年以前， 亟需部署 CO2 利用技術示范與推廣，以帶動新一代技術的突破，為其后全流程 技術系統集成和大規模示范打下基礎。 3.1 加快CO 2 利用技術研發與示范推廣 CO2 利用技術具有社會效益與經濟效益“雙贏”的屬性，不僅有助于降低 CCUS 技術應用成本， 而且可以積累未來向具有更大減排潛力封存技術過渡的工 程經驗。具體優先行動如下 CO2地質利用方面優先安排跨行業的百萬噸規模 CO2捕集、驅油利用與封存一 體化示范項目，開展安全風險管控、儲層精細描述、提高驅油效率、項目全生命 周期經濟評價等配套研究；研發鈾礦地浸開采技術的綠色高效溶劑；支持強化煤 層氣開采過程中甲烷脫附與 CO2 吸附的機理和相關助劑研發；開展 CO2-輕烴- 巖石系統的組分傳質、相關組分在固體介質表面的吸附與解析等基礎研究，奠定 強化天然氣開采（CCS-EGR）和強化頁巖氣開采技術基礎；部署高效換能、微 量貴金屬提純等基礎研究， 引導強化地熱開采和強化深部咸水開采技術進入中試 門檻。 CO2化工利用方面 開展重整制備合成氣的百萬噸級大規模商業化應用示范， 加快技術全面推廣；部署合成甲醇技術十萬噸級示范研究，形成大規模產業化應 用潛力；安排合成可降解聚合物、合成有機碳酸酯、合成聚合物多元醇、礦化利 用等技術的進一步擴試，具備萬噸級示范能力；部署制備液體燃料技術中高性能 催化材料的基礎研究，建立規?；a技術，為技術擴試提供支撐。 CO2生物利用方面開展高效光生反應器研究，奠定微藻轉化為化學品和生 物燃料技術的萬噸級中試示范基礎；加強固氮藻種的篩選和遺傳改良基礎研究， 形成高效固氮微藻規?；a技術；部署應用基礎和下游轉化研究，降低規?；?微藻轉化為食品和飼料的技術成本。 18 根據區域特點， CO2的地質利用技術主要適合在中西部及東北地區應用，化 工利用技術與生物利用技術主要適合在東部、南部應用，具有很好的地域互補性 （表4-1） 。 表3‐1利用技術早期機會區域（或行業） 利用技術 建議區域（或行業） 重整制備合成氣 石油和天然氣化工以及煤化工等 制備液體燃料 可再生能源行業等 合成甲醇 有機合成、醫藥、農藥、涂料、染料、汽車和國防等 合成有機碳酸酯 溶劑、汽油添加劑、鋰離子電池電解液等 合成可降解聚合物材料 食品和醫用包裝等 合成聚合物多元醇 聚氨酯領域 合成異氰酸酯/聚氨酯 大宗工程塑料、煤化工、天然氣化工等 鋼渣礦化利用 混凝土、水泥等 石膏礦化利用 硫銨、混凝土、砌塊與噴涂建材等 低品位礦加工聯合礦化 建材、鉀肥、高值金屬與材料等 轉化為化學品和生物燃料 可再生能源行業等 轉化為生物肥料 生態農業等 轉化為食品和添加劑 食品行業、保健品行業等 氣肥利用 農業等 強化石油開采 鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、海拉爾盆地、松遼盆地等 強化煤層氣開采 鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、沁水盆地等 強化天然氣開采 鄂爾多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地等 強化頁巖氣開采 四川盆地、鄂爾多斯盆地等 強化地熱開采 青海、福建、吉林、西藏等省區 鈾礦地浸開采 伊犁盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地等 強化深部咸水 準噶爾盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地 枯竭氣藏封存 四川盆地、鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、松遼盆地等 枯竭油藏封存 松遼盆地、渤海灣盆地等 陸上咸水層封存 鄂爾多斯盆地、塔里木盆地等 海底咸水層封存 珠江口盆地等 3.2 實現關鍵新捕集技術突破 發展 CCUS 的關鍵是降低成本和能耗，其重點在于捕集技術的突破，包括燃 燒后捕集先進吸收劑、高效反應器和新型節能技術集成、膜分離和固體吸附、 熱集成與耦合優化；燃燒前捕集煤氣化、燃料氣脫碳、大規模煤氣化技術、系 統集成技術的化工-動力多聯產；富氧燃燒制氧、全流程系統集成優化、化學 19 鏈燃燒、增壓富氧燃燒、富 CO2煙氣壓縮純化。到 2035年，中國在捕集技術環 節應分階段優先部署的研發與示范活動包括 表3‐2捕集環節分階段的優先行動 優先 行動 -2025 -2030 -2035 燃燒 后捕 集 ? 復合有機胺吸收劑相應的工 藝開發和示范；新一代有機 胺吸收劑開發和試驗； ? 膜材料和高效固體吸收劑的 開發； ? 啟動 30 萬噸以上規模示范。 ? 新一代有機胺吸收劑相 應的工藝開發及示范； ? 膜材料和高效固體吸收 劑的工業級試驗示范； ? 啟動百萬噸級工業示范。 ? 新一代有機胺吸收 劑的捕集工藝與工 業的集成示范和推 廣； ? 新一代膜材料和高 效固體吸收劑及相 應的工藝開發與工 業示范。 燃燒 前捕 集 ? 新型煤氣化/脫碳一體化技術 開發； ? 先進物理吸收劑和工藝開發 與中試試驗； ? 新型固體吸收附劑的開發 與中試試驗； ? 中高溫 CO 2 分離膜材料開 發。 ? 新型煤氣化/脫碳一體化 技術中試； ? 系統集成優化技術開發； ? 新型固體吸收附劑及工 藝示范； ? 中高溫 CO 2 分離膜材料 及工藝系統的試驗和示 范； ? 煤化工行業 100 萬噸/年 規模以上工程示范； ? 電力行業 3050 萬噸/年 規模工程示范。 ? 新一代低能耗捕集 技術的工業示范； ? IGCC燃燒前捕集 的百萬噸級工業示 范。 富氧 燃燒 ? 低能耗制氧技術大型示范； ? 酸性氣體共壓縮純化技術開 發； ? 新型載氧體的開發和中試試 驗； ? 全流程熱耦合優化技術； ? 完成萬噸級化學鏈、加壓富 氧燃燒中間試驗。 ? 百萬噸級常壓富氧燃燒 全流程工程示范； ? 十萬噸級化學鏈、加壓富 氧燃燒工業示范。 ? 常壓富氧燃燒商業 化推廣； ? 化學鏈燃燒、加壓 富氧燃燒大型示 范。 3.3 開展全流程技術系統集成和大規模示范 CCUS 的全流程系統集成與示范是商業應用發展的必經階段， 據此可全面掌 握 CCUS 系統整體及各環節的安全風險管控、技術經濟性能指標實現程度和運 行管理等信息，進而分析和評價系統整體與各技術環節的匹配關系，為 CCUS 20 技術商業應用積累經驗。 開展 CCUS 全流程系統集成與示范所需資金投入大， 對場地條件依存性強， 技術密集度高，技術鏈條長且工藝組合方式多樣，因此，需要準確把握我國重點 區域 CCUS 潛力與源匯條件，因地制宜地部署 CCUS 集成示范項目。 近中期（2035 年前后）的百萬噸全流程示范以現有技術為主，著重發展以 下技術或設備 （1）大規模 CCUS 系統系統仿真模型、管網規劃方法、風險 管控技術及性能評估與優化方法； （2）捕集改造技術CO2捕集與排放源集成優 化； （3）百萬噸級燃燒前捕集變換深度可調的低水氣比合成器轉換工藝； （4） 百萬噸級燃燒后捕集高效率、高通量、緊湊型吸收設備； （5）百萬噸級常壓富 氧燃燒示范、十萬噸級化學鏈、加壓富氧燃燒大規模低能耗制氧技術以及熱耦 合優化技術等； （6）輸送管網建設，材料、大口徑以及主干線建設等； （6） CO2驅油與封存場地精細勘查與表征技術、封存容量與利用潛力評價技術、動 態監測與調控技術、環境與生產安全保障技術、以及氣體壓縮機裝備等等。 同時，新型技術的試驗示范要盡可能依托以上大規模示范，在某些區域形成 CCUS 集群?；谖覈赜蛱攸c和資源條件，可初步判斷鄂爾多斯盆地、準噶爾 -吐哈盆地、松遼盆地、四川盆地、珠江口盆地具有形成特色 CCUS 集群的有利 條件（圖3-1） 。 21 圖 3-1 CCUS 技術區域集群 22 4 政策建議 推動 CCUS 技術發展，不僅是落實減排承諾、積極參與全球應對氣候變化 的要求，也是建設生態文明、實現可持續發展的內在需求，有利于我國綠色低碳 產業的發展、升級和創新。當前我國的 CCUS 發展正處于技術更新換代時期， 不僅要加快部署技術研發，推進商業化進程，更要關注技術代際過渡問題，抓住 機遇，加快制定符合國情和 CCUS 技術發展規律的政策措施，促進 CCUS 技術 在中國的健康、有序發展。 4.1 加強新一代CCUS 技術研發 （1）支持新一代 CCUS 技術研發示范，尤其是兼具經濟效益和減排效應的 CO2利用技術，將 CCUS技術研發納入后續國家科技計劃和產業發展規劃，為其 提供長期穩定的支持。 （2）探索預研 CO2 利用技術的國家重大基礎設施研發平臺，重點開展 CO2 強化資源開采、 CO2化工利用以及生物利用技術驗證設施建設，支撐 CO2利用重 大基礎理論研究。 （3）有效整合政府部門、企業、高校和研究機構資源，創建合作平臺，設置 完善的協調溝通機制，實現地區、機構和行業之間的聯合與協調，推動 CCUS 關鍵技術突破與示范的順利開展。 （4）重視 CCUS 技術的知識產權研究和保護，設計完善的知識產權保護機 制與體系，有效規避市場技術風險壁壘，激勵我國自主技術的研發，為我國大力 開展 CCUS 技術的科學研究和工程示范提供法律法規保障。 4.2 積極有序推進早期集成示范 （1）推進早期示范項目的篩選與評估。全面調研我國 CCUS 示范工程情況， 建立全國范圍的示范項目數據庫，提出側重不同角度（包括應用潛力、技術先進 性、經濟性以及行業示范效果等）的示范評估準則，統籌規范早期示范項目的布 局，建立示范項目的持續支持機制。 （2）選擇優先行業與重點地域開展早期示范。選擇資源條件良好（如煤炭、 水等） ，源匯匹配，地方政府態度積極的地區（如榆林、內蒙、新疆等地區） ，積 23 極有序開展 CCUS 全鏈條的工程示范，建議早期示范項目可以采用高濃度排放 源與強化驅油相結合的模式。 （3）針對 CCUS 早期示范工程，制定 CCUS 研發示范項目監管條例和行業 規范，明確研發示范項目的責任主體和監管與審批主體，建立行業與政府之間的 聯合與協調機制，克服利益保護及行業壁壘等問題，保障涉及多部門的全流程示 范項目有序開展。 （4）加大國家對示范項目尤其是集成示范項目的財政支持力度，并配套多方 面激勵政策，包括推動示范項目順利開展所需要的財稅貸激勵政策，考慮政策制 定的環境、與現有政