市场潜力千亿规模 中国CCUS技术为何难以推广

对于资源大国来说，要实现碳中和目标并不容易。碳捕集、利用与封存技术被认为是实现净零目标的最后一环，可促进全球能源的软过渡。

特别是在众多难以脱碳的行业，比如水泥、钢铁和化学制品等行业，CCUS被认为是最具成本效益的方法。

全球看，CCUS技术已经在部分工业领域得到数十年的应用，其中一些设施自1980年以来就一直在运行，例如当时美国德克萨斯州Val Verde地区的天然气加工厂开始向当地石油生产商供应CO2以提高石油采收率。

但至今CCUS尚未实现大规模商用。随着各国和企业纷纷制定净零目标，这一技术的增长势头不断增强。

截止2021年，全球已经宣布了100多个新的 CCUS 设施，全球二氧化碳捕集能力项目管道有望翻两番。

自 2010 年以来，全球平均每年新增碳捕集能力不足300万吨二氧化碳，目前年捕集能力已超过 4000万吨二氧化碳。

按国家和地区分列的全球CCUS项目占比，美国和欧洲最多。来源：IEA

CCUS项目目前在全球25个国家运营或开发中，美国和欧洲占开发项目的四分之三。

中国目前仍处于CCUS发展的早期阶段，重点放在发电和提高石油采收率上。最近的一个CCUS大项目来自中国石化。1月17日，中国石化对外宣布，我国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目即将建成投产，涵盖碳捕集、利用和封存3个环节，该项目每年可减排二氧化碳100万吨，相当于近60万辆经济型轿车停开一年，预计未来15年可实现增油296.5万吨。

1980-2021年按申请统计的CCUS设施在不同领域的使用情况。来源：IEA

2019-2070年可持续发展情景中世界能源系统的二氧化碳排放和捕集 来源：IEA

根据国际能源署（IEA）预测，到 2030 年，CCUS的捕碳能力需要增加到每年16 亿吨，才能与2050 年实现净零排放保持一致。

IEA估算，本世纪末要实现全球气温升幅控制在2℃以内的目标，9%的碳减排需要依靠CCUS；要实现1.5℃以内的目标，32%的碳减排任务需要依靠CCUS。预计到2050年，CCUS将贡献约14%的二氧化碳减排量。

到 2030 年，CCUS的捕碳能力需要增加到每年16 亿吨，才能与2050 年实现净零排放保持一致，市场应用前景广阔。

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欧美CCUS技术得到政府大力支持

从成本来看，CCUS减碳技术难以普及和大规模商业化，主因在于边际成本高。

根据麦肯锡专家型二氧化碳减排成本曲线，其中每个柱体代表着某种减排手段，如核能发电技术、废水循环技术等，横轴刻画了每个减排措施带来的减排空间和潜力，纵轴代表的是每个减排措施实施的减排成本（每吨 CO₂当量），这些不同的减排措施按照其减排成本从低到高进行排列，形成边际成本曲线。

麦肯锡全球二氧化碳边际减排成本曲线

其中，CCUS相关技术的边际减排成本远高于光伏、风电等新能源成本。

CCUS在美国和欧洲等地之所以能发展较快，得益于政策的税收和财政支持。

在美国，2018年提升了45Q条款最终法规所规定的税收抵免（45Q tax credit）力度，每吨被封存的二氧化碳可获得85美元的税收抵免（提升前的标准为50美元），每吨经直接空气捕获被封存的二氧化碳可获得120美元的税收抵免。

在欧洲，挪威政府已向Longship项目投入18亿美元，该项目计划包括了建设名为“北极光”的近海碳存储中心；荷兰政府已通过其“可持续能源和气候基金”向位于鹿特丹港的“波托斯”CCUS中心提供了20亿欧元的资金。

英国也设立了总金额达10亿英镑的“碳捕集与封存基础设施基金”，计划到2030年建成4个CCUS中心；由欧盟委员会设立的总金额达100亿欧元的“创新基金”在首次专项资助计划中包括了4个CCUS项目。

加拿大也正在给予CCUS更多的支持。加拿大政府已公布了CCUS项目的投资税收抵免措施，并为CCUS的研发提供了3.19亿加元的资金支持，以实现每年至少减少1500万吨二氧化碳排放的目标。

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中国CCUS技术整体处于工业示范阶段

我国高度重视CCUS技术发展，稳步推进该技术研发与应用。目前，我国CCUS技术整体处于工业示范阶段，但现有示范项目规模较小。

CCUS项目主要用于电力，水泥和煤炭化工行业，作为捕集CO₂的最后一环。目前 CCUS 示范项目成本高、收益低，有能力维持运营的项目主要来自大型国有企业或少数几个拥有相关产业链的大型企业。

我国CCUS项目分类

北京理工大学能源与环境政策研究中心预测，2060碳中和目标下，我国需要通过CCUS技术完成约175亿-315亿吨的累计减排任务。其中，火电行业是CCUS发挥作用的主阵地，约能减排160亿-285亿吨，非电行业如钢铁、水泥、化工等约可减排15亿-30亿吨。

在国内，目前已投运或建设中的CCUS示范项目达到40个，捕集能力300万吨/年。中国CCUS发展年度报告指出，碳中和目标下我国2030年 CCUS 减排需求为0.2亿~4.08 亿吨，市场规模将突破千亿。

中国CCUS项目分布 来源：中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS) 年度报告(2021)

CCUS 技术作为我国实现碳中和目标技术组合的重要组成部分，不仅是我国化石能源低碳利用的唯一技术选择，保持电力系统灵活性的主要技术手段，而且是钢铁水泥等难减排行业的可行技术方案。

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中国CCUS技术为何难以推广

CCUS技术难以普及和推广，除了投资大，运营成本高，碳市场价格太低外，还受到地质条件和应用场景等约束。

据中国CCUS发展年度报告预计，至2030 年，CO₂捕集成本为90~390元/吨，2060年为20~130 元/吨；CO₂管道运输是未来大规模示范项目的主要输送方式，预计2030和2060 年管道运输成本分别为0.7和0.4元/(吨· km)。

2030年CO₂封存成本为40~50元/吨，2060年封存成本为20~25元/吨。

电力、水泥是我国减排成本较高的行业，净减排成本分别为300~600元/tCO₂、180~730元/tCO₂。煤化工和石油化工领域的一体化驱油示范项目净减排成本最低可达120元/tCO₂。

我国主要排放源已投运CCUS 示范项目净减排成本 来源：国内现行39 个示范项目成本和能耗统计数据

西北大学地质学教授马劲风认为，居高难下的建运成本是CCUS在我国难以普及的主因。“以运行成本较低的煤化工领域为例，二氧化碳捕集成本约为100元/吨。但在煤电、钢铁等行业，捕集成本高达300-400元/吨。既造成企业减排代价高、压力大，也导致二氧化碳定价高，下游用户不愿购买。长此恶性循环，难以形成商业化运营。”

相关研究表明，火电厂加装CCUS的发电成本比燃气电厂、可再生能源发电技术更具竞争力。

中国可持续发展研究会气候变化工作委员会主任张贤表示，“如果将煤电加装CCUS与光伏相比较，目前，加装CCUS运维成本约为光伏发电成本的3倍，但占地面积较后者优势明显。”

因此，如果要推广CCUS发展，运维成本需要进一步降低。

除此之外，我国CCUS 技术依然面临高能耗的挑战。CCUS技术的能耗及成本因排放源类型及CO₂浓度不同有明显差异，通常CO₂浓度越高，捕集能耗和成本越低，CCUS减排技术的CO2 避免成本越低。

电力行业捕集能耗为1.6~3.2GJ/t CO₂，而石油化工行业的捕集能耗最低，约为0.65 GJ/t CO₂。

相关研究表明，加入通过碳排放市场买卖配额获得的收益，CCUS内部收益率（投资渴望达到的报酬率）会随碳价升高而上升。即CCUS在较高碳价情况下显示出较高回报率。

碳交易价格下某100万吨钢铁厂CCUS项目内部收益率

该研究还表示，在国家资金支持30%的情景下，CCUS项目内部收益率可达19.9%，高于平均值12%。

北京理工大学副校长魏一鸣认为，CCUS部署得越晚，代价越高。

“中国如果CCUS能在2025年或2030年得到大规模推广，将分别需要约3290亿美元和5690亿美元，如果时间推迟到2035年以后，总成本将飙升至6260亿美元。” 魏一鸣表示。

未来， CCUS 技术研发项目的部署，需政策支持以驱动其成本和能耗下降，逐步推广CCUS的商业化应用能力。

此外，开展大规模全链条集成示范工程，对加速推进CCUS 产业化集群建设十分有益。

我国还需加大CCUS 相关基础设施投入，加强运输管网建设，优化设施管理模式，建立合作共享机制，带动形成以管网设施和封存场地为基础的区域CCUS 产业促进中心。

参考资料：

[1] 《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)――中国CCUS路径研究》

/m/view.php?aid=194

[2] /reports/about-ccus[3] 宋亚楠.CCUS技术的减排作用与应用前景[J].金融纵横,2021(09):35-43.

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[8] 华宝证券：碳捕集利用与封存技术：零碳之路的“最后一公里”

来源：环球零碳 ID：carbon-done