2022年中国碳捕集、利用与封存(CCUS)洞察报告|

2022-07-13  

碳排放主要分为煤化工、制氢等高浓度排放和石油化工、炼钢、燃煤、燃气等中低浓度排放。碳捕集、碳利用与封存是CCUS三大重点环节,下文将详细阐述。碳运输主要分为罐车运输、船舶运输和管道运输等。其中,罐车运输和船舶运输已达到商业应用阶段,海底管道运输则仍处于研究阶段。

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发展概况

(1)碳捕集:既是CCUS的首要环节,也是CCUS流程中成本主要来源。碳捕集主要从工业废气和大气中捕获,CO2浓度越高,捕集成本越低。按碳捕集与燃烧的先后顺序可将碳捕集技术分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集。燃烧前捕集成本相对较低、效率较高,但适用性不高;燃烧后捕集虽应用较广,但相对能耗和成本更高;富氧燃烧对操作环境要求高,目前仍处于示范阶段。根据分离过程,碳捕集技术主要分为物理吸收技术、化学吸收技术、膜分离技术、低温分离技术等。

发展展望

随着国家科技重大专项、国家重点研发计划等支持不断,我国在CCUS各环节的关键技术不断突破,其中,碳捕集环节的燃烧前物理吸收法、碳利用环节的铀矿地浸开采技术等已处于商业应用阶段。与此同时,我国仍存在CCUS相关设施数量较少、项目规模较小等短板,部分关键技术落后于国际先进水平。根据《二氧化碳捕集、封存与利用技术应用状况》数据,中国已建成投产、在建及拟建的碳捕集与封存设施数量占全球总量的7.7%,占比远低于美国的50.8%。赛迪顾问数据显示,2021年我国捕集规模在30万吨/年以下的CCUS项目数量占比达88.9%,捕集规模超过60万吨/年的项目仅占3.7%,而美国CCUS单项年均碳捕集规模约241.4万吨/年。

CCUS是目前实现大规模温室气体减排的重要技术手段。短期内,我国以石油、煤炭等化石能源为主的能源结构难以改变,发展CCUS可促进化石能源的高效利用,加快传统高排放行业的转型发展,对我国实现“双碳”战略目标具有重要意义。近年来,我国出台了一系列政策促进CCUS发展,具体内容包括推动CCUS示范工程建设、加强CCUS技术推广示范、将CCUS纳入绿色债券目录等。

根据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》,目前我国已投运和建设中的CCUS示范项目约40个,分布于19个省份,涉及电厂和水泥厂等纯捕集项目以及CO2-EOR、CO2-ECBM、地浸采铀、重整制备合成气、微藻固定和咸水层封存等多样化封存及利用项目。其中,中石油吉林油田EOR项目是亚洲最大的EOR项目,已累计注入CO2超过200万吨;国家能源集团国华锦界电厂建设的15万吨/年燃烧后CO2捕集与封存全流程项目,是目前国内规模最大的燃煤电厂CCUS示范项目。

示范项目情况:我国CCUS项目遍布19个省份,利用和封存方式呈多样化

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封面来源|视觉中国

技术创新推动成本降低,助力CCUS规模化应用

政策环境:政策助力CCUS技术推广和示范工程建设

[1][2] 资料来源:《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》。

CCUS定义

在“碳中和”战略目标背景下,我国煤电、水泥、钢铁等行业减排需求巨大,带动CCUS进入快速增长期。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》,预计2030年中国各行业CCUS减排需求达0.2-4.08亿吨,2060年将达10-18.2亿吨。此外,在一系列政策支持及技术进步推动下,我国CCUS市场规模逐步扩张,预计到2050年产值规模将达3,300亿元,2025-2050年GAGR约11.9%。

技术环境:我国CCUS研发能力不断突破,但部分关键技术与国际先进水平仍存在一定差距

各行业减排需求巨大,预计2050年中国CCUS产值规模将超3,000亿元

生态结构:按照产业流程,CCUS主要由碳排放、碳捕集、碳运输、碳利用与封存等环节组成

(3)碳封存:目前CO2的排放量远超其利用能力,无法被利用的CO2需要利用封存技术埋存。碳封存主要分为咸水层封存、枯竭油气藏封存等技术。其中,咸水层分布较广且封闭性较好,封存效果理想;枯竭油气藏通常具有完整、封闭且稳定的地质环境,能保证封存的安全性,但存在一定的泄漏风险,需要多方位监测技术进行保障。