天大研究院特约研究院 郭士伊 2013-04-30 结合中国的国情，碳捕集、利用与封存技术可采取“积极研发、稳步示范、谨慎推广”的发展思路，加大技术研发与示范投入的力度，加快开展相关立法工作和政策标准的研究，积极进行国际合作。 碳捕集、利用与封存（Carbon Capture Utilization and Storage，CCUS）是指将化石能源燃烧排放的二氧化碳从电厂、钢铁厂、水泥厂等固定排放源中分离出来，经提纯和压缩后，运输到特定地点，注入储层封存以实现二氧化碳与大气长期分离的过程。碳捕集、利用与封存技术是二氧化碳捕集、压缩、运输、封存、监测等一系列技术的集成，是唯一可以在实现继续使用化石能源的同时大规模减缓二氧化碳向大气中排放的低碳技术。 CCUS的这一独特优势吸引了很多国家积极研究，目前这一技术整体上处于产业化示范期，发达国家计划在2025年左右实现商业化推广。中国以煤为主的能源结构对这一技术有潜在的、巨大的市场需求，近几年中国不断加大投入力度，但同发达国家相比，我们在战略、技术、资金、政策等方面仍有差距，这不利于增强中国在未来低碳经济中的竞争力。中国亟需制定全面的CCUS发展战略，统筹研发、示范、推广的节奏，加强技术储备和政策储备，降低发展风险。CCUS技术特点 (一) CCUS是多种技术组成的复杂技术群 碳捕集、利用与封存技术是由捕集、输送、利用、封存和集成五大类技术组成的复杂技术群，总体而言，尽管CCUS有较好的技术基础，但仍在多个环节存在问题限制了其推广应用。其中，捕集用于把发电厂、钢铁厂等固定排放源排放的二氧化碳分离提纯，包括燃烧后、燃烧前、富氧燃烧和化学链反应等不同工艺。降低捕集成本是捕集技术发展的主要目标；可通过公路、铁路、船舶、管道等不同方式输送二氧化碳，不同输送方式在操作条件、运量、灵活性、成本、泄露风险等方面不相同，长期来看，管道将是主要的输送方式；二氧化碳可广泛用于强化石油开采（EOR）、强化煤层气开采（ECBM）以及合成有机化合物等工业领域，但相比大规模的减排量而言，二氧化碳的应用数量有限；封存包括地质与海洋封存，排放源与封存地的“源汇匹配”问题和长期封存的泄露风险问题是封存的主要问题，如何根据排放源、封存地点、输送路线、市场条件、政策法规等对整个CCUS价值链进行优化是十分重要的集成问题；此外，全流程的CCUS技术集成正处于从实验室到工厂的示范阶段，通过建设和运行不同规模的碳捕集、利用与封存装置逐步解决工程“放大（Scaling up）”问题是另一个需要解决的集成问题。 迄今为止，全球已有8个大规模的碳捕集、利用与封存项目正在商业化运行，它们每年封存大约2,300万吨的二氧化碳，加上另外8个正处于实施阶段的大规模项目，到2015年前，二氧化碳年封存量可上升并超过3,600万吨。(二) CCUS促进低碳发展具有多方面优势 一是对达到全球温室气体减排目标不可缺少。据全球碳捕集、利用与封存研究院（GCCSI）研究，带捕集装置的燃煤发电厂减排每吨二氧化碳的成本为23－92美元，燃气发电厂减排每吨二氧化碳的成本为67－106美元，比海上风能（90－176美元/吨）、太阳热能（139－203美元/吨）、太阳能光伏（182－239美元/吨）有优势。CCUS技术的相对成本优势可降低全球减排成本，根据国际能源署（IEA）的研究，实现2050年全球温室气体排放比2005年减少50%的目标，碳捕集、利用与封存技术应当承担20%的减排任务，而如果不采用这一技术，实现这一目标的总成本将会增加70%。 二是有利于向低碳发展的平稳过渡。由于短期内新能源和可再生能源难以取代化石能源的主导地位，而碳捕集、利用与封存技术可在继续使用化石能源的同时减少温室气体排放。这就可以使全球，尤其是以煤或石油等化石能源为主的国家，通过发展CCUS赢取低碳发展的时间，实现低碳转型的平稳过渡。 三是可产生较好的经济和社会效益。首先通过二氧化碳驱油（EOR）、驱气（ECBM）提高石油和煤层气的开采率和通过工业应用创造额外经济效益；其次通过建立和完善碳交易市场，提高碳价格，实现碳捕集、利用与封存的产业化；此外大规模推广应用碳捕集、利用与封存要求大规模基础设施建设，将提供大量就业机会和推动经济增长。 四是技术输出的重要内容。碳捕集、利用与封存技术的产业化，需要在全球范围内进行大规模基础设施建设和投入大量资金、人力来运行和维护，并将形成庞大的CCUS市场。发达国家积极发展这一技术的重要目的之一就是占据技术优势，成为主要的技术输出国，占据未来全球CCUS产业链的有利位置。(三) CCUS还存在一些问题 一是长期封存的安全问题。二氧化碳在自然状态下是无害的，但封存的高浓度二氧化碳一旦在运输、注入和封存环节发生泄漏，可能会对人身健康、生态环境造成不良影响。 二是大规模应用的额外能耗问题。捕集、运输、封存二氧化碳都需要额外能耗。据估计，现代燃煤电厂若捕集80%的二氧化碳，电厂需额外增加24%－40%的能耗。若大规模进行捕集和封存，势必大幅增加全球能源消耗，对现有能源系统造成冲击。 三是企业开展项目的经济效益问题。在现有技术水平下，CCUS技术的减排成本较高。据IPCC的研究，二氧化碳捕集使天然气联合循环发电（NGCC）的成本增加35%－70%（0.01－0.02美元/kWh）,超临界煤粉电厂增加40%－85%（0.02－0.03美元/kWh）,整体煤气化联合循环电厂（IGCC）增加20%－5%（0.01－0.02美元/kWh）。减排成本提高了发电企业的成本，降低了利润，在当碳市场尚不成熟、碳价格无法补偿减排成本的情况下，企业没有积极性去开展二氧化碳捕集、利用与封存项目。...