「本文来源：全国能源信息平台」
文/邢力仁武正弯张若玉，中国海洋石油集团有限公司，国际石油经济
1CCUS技术概述和应用意义
1.1CCUS技术概述
CCUS（碳捕集、利用与封存）技术是一项针对温室气体的减排技术，能够大幅减少使用化石燃料的温室气体排放，涵盖二氧化碳（CO2）捕集、运输、利用与封存4个环节。
在捕集阶段，目前主要涵盖3种技术：1）燃烧后捕集，主要应用于燃煤锅炉及燃气轮机发电设施；2）燃烧前捕集，需要搭配整体煤气化联合循环发电技术（IGCC），投资成本较高，只能用于新建发电厂；3）富氧燃烧，通过制氧技术获取高浓度氧气，实现烟气再循环。
在运输阶段，世界上CO2运输存在管道、船舶、铁路/公路等灵活多样的运输方式，其中CO2的管道输送正作为一项成熟技术在商业化应用。目前国内CO2输送主要采用罐车运输。
在利用阶段，CO2地质利用尤其是驱油技术，因其封存规模大并具有提高采收率的良好效应，在各类CCUS技术中脱颖而出，使得CO2驱油成为CCUS的主要技术发展方向。同时，越来越多的技术被纳入CCUS体系中，包括化工利用、生物利用、物理利用等。
在埋存阶段，地质封存又可进一步划分为咸水层（盐水层）封存、深部不可开采煤层封存、废弃油气藏封存3种主要类型。目前，国际上也已开展海上盐水层及废弃油气田埋存CO2的示范项目。从埋存类型来看，在运行及执行项目中有60%以上是CO2驱油项目。
1.2CCUS的应用意义
从低碳发展和碳减排的角度，CCUS技术的推广和应用意义重大，主要表现在以下几个方面。
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技术是必不可少的，而且是可再生能源电力和节能技术不可替代的，对于我国践行低碳发展战略和实现绿色发展至关重要。IEA在《世界能源技术展望——CCUS特别报告》中指出，到年全球要实现净零，除能源结构调整之外，工业和运输行业仍有29亿吨CO2无法去除，需要利用CCUS进行储存和消纳。
2）CCUS技术是未来具有一定经济性的减排手段。对于水泥、钢铁和化工等减排难度较大的行业来说，CCS是最成熟、成本效益最好的选择。若不采用CCS，这些行业几乎不可能实现净零排放。同时，煤或天然气结合CCS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。
3）CCUS是生产低碳氢的重要途径之一。IEA指出，除使用可再生能源电解水制氢外，经过CCUS技术改造的化石能源制氢设施也是低碳氢的重要来源。目前，全球经过CCUS技术改造的7个制氢厂每年可生产40万吨的氢气，是电解槽制氢量的3倍。未来，与制备低碳氢有关的CCUS项目将快速增加，带动碳捕集量不断增长（见图1）。预计到年，全球40%的低碳氢将来自“化石燃料+CCUS技术”。
2CCUS产业发展现状
2.1CCUS产业仍处于商业化的早期阶段
全球碳捕捉与封存技术发展已40余年，尤其在CO2驱油领域取得了丰富的研究与实践经验。就整个CCUS产业而言，受限于经济成本的制约，目前仍处于商业化的早期阶段。但从技术角度看，其所涉及的各个环节，均有较为成熟的技术可以借鉴。按照CCUS产业链各环节的组合关系，可将国内外CCUS产业模式分为3类：1）捕集-利用型（CU型），将捕集的CO2进行直接应用，主要为化工利用和生物利用；2）捕集-运输-埋存型（CTS型），将捕集的CO2通过罐车或管道等方式输送至目的地，并进行地质封存，例如神华在内蒙古开展的咸水层封存示范工程；3）捕集-运输-利用-埋存型（CTUS型），利用方式主要为CO2驱油。目前，在全球大规模综合性项目中，美国、加拿大及中东地区以CTUS型为主，欧洲、澳大利亚则以CTS型居多。
我国运行及在建项目多为CU型，完整产业链的CTUS型相对较少。
2.2全球CO2捕集量主要集中于北美和欧洲
根据全球碳捕集与封存研究院（GCCSI）的统计，目前世界上的CCUS项目超过个，有65个商业CCS设施。在年启动的17个商业设施中，12个都位于美国。正在运行中的CCS设施每年可捕集和永久封存约0万吨CO2。在运行、在建和规划的项目中，年捕集量在40万吨以上的大规模综合性项目有43个，62%的捕集量集中在北美和欧洲地区，其次是澳大利亚和中国。美国在利用CO2驱油的同时，已经封存CO2约10亿吨，形成了较为成熟的驱油技术和配套设施。
从CO2排放源类型及规模来看，主要集中于电厂、天然气处理、合成气、炼油及化工等行业。其中电厂捕集量最大，占52%。从单个项目CO2捕集量来看，天然气处理、合成气、煤液化及电力行业的CO2捕集量平均为万～万吨/年，化肥、制氢、钢铁、炼油及化工行业捕集量平均为90万～万吨/年。
2.3中国碳捕集技术主要应用于煤电行业，地质封存则集中于石油行业
中国各类CCUS技术覆盖面较广，相关项目涵盖了深部咸水层封存、CO2驱油、CO2驱替煤层气等多种关键技术（见表1）。截至年底，中国共开展了9个捕集示范项目、12个地质利用与封存项目，其中包含10个全流程示范项目。所有CCUS项目的累计CO2封存量约为万吨。
从CO2排放源类型来看，以电厂、水泥、钢铁和煤化工为主，其排放量占总量的92%；从CCUS示范项目的碳捕集源来看，主要集中在煤电和煤化工领域，CO2运输方式以罐车为主，管道运输项目较少。
从碳利用和封存方式来看，目前我国化工和生物利用的CO2数量较少。化工利用是以化学转化为主要手段，将CO2和共反应物转化成目标产物，产品包括材料、燃料、化学品等；生物利用是以生物转化为主要手段，将CO2用于生物质合成，产品包括食品、饲料、肥料等。燃煤电厂碳捕集后一般为食品加工业或工业所用，而煤化工领域碳捕集后较多用于驱油，两类碳捕集均有咸水层封存案例，且封存潜力较大。
目前，CCUS示范工程投资主体基本是国内大型能源企业，全流程初始投资及维护成本之和超千元/吨，典型CCUS项目各环节成本构成如图2所示。其中，捕集阶段是能耗和成本最高的环节。低浓度CO2捕集成本为～元/吨，罐车运输成本约为0.9～1.4元/吨·千米。驱油封存技术成本差异较大，但因其具有提高采收率的有利效应，可在一定程度上补偿CCUS成本。当原油价格为70美元/桶时，可基本平衡CCUS驱油封存成本。
2.4CO2驱油已成为石油行业提高采收率的关键技术
世界范围内，注气驱油技术已成为产量规模居首位的强化采油技术。在气驱技术体系中，CO2驱油兼具经济和环境效益。石油行业探索应用CO2驱油技术的历史可追溯到20世纪中叶，经过几十年的发展，CO2驱油已成为提高采收率的关键技术，并且已成熟应用于美国和欧洲主要石油公司。随着全球应对气候变化的压力逐渐增大，石油行业在发展CCUS产业方面形成了一定的共识，世界五大石油公司均在产业链不同环节开展布局与实践。bp、埃尼、艾奎诺（Equinor）、壳牌、道达尔和英国国家电网公司建立了北部耐力合作伙伴关系（NEP），以建设海上基础设施，在英国北海安全运输和储存数百万吨CO2，建立脱碳的工业集群；埃克森美孚将成立新的碳减排部门，提供低碳减排技术商业化解决方案，初期将专注于碳捕获和储存；雪佛龙宣布将持续投资开发CCUS技术的BluePlanetSystems公司，逐步降低工业生产中的碳排放强度；ADNOC（阿布扎比国家石油公司）与道达尔签署战略框架协议，以探索在CO2减排以及CCUS领域的联合研究。
值得
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