CCUS：应对气候变化的未来关键技术

今年八月，毕马威和能源研究院联合发布了《世界能源统计年鉴》（2024年版）。数据显示，2023年全球碳捕集量为5500万吨，其中美国和巴西贡献了主要部分，占比达到60%。中国则在年度碳捕获能力方面的增长最大，其能力从110 万吨增长到350万吨，增长了三倍以上。然而，根据国际能源署（IEA），我们必须每年移除10亿公吨碳，才能在2050年达到净零目标。

碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization, and Storage，简称CCUS）技术作为应对温室气体排放的重要手段，日益受到国际社会的广泛关注。CCUS技术通过捕集工业过程或能源生产中产生的二氧化碳，将其安全地运输和永久封存，或者转化为有价值的产品和服务，从而有效减少大气中的二氧化碳浓度，对抗全球变暖。

CCUS技术在全球气候变化应对中具有不可替代的地位。据国际能源署（IEA）预测，到2060年，CCUS技术将贡献约14%的二氧化碳减排量，显示出其在全球碳减排中的关键作用。联合国政府间气候变化专门委员会也明确指出，如果没有CCUS技术，几乎所有气候模式都不能实现《巴黎协定》的目标，且全球碳减排成本将会成倍增加。

目前，CCUS技术正处于快速发展阶段。据全球碳捕集与封存研究院（GCCSI）统计，截至2023年底，全球已投运的CCUS项目产能超过0.69亿吨二氧化碳/年。这些项目主要分布在北美、欧洲、澳大利亚和中国等地。其中，美国是CCUS技术应用的领头羊，拥有全球最多的商业化CCUS设施。

从全球范围来看，CCUS技术已经历了三个主要的发展阶段：驱油阶段、减碳阶段和深度减排阶段。驱油阶段主要利用二氧化碳提高石油采收率，而减碳阶段则开始关注二氧化碳的封存技术。自2016年《巴黎协定》签订后，CCUS技术作为实现深度减排和负排放的关键技术，受到了前所未有的重视。

在中国，CCUS技术的发展也取得了显著进展。根据《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，其中超过半数的项目已建成投产，初步具备了大规模捕集、利用和封存二氧化碳的工程能力。2022年，中国石化就启动了中国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目，每年可减排二氧化碳100万吨，相当于植树近900万棵。

据不完全统计，截至2024年8月，中国已投运的CCUS项目达到67个，碳捕集产能约700万吨二氧化碳/年。这些项目主要分布在电力、油气、化工、水泥、钢铁等多个行业，其中电力行业和化工行业示范项目已超过20个。此外，还有超过40个规划和投运中的示范项目来自油气、煤化工、石油化工、乙醇制备和化肥生产等行业。

值得注意的是，中国的CCUS示范项目虽然数量众多，但整体规模仍相对较小。2023年中国碳捕获能力达到350万吨，全球占比6.4%，美国捕获能力则达到了2250万吨，全球占比40.9%。

中国捕集规模在30万吨/年以下的CCUS项目数量占比达88.9%，而捕集规模超过60万吨/年的项目仅占3.7%。相比之下，美国的CCUS单项年均碳捕集规模约为241.4万吨/年。中国在CCUS技术规模化应用方面仍有较大提升空间。

尽管CCUS技术具有巨大的减排潜力，但其发展仍面临诸多技术挑战。首当其冲地，碳捕集环节是整个CCUS技术链中成本占比最高的环节，超过70%。目前，碳捕集技术主要分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集三种，其中燃烧后捕集技术因其不改变原有燃烧方式，是当前应用较为广泛且成熟的技术。然而，燃烧后捕集技术的能耗和成本仍然较高，需要进一步降低。

碳运输环节是CCUS技术发展的关键环节。目前，碳运输方式主要有罐车运输、管道运输和船舶运输三种。其中，管道运输因其连续性强、运输量大、稳定性强等优点，被认为是未来大规模碳运输的主要方式。然而，管道运输的初始投资成本较高，需要政府和企业共同推动。

碳利用和碳封存环节也面临诸多技术挑战。碳利用技术需要开发更多高附加值的产品和服务，以提高CCUS技术的经济效益。而碳封存技术则需要确保封存地点的安全性和长期稳定性，防止二氧化碳泄漏。

尽管CCUS技术面临诸多挑战，但其未来前景依然广阔。全球能源结构的转型和低碳经济的发展将会促进政策支持和资金投入的增加，CCUS技术将成为实现碳中和目标的重要手段。未来，需要政府、企业和科研机构共同努力，推动CCUS技术的快速发展和商业化应用，为实现全球碳中和目标贡献力量。