关于我们全球碳捕集与封存研究院（以下简称研究院）是一家国际智库，以加速部署碳捕集与封存（CCS）这一应对气候变化的关键技术为使命。研究院团队由超过30位专业人士组成，他们与我们的会员共事或代表我们的会员。我们尽可能以最快最经济的方式，促进CCS的应用。我们分享专业技术，加强能力建设，献言献策，提供支持，让CCS在温室气体减排中发挥应有的作用。我们的会员背景多样，包括政府、跨国集团、私营企业、研究机构以及非政府组织。我们的会员致力于发展CCS，使其成为实现净零未来不可或缺的一部分。研究院在阿布扎比、北京、布鲁塞尔、休斯顿、伦敦、墨尔本、东京以及华盛顿特区设有代表办公室。关于本报告CCS是实现全球气候目标的关键减排技术。《全球碳捕集与封存现状2021》记录了过去12个月以来CCS所取得重要成绩、全球所处的现状以及CCS所面临的的重大机遇与挑战。我们希望报告能对各国政府、政策制定者、学者、媒体评论员以及无数关心气候的人有所帮助。编写团队本报告主编为GuloranTuran和AlexZapantis，其他编写团队成员包括DavidKearns、EveTamme、ChristinaStaib、TonyZhang、JamieBurrows、AngusGillespie、IanHavercroft、DominicRassool、ChrisConsoli以及HarryLiu。感谢MattBright、JeffErikson、PatriciaLoria、HiroshiNambo、吴怡、CarlaJudge、RuthGebremedhin以及MattSteyn对本报告的支持。缩写ACCU澳大利亚碳信用单位ADNOC阿布扎比国家石油公司BECCSCCSCCUSCDRCO2COPDACDACCSDOEECEOREPAEPCEPSsESGETSEUFEEDGFCGHGGtGWIEA生物质能结合碳捕集与封存碳捕集与封存碳捕集、利用与封存二氧化碳移除二氧化碳缔约方大会直接空气捕集直接空气捕集与碳封存美国能源部欧洲委员会提高原油采收率美国环保署工程设计、采购与施工排放绩效标准环境、社会与企业治理排放交易系统欧盟前端工程设计绿色气候基金温室气体十亿吨千兆瓦国际能源署IEA-SDS国际能源署可持续发展情景IMOIPCCIRSJCM国际海事组织政府间气候变化专门委员会美国国税局联合信用机制JOGMEC日本国家石油天然气和金属公司LCFSLEDSLNGMEEMMVMtMtpaMWNDCNETNETLNZEPVR&DRD&DSDSSLLSMRSOETWH低碳燃料标准长期温室气体低排放发展战略液化天然气中国生态环境部监测、测量与核实百万公吨百万吨每年兆瓦国家自主贡献负排放技术国家能源技术实验室净零排放光伏研发研究、设计与开发可持续发展情景可持续发展关联贷款蒸汽甲烷重整国有企业太瓦时UNFCCC联合国气候变化框架公约UAE阿拉伯联合酋长国UNSDGs联合国可持续发展目标VCM自愿碳市场WtE垃圾发电1.0前言1.02.02.1102.2122.3223.03.1263.2323.3383.4444.04.1504.2504.3534.4544.5554.6584.7595.05.162687076布拉德·佩吉当我为《全球碳捕集与封存现状2020》撰写前言时，新冠疫情正肆虐全球，第二十六届缔约方大会处在被取消的边缘。我们都期盼着2021年疫情会结束，生活会恢复正常节奏。在各国政府纷纷为本国经济大力投入财政刺激之际，“更好的重建”成为普遍呼声。摆在我们所有人面前的未来，不仅是回归正常而已，而是与过去相比，实现艰难的突破，发展清洁能源驱动的经济。时间快进12个月，各方聚焦实现《巴黎协定》目标的关注力度已经大大加强，这从政府和企业纷纷做出承诺便可见一斑。在我看来，气候行动承诺的加速是史无前例的。虽然到目前为止，对本世纪中叶关键温控目标和净零排放（NZE）还未形成统一共识，但令人鼓舞的是，几乎每天都有国家政府和企业做出实现上述目标的承诺。设定目标并承诺在未来几十年内实现目标是必要的。制定可操作的计划来实现这些承诺是下一个特别重要的步骤。没有这一点，这些承诺就毫无价值。在摸索制定行动计划的道路上，仍然有很长的路要走，但早期进展总体来说还是令人欣慰的。今年的《全球碳捕集与封存现状报告》显示，气候行动承诺的加速史无前例，同时CCS设施和项目目录的增长也是如此。在研究院记录和发布CCS设施和项目数据的所有年头里，从未出现项目计划数量如此大的单年增长。减排和净零排放承诺取得这样的成果是自然而然的。这证实了各独立机构通过模型得出的结果：如果世界要实现《巴黎协定》目标，那么在必须部署的技术组合中，CCS必须是一个不可或缺的元素。1.0前言寄语布拉德·佩吉全球碳捕集与封存研究院前首席执行官尽管过去一年计划中的CCS项目进展加速，成果喜人，但现实依然很严峻。因为，到2050年之前，还需要大量的CCS设施，至少要在目前运行中的27个项目之上增加100倍。否则，要想实现《巴黎协定》的关键目标，将是机会渺茫，而且后果之严重绝非危言耸听。CCS的应用重点越来越多地集中在工业或"难以脱碳"的部门。在大多数情况下，当电气化不可行又需要高热或依赖产生碳排放的化学反应时，CCS就成了“首选“解决方案。在其他情况下，CCS的成本低，且技术成熟，这些都是非常有利的条件。此外，由于重工业设施往往聚集在一起，二氧化碳网络迅速成为CCS部署中的一个重要环节。虽然我们在2020年的报告中也有类似表述，但今年许多CCS网络项目已经取得重大进展。另外像休斯顿航道这样的新项目也宣布问世。世界各地仍在大规模使用化石燃料发电站。虽然这类发电厂在某些国家正在减少，但在其他地区，煤电厂和气电厂在电力系统中发挥着越来越重要的作用，甚至是核心作用。虽然往年的报告中，发电行业并不突出，但这种情况在2020年发生了变化，宣布的新项目都被纳入报告中。这是一个积极的信号。例如在亚洲大部分地区，煤电厂和气电厂多处于青壮年期，提前退役不切实际，这就使发电行业面临更加迫切、大量的减排需求。同时，发达国家的技术部署将使其他地方的应用成本降低。根据包括来自IPCC等一些知名机构的分析，要实现《巴黎协定》目标，需要二氧化碳移除技术。我们也知道，仅靠基于自然的解决方案是不够的。结合CCS的生物能源，即BECCS，历来被认为是其中的一个重要组成因素。直接空气捕集需要发挥重要作用，这一点也越发明显。令人欣喜的是，尽管规模较小，直接空气捕集二氧化碳的开发和部署都表现出强劲势头。直接空气捕集领域的新开发商获得了大量资本投资，大量新项目正在推进。直接空气捕集的成本曲线呈现下降趋势，这一点值得注意，也非常重要。今年是我最后一次为《全球碳捕集与封存现状报告》撰写寄语。此时此刻，我非常高兴地看到在经历了一些艰难的年景之后，CCS终于进入强劲的增长轨道。在过去的十年中，我见证了CCS从被误解为燃煤发电技术，到作为应对对气候挑战的一个重要环节得到广泛接受的过程，因为CCS应用范围广泛，展现出高效性，并具有处理大量排放的能力。最近，CCS在移除大气中二氧化碳方面的作用，又给该技术增加了新的可能性。时不我待，我们必须大力推进，迅速加快CCS的部署。“时不我待，我们必须大力推进，迅速加快CCS的部署。”231.0前言CCS倡导人威尔士亲王殿下“尽管全球范围内的气候行动努力颇令人鼓舞，但力度还不够。如果能越早将碳捕集利用和封存技术纳入广泛的脱碳计划中，那么我们实现《巴黎协定》气候目标并达到净零排放的可能性就越大。”威尔士亲王殿下541.0前言CCS倡导人蒂娜·布鲁挪威石油能源部部长挪威政府认识到，要在2050年实现气候中立，必须采取雄心勃勃、全面而大胆的措施，而碳捕集与封存技术是这其中的关键环节。CCS是助力能源密集型部门实现大幅减排重要的减缓气候变化工具。二十多年来，挪威在国家气候减缓计划和行动中成功部署了CCS。挪威对减排持续承诺，其CCSLongship项目的二氧化碳封存能力覆盖面广泛，将为欧洲地区的脱碳努力提供有力支撑。CCS技术将与一系列气候缓解技术共同在挪威及其他地区的低碳转型中发挥核心作用。《全球碳捕集与封存现状报告》强调了世界各地为应对气候变化所采取的积极措施，同时阐明了为实现2050年气候目标而加快CCS部署的迫切需要。“CCS是助力能源密集型部门实现大幅减排重要的减缓气候变化工具。”“二十多年来，挪威在国家气候减缓计划和行动中成功部署了CCS。”蒂娜·布鲁6782.0全球碳捕集与封存现状1.02.11012223.03.1263.2323.3383.4444.04.1504.2504.3534.4544.5554.6584.7595.05.1626870769项目计划数量自2015年《巴黎协定》通过以来稳步增长，反映出强而有力的气候雄心。民间社会呼吁政府和私营部门将政策和落实与气候稳定保持一致的呼声高涨，特别是政府间气候变化专门委员会（IPCC）的特别报告发布以后。这份2018年发布的报告回顾了科学文献，并对全球变暖带来的影响进行了权威预测。为实现1.5度温控成果，报告提出了本世纪改变全球人为排放的四条路径。所有路径都要求在2060年之前迅速实现净零排放(2)。据IPCC估算，在本世纪下半叶，每年必须从大气中移除5-10吉吨二氧化碳，才能:•抵消难以消减的残余排放，如农业和航空旅行等难以避免的排放•将大气中温室气体总负荷减少到1.5℃碳预算以下，以纠正排放超标问题。面对气候变化行动的压力，政府和私营部门的回应激发一系列对净零排放的承诺。国际能源署（IEA）报告称，截至2021年4月底，已有44个国家以及欧盟宣布了净零排放目标。10个国家立法，8个国家拟将其列为一项法律义务，其余国家则在政府政策文件中承诺实现净零排放目标。这些承诺涵盖了全球约70%的二氧化碳排放量(4)。气候雄心联盟聚力国家、地区、城市、企业和投资者，致力于在2050年实现净零排放。气候雄心联盟有近4000名参与者，包括2300多家企业和700多座城市(5)。这些组织机构的领导人纷纷承诺在本世纪中叶达到净零排放。(国际能源署（IEA）报告称，截至2021年4月底，已有44个国家以及欧盟宣布了净零排放目标。10个国家立法，8个国家拟将其列为一项法律义务，其余国家则在政府政策文件中承诺实现净零排放目标。这些承诺涵盖了全球约70%的二氧化碳排放量(4)。气候雄心联盟聚力国家、地区、城市、企业和投资者，致力于在2050年实现净零排放。气候雄心联盟有近4000名参与者，包括2300多家企业和700多座城市(5)。这些组织机构的领导人纷纷承诺在本世纪中叶达到净零排放。F3)设定净零目标是必不可少的第一步。实现净零排放则需要所有部门未来几十年采取具体行动。最近净零排放承诺的增长伴随着CCS活动的空前高涨，这并非巧合。各大组织结构考虑实现净零排放时，通常会做分析，对排放物分类，确定每类排放物的缓解方案，然后对成本和效果进行排序。CCS通常是实现净零排放最低成本途径的关键一环。政府越来越认识到CCS的关键作用。各国政府都在考量实现减排承诺的方法，而在根据《巴黎协定》第4条提交的291份长期低排放和发展战略（LEDS）中，有24份提到了CCS。Pacala&Socolow(2004)发现，CCS应该与其他减排方案一起使用。这一结论已被IEA和其他机构多次重申。将CCS或其他选项排除在外都会增加减排成本。CCS是众多气候减缓技术中的一种，具备商业可及性，且对维持气候稳定必不可少。(F4)行之有效的气候政策必须能创造短期的经济社会价值，同时实现净零排放。思虑周全的政府都会避免采用让个别社区或行业承担巨大成本压力的政策。如果政府要实施强有力的、有效的、能在政治周期中生存的气候政策，则必须消除尖锐的反对力量并获得长久的支持。CCS可在其中助一臂之力。在很多国家，已经很难从批判气候科学的角度推翻围绕气候制定的政策法规。现在争论的焦点都集中在减排方式、政策成本以及政策对特定行业或社区的经济影响上面。当一个会受到不利影响的社区或行业因其规模、经济贡献或文化价值而享有政治影响力时，可持续的气候政策就很难推行，因为某一个群体的愤懑不满能迅速让选举陷入败局之中。所以在那些将气候行动视为威胁的地方，CCS能保护和创造就业，从而有助于强化对气候行动的支持。由于原料供应、港口和铁路等基础设施、熟练工人和大量工程设计和货物服务专业供应商等原因，排放密集型产业通常形成集群。许多地方经济和大部分就业都依赖这些工业集群。如果这些高排放行业被叫停，将导致严重的经济社会混乱。CCS可以帮助这些高排放强度的产业向近零排放转型，从而维持经济繁荣并应对气候变化的当务之急。简单地说，CCS保护了产业和社区的就业。也正因为如此，以现有工业区为中心的网络正在成为CCS开发的首选模式。CCS创造并维持新增高价值就业。CCS设施开始时是大型工程和建设项目，需要多年的计划、设计、施工、调试。还需要大量的开发建设劳动力。例如，加拿大的边界大坝CCS设施在其高峰期雇用了1700名建筑工人。同样的，参与建设阿尔伯塔碳干线的人数高达2000人。然后，运行和维护CCS设施又创造了持续的就业机会。一个商用二氧化碳捕集设施可能会雇用大约20名运维人员，同时还能支撑下游产品和服务公司的就业（7）。到2050年，全球CCS行业须增长超过100倍，才能实现《巴黎协定》的气候目标，这意味着新增10万个施工就业机会和三至四万操作运维人员的持续就业（7）。全球CCS产业的规模在数十年内就可达到全球天然气行业的规模，与可再生能源一起成为新兴低碳经济的重要增长引擎。2.0全球碳捕集与封存现状2.1碳捕集与封存、净零排放与经济繁荣2.1碳捕集与封存、净零排放与经济繁荣CCS是一项关键的气候缓解工具。CCS项目计划数量的增长势头比以往更加强劲。开发中的项目能力从2020年底的7500万吨/年上升到2021年9月的1.11亿吨/年，增长了48%(1).(F1)10年排放量(GtCO/yr)403020100-102010202020302040205020602070208020902100排放量清除量净排放量图2实现1.5度目标排放量轨迹示意图来源:改编依据Friedmannetal.2020(3);政府间气候变化专门委员会(IPCC)2018(2)20202021年9月早期开发阶段后期开发阶段建设中150100500处于开发阶段的CCS设施能力(MtpaCO)35.037.760.946.72.33.1不含未宣布捕集能力的设施图1处于开发阶段的CCS设施来源:'CO2RE数据库'2021(1)CCS被纳入国家长期战略CCS未被纳入国家长期战略83%17%图4CCS被纳入国家长期战略(截至2021年7月)图3气候雄心联盟参与者来源:‘气候雄心联盟:净零2050’2021(6)参与者分类参与者数量区域28国家121投资人163组织624城市700企业2357参与者总数39931截至2021年6月1011CCS的经济社会价值伦敦阿伯丁都柏林COMMERCIALCCSFACILITIESINOPERATIONANDCONSTRUCTIONCOMMERCIALCCSFACILITIESINDEVELOPMENTOPERATIONSUSPENDED芝加哥休斯顿埃德蒙顿鹿特丹安特卫普北美英国与爱尔兰鹿特丹和安特卫普2.0全球碳捕集与封存现状2.1碳捕集与封存、净零排放与经济繁荣要在2050年实现净零，就必须在2030年之前采取强而有力的行动尽管在过去的12个月里，CCS项目的数量有了空前增长，但就目前CCS设施数量而言，与将全球人为排放减少到净零之间仍然存在巨大差距。要将全球变暖控制在2°C，到2050年，需要将CCS装机容量从4000万吨/年增加到5.6亿吨/年以上(8)。到2050年，需要6550亿至12800亿美元的资本投资(9)。这个数字看似惊人，但30年内投资约1万亿美元，完全在私营部门的能力范围之内，因为2018年，仅在能源领域的投资就高达约1.85万亿美元(10)。私营部门除了强大的财力之外，还拥有开发项目的专业知识和经验。随着利益相关者和股东对投资气候减缓资产的期望越来越高，私营部门也在积极寻找机会。所需要的只是一个商业案例。假设投资的商业案例存在，并且资本不构成严重制约，那么实现气候目标的最大障碍就是时间。到2030年需要快速推进配套基础设施，以使更多的项目进入开发计划，并在2050年之前开始运行。在许多情况下，配套基础设施是投资的先决条件——不仅是CCS，任何净零战略的重要组成部分都是如此。例如，投资于新的可再生能源发电意味着增加电力传输线，而加强清洁氢气的生产和使用需要新的封存、运输和配送基础设施。加快CCS设施的发展速度需要增加二氧化碳运输和封存设施。据估计，到2050年，北美的二氧化碳运输管道网络需要从约8000公里增长到43000公里。这个规模只比澳大利亚39000多公里的天然气输送网络略大一些，是绝对可以实现的(3)。推动基础设施发展，支持净零经济，应该是各地政府的优先事项。许多例子表明，政府的支持或直接投资对于消除行业风险和吸纳新产业是必不可少的，包括公路、铁路、电信、发配电、外空开发以及最近的可再生能源。随着这些产业逐渐成熟并投入商业运作，政府的干预逐渐被私营部门投资所取代。政府同样可以支持建立二氧化碳运输和封存网络，为工业CCS枢纽服务。CCS网络需要对二氧化碳进行地质封存。识别封存资源并确定其特征需要数千万甚至数亿美元的投资。因为结果无法保证，所以一切投资都有风险。与矿藏和油气藏的勘探不同，耗资数千万美元勘探封存空间，很难证明是否值得冒险一试。因此，政府可以在地质数据的收集和共享方面提供支持。今天的CCS设施得益于在油气勘探期间收集的地质数据和/或政府资助的项目。像CCS设施或管道网络这样的大型基础设施项目，从概念研究到可行性，再到设计、施工和运行，通常需要7到10年时间。所以没有时间可以浪费。从现在起到2030年，用政策和资金为CCS设施和其他净零排放资产-特别是配套基础设施——创造有利的投资环境，应是各国政府的优先事项。2.2全球碳捕集与封存设施进展与趋势运行中和建设中的商业CCS设施开发中的商业CCS设施运行暂停图5不同开发阶段CCS设施全球分布图1213设施行业国家二氧化碳捕集能力平均值(Mtpa)早期开发阶段DaveJohnsonPlant发电美国4.00G2NetzeroLNG天然气处理美国4.00NextDecadeRioGrandeLNG天然气处理美国5.00Keadby3PowerStation发电英国2.10RepsolSakakemang天然气处理印度尼西亚1.80BarentsBlueCleanAmmonia化工生产挪威1.60后期开发阶段ShellRefineryRotterdamCCS制氢荷兰1.20StockholmExergiBECCS发电和供暖瑞典0.80AirLiquideRefineryRoterdamCCS制氢荷兰0.80LawlerBiorefineryCCS生物乙醇制造美国0.53Copenhill(AmagerBakke)WastetoEnergyCCS垃圾处理丹麦0.50CasseltonBiorefineryCCS生物乙醇制造美国0.47MarcusBiorefineryCCS生物乙醇制造美国0.43图82021年处于开发阶段项目增长主要来源1601801401201008060402002010201120122013201620172018201920202021SEPTCCS设施捕集能力(MtpaCO)20142015后期开发阶段建设中运行中早期开发阶段本图不含未公布捕集能力的设施图72010年至2021年9月商业CCS设施计划（按捕集能力）图7显示了从2010年到2021年9月商业CCS设施的进展。2011年至2017年期间，捕集能力逐年下降，可能是由于全球金融危机后公共和私营部门专注于短期复苏等因素。自2017年以来，处于早期和后期开发阶段的项目出现了增长。重要的是，图7不包括10个早期开发阶段项目或5个后期开发阶段项目，因为这些项目的捕集能力尚未公布。因此，实际上潜在捕集能力是被低估的。(F6)2021年上半年商业CCS设施大量增加，促使计划项目的捕集能力达到2011年以来的最高水平，即1.493亿吨/年。自2017年以来，计划项目的捕集能力年平均增长率为30%。2021年迄今为止的大部分增长来自于早期开发项目（25.9Mtpa）和后期开发项目（9.0Mtpa）。建设中或运行中的项目数量是稳定的。鉴于CCS项目的筹备时间较长（最长可达10年，取决于地点），早期和后期开发项目投入运行还需要一段时间。然而，开发增长迅速，对气候变化行动来说是一个积极的消息。所有计划项目中的设施，包括新增设施都记录在研究院的"CO2RE数据库"中。"中。7)图6总结了全球碳捕集与封存研究院数据库中的商业CCS设施。计划中的项目共有135个，其中两个暂停。2021年的前9个月新增了71个项目，删掉了一个停止开发的以前的项目。这些数字表明，自《全球碳捕集与封存现状2020》报告发布以来，正在运行或开发中的CCS设施总数翻了一番。美国再次以36个新增设施在全球排行榜上荣登榜首。美国的成功让世人相信，只要政策创造了投资的商业案例，项目就会推进下去。其他领先国家有比利时（4个项目）、荷兰（5个项目）以及英国（8个项目）。2.0全球碳捕集与封存现状2.2全球碳捕集与封存设施进展与趋势由于2015年的《巴黎协定》，对CCS的承诺应运而生，由此产生诸多气候行动国家承诺，以及世界许多地区支持CCS的补充政策。越来越多的私人投资者希望将CCS纳入投资组合。因为CCS在整套技术和战略中起关键作用，是一种能以尽可能低的风险和成本实现净零排放的解决方案，所以CCS获得的关注有增无减。要实现净零排放，没有CCS是万万不行的。运行中建设中后期开发阶段早期开发阶段运行暂停总数设施数量27458442135捕集能力(Mtpa)36.63.146.760.92.1149.3图62021年9月商业CCS设施按数量和总捕集能力分类1415图9CCS项目：随时间按部门和规模根据二氧化碳捕集能力分类直接空气捕集水泥制造钢铁制造垃圾发电燃气发电燃煤发电制氢化工生产(其他)乙醇制造化肥制造天然气处理应用领域1972201020152020202520301.00.25.0Mtpa二氧化碳圆圈大小与设施捕集能力成正比本图显示不同选项中各设施所属的主要产业类型。运行中运行暂停建设中最近批准的NorcemBrevik项目是挪威Langskip网络的一部分，它将CCS扩展到一个新的领域——水泥制造。水泥行业是全球主要排放源之一，能采用的脱碳方案相当有限。因此，水泥行业使用CCS是实现净零排放的重要一步。Norcem项目将在CCS方面提供宝贵经验和见解。2.0全球碳捕集与封存现状2.2全球碳捕集与封存设施进展与趋势随着新项目的宣布和开发，设施规模的跨度也越来越广。独立捕集厂规模较大，像壳牌的鹿特丹氢气项目这样的设施在百万吨级范围。同时，像美国SummitCarbonSolutions这样的网络让小规模捕集成为可能，最小的捕集厂年捕集量只有9万吨。不过如果没有配套网络基础设施，这么小的产能很难站得住脚。后期开发阶段捕集能力待定1617OXYDACNORCEMBREVIKABUDHABICCS1BRIDGEPORTMOONIE边界大坝PETRANOVAPRAIRIESTATESANJUANGERALDGENTLEMANPROJECTTUNDRACOPENHILLSTOCKHOLMEXERGIFORTUMOSLOVARMEZEROS中石化中原油田中石化齐鲁LAKECHARLES克拉玛依敦华GREATPLAINSBASFANTWERPPCSNITROGENENIDFERTILISERWABASHCOFFFEYVILLEACTLNUTRIENSHUTECREEKSZANKFIELDABUDHABICCS2UTHMANIYAHGORGONQATARLNGCCS中石油吉林TERRELLSLEIPNERSNØHVITLOSTCABINPETROBRASSANTOSCENTURYPLANTSANTOSCOOPERBASINCOREENERGYCOYOTECALCAPTUREMUSTANGSTATIONPLANTDANIELIMMINGHAMPOWER国家能源泰州INTERSEQTPLAINVIEWINTERSEQTHEREFORDILLINOISINDUSTRIALBONANZABIOENERGYARKALONSUMMITCARBONSOLUTIONS(31FACILITIES)ONEEARTHENERGYPHILIPS66AIRLIQUIDEROTTERDAMSHELLROTTERDAMAIRPRODUCTSROTTERDAMQUESTACTLSTURGEONAIRPRODUCTSSMREXXONMOBILROTTERDAMCCS项目正变得越来越多元化设施名称捕集能力(Mtpa)部门运输方式封存方式1ACTL1.7-14.62NorthDakotaCarbonsafe3.0-17.03IntegratedMid-ContinentStackedCarbonStorageHub1.9-19.44SummitCarbonSolutions7.95CarbonSafeIllinois2.0-15.06IllinoisStorageCorridor6.57WabashCarbonSafe1.5-188PetrobrasSantosBasin3.09HyNetNorthWest4.5-10.010SouthWalesCluster9.011NetZeroTeesside0.8-6.012HumberZero8.013ZeroCarbonHumberUpto18.314Acorn5.0-10.015Langskip1.5-5.016Antwerp@C9.017Porthos2.0-5.018Athos1.0-6.019Greensand3.520C4Copenhagen3.021RavennaHubUpto4.022AbuDhabiCluster2.7-5.023新疆准葛尔0.2-3.024CarbonNet2.0-5.0AlbertaCarbonGridMorethan20.0BarentsBlue1.8Dartagnan10.0CarbonConnectDelta6.5HoustonShipChannelCCSInnovationZoneUpto100.0AramisMorethan20.0EdmontonHub10LouisianaHub5.0-10.0煤电天然气处理制氢制铝水泥制造乙醇制造生物质发电管道道路深盐水层枯竭油气藏气电化肥制造钢铁制造化工和石化制造石油精炼垃圾发电直接空气捕集航运直接注入提升采收率考虑多种选项2.0全球碳捕集与封存现状2.2全球碳捕集与封存设施进展与趋势以前，CCS项目往往是垂直整合，捕集厂有自己的专用下游运输系统。当然，这有利于大规模项目，因为规模经济让下游成本更为合理。不过最近一个大趋势是多个项目共享二氧化碳运输和封存基础设施，包括管道、航运、港口设施和封存井。"CCS网络"意味着小规模项目也可受益于规模经济。鹿特丹Porthos网络在2021年初进入后期开发阶段。鹿特丹港地区正在开发的四个新的蓝氢项目将共享一条管道输送液态二氧化碳到北海以下约20公里进行封存。这四个项目为空气产品公司（AirProducts)、液化空气公司(AirLiquide)、埃克森美孚公司和壳牌公司的蓝氢项目。为支持该网络建设，荷兰政府承诺向这四个项目提供21亿欧元的拨款（11）。同样在鹿特丹，道达尔能源公司和壳牌公司已经在合作开发AramisCCS网络。这是一个世界级的网络，预期捕集能力将超过2000万吨/年。这个项目目前正处于早期开发阶段，计划在北海以下3-4公里深处的Rotliegendes砂岩地层中进行封存。运输将结合几种方式，包括驳船运输液化二氧化碳，陆上管道输送气相二氧化碳，以及海上管道输送密相二氧化碳。预计该网络接收的二氧化碳将来自一系列难以消减的行业，如垃圾发电、钢铁、化学品、炼油厂和水泥。上述挪威NorcemBrevik水泥厂在2020年底由其政府资助，与此同时LangskipCCS网络也向前迈出了一步。NorcemBrevik将每年捕集和液化40万吨二氧化碳，这些二氧化碳将通过船舶运输到Naturgassparken，然后经由管道卸载泵送到北海海底进行封存。该网络中的另一个捕集项目FortumOsloVarme垃圾发电捕集项目正处于后期开发阶段，预计每年也将捕集和液化40万吨二氧化碳。LangskipCCS网络初步设计的封存能力为每年150万吨（一口井），并计划在第二阶段达到每年500万吨（多口井）（12）。正在开发中的SummitCarbonSolutions网络正在成为世界上最大的负排放网络，其二氧化碳捕集能力预计为每年790万吨。该网络将支持31个独立的生物乙醇工厂，利用低成本捕集（玉米发酵产生的高纯度二氧化碳）和二氧化碳流聚集的双重经济效应，来降低运输和封存成本。近年来，英国多地都取得了长足的发展，其中包括亨伯零排放网络和附近的零碳亨伯和净零提赛德（Teesside）网络，后两个网络在近期合并为东海岸集群。还有其他网络正在开发中，包括苏格兰北部的Acorn、威尔士和英格兰的HyNetNorthWest以及南威尔士的南威尔士工业集群。所有的网络都位于重工业地区，包括炼油厂、发电厂和天然气加工厂，地理位置合理，邻近沿海，便于封存。除了有利于减缓气候变化外，英国的这些网络还受其提供的社会经济价值所驱动。对于那些排放密集且不符合净零承诺的行业，这些网络能保护其原有就业，同时创造更多新增就业。CCS基础设施的设计、建造、运行和维护以及网络所支持的蓝氢制造等新兴低排放行业都能创造就业机会。813247562423222015129141011211318161917美洲欧盟与英国亚太、亚洲以及中东后期开发阶段运行中图10全球各地的CCS网络早期开发阶段1819碳捕集与封存网络的兴起2.0全球碳捕集与封存现状CCS倡导人尼古拉斯·斯特恩勋爵伦敦政治经济学院经济学与政府管理专业IGPatel教授格兰瑟姆研究院院长萨利·本森斯坦福大学地球、能源和环境科学学院能源资源工程系普雷库特教务长教授目前全球正面临着两个巨大挑战，即新冠大流行对健康和社会所带来的破坏性后果以及气候变化、环境退化和生物多样性丧失所造成的日益严重的威胁。如果其中一个危机得不到有力有效的解决，就会对另一个危机的应对造成阻碍。因此，全球必须立即采取大范围的应对措施来应对这两大危机。在这一背景下，承诺实现净零排放的国家数量在过去的18个月里迅速增长，目前已涵盖全球70%左右的二氧化碳排放量。2020年9月，习主席在联合国承诺中国将在2060年前实现碳中和。韩国和日本紧随其后，承诺在2050年达到净零排放目标。拜登总统当选改变了美国的政策；在重新加入《巴黎协定》后，美国现在承诺到2050年达到净零排放。这一步具有重大意义。在卡比斯湾的七国集团峰会上，七国集团领导人承诺支持绿色革命，保护地球，创造就业，减少排放，并寻求将全球升温幅度控制在1.5度以内。当今世界政治四分五裂，气候行动则可以把各国和各国人民团结起来，而我们有机会既能管控好气候变化这一巨大风险，又能开辟新路径来促进可持续、包容和有韧性的发展和增长。2021年在罗马举行的G20峰会和在格拉斯哥举行的COP26都是难得的契机，让我们能采取大胆行动来实现“更好的重建"，书写21世纪增长和就业新篇章，保障环境的可持续性。对碳捕集与封存的需求是迫切的，这一点在今天来看再清楚不过。无论是从点源捕集二氧化碳还是从空气中捕集，无论是从工业源捕集还是从发电厂捕集，无论是利用生态系统捕集还是利用活性岩石捕集，这些技术对于这世界上的某个地方而言，都是重要的技术。我们要采取包容性的策略，要接受世界上不同地区不同人群需要不同的解决方案这一现实，这是扩大CCS规模并取得进展的关键。我们必须摒弃“非此即彼“的观念，要"兼容并包"，这样才能成功地将CCS部署的增长率提高一倍——要让CCS以实现气候目标所需的速度和规模作出贡献，这是关键的一步。各国政府必须提出实现净零承诺可靠路径，包括在COP26之前制定和提交明确的国家自主贡献(NDCs)，并落实强有力的绿色复苏方案。一段时间以来，有一点已经非常明确，那就是要在本世纪中叶实现净零排放，需要迅速部署所有可用的减排技术，提前让部分排放密集型设施退役，并采用CCS技术对另一部分排放密集设施进行改造。同样明确的是，基于自然和技术的解决方案，对于去除二氧化碳来说缺一不可。要推动低碳技术的发展，如可再生能源和电动汽车，就要对绿色经济加大投资力度。要在2050年实现净零排放的目标，就必须投入资金对基础设施进行改造，如家庭供暖和二氧化碳管道与封存。就我们整个社会而言，应对气候变化是我们对后代应承担的基本责任。时间转瞬即逝，但我们现在就可以采用不同以往的发展模式，那就是21世纪可持续的、有韧性的、包容的增长模式。除了现有的绿色债券和绿色贷款外，我们还要创造更多服务于过渡转型的金融产品，让那些辛辛苦苦用CCS进行脱碳的公司能获得更多投资。IPCC等国际气候机构一致认为，向净零经济的过渡需要大力扩展CCS设施。因此，为CCS融资是减排的一个重要组成部分。“我们要采取包容性的策略，要接受世界上不同地区不同人群需要不同的解决方案这一现实，这是扩大CCS规模并取得进展的关键。”萨利·本森“要在本世纪中叶实现净零排放，需要迅速部署所有可用的减排技术。”尼古拉斯·斯特恩勋爵2021在更多国家提交了国家自主贡献和长期低排放发展战略之后，对于CCS地位的认可将会有一个更为全面的认识。尽管应在2020年提交，但截至2021年5月，192个缔约方中只有88个国家提交了最新的国家自主贡献，29个国家提交了长期低排放发展战略。延迟提交主要是因为第26届缔约方会议推迟到2021年，了解新冠疫情造成的影响需要时间，同时在即将提交的报告文件中要设立各种疫情后的恢复基金。虽然一些发达国家已经采取了重大举措来部署CCS，但发展中国家仍远远落后（17）。不过，新兴经济体对CCS需求显著（18）。这些国家往往投资环境风险高，这进一步扩大了资金缺口，因为财力薄弱或有限的公司在缺乏项目融资的情况下，无法为其CCS设施提供资金。如第4.2节所述，这限制了项目获取资金的来源。因此，气候融资在弥补资金缺口方面起着至关重要的作用，有助于支持CCS投资。绿色气候基金（GCF）是UNFCCC最著名的纵向基金，专门为发展中国家履行其《巴黎协定》承诺而设立。绿色气候基金可以通过一系列金融工具支持CCS项目的实施，包括赠款、贷款担保、优惠贷款和股权投资。通过与私营部门的投资者合作，结合不同的资金来源，绿色气候基金提供了一种混合融资方式，这不但能降低风险，还能使气候行动更具成效。CCS项目也可以通过碳信用额度这种碳融资形式进行融资。信用额度被用来抵消当地或世界其他地方的排放。信用额度体系可以在气候融资框架内使用，以促成CCS项目的商业案例，进而能筹集资金。碳信用通过履约、自愿碳市场（VCMs）或国家间的双边协议，形成了国际碳市场的基础。国家、企业、城市和地区纷纷亮出雄心勃勃的气候目标，使得自愿碳市场呈指数级增长。马克·卡尼领导的扩大自愿碳市场工作组是一项重要倡议。该倡议着重强调了DACCS和BECCS是重要的增长类别，有利于二氧化碳移除在短期和中期扩大规模(19)。DACCS和BECCS并没有出现在五大自愿碳市场标准中，但已经开始运作，并在这些标准之外发放碳信用。IPCC于8月初发布了第六次评估报告（AR6）第一工作组调查结果。全球碳捕集与封存研究院的团队成员作为专家评审员参与其中，对第六次评估报告中与CCS最相关的部分提交了两轮评论，即第三工作组对气候变化减缓编写的内容（20）。第六次评估报告的作者现在能获得CCS各个方面的文献，比编写第五次评估报告和1.5°C特别报告时要多得多。三个IPCC工作组对第六次评估报告的提交内容预计将在2021年完成编写，结论综合报告将在2022年上半年完成。图11显示了《巴黎协定》缔约方NDC中CCS的地位。迄今为止，在提交的长期低排放发展战略（LEDS）中，CCS占有重要地位。同国家自主贡献相比，长期低排放发展战略眼光放的更为长远，关注2050年及以后的路径。截至2021年6月，超过80%的低排放发展战略文件中强调了CCS技术在国家脱碳计划中的作用。(F10)仔细研究低排放发展战略就会发现:•18个国家认为CCS能在工业脱碳中发挥作用•12个国家将BECCS和/或DACCS作为从大气中移除二氧化碳的重点技术•9个国家在使用化石生产能源的同时考虑结合CCSCCS为BECCS和DACCS等二氧化碳移除技术奠定了基础。在过去的几年里，对这两种技术的关注度大幅提升。在实现净零排放目标和净负排放的政策设计和落实方面，重点历来都放在减排上。减排将推动未来几十年的气候雄心，但二氧化碳移除则需要以此为基础继续往前推。净零目标实现之后，二氧化碳移除将立即成为主要驱动力(16)。可惜的是，目前二氧化碳相关的治理和政策激励措施出台仍然十分缓慢。其他合作项目:•2021年，壳牌扩大了在CCS方面的活动力度，成为Porthos网络蓝氢项目的创始合作伙伴。这是一个将二氧化碳输送到共享二氧化碳基础设施的项目。•英国石油公司继续在其牵头的英国净零Teesside网络下，与合作伙伴埃尼、挪威国家石油、壳牌和道达尔合作开发CCS项目。•Greensand项目由Ineos、MaerskDrilling钻井公司和WintershallDEA合作开发，CCS网络位于丹麦，封存地点在北海。•Valero、BlackRock和Navigator合作在美国中西部开发一个二氧化碳管道项目，输送来自生物乙醇厂的二氧化碳。•Bechtel和Drax正在合作开发大规模生物能源与碳捕集与封存项目（BECCS），目前在Drax生物质发电厂已经展开，同时在欧洲和北美也有新项目。•三菱和SouthPole公司合作开发了一个二氧化碳移除（CDR）采购平台。项目开发商在获得收入的同时，也提供公司实现净零承诺所需的碳移除信用配额。所有这些CCS合作项目都证明了网络的重要性。这些合作项目所产生的规模经济，对降低二氧化碳运输和封存成本至关重要。世界各地网络不断发展壮大，也有助于CCS行业适应净零排放。2.3国际政策进展越来越多的国家在长期气候政策中依靠CCS技术来减少能源和工业部门的排放，并通过BECCS和直接空气碳捕集与封存（DACCS）来移除碳。CCS项目计划的不断增加正在对国际气候政策的制定产生重大影响。格拉斯哥《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）缔约方大会（COP26）的目标，除了提振气候雄心和调动气候融资之外，就是要最终确定《巴黎协定》实施细则。与CCS行业切身相关的谈判内容是第6条，因为该条对国家之间就实现减排目标展开自愿合作做了规定:•各国温室气体减排和增加移除量的潜力不同。如果各国在全球应对气候变化的过程中能协同努力，那么全球气候变化缓解将展现出更大的雄心(15)。•获得二氧化碳封存的机会不均。碳市场可以激励世界各地开发CCS项目，实现减排和/或碳移除。碳信用额度可由东道国使用，也可出售给其他国家，以此来助力实现气候目标。截至2021年7月，澳大利亚、巴林、加拿大、中国、埃及、伊朗、伊拉克、马拉维、蒙古、挪威、沙特阿拉伯、南非、阿拉伯联合酋长国和美国等14个国家将CCS纳入国家自主贡献（NDC）。随着COP26的临近，预计会有更多国家在提交的国家自主贡献中强调CCS技术在实现脱碳目标中发挥的作用。•挪威国家石油Saltend氢气项目--净零亨伯网络的一个支柱。•英国石油公司正在开发的一个氢气工厂，该工厂为净零Teesside网络的一部分。•Phillips66公司在亨伯炼油厂开发的一个蓝氢项目。本报告之前提到的Porthos网络正发展成为一个世界级的重要氢气枢纽。该枢纽的四个二氧化碳捕集源都是蓝氢工厂，分别由埃克森美孚、壳牌、液化空气公司和空气产品公司运营。除了在荷兰的蓝氢开发项目外，空气产品公司最近宣布在加拿大阿尔伯塔省的埃德蒙顿筹建一个蓝氢项目（13）。该项目采用自热重整氢气技术，将为阿尔伯塔地区提供工业规模的清洁氢气，以减少该地区温室气体排放。该项目还包括一个以氢气为燃料的发电站，有助于减少当地电网的排放强度。战略伙伴关系推动CCS项目开发随着CCS项目的规模不断扩大，复杂性不断增加，尤其是那些涉及网络的项目，与各行各业的公司开展合作就显得越发重要。石油和天然气、技术、航运、发配电以及金融服务业之间的合作正在不断加强。2021年，埃克森美孚成立了新公司埃克森美孚低碳解决方案（ELCS）。ELCS将把CCS技术商业化，并开发新的CCS项目（14）。该公司宣布计划在全球范围内开发20个全新CCS项目，并且在2025年前投资30亿美元。其中一项举措是休斯顿航道CCS创新项目，该项目拟在休斯顿工业集群中开发一个大型CCS网络，并在墨西哥湾进行海上封存。西门子和阿克尔（Aker）碳捕集公司已经在合作开发CCS技术来捕集燃气轮机和燃气发电排放的二氧化碳。G2、NETPower、西门子和EJM正在合作捕集美国路易斯安那州一座液化天然气厂的二氧化碳。LaFargeHolcim和斯伦贝谢合作开发欧美水泥工厂中的捕集装置。意大利石油巨头埃尼集团也在大举进军CCS。埃尼在意大利的Ravenna枢纽将利用枯竭天然气田封存二氧化碳。埃尼与油服公司Saipem已签订谅解备忘录，推动CCS项目开发，并与英国的HyNetNorthWest和零碳Teesside网络展开合作。埃尼还与合作伙伴桑托斯集团通过其在Bayu-Undan海上设施的部分权益，共同探索CCS。该设施位于澳大利亚与东帝汶之间的帝汶海。2.0全球碳捕集与封存现状2.2全球碳捕集与封存设施进展与趋势蓝氢项目蓝氢使用化石燃料生产清洁氢气。二氧化碳排放被捕集并永久封存。许多蓝氢项目正在进行中。英国的蓝氢项目将提供清洁的氢气燃料，帮助当地企业脱碳。得益于共享网络所产生的规模经济，所有的项目都在北海封存二氧化碳。这些网络包括:INDC第一次NDC第一次NDC更新第二次NDC澳大利亚巴林加拿大中国埃及伊朗伊拉克马拉维蒙古挪威沙特阿拉伯南非阿联酋美国图11各国NDC中CCS的地位（截至2021年7月）NDC提到CCSNDC没有提到CCS未提交2223243.0区域现状概览1.02.02.1102.2122.3223.1263238444.04.1504.2504.3534.4544.5554.6584.7595.05.16268707625+40两座大规模CCS网络LNG设施CCS得益于乙醇制造带来的低捕集成本以及45Q和LCFS等激励政策的支持45QLCFS2美国能源法案通过授权60多亿美元用于CCS的研究、开发、示范由于市场对低碳液化天然气关注度不断上升，越来越多的液化天然气设施宣布引入CCS。结合CCS随着CCS激励政策不断涌现以及对CCS技术的持续投资，加拿大对CCS的支持迅速向前推进。大型、多元的CCS项目和网络元素纷纷宣布上线，在这方面阿尔伯塔省领跑全国。CCS大大提速技术项目政策自2020年现状报告发布以来，已有40多个项目和网络宣布。美国中西部宣布建立两座与生物炼油厂结合的大规模CCS网络，这得益于乙醇制造带来的低捕集成本以及45Q和LCFS等激励政策的支持。《美国能源法案2020》通过，授权60多亿美元用于CCS的研究、开发、示范。.145Q是美国对碳捕集与封存的税收优惠政策。2Allam-Fetvedt循环是一种创新的天然气（或煤炭气化产生的合成气）发电技术，具有固有的二氧化碳捕集功能。3技术就绪水平（TRL）有9个TRL级别，从TRL1-基础研究到TRL9-充分证实并准备好进行商业部署。4"追溯期"是指在发生泄漏事故后，美国国税局可以收回第45Q条信用额度的时间段（12）。5"开工"期限是指项目为获得45Q税收抵免必须开始施工的日期。国税局已经规定了确定施工开始的方法（24）。自《全球碳捕集与封存现状2020》报告发表以来，又有40多个CCS网络和项目发布，表明北美有显著上升趋势。许多因素共同促成了CCS在美国和加拿大的发展，包括政府对气候变化的重视、美国重返《巴黎协定》、45Q法规的最终确定1以及全球对低碳燃料和产品的预期需求。对脱碳挑战的认识不断提高，刺激了对CCS技术的投资。随着政策环境变得越来越积极，在气候变化目标雄心勃勃的大背景下，一些有史以来最大的CCS网络纷纷宣布面世。已宣布的网络包括位于基础设施和地质封存点附近的大型排放企业集群（→见"大规模CCS网络"专题）。美国中西部的两个大规模CCS网络也已宣布，这得益于45Q和加州低碳燃料标准（LCFS）的潜在政策支持，以及乙醇厂相对较低的二氧化碳捕集成本（→见"生物炼油厂和CCS网络"专题）。由于买方更明确地考虑到产品及其供应链的碳足迹，买方对二氧化碳足迹较低的制成品和燃料的预期需求加速推进了CCS项目在难以减排行业中的部署。水泥行业宣布启动了几个试点商业项目，尽管面临着较高的捕集成本，但为了应对未来对低碳水泥产品的预期需求，水泥行业已经采取了积极举措来实施CCS。作为一种市场手段，大规模低碳燃料项目也宣布将CCS纳入计划中的液化天然气（LNG）项目（→见"CCS在低碳LNG中的作用"专题）。此外，还有多个结合CCS生产其他低碳燃料的大型项目(1)(2)。使用固体吸附剂或其他创新方法从烟气流中直接捕集二氧化碳的技术得到了公共和私人部门的商业化支持。加拿大宣布一项关于Allam-Fetvedt循环2的可行性研究，美国宣布两个利用这种燃烧前CCS技术的规模项目，证实两国均支持该技术的进一步部署(3),(4),(5)。各行各业纷纷做出净零承诺，支持直接空气捕集（DACCS）和生物能CCS（BECCS）等能够实现负排放的CCS技术，包括技术和线上零售巨头。科技企业对碳移除除技术的投资很好的反映出这一趋势(6),(7)。新项目一经宣布就获得极大关注，这一点是可以理解的，但值得注意的是，世界上一半以上正在运行的商业CCS设施都位于美国和加拿大，而且大多数设施已经平稳运行了多年。例如，怀俄明州的ShuteCreek设施自1986年开始运行以来，已经捕集并封存了1.1亿多吨二氧化碳（8）。虽然PetraNova和LostCabin两个设施已经停运，但美洲的其他几个CCS设施去年纷纷达成了重大封存里程碑。迄今为止，来自大平原合成燃料厂的捕集封存量达4000多万吨二氧化碳，Terrell天然气加工厂达2000多万吨，Enid化肥厂达1100多万吨。政策美国的CCS政策支持出现了大幅增长。在2021财政年度，国会为碳捕集、利用和封存（CCUS）拨款2.283亿美元，给化石能源和碳管理办公室的资金比前一年增加了1050万美元（9）。美国能源部（DOE）利用这笔资金和上一财年的资金，承诺或授予共同资助协议，用于相关技术的前端工程和设计（FEED）研究，包括从工业和天然气源捕集二氧化碳的技术、DAC和二氧化碳利用和地质封存。能源部还发布了一项氢能战略（10），详细说明了CCS在向氢能经济过渡中所发挥的作用。《美国能源法案2020》（11）作为经济刺激法案的一部分于2020年12月通过。超过60亿美元被授权用于能源部和环境保护署（EPA）2021-25财年的CCS研究、开发和示范（RD&D）项目。这个重要的里程碑包括:•26亿美元用于六个商业规模的示范项目（天然气、煤炭、工业）•10亿美元用于大规模试点项目•9.1亿美元用于能源部的低技术就绪水平（TRL）3研发•8亿美元用于大规模碳封存和验证项目•2亿美元用于FEED研究•超过10亿美元用于其他活动财政部和国税局（IRS）在2021年1月终于让各方期待已久的45Q税收抵免尘埃落定，提供了监管落实的确定性（12）。该决定包括对地质封存认证的重要细节、多项目汇合、缩短碳信用回收的追溯期4以及对碳利用做了更全面的定义。前面提到的《美国能源法案2020》将开始建设的最后期限5延长到2026年1月1日（11）。在2021年期间，国会提出了一些重要的法案，对CCS提供了明确的支持。总体而言，这些立法文件（在本报告定稿时，这些文件都尚未正式立法）都包含支持CCS部署的内容，包括:•修订45Q，−大幅提高地质封存、利用和DAC的信用价值−提出直接支付这一选项−将开工期限延长十年−允许跨国公司拿碳信用抵消纳税义务3.0区域现状概览3.1北美3.1北美2627区域概况与趋势美国•为二氧化碳基础设施和封存融资，并为这些项目的许可提供经费支持6•对燃煤电厂改造项目的CCS设备修改现有48A税收减免政策•允许使用具有税收优惠的业主有限合伙架构•购买免税的私人活动债券7为CCS改造项目融资3.0区域现状概览3.1北美监管情况CCS项目开发的一个关键步骤是通过EPA的《地下注入控制第六类井》计划获得二氧化碳注入井许可。EPA负责管理第六类井的许可程序，但给北达科他州和怀俄明州的指定优先权除外。路易斯安那州已向EPA提交了第六类井优先权申请（13）。由于对第六类井许可关注度不断上升，EPA在其网站发布了第六类井许可申请大纲、许可的和建议的第六类井表格以及视频教程（14）。德克萨斯州土地总局于2021年4月第一次招标（RFP）建设和运行杰斐逊县近海水下的二氧化碳地质封存项目，其中包括运输和封存基础设施的建设（15）。本次招标是德克萨斯州对近海水域潜在二氧化碳封存地点的首次招标。地质封存情况大容量、高渗透性的深层盐碱地层具有较高的二氧化碳注入潜力，是CCS网络和项目的关键资源。美国能源部国家能源技术实验室（NETL）进行的特征研究及其CarbonSAFE项目对潜在封存层的进一步勘探和评估，推动了美国对陆上绿地二氧化碳封存点的认定工作。这些研究能进一步增强开发CCS项目的信心。政策加拿大政府在2020年12月发布了《健康的环境和健康的经济》（16）政策文件。这份政策文件建议为加拿大制定一个全面的CCUS战略，并向大规模工业排放者发起净零挑战，以推动到2050年实现净零排放的计划。加拿大还宣布了"战略创新基金——净零排放加速器"，将在未来五年内提供30亿加元，用以资助包括大型排放企业脱碳项目在内的各项举措。加拿大自然资源部于2020年12月发布了《加拿大氢气战略》（17），介绍了低碳强度氢气大战略中加拿大的蓝氢生产经验和CCS的持续潜力。6这些内容在2021年8月由参议院通过，纳入两党投资基础设施和就业法案。7免税私人活动债券是由地方或州政府发行的免税债券，偿还期较长。的生命周期内，总封存量可高达3亿吨二氧化碳。Pembina和TC能源公司透露将联合开发阿尔伯塔碳网（ACG）的计划。这是一个大规模开放系统，每年将2000多万吨二氧化碳输送到Redwater东北部的封存地点以及其他第三方封存地点（28）。加拿大油砂生产商联盟“油砂实现零排放之路”宣布建设PathwaysCCUS系统。提出的二氧化碳干线将连接20多个油砂设施以及位于ColdLake附近的一个封存点。该项目的第一阶段将从八个设施中每年捕集850万吨二氧化碳。完全建成后，该项目每年将捕集多达4000万吨二氧化碳。(29).上图:休斯顿航道图片来源：埃克森美孚/RobertSeale大规模CCS网络几个大规模CCS网络的宣布表明了对CCS减排能力和经济效益的认可。其中最大的是埃克森美孚公司提出的休斯顿航道CCS创新区。该提议旨在将众多利益相关者聚集起来，共同支持在墨西哥湾近海地层中永久地质封存高达1亿吨二氧化碳这一概念(26),(27)。自2021年4月公布以来，又有10家公司表示有兴趣参与这个项目。加拿大阿尔伯塔省宣布了三个大规模CCS网络。加拿大壳牌公司宣布了位于埃德蒙顿附近斯科特福德综合体的PolarisCCS项目。该项目分为两个阶段。第一阶段将从斯科特福德炼油厂和化工厂每年捕集约75万吨二氧化碳。第二阶段将修建一个二氧化碳封存枢纽，以进一步使壳牌的设施脱碳并向第三方开放封存。全面建成后，该枢纽每年可以封存多达1000万吨二氧化碳，在项目CCS倡导人詹妮弗·威尔考克斯博士美国能源部化石能源和碳管理办公室第一副部长要避免气候变化最严重的影响及其对社区、公共健康和经济的威胁，留给我们的时间已经不多了。我们可以通过点源碳捕集加上可靠的封存（CCS）和从大气中移除二氧化碳（CDR）来避免碳排放，从而应对这一挑战。在实现净零碳排放的道路上，我们都清楚CDR对于难以脱碳的部门有多重要。为了实现这一目标，我们必须让CCS和CDR发挥作用，并加强对建筑材料、化学品和燃料等供应链脱碳的关注力度。如果能从战略上进行合作，那么部署这些技术不仅可以助力应对气候危机，而且可以创造高质量的清洁经济就业机会，从而帮助那些受气候变化影响过大的人群和社区平稳过渡。“我们必须让CCS和CDR发挥作用，并加强对建筑材料、化学品和燃料等供应链脱碳的关注力度。”詹妮弗·威尔考克斯博士2829加拿大作为开发碳捕集、利用与封存的先驱，阿尔伯塔省亲眼目睹了这一技术在各个领域展现出的减排能力，包括石油和天然气、化肥以及制氢。我们认为这项技术是实现大幅减排的基础，不仅能推动长期经济活动，还能帮助加拿大实现我们的气候目标。我们对全球碳捕集与封存研究院为促进和支持这一技术的全球发展所做的努力表示赞赏。“我们认为这项技术是实现大幅减排的基础，不仅能推动长期经济活动，还能帮助加拿大实现我们的气候目标。”索尼亚∙萨维格CCS倡导人索尼亚∙萨维格阿尔伯塔省能源部长•宣布了将把美国中西部的30多个生物精炼厂连接到北达科他州的地质封存点，总二氧化碳捕集量约为800万吨/年（34）。该项目有可能成为世界上最大的CCS网络和最大的BECCS项目。•NavigatorCO2Ventures与Valero和BlackRock合作，提出了一个跨越美国中西部五个州、长度超过1930公里的CCS网络。HeartlandGreenway管道将把来自爱荷华州、伊利诺伊州、内布拉斯加州、明尼苏达州和南达科他州的生物精炼厂和其他工业设施的二氧化碳输送到伊利诺伊州的地质封存点，输送能力高达500万吨/年(35),(36)。SummitCarbonSolutions–计划中的生物精炼厂网络图片来源：SummitCarbonSolutions,LLCCCS在低碳液化天然气（LNG）中的作用随着市场对低碳液化天然气（LNG）的兴趣日益浓厚，在过去的一年中，已宣布或正在考虑结合CCS的LNG设施数量越来越多，远超以往:•NextDecade宣布计划中的德克萨斯州RioGrandeLNG项目将结合CCS，并将其纳入LNG供应链脱碳方案中。该项目每年将捕集多达500万吨二氧化碳(33)。•VentureGlobalLNG宣布计划从正在建设的两个设施——CalcasieuPassLNG和PlaqueminesLNG，每年捕集封存约50万吨二氧化碳(34)。NextDecadeRioGrandeLNG设施–德克萨斯州布朗斯维尔图片来源：NextDecadeCorporation•森普拉公司表示考虑在其卡梅伦液化天然气设施结合CCS。同样，Cheniere能源公司正在考虑在德克萨斯州的CorpusChristiLNG设施和路易斯安那州的SabinePassLNG设施采用CCS（35,36）。位于Calcasieu航道的G2Net-ZeroLNG公司也宣布，将使用NETPower的Allam-Fetvedt循环技术消除该设施天然气液化过程中的二氧化碳排放（37）。加拿大政府于2020年12月发布了清洁燃料标准审议稿（18），目标是在2021年底颁布正式规定，并在2022年12月1日开始落实减排标准。为清洁燃料标准创造合规信用的一个途径是发展结合CCS的项目，以降低化石燃料的生命周期碳强度（19）。加拿大2021年预算案（20）也建议对投资于CCUS项目的资本实行投资税收抵免，目标是每年减少至少1500万吨二氧化碳排放。这一建议将于2022年生效。阿尔伯塔省政府在2020年9月宣布，将从技术创新和减排（TIER）计划中投入高达7.5亿加元以资助减排，这其中包括投入8000万加元到工业能效和碳捕集利用与封存拨款计划（21）。拨款将用于改造升级受TIER计划监管或有资格受其监管的设施。TIER计划还将通过阿尔伯塔省减排计划投资950万加元支持CCUS项目。阿尔伯塔在不断推进CCS相关政策，如正在制定的氢气路线图将规划阿尔伯塔省低碳氢气产业建设（22）。阿尔伯塔省能源部还发布了2021-19号公开信息函，介绍计划中的碳封存使用权管理程序（23）。阿尔伯塔省政府将通过竞争筛选流程发放碳封存权，以推动碳封存枢纽的发展。该流程仅适用于专用地质封存枢纽，并不适用于提高石油采收率（EOR）二氧化碳封存项目。截至本报告发表时，该流程仍在制定过程中。监管情况在多省提出立法请求后，加拿大最高法院在2021年3月依宪法通过《2018年温室气体污染定价法（GGPPA）》（24）。GGPPA为碳基燃料和二氧化碳排放行业的排放制定了最低国家标准。加拿大最高法院认定气候变化攸关国家前途。这项立法将实现加拿大提高碳价的提议。碳价将从2021年4月1日40加元/吨二氧化碳提高到2030年170加元/吨二氧化碳（25）。3.0区域现状概览3.1北美生物精炼厂和碳捕集与封存网络45Q税收减免政策的逐渐清晰、生物乙醇生产相对较低的二氧化碳捕集成本，以及通过生产低碳乙醇获得加州LCFS政策优惠的机会，使得在美国中西部开发两个大规模CCS网络项目的提议成为可能:3031首座商业CCS项目马来西亚与印度尼西亚中国启动排放交易系统覆盖2225家电厂每年二氧化碳排放量高达40亿吨+5澳大利亚政府将CCS纳入减排基金中，成为亚太地区第一个针对CCS的财政激励计划。澳大利亚将CCS纳入减排基金印度尼西亚和马来西亚都宣布了首座商业CCS项目。中国启动排放交易系统，已纳入2225家电厂，每年二氧化碳排放量总计超过40亿吨。日本继续推动区域CCS发展，促进区域合作，探索低碳能源出口。亚太地区新增5座商业CCS设施已经纳入研究院CO2RE数据库中。亚太地区一些国家的温室气体排放在全球来看是涨势最快增幅最大的。在亚洲，CCS对于实现雄心勃勃的气候目标至关重要。在过去的12个月里，该地区出现了一些积极的发展，但对商业CCS设施的投资仍落后于北美和欧洲。CCS计划项目的增长研究院CO2RE数据库中新增了五个亚太地区的大型设施。亚太地区CCS发展有别于欧洲或北美的一个重要因素是，大多数新项目都出现在排放增长迅速、政策支持不足的发展中国家。)项目已宣布的新CCS设施和枢纽:早前宣布的设施也取得了进展:•桑托斯公司位于库珀盆地的Moomba项目，捕集能力为170万吨/年，主要封存天然气处理产生的二氧化碳。该项目已经完成FEED并获得南澳大利亚政府的环境批准，预计将在2021年底前做出最终投资决定。•雪佛龙高更CCS项目在压力管理方面陷入技术困境，恐将难以满足政府要求，即每五年（滚动平均值）至少将80%的储层二氧化碳封存地下（39）。尽管如此，截至2021年7月中旬，该项目已经注入了近500万吨二氧化碳。氢能供应链示范项目氢能供应链(HESC)项目将示范用拉特罗布谷褐煤制氢，每天生产多达70公斤氢气，同时测试维多利亚州和日本之间的氢气运输线。在维多利亚州、澳大利亚和日本政府的支持下，川崎重工、J-Power、丸红公司、AGL和住友商事正在合作实施该项目。预计在2021年四季度和2022年一季度之间该项目将实现一个重要里程碑，届时液态氢运输船SuisoFrontier将抵达维多利亚州，将液态氢运往日本神户的HESC的氢气终端（40）。该示范项目将收集宝贵数据，证明在维多利亚州建立商业蓝氢制造和出口设施的可行性。如果项目继续进行，该设施将利用吉普斯兰盆地的世界级地质封存资源来永久封存二氧化碳。政策2020年，澳大利亚政府发布了《技术投资路线图：第一份低排放技术声明》，将CCS、清洁氢气、储能、低碳材料和土壤固碳确定为优先技术(41)。在技术投资路线图的指导下，澳大利亚政府宣布斥资2.637亿澳元支持CCS/CCUS项目和枢纽，以及2.755亿澳元支持四个清洁氢气枢纽（42）。之前宣布的5000万澳元CCUS发展基金授予了六个项目，涵盖天然气处理、水泥、DAC、沼气和二氧化碳利用/矿化（43）。2021年6月，澳大利亚和新加坡宣布了一项包括清洁氢气和清洁氨气在内的低排放燃料和技术联合倡议，（44）。监管情况另一个重大区域进展是澳大利亚政府发布的CCS方案草案。该方案将CCS纳入减排基金。重要的是，该方案允许符合条件的CCS项目获得澳大利亚碳信用单位（ACCU），这些信用单位可以按合同出售给政府或通过二级市场出售给私人实体。这是亚太地区第一个针对CCS的二氧化碳减排财政激励计划，这对CCS项目的广泛部署具有重要意义。各个管辖区之间形成统一做法非常重要，特别是在资格审查、监测和核实方面。为此，研究院成立了澳大利亚CCS监管机构网络，以促进监管者之间的信息交流。3.0区域现状概览3.2亚太3.2亚太图12亚太地区新增商业CCS设施(2021年6月)CCS设施国家行业开发阶段预期投运时间国家能源集团泰州发电厂碳捕集中国发电建设中2023马来西亚国家石油Kasawari气田开发项目马来西亚天然气处理早期开发阶段2025RepsolSakakemang碳捕集与注入印度尼西亚天然气处理早期开发阶段2026BridgeportEnergyMoonieCCUS项目澳大利亚发电后期开发阶段2028或之前PAU中苏拉威西清洁燃料氨制造结合CCUS印度尼西亚化工/氨早期开发阶段2020年代末3233澳大利亚•BridgeportEnergy公司目前在昆士兰南部开发Moonie二氧化碳EOR封存项目。项目从附近发电站捕集二氧化碳，计划每年注入量约为100万吨。该项目计划2023年开始注入，到2028年逐步增至100万吨/年的封存量。•桑托斯公司和埃尼公司成立伙伴关系，在东帝汶近海的Bayu-Undan油田开发CCS封存枢纽，用以封存他们自己项目作业以及来自其他排放者产生的二氧化碳（38）。有关该枢纽的细节有待进一步公布。为了帮助消除这一重大障碍并促进对CCS具体法律和监管问题更广泛的了解，研究院正与东南亚国家联盟能源中心合作，建立东南亚监管者网络。该网络将:•为该地区监管者进一步了解CCS的法律监管框架以及许可做法充当沟通的桥梁•寻求制定关键的法律原则和指导方针，以协助该地区的政策制定者和监管者。项目习主席在2020年9月承诺中国将在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和，这引发了中国国内对CCS的高度关注。这提升了CCS项目开发里程碑的知名度和重要性:•中国国家能源投资公司锦界燃烧后碳捕集设施于2021年初开始调试，并在2021年6月完成了168小时的试运行。该设施年捕集能力达15万吨。•中国石化在山东省开建中国第一个年产100万吨的二氧化碳EOR项目。该项目将从齐鲁化肥厂捕集二氧化碳，并将二氧化碳注入胜利油田，用于提升采油率并进行封存。该项目计划于2021年底开始运营（45）。•河北钢铁集团宣布计划在2030年前在其钢铁厂建设CCS示范项目(46)。8政策由于中国做出碳中和承诺，中国政府各部委更加积极地为CCS在脱碳方面发挥的作用建立共识，为政策制定奠定基础。中国第十四个五年计划首次提出大规模CCUS示范项目（47）。2021年5月，生态环境部会同多个部委宣布支持自由贸易区CCUS试点和示范项目（48）。CCUS也被纳入2021年4月发布的《中美应对气候危机联合声明》中（49）。2021年6月，国家发展与改革委员会发布通知，要求提供CCUS项目信息，目的是在不久的将来支持重大项目（50）。期待已久的国家排放交易系统（ETS）于2021年7月16日开始运行。虽然目前只覆盖电力部门，但未来会扩展到其他工业部门。要使CCUS符合交易系统的要求，必须制定一套方法。由中国全国碳排放标准化技术委员会、全国能源基础设施与管理标准化委员会和全国环境管理标准化委员会推动的CCUS标准化工作组正在为这个新兴产业制定CCUS标准(51)。国际企业已经开始与中国供应商和消费者在气候变化和CCUS方面建立合作关系。必和必拓与中国宝武钢铁集团的合作是反映这一趋势的良好范例。两家企业将合作开展研究，推动在中国宝武的一个生产设施中应用CCUS（52）。3.0区域现状概览3.2亚太马来西亚国家石油KASAWARI项目马来西亚国家石油公司的第一个大规模CCS项目是在沙捞越近海的KasawariPh2油田。该油田储量约为三万亿立方英尺，二氧化碳含量高。为了使天然气中二氧化碳商业化，马来西亚国家石油必须减少气藏二氧化碳排放。天然气生产预计将于2023年开始，产能高达每天9亿标准立方英尺。天然气将在马来西亚国家石油民都鲁综合体加工和液化。该项目计划每年注入约425万吨二氧化碳（Petronas,2021）。马来西亚国家石油公司正在与几个合作伙伴就项目展开多方面合作，并计划在2025年开始注入。这可能是东南亚第一个大规模二氧化碳封存项目。项目今年对于东南亚的CCS发展来说是令人振奋的一年，有多个国家首次宣布商业设施。马来西亚国家石油公司（Petronas）已经开始了第一个CCS项目（见相关专题）和两个潜在区域海上CCS枢纽。提出的CCS枢纽有可能封存来自东南亚其他国家以及更广泛亚太地区的二氧化碳。Repsol公司宣布了一个位于印度尼西亚南苏门答腊岛Sakekamang捕集能力达250万吨/年的项目。该设施将从Repsol的天然气处理厂捕集二氧化碳，并将其永久封存在附近的油田。该设施完全可以成为南苏门答腊CCS枢纽的支柱，助力实现天然气处理、发电站和其他排放部门的减排。Repsol公司的项目反应出当下的一种趋势，即总部设在发达国家、肩负净零承诺的大公司，即使在没有政策支持的地方，也会开发减排的CCS项目，因为二氧化碳捕集成本非常低。日本和印度尼西亚联合发起了关于PAU中苏拉威西清洁燃料氨制造与CCUS的可行性研究。他们的目标是捕集氨制造中产生的二氧化碳排放，并将其封存在中苏拉威西岛周边。监管情况公共和私营部门的利益相关者普遍认为，缺乏专门的CCS法律法规是该地区部署CCS项目的主要障碍。虽然印度尼西亚在2019年推出了CCS法规草案，但尚未得到相关部长和总统的正式批准。在大流行病导致的健康危机稳定后，印度尼西亚可能会发布关于碳经济价值（碳定价计划）的总统条例草案。一旦总统令发布，能源和矿产资源部可能会制定与CCS/CCUS相关的具体条例。在马来西亚，针对CCS的监管框架制定工作已经开始，预计将在2022年上半年完成。相关立法很可能以现有的石油和天然气生产监管机制为基础。8部分中国主要企业2021年底发布的项目可能没有写入本报告。张九天教授中国环境科学学会CCUS专委会秘书长CCS倡导人金红光教授中国科学院院士中国环境科学学会CCUS专委会主任委员为实现碳中和目标，需要多种技术组合发挥作用，其中CCUS技术将发挥不可或缺的重要作用。从CCUS自身的特点来看，它对于实现电力、钢铁、水泥、化工等能源和工业领域大幅度碳减排具有决定性作用，是实现碳中和愿景非常重要的技术路线。CCUS在政策、科技、工程等方面已积累了一些经验，并拥有更大的发展潜力，未来的道路充满机遇与挑战。金红光教授张九天教授随着全球应对气候变化进程不断推进，特别是大多数国家提出了碳中和战略，碳捕集利用与封存得到了前所未有的重视，我们十分欣喜的看到政府、企业、研究机构和投资机构正密切关注这一重要领域并开始行动，这是在过去10多年中没有出现过的。CCUS之所以被高度重视，是与其能够为碳中和目标所做的贡献紧密相关：从负排放潜力看，由于农林业碳汇潜力的天花板的存在，未来我们需要的额外的负排放潜力绝大多数会来自以CCUS为核心的负排放技术；从减排的潜力看，CCUS对于工业部门深度脱碳必不可少，虽然化石能源发电未来会大幅压缩，但是还需要一定量的化石能源电力来保证电网灵活性和安全性，CCUS对于零碳甚至负碳电力系统也至关重要。3435“为实现碳中和目标，需要多种技术组合发挥作用，其中CCUS技术将发挥不可或缺的重要作用。”“CCUS对于零碳至关重要。”马来西亚和印度尼西亚中国•2020年10月，沙特基础工业集团生产的40吨蓝氨（用碳氢化合物制造的氨，相关二氧化碳排放被捕集并封存地下）从沙特阿拉伯经船运送往日本用于零排放发电。这对于两国来说均是首次（53）。•2020年12月，日本石油、天然气和金属国家公司（JOGMEC）、伊尔库茨克石油公司、东洋工程公司和伊藤忠商事株式会社就西伯利亚东部和日本之间的低碳氨价值链联合可行性研究达成协议。其中包括在俄罗斯用天然气制氨并捕集相关的二氧化碳排放用于CO2-EOR（54）。•2021年7月，INPEX、JERA、JOGMEC和阿布扎比国家石油公司（ADNOC）同意进行一项联合研究，探索从天然气中生产清洁氨的商业可行性，并在阿联酋进行相关的二氧化碳捕集，用于封存和CO2-EOR（55）。政策日本政府持续不断促进双边和多边CCUS合作。日本正在利用其联合碳信用机制9（JCM）来支持印度尼西亚的Gundih项目，并继续探索更多类似的JCM资助机会。2021年6月，日本政府启动了亚洲CCUS网络，支持能力建设，促进知识共享（56）。CCS倡导人中島俊朗社长日本CCS调查株式会社(JCCS)奈須野太局长日本经济产业省(METI)产业技术环境局9JCM是一个重要的"基于项目的双边信用抵消机制"，于2013年启动，主要支持发展中国家的减排项目（59）。3.0区域现状概览3.2亚太项目日本仍然是跨国CCS合作的主要推动者。日本的清洁能源项目有:日本的第一个全链条CCS项目苫小牧CCS示范项目，证明了使用CCS技术在我们这个地震多发国家进行海上二氧化碳封存是安全可靠的。正如国际能源署CCUS特别报告中所述，随着人们对CCS技术的期望不断提高，我们认识到我们的使命已经进入一个全新阶段。在此背景下，JCCS成立了一个合作计划来执行日本政府的二氧化碳船舶运输示范项目，因为对于政府设定的民间尽早利用CCUS的目标而言，这是一项关键技术。此外，我们还希望开展碳循环技术示范，利用从现有设施中捕集的二氧化碳和氢气。2021年6月日本政府成立"亚洲CCUS网络“，JCCS很荣幸加入成为理事会员。亚洲CCUS网络为亚洲国家部署CCUS提供支持。我们期待着在全球碳捕集与封存研究院的CO2RE项目数据库中看到这些新的进展。中島俊朗2020年10月，在加速脱碳的大趋势下，日本宣布到2050年实现碳中和的目标，并不断加强其作为清洁能源项目区域领导者的地位。CCS是实现碳中和的一项重要技术，日本一直在为该技术的实际应用做出努力，例如在苫小牧市示范注入30万吨二氧化碳，以及在排放源和封存点之间运输二氧化碳。在亚洲，CCUS这一重要技术不但能实现脱碳，还能保障经济的强劲增长。有鉴于此，日本一直在促进区域合作方面发挥重要作用，为分享技术、经验以及见解创造机会。最近成立的"亚洲CCUS网络（ACN）"旨在通过分享知识，开展研究，加强能力建设来促进CCUS在亚洲的部署。奈須野太3736日本二氧化碳跨境运输与封存封存潜力有限的国家正在研究将二氧化碳运输到其他国家进行封存。如何消除二氧化碳跨境运输与封存的法律障碍，遵守《伦敦公约》这一管理海洋环境垃圾倾倒的国际海洋协议以及相关的国内法律法规，引起各方的持续关注与思考。加强合作至关重要。拟议的Bayu-Undan项目就是该地区的一个跨境项目。要把二氧化碳从澳大利亚运往东帝汶封存，应兼顾国内和国际立法。地质封存最新进展埃克森美孚、新加坡国立大学和全球碳捕集与封存研究院完成了一项区域封存潜力评估。该评估表明在东南亚一带具有很大可能性，并确定了几个封存潜力高的地点，如南苏门答腊具有建设低成本封存枢纽的优势。“在亚洲，CCUS这一重要技术不但能实现脱碳，还能保障经济的强劲增长。”“正如国际能源署CCUS特别报告中所述，随着人们对CCS技术的期望不断提高，我们认识到我们的使命已经进入一个新的阶段。”欧洲第一个大规模直接空气捕集项目DREAMCATCHER捕集能力达50万–100万吨/年到2050年实现气候中和一个具有法律约束力的目标3542030年前4座工业集群CCUS基础设施基金HCCS+蓝氢在CCS部署计划中尤为突出欧盟将到2050年实现气候中和作为一个具有法律约束力的目标，同时将2030年温室气体净排放量在1990年的水平上至少减少55%。欧洲有35个项目处在开发阶段。挪威Langskip的施工建设正在进行中。北极光合资项目将管理运输和封存设施，目前正在与年捕集能力达4800万吨的多个潜在客户进行商议，这些客户的年捕集量超过了目前全球每年封存总量。北极光封存量上升欧洲各地二氧化碳移除项目开展的如火如荼，其中以蓝氢尤为突出。在苏格兰建造欧洲第一个大规模直接空气捕集设施的计划已经公布。Dreamcatcher项目将利用附近的可再生能源和CCS基础设施，每年从大气中捕集50万-100万吨二氧化碳。英国政府宣布10亿英镑的CCUS基础设施基金。英国政府£1bn英国意图在2030年前建立四个CCUS工业集群，年捕集能力达1000万吨二氧化碳。•冰岛正在进行一个开发CODA终端的项目，这是一个跨境碳运输和封存枢纽。运往该终端的二氧化碳先被溶解在水中，然后使用Carbfix矿化技术注入玄武岩（→见4.7节）。蓝氢在整个欧洲的CCS部署计划中占有突出的地位。在大多数地方，蓝氢将是成本最低的清洁氢气生产方案。低生产成本对于支撑清洁氢气快速增长的需求以及满足所需的产能至关重要（60）。•3月，英国石油公司宣布计划在Teesside开发一个重大蓝氢生产设施，利用NetZeroTeesside来封存相关的二氧化碳。该项目到2030年将实现英国20%的氢气生产目标。•6月，挪威国家石油宣布计划将其宣布的HydrogentoHumber设施的产能提高两倍。•在H2morrow钢铁可行性研究评估在杜伊斯堡钢铁厂使用蓝氢之后，德国天然气输送系统运营商OGE、钢铁生产商蒂森克虏伯和挪威国家石油宣布三家将继续合作。他们项目的价值链将在2027年之前建成，出口的二氧化碳将在挪威或荷兰封存。融入CCS的重大电力项目在英国各地涌现。这些项目是在英国政府努力建立可调度电力共识的激励下出现的。这项共识认为，在可再生能源渗透率已经很高的背景下，火力发电可形成重要补充。•4月，挪威国家石油和SSEThermal公布了在恒伯地区开发两个低碳发电站的计划——−KeadbyHydrogen将是世界上第一个大型的的全氢能发电站，其峰值需求为1800兆瓦氢能。该项目将为前面提到的HydrogentoHumberCCS设施创造大量需求。−Keadby3是一个以天然气为燃料的900兆瓦发电站，配备碳捕集技术并通过恒伯设施封存二氧化碳。•5月，SSEThermal和挪威国家石油公布将在Peterhead共同开发一个900兆瓦配备碳捕集技术的天然气发电站。该项目捕集能力将高达150万吨/年，并通过Acorn项目封存二氧化碳。(Acorn是一个CCS项目，旨在实现基础设施再利用，促进苏格兰排放源集群的脱碳）。在欧洲其他地方也不断涌现出在发电站部署CCS的计划。例如，作为意大利北部拉文纳枢纽项目的一部分，有计划从拉文纳、曼图亚和费拉雷联合循环燃气轮机发电厂捕集二氧化碳。比利时也认为CCS是助力该国发电站脱碳的一个好办法。欧盟将2050年实现气候中和设定为一项具有法律约束力的目标，同时在2030年前将温室气体净排放量在1990年的水平的基础上至少减少55%。英国以及其他14个欧洲地区国家根据《巴黎协定》提交的《长期温室气体低排放发展战略》都将CCS作为一种可以帮助欧洲实现气候目标的技术。CCS的脱碳能力获得越来越多的认可，对该技术的政策支持也不断加强，但还需要看到更多进展。挪威政府带头推动欧洲气候雄心，在2020年12月做出了推进Langskip项目的开创性决定。目前项目正在建设中。二氧化碳初步将从海德堡水泥公司位于布雷维克的Norcem工厂捕集，如果获得额外的资金支持，还将从FortumOsloVarme垃圾发电厂捕集。由挪威国家石油、壳牌和道达尔成立的北极光合资项目负责管理相关的运输和封存设施。目前正在与年封存量达4800万吨的多个潜在客户进行商议，这一数字超过了目前全球每年的封存总量。随着荷兰政府开始划拨SDE++补贴，Porthos准备在2022年初做出投资决定，建设欧盟成员国的第一个商业CCS项目。富有诗意的是，其他能源企业也纷纷投身气候之战。今年夏末，道达尔能源、壳牌、EBN和Gasunie宣布计划在荷兰开发Aramis一个重要的CCS枢纽。一个名为Dartagnan的项目建议正逐步成形，该项目将在敦刻尔克地区开发二氧化碳基础设施，使二氧化碳能够出口到荷兰进行永久封存。英国政府可谓雄心勃勃，制定了到2030年底将温室气体排放减少68%的目标。英国政府公布了一份绿色工业革命十项计划，指出英国意图在2025年前后在两个工业集群中采用CCUS，到2030年建立四个类似站点，每年捕集超过1000万吨二氧化碳。为了实现这一目标，英国政府还宣布设立10亿英镑的CCS基础设施基金。在撰写本报告时，该国政府正在挑选第一批待开发的集群。DelpHYnus、东海岸集群、Hynet、苏格兰集群和VNetZero都符合资格标准。预计成功入选的集群将在2021年第四季度公布，最终的投资决定将在2022年初做出。目前在欧洲和英国有35个项目正在开发中。尽管其他地区也有CCS项目，但大多数都是利用北海的封存资源:•埃尼集团的拉文纳枢纽项目有可能成为地中海地区的第一批CCS项目。该项目现已被认定为石油和天然气气候倡议的启动中心。该项目在起步阶段先对意大利北部拉文纳埃尼的作业进行脱碳。该项目还有可能处理该地区第三方的排放。•在希腊，Energean公司正在评估如何将Prinos资产用于二氧化碳封存，估计其地下封存空间可以封存多达5000万吨二氧化碳。•匈牙利综合石油和天然气公司MOL，旨在利用在克罗地亚和匈牙利获得的碳捕集经验，为第三方提供二氧化碳封存服务。•HorisontEnergi正在开发的项目有可能成为欧洲第一个蓝氨工厂。该项目位于挪威北部的芬马克。通过与挪威国家石油合作，该设施将利用Polaris设施在巴伦支海封存二氧化碳。预计将在2022年底作出最终投资决定，并在2025年投入运行。3.0区域现状概览3.3欧洲及周边地区3.3欧洲及周边地区3839项目制氢发电站随着CCS项目逐步采用网络模式，单位成本和风险也随之降低。许多开发中的网络正在研究纳入二氧化碳运输，以扩大其覆盖范围，因此区域港口发挥的作用也受到越来越多的重视。Antwerp@C、Cinfracap以及Aramis等重大CCS项目都位于欧洲主要港口附近。CCS的未来很可能是覆盖多个产业集群和封存地点的跨国网络。欧盟欧盟计划通过欧盟的银行和市场发放大量资金以实现其气候目标。欧盟的分类法明确了哪些经济活动有助于减缓和适应气候变化。这个以科学为基础的工具认可CCS的作用，从而为该技术获得欧洲绿色债券创造了机会。7月，欧盟提出了"顺应55%减排目标"的立法建议，概述了与CCS有关的变化。该方案的核心是修订占欧盟排放量40%的欧盟排放交易计划（ETS）。具体变化有:欧洲各地正不断开发二氧化碳移除项目:•斯德哥尔摩ExergiKVV8设施是欧洲最大的生物质热电联产发电厂。该厂计划中的BECCS项目每年将从大气中移除多达80万吨二氧化碳。•在丹麦，Orsted、微软和阿克尔碳捕集公司正在合作研究在各种生物质燃烧发电厂部署BECCS。•在英国最大的约克郡Drax发电站，计划中的BECCS项目不断取得进展。6月，Drax宣布与三菱重工合作，在该电厂捕集二氧化碳。Drax还宣布与Bechtel进行战略合作，在全球范围内建设BECCS工厂，这反映出Drax在国家气候战略中的重要地位。•Storegga和CarbonEngineering宣布计划在2021年中期建造欧洲第一座大型DAC设施。位于苏格兰的Dreamcatcher项目将利用附近丰富的可再生能源和CCS基础设施，每年从大气中捕集50万至100万吨二氧化碳。如果在垃圾发电厂中引入CCS，有可能使垃圾燃烧实现零排放甚至是负排放，当然这取决于所使用垃圾的来源。欧洲各地已经认识到这种可能性，涌现出了一系列涉及此类工厂的CCS项目。•哥本哈根Amager资源中心（ARC）有可能是丹麦的第一个CCS项目。一个由能源技术开发和示范计划资助的试点项目目前正在运行中。全面建成投运后，该试点有望在2025年具备50万吨二氧化碳的年捕集能力，进而为哥本哈根成为世界上第一个碳中和首都的雄心做出重大贡献。•在英国，苏伊士集团正在开发一个从垃圾发电厂捕集二氧化碳的模块化系统，并考虑在其位于提赛德的HavertonHill工厂开展示范项目。•欧洲的其他地方正在开展多项关于垃圾发电厂CCS的早期研究。例如，瑞士的主要点排放源都是垃圾发电厂，且目前正有一项研究聚焦在KVALinth工厂应用CCS。随着对捕集封存二氧化碳的需求变得越发迫切，对运输和封存基础设施的需求也随之增加。有鉴于此，欧洲的二氧化碳封存发展迅速，已经超出了世界能源超级巨头的预期。HarbourEnergy公司、NeptuneEnergy公司、MOL和独立石油天然气公司纷纷公开表示有意向使用欧洲资产进行二氧化碳封存，而且他们只是部分表达意向的公司。3.0区域现状概览CCS倡导人多米尼克·冯·阿克腾博士海德堡水泥公司首席执行官价格(欧元每吨二氧化碳)2010201120082009201220132014201520162017201820192020202105101520253035404550•提高配额的年度削减率，以实现欧盟2030年的新目标•认识到二氧化碳运输方式不仅有管道运输，还应涵盖所有二氧化碳运输方式•将创新基金的规模扩大一倍（见下文）•增设碳边境调整机制，对进口的目标产品（如钢铁和水泥）设定碳价格，以避免"碳泄漏"。目前谈判仍在进行，立法应该在未来几年内完成。去年补贴价格达到历史最高水平。鉴于国家气候雄心和政策支持有增无减，又加之投资者对气候风险认识不断加深，整个欧洲难以减排的行业都在加紧探索CCS。在撰写本报告时，欧盟创新基金的第一次项目征集已经接近尾声，包括FortumOsloVarme在内的CCS项目已经进入最后阶段。第二次大规模项目征集将于10月启动，预算会更大，单阶段申请程序也会更快(见图14)。图13欧洲价格配额图海德堡水泥公司将引领全球水泥行业实现气候中和转型。为了支持这一目标，我们依靠一系列的措施组合。其中，最重要的是要增加使用替代燃料、替代二级胶凝材料（包括回收材料），以及碳捕集、利用与封存（CCUS）。我们行业脱碳的关键是探索、应用和推广碳捕集、利用与封存的技术解决方案。在从挪威、加拿大和英国等其他国家获得CCUS技术的宝贵经验后，我们迈出了下一步，于近期宣布在瑞典建设世界上第一个碳中和水泥厂。这将给我们整个行业带来变革，表明我们坚信CCS将以负责任的方式为碳中和做出贡献。多米尼克·冯·阿克腾博士拨款融资完毕3–10年每年分期付款投入运行项目里程碑最高支付40%不取决于核证减排量最高支付60%取决于核证减排量可行性研究FEED建设汇报期图14基于里程碑的欧洲创新基金拨付进度4140“我们行业脱碳的关键是探索、应用和推广碳捕集、利用与封存的技术解决方案。”二氧化碳移除垃圾发电运输和封存政策PORTHOS案例研究荷兰政府的气候协议指出到2030年在1990年的基础上将温室气体排放减少49%，到2050年减少95%的目标。荷兰政府的气候协议设定了相关部门的具体目标，包括要求荷兰工业部门在2030年前减排1430万吨。该气候协议以及相关政策允许通过CCS来实现高达720万吨/年的减排量。欧洲最大的港口鹿特丹港正在与企业和政府合作，实施重要的脱碳计划。鹿特丹港的二氧化碳运输枢纽和海上封存项目Porthos预计将成为第一个位于欧盟成员国的大规模CCS项目。作为鹿特丹港、Gasunie和EBN之间的合作项目，Porthos的位置非常理想:•从港口的工业排放源捕集二氧化碳•通过管道运输二氧化碳•二氧化碳封存在深海枯竭气藏中荷兰政府于6月确认分发SDE++补贴，给Porthos形成了一股强大的推力。SDE++是通过竞争筛选拨付，其资金来自于对能源消费的附加费用，这样做就弥补了欧盟排放交易计划配额和脱碳技术之间的成本差距。Porthos最初的排放源主要是由壳牌、埃克森美孚、液化空气公司和空气产品公司运营的设施，这些设施都获得了SDE++补贴。值得注意的是，在第一次招标中成功的CCS项目都与Porthos有关，且都代表了最低成本的脱碳手段。这些补贴价值约为21.23亿欧元，拨款为期15年，将使封存量达到234万吨/年10，相当于每吨60欧元。CCS项目约占SDE++总预算的40%，但占通过补贴实现的二氧化碳减排量的70%。还存在一些因素可进一步提高Porthos项目的价值:•计划的基础设施产能够大，处理能力达1000万吨/年。欧盟共同利益项目CO2TransPorts正在研究如何以最佳方式将Porthos与北海港和安特卫普港连接起来，因为在这两个地方，CarbonConnectDelta和Antwerp@C合作项目正在开发当地的工业碳捕集集群。•随着氢气注定在荷兰乃至整个欧洲的脱碳中发挥关键作用，出现了在港口地区建立开放氢气管道的想法。像H-Vision这样的项目将使鹿特丹成为欧洲的一个关键氢气枢纽。•随着欧盟排放配额变得越来越昂贵，SDE++计划的作用将被削弱。于此同时，对封存二氧化碳的需求预计将不断上升。图15PORTHOS示意图平台P18-A压缩站AZIEWEG气田P18-6气田P18-2‘s-Gravenhage气田P18-43.0区域现状概览3.3欧洲及周边地区挪威Langskip项目的预算已于2021年获得挪威议会的批准。总成本估计为251亿挪威克朗（合28.4亿美元），其中包括171亿挪威克朗（合19.3亿美元）的投资和80亿挪威克朗（合9.1亿美元）为期十年的运营费用。国家投入成本约为168亿挪威克朗（合19亿美元）。对FortumOsloVarmeWtE捕集厂的国家经费支持不超过20亿挪威克朗资本投资和10亿挪威克朗的运营费用。因此，还需要从欧盟和其他来源才能获得足够资金。丹麦2月，丹麦气候变化委员会建议丹麦政府尽快制定国家CCS战略。丹麦在夏季向欧盟提交了复苏和韧性计划，详细说明了支持丹麦二氧化碳封存场地开发和示范的补贴计划。德国德国最高法院裁定德国联邦政府的气候立法不够充分，这成为德国4月的一个里程碑式的案件。随后，德国联邦政府规定2030年之前减少55%的温室气体排放并在2045年之前实现净零排放具有约束效力。在通过《2030年气候行动方案》后，德国联邦政府同意斥资支持一项在初级工业中避免二氧化碳的计划。该计划支持在工业中使用CCS技术，以及更迅速全面地搭建CCUS工艺链。2019年，德国工业二氧化碳排放量为每年1.88亿吨，而2030年的目标要求工业排放降至1.4亿吨/年。德国是欧盟最大的钢铁和水泥制造国。工业界正越来越多地寻求政府支持，开发必要的基础设施，使捕集的二氧化碳能够出口到北海进行封存。工会不仅认识到CCS在实现转型正义中的重要作用，而且认识到在一个需要低碳产品的世界中，CCS可能成为一种具有竞争力的必需品。瑞典自1980年代以来，瑞典一直是气候政策发展的先驱。2021年1月，瑞典政府要求瑞典能源局为BECCS制定支持计划并在2022年实施，支持方式可以是反向拍卖，也可以是统一补贴。英国英国政府制定了一个雄心勃勃的目标，即在2030年底前将温室气体排放量减少68%。英国发布绿色工业革命的十项计划，意图在2020年代中期在两个工业集群中采用CCS，并在2030年前建设四个类似集群，捕集能力高达1000万吨二氧化碳。为了实现这一目标，英国政府还宣布了一项10亿英镑的CCUS基础设施基金。集群排序过程和商业模式的具体指导意见已于5月公布。集群排序过程的第一阶段将确定和排序适合在2020年代中期部署的CCUS集群。这些集群与政府商议后首先获得CCUS计划支持的机会，包括10亿英镑的基础设施基金。最终投资决定预计将在2022年初作出。英国已经制定出一套成熟的互补性CCS商业模式。运输和封存将统筹规划，有序落实。考虑到每种模式的独特性，已经为从电力碳捕集、可调度电力协议和工业碳捕集中获得的回报列出了单独的模式。1996年《伦敦公约》是一项管理在海洋环境中倾倒废物的国际海洋协议的修正案。《伦敦公约》针对CCS技术的修订，一直以来都为CCS技术提供更广泛的法律和监管支持。缔约方于2006年同意对该公约的最初修订，消除了部署CCS的一个重要国际障碍，并成为二氧化碳封存监管制度为数不多的典范。2009年的另一项修正案—解决禁止二氧化碳越境转移进行地质封存的问题—则陷入了僵局，因为促使这一修订案生效的缔约方数量不够。然而，2019年10月举行的第十四次缔约方会议达成协议，允许临时适用。虽然这项协议基本上让支持者得以继续二氧化碳跨境运输，但还有更多问题需要深入探讨:•如有临时适用以及安排或协议，必须向国际海事组织（IMO）递交声明并告知•必须符合《公约》规定的标准•对于包含跨境元素的项目，其重点将不可避免地回到国内落实上。国家监管机构和政策制定者应该通过落实必要的协议来支持项目并通知国际海事组织。对于欧洲这种项目多处于后期开发阶段的地区，加快这一进程将是近期的优先事项。随着Porthos项目商业案例的确立，工作重点将放在获得许可上，以便在2022年初做出最终投资决定，随后开始施工，预计在2024年投入运行。10来源:https://www.rijksoverheid.nl/documenten/kamerstukken/2021/06/08/kamerbrief-voorlopige-resultaten-sde-2020-en-voortgang-sde-2021.俄罗斯在少数几家公司的推动下，CCS在俄罗斯的能源讨论中所占比重越来越大:•今年年初，Novatek表示计划在其亚马尔液化天然气设施中开展碳捕集。•6月间，Novatek和俄罗斯钢铁制造商PAOSeverstal宣布签署合作备忘录，以开发替代能源和温室气体减排技术。双方将考虑开展一个联合试点项目，利用CCS从天然气中生产蓝氢。•6月，俄罗斯能源巨头GazpromNeft与壳牌达成协议，探讨在双方位于俄罗斯的合作项目部署CCS的可能性。GazpromNeft还表示，双方将讨论在蓝氢生产中使用CCS。非洲许多非洲国家都面临着在增加能源供给、脱碳以及经济增长之间取得平衡的挑战。碳捕集的进展缓慢，但有迹象表明有兴起之势。例如，埃尼集团目前正在研究利比亚的一个项目。对全球低碳氢气市场日益增长的预期正在推动莫桑比克、安哥拉和尼日利亚等石油和天然气生产国加大对蓝氢的关注力度。这些国家希望国家经济所依赖的资源能够用于蓝氢生产，从而避免在全球低碳转型的过程中成为闲置资产。4243欧洲监管进展周边地区CCS项目主要分布在卡塔尔、沙特阿拉伯和阿联酋，特别是在阿布扎比。三个CCS设施每年捕集量约370万吨二氧化碳:•卡塔尔天然气公司从拉斯拉凡（RasLaffan）天然气液化厂每年捕集210万吨二氧化碳。•沙特阿美石油公司哈维耶天然液化气厂年捕集量为80万吨二氧化碳。捕集的二氧化碳用于证明乌斯马尼亚（Uthmaniyah）油田EOR的可行性。•阿布扎比国家石油阿尔雷亚达（AlReyadah）项目一期工程（总共至少三期），位于阿布扎比的阿联酋钢铁厂每年捕集80万吨二氧化碳。拉斯拉凡和阿尔雷亚达两个项目已经开始制定扩建计划:•卡塔尔天然气公司预计到2025年将其捕集能力扩大到500万吨/年。•阿布扎比国家石油估计，阿尔雷亚达二期工程到2025年可以每年再捕集230万吨二氧化碳，第三期工程到2030年可以从Habshan和Bab天然气处理设施每年再捕集200万吨二氧化碳。即便没有进一步的CCS部署，这些项目也可以在2030年之前将该地区二氧化碳总捕集能力提升至每年1000万吨。该地区还有两座二氧化碳封存设施，不过封存的持久性不能保证:•沙特基础工业公司朱拜勒乙烯工厂年捕集能力为50万吨二氧化碳，主要用于甲醇和尿素制造。•卡塔尔燃料添加剂公司的甲醇精炼厂年捕集能力为20万吨二氧化碳。阿曼和阿联酋计划新建的煤电厂将采用CCS，以配合国家自主贡献目标。各方普遍认为，即使在不增加重工业CCS计划的情况下，该地区的二氧化碳年捕集能力也能再增加500万-1000万吨，使其年捕集能力达到1500万-2000万吨。无论是从目前的规模还是短期的前景来看,海湾合作委员会地区在CCS部署方面的重要性常常被忽视。位于阿拉伯联合酋长国和沙特阿拉伯的三个现有CCS设施已经占到了每年全球二氧化碳捕集量的百分之十左右11。而欧洲只占百分之四12。海湾合作委员会地区有望在未来十年内实现CCS活动的巨大腾飞。这种增长的主要来源有:•《联合国气候变化框架公约》13下国家自主贡献（NDC）登记册中写入各国脱碳承诺•区域气候变化行动不断加强，包括大幅增加可再生能源和CCS的贡献，特别是针对国内能源部门的化石燃料发电•预计到2030年，当地EOR作业对二氧化碳的需求将增长至少五倍之多14•沙特石油公司和阿布扎比国家石油公司目前已经是世界上碳足迹最低的石油公司15，仍希望继续减少石油和天然气生产的碳足迹•CCS通过将天然气重整与CCS结合，来支持生产出口更多低碳氢气•建立“清洁和有竞争力"的重工业，确保其具有广泛基础，可以支持工业多样化计划•最近G20对沙特阿拉伯促进循环碳经济纷纷表示支持16。这项由阿卜杜拉国王石油研究中心推出的计划将CCS放在了核心位置海湾合作委员会地区二氧化碳排放源的集中度也有利于CCS的发展。如图16所示，在五个国家中的四个国家，2025年预估二氧化碳排放量将更多地来自发电，而不是石油和天然气作业。海湾地区主要排放者在地理上的集中度，除了有利于减少工业脱碳所需CCS设施的数量外，还有利于二氧化碳基础设施网络的建设，进而降低总体成本，为新的CCS项目注入动力。(F17)112020年全球4000万吨二氧化碳捕集量中，该区域占370万吨（全球碳捕集与封存研究院，2020）。122020年全球4000万吨二氧化碳捕集量中，该区域占170万吨（全球碳捕集与封存研究院，2020）。13例如，见阿联酋提交的修订版（阿联酋，2020），将其2030年的排放量减少23.5%。14预测仅限ADNOC，到2030年EOR二氧化碳需求量将增加6倍(S&PGlobalPlatts,2020a)。15例如，见2020年标普全球石油产品碳足迹分析(S&PGlobalPlatts,2020b)。16根据2020年11月的报告(ChathamHouse,2020)。3.0区域现状概览3.4海湾合作委员会(GCC)国家3.4海湾合作委员会(GCC)国家循环再利用清除降低10%至2035年GCC国家捕集能力将高达60循环碳经济阿联酋和沙特阿拉伯的三座设施已经占全球年捕集量的10%，约370万吨/年。接下来十年，GCC地区已经是蓄势待发，准备在CCS领域大展身手。GCC地区已是蓄势待发欲在CCS领域大展身手如果CCS的部署力度顺应大趋势不断加强，则整个GCC地区的捕集能力到2035年可达6000万吨/年。仅为预测2020年底，20国集团领导人支持沙特阿拉伯阿卜杜拉国王石油研究中心提出的循环碳经济概念。这一概念认可并重视所有二氧化碳减排形式。巴林科威特阿曼卡塔尔沙特阿拉伯阿联酋燃气发电13.331.112.320.7169.838.0燃油发电12.10.244.9燃煤发电7.715.4其他工业1.29.917.413.468.912.0图162025年大型二氧化碳排放点源预估单位：每年百万吨二氧化碳来源：卡玛尔能源，全球碳捕集与封存研究院网络直播，2021年2月23日4445Mtpa项目与基于税收的激励措施（如碳税或ETS）相比，排放性能标准（EPS）似乎更有可能成为推动CCS的一条途径。作为一种多元形式，EPS对该区域低碳重工业发展战略形成一种补充。例如，至少在阿曼和阿联酋，EPS应该确保新建煤厂的许可符合低碳能源系统的承诺。在未来两到五年内，支持CCS的政策将不断涌现，预示着可能出现图17中的向上趋势。国家政府参与二氧化碳基础设施发展以促进二氧化碳捕集投资是相对较新的CCS政策，对于GCC地区可能具有特殊意义。波斯湾沿岸大规模排放企业高度集中，且靠近EOR用户，这对于CCS枢纽和集群模式来说是个利好。这对于所有GCC国家都很有意义，因为可以吸引跨境合作。如果该地区要实现CCS最大增长，那么这种合作趋势也应该在未来两到五年内实现。CCS增长的驱动力之强之广，使得该地区对未来10-15年CCS的前景抱有坚定信心。全球碳捕集与封存研究院在阿布扎比设立新办公室就是这种信心的体现。构建CCS的长期预测可谓困难重重。然而，对CCS技术范围的质量分析则表现出一定的可能性。卡玛尔能源公司对海湾合作委员会地区进行了分析，按主要行业类型划分了年度范围（见图17）。必须要强调的是，二氧化碳利用/封存曲线是一个绝对范围或潜力的指标，而不是预测。如果该地区实现了各个层级水平的CCS目标，那么这对于得出一些指向性的二氧化碳捕集量是有用的。18)以每年1500万-2000万吨二氧化碳作为2030年前GCC地区暂定总捕集量，该数字约占同年技术范围的20%左右。如果能将CCS项目交付保持在这一水平，该地区到2035年将达到3000万吨/年。如果部署CCS的力度顺应大趋势继续加强，假设交付率简单地翻一番（但仍然只有技术范围的40%），二氧化碳捕集能力甚至可能在2035年达到6000万吨/年。这与IEA可持续发展情景（SDS）中该地区CCS的活跃度相一致17。这似乎是可以实现的。政策与世界其他地区相比，GCC地区的CCS增长趋势不太依赖于政策激励。该地区气候政策相对缺位，政府关注的是脱碳的战略问题，而且越来越关注环境问题，而非政策的制定。捕集工业二氧化碳的经济可行性主要是由EOR价值驱动的。尽管如此，短期内仍然需要立法和/或监管框架来促进和提升整个地区的CCS活力。强有力的框架和支持性的政策可以促进增长。17见IEA的ETP-2020清洁能源过渡中的CCUS报告（IEA，2020）。3.0区域现状概览CCS倡导人亚当·西明斯基KAPSARC总裁虽然在应对气候变化的行动上达成的共识多围绕净零措施，但对于在众多可能的净零排放途径中采取哪种途径，却一直难达成一致意见。一些人主张削弱碳氢化合物的角色，另一些人则建议采取更包容的办法，拥抱所有低碳选项。在对净零路径的建模中，我们发现大规模部署CCUS是至关重要的，不仅可以降低成本，而且可以为实现气候目标提供某种程度的保障。如果没有CCUS，实现净零排放的途径将依赖于一系列狭窄的技术，主要针对可再生能源的电气化。CCUS使得电力部门和工业应用可以继续使用碳氢化合物，同时鼓励蓝氢和直接空气捕集（DAC）。这些做法都可以大大降低成本。实现净零的4R路径解锁了循环碳经济中所有与降低、再利用、循环和移除相关的选项。“在对净零路径的建模中，我们发现大规模部署CCUS是至关重要的，不仅可以降低成本，而且可以为实现气候目标提供某种程度的保障。”亚当·西明斯基140014001200100080060040020002027202820292030203120322033203420352018201720192020202120222023202420252026二氧化碳捕集量Mtpa天然气处理煤电天气液化精炼氢气钢铁直接还原水泥甲醇乙酰基尿素/氨气电制铝二氧化碳利用/封存图17至2035年GCC地区CCS预估技术范围单位：百万吨二氧化碳信息来源：卡玛尔能源，全球碳捕集与封存研究院网络直播，2021年2月23日4746484.0路径聚焦1.02.02.1102.2122.3223.03.1263.2323.3383.4444.1环境、社会与治理505053545558596268707649要实现《巴黎协定》中规划的净零未来，就需要调动资金，帮助今天对气候影响大的公司转型成为未来的低碳领导者。对于水泥、钢铁、航运和航空等难以减排的行业来说，CCS可以成为大规模脱碳具有成本效益的解决方案。我们已经有了绿色债券和绿色贷款，但我们需要创造更多以转型为特色的金融产品，让那些辛辛苦苦利用CCS进行脱碳的公司能获得更多投资。IPCC等国际气候机构认为，向净零经济的过渡需要显著扩大CCS设施的规模。因此，为CCS融资是减排的一个重要组成部分。CCS倡导人佐伊·奈特董事总经理兼集团负责人汇丰银行可持续金融中心“为CCS融资是减排的一个重要组成部分。”4.0路径聚焦4.1环境、社会与治理4.1环境、社会与治理全球范围内对环境、社会和治理（ESG）相关问题的关注度迅速加强。联合国可持续发展目标（UNSDGs）和《巴黎协定》等专门的国际行动以及制定和加强国内气候政策和国内社会及环境保护，都彰显了这种不断增长的趋势。在衡量ESG绩效时，环境因素的重要性不断上升。然而，在许多情况下，气候变化已经成为这些环境因素的同义词，这一问题现正推动报告和评估活动的稳步增长。各方都期望企业密切关注并报告对其核心活动至关重要的ESG因素。对于投资者、股东和广大公众来说，企业如何应对ESG是一个越来越重要的考量因素。虽然许多进步的公司渴望采取更利他的、可持续的做法，但变化也是由外部推动的，比如投资方社会意识不断加强，股东越来越有见识，公众围绕ESG的活跃度越来越高，都在推动进步。把ESG纳入商业战略可以带来商业利益。研究表明，围绕ESG的企业透明度是投资界各部门的一个重要考虑因素。投资者越来越青睐那些积极主动解决这个问题的公司。金融机构对ESG绩效的考量以及筹资成本等因素也倒逼企业更密切地关注其自身活动的影响。研究表明，公司在ESG方面的表现越好，获得资本的成本越低，这二者之间的联系越来越清晰。不过ESG和商业表现之间的关系可能不太明显。一些地区的评论员认为两者存在关联，而另一些评论员则心中存疑。由于政策和监管干预、对金融风险的恐惧以及诉讼风险，自愿报告环境、社会和治理因素正转向更正式的报告方式。在一些司法管辖区，财务报告现在涉及披露ESG和投资决策的相关要求。澳大利亚储备银行、澳大利亚证券和投资委员会以及澳大利亚审慎监管局等澳大利亚行业监管结构都强调ESG必须纳入董事会决策和披露程序，特别是气候变化。各方对传统报告的披露程度明显有更高期望。英国政府和行业监管机构也采取了类似方法。2020年11月，英国政府发布了正式路线图，指出公司和资产所有者未来可能要提交强制性气候报告。这与气候相关金融披露工作组（TCFD）的建议一致。许多大公司长期使用传统保守的报告方法。现在取而代之的是寻求能管控和积极应对ESG风险的系统。当前ESG计划中的CCS活动CCS如何缓解企业二氧化碳密集型活动的影响以及由此而面临的外部压力，在很大程度上还有待发掘。全球碳捕集与封存研究院的研究表明，一旦CCS技术作为一种商业上可行的减缓方式而受到认可，其ESG的优势将引起投资者和企业的兴趣。面临大量碳风险的机构会采用低碳技术，证明其对减少二氧化碳的承诺，并改善公众和投资者对企业活动的看法。很少有人思考CCS对ESG评估的影响。只有数量有限的评级模型明确提及CCS或承认CCS的可能性。虽然偶尔有报告会提及CCS潜在减排能力，其重要性却几乎无人涉足。前景对于寻求推动CCS技术更广泛部署的企业而言，ESG前景呈现出高度的不确定性。尽管投资界和评级界很早就意识到CCS的潜力，但在过去10年中，由于部署水平低，商业投资少，使得对该技术的考虑很少，对ESG评级的影响也很小。但是，许多高排放行业面临的压力越来越大，需要在碳约束的背景下应对其经营活动的ESG影响。过去一年中，CCS商业部署的规模不断扩大。此外，CCS助力实现净零目标的作用获得广泛认可，使得对CCS的认知进一步提高。进一步强调将减排活动纳入强制性报告计划，并将资本导向更可持续的投资，可促使企业和投资者考虑CCS及其他技术。确保报告方法和ESG评估计划充分体现CCS的价值是至关重要的1。4.2碳捕集与封存投融资国际能源署（IEA）、政府间气候变化专门委员会等可靠机构的分析表明，CCS在实现雄心勃勃的气候目标方面具有重要作用。其中一个例子是IEA的可持续发展情景（IEA-SDS）模型（见图21）。IEA-SDS定义了一条路径，即从现在到2050年，世界上15%的减排量是通过CCS实现的。这相当于到2050年部署2000个大规模设施——每年约有100座设施投入使用。这方面的资本需求约为6500亿-13000亿美元1，视CCS成本随装机容量而降低的速度而定。这条路径需要前所未有的资金量，且应主要来自私营部门，因为世界上大部分的流动性都锁定在私营部门内。�气候风险是CCS投资的驱动力气候变化带来了一系列前所未有的、高影响高概率的风险，统称气候风险。这其中包括因政府行动而产生的转型风险。由于各国政府纷纷实施缓解气候变化的政策，例如，排放绩效标准和碳税，这对高排放企业的盈利能力构成威胁。这些企业自然会采取行动，使自身免受转型风险的影响。金融组织也面临类似压力，需要降低转型风险。与《巴黎协定》最终接轨，即气候接轨，将成为私有部门CCS投资的一个关键驱动力。21)工业界无一例外，都还没有与《巴黎协定》接轨。钢铁、水泥、化肥、化工和能源等行业是排放密集型行业，提供的都是必不可少的商品和服务。这些行业构成了全球经济的主体部分。寻求减轻气候转型风险的金融机构可以从这些重要行业中撤资，或者留在这些行业并鼓励它们快速做出气候接轨。在现实中，最常见的是这两种策略同时采用，一些机构选择通过债务或股权投资来支持高排放部门。例如，挪威1万亿美元的政府养老金全球基金和日本1.36万亿美元的政府养老金投资基金正在就气候变化问题与企业接触，这两家机构并没有退出化石燃料投资。气候接轨的紧迫性已经催生出绿色金融产品和资产类别，由贷款人创造出的专门债务形式。最近的一项创新是快速增长的可持续发展关联贷款（SLL），其内置机制在借款人实现某些ESG目标时产生较低的贷款利率，如果他们表现不佳则产生较高的贷款利率。SLL和类似的金融产品最终可能为CCS项目所用，来实现环境目标。1关于ESG及其与CCS的关系，详见本院《思想领导力报告：环境、社会和治理评估与CCS》。要做到与气候接轨，金融机构必须:1.明确理解现有资产组合与低于2摄氏度路径的关系2.致力于采取必要举措与上述路径汇合3.调整资产组合，直至实现气候接轨。要与这条路径汇合，金融机构应做到:1.增加低碳投资2.支持高碳强度部门的转型2020203020402050资产组合的排放实体经济中资产的价值20002010气候接轨的轨迹20501990佐伊·奈特5150图18实现气候接轨的前提以及对高碳资产的影响ESG对企业的影响强制报告对CCS的需求CCS价值链涉及广泛的技能和知识。除去天然气分离这个例外情况，在大多数情况下，二氧化碳捕集厂的操作员不具备处理和运输密相气体，或评估和操作地质设施的能力。同样，主体工厂运营商，如水泥制造商，也不可能拥有二氧化碳捕集、运输或地质封存方面的专业知识。在大多数情况下，一个达到最高效率的价值链将涉及多个参与方，每个参与方专门从事一个组成部分。一个CCS项目需要协调多个投资决策，且都需要很长的周期。一旦CCS项目开始运行，价值链上的各方仍然相互依赖。封存运营商依靠捕集运营商来提供二氧化碳，反之亦然。如果链条上的任何一个环节出现问题，整个链条都会出问题。这就产生了跨链风险。一般来说，产业和企业的区域性聚集创造了一个有利于所有人的产业生态系统。CCS网络可以为捕集和封存运营商提供多个客户或供应商，进而降低了交易方风险或跨链风险。跨境运输网络让缺乏良好二氧化碳封存资源的国家也能开展CCS项目。例如，法国敦刻尔克、比利时根特和瑞典哥德堡等工业地区正计划汇集工业二氧化碳进行液化并运往北海封存，例如通过挪威的北极光项目。北海为这些国家提供了高质量的封存资源和很大的成本优势。政府为CCS投资创造有利环境政府在支持CCS投资方面具有重要作用。政府可以提供直接的财政支持，如资本赠款，以减少CCS项目承受的商业债务。此外，政府可以授权专业金融机构--如开发银行、多边银行和出口信贷机构--来支持CCS投资。这些专业金融机构可以提供低成本的贷款和保险，为CCS项目中风险最高的部分提供资金。图20展示了适用于CCS投资的典型项目融资结构。4.0路径聚焦4.2碳捕集与封存投融资项目投融资从商业角度来看，CCS项目的投融资存在障碍。CCS项目风险高（导致资本成本上升），且资本密集。因此，大多数资金来自大公司的资产负债表，即企业投融资模式。这意味着CCS的投资风险没有反映在资本成本中，但贷款人对公司资产有充分的追索权。较小的公司和那些资产负债表受限的公司不能以这种方式注资CCS设施。他们需要项目融资，这限制了对一个融资项目的追索权，加剧了风险，导致更高的债务成本和整体项目成本。这就会造成资金缺口（图19）。(F22)4.0路径聚焦4.3碳捕集与封存网络目前的一种新兴趋势是开发从多个排放源捕集二氧化碳的CCS网络。网络通过共享更大的二氧化碳液化设施和港口设施、二氧化碳压缩设施和管道等基础设施，为单个CCS站点提供规模经济的优势。图22显示了澳大利亚的指示性管道成本（1）。二氧化碳捕集后可以气相（压力低于74巴）或密相（高于74巴）进行运输。图22中的管道成本估算（包括所有的资本和运行支出）显示，小流量的二氧化碳会推高每吨的管道成本。一旦气相流量超过约25万吨/年或密相流量超过约100万吨/年，就可以实现大部分的规模经济。尽管管道成本因地而异，但这个趋势适用于所有地方。通过集中捕集来自多个较小的捕集厂的二氧化碳流，可以实现运输成本的最小化，这是一个明显的激励因素。在倾向于采用航运二氧化碳的地方（如沿海地区，离海上封存地较远），规模经济可以降低每吨共享的液化基础设施和港口装卸的成本。共享封存设施也能降低成本。钻井费用高昂，存在大量的固定成本，且不会因井身直径和二氧化碳注入量的不同而有太大变化。因此，更为合理的投资是投入更大的捕集量，在多个来源之间分摊封存成本。共享运输和封存基础设施使较小规模的二氧化碳捕集项目（约20万吨/年或更少）成为可能。在美国，2019年约有2.98亿吨的二氧化碳是由4931个独立设施（2）排放的，每个设施每年排放的二氧化碳不到20万吨。它们占美国工业设施排放量的近16%。世界其他地区也有大量的二氧化碳分布在较小的设施中。净零目标要求这些设施实现脱碳，而CCS网络可以为这些设施提供经济的、必不可少的基础设施。债务成本为CCS项目筹集的资金如果风险得以良好管控，则贷款条件会更有优势，包括更低的贷款利率。这使得项目能够达到（甚至超过）所需的最低资金水平。如果风险得不到良好管控，将推高贷款利率。这会降低项目所能获得的贷款额度，形成资金缺口。所需最低债务金额资金缺口图19项目风险会影响CCS项目可获得的贷款额度。如不能得到有效管控，就会导致形成资金缺口。政府财政拨款借债出资特别目的载体偿债二氧化碳捕集与封存的价值借款方政策机制托管机构如:赠款、优惠融资母公司图20如何利用项目融资架构促进CCS投资204020302020201010203040当前趋势已声明政策情景可持续发展情景GtCO2050效率燃料转换、CCUS及其他可再生能源工业电动汽车建筑电力照明与工业轿车与卡车重工业空调航空与航运核能燃料转换包括氢能电动汽车CCUS发电CCUS工业行为改变资源效率风能太阳能光伏生物燃料运输其他可再生能源发电其他可再生能源终端利用氢能图21IEA可持续发展情景0.10.20.30.40.50.633.544.55密相曲线气相曲线管线成本美元/公里/吨00.511.522.5CO流量Mtpa5253图22二氧化碳管线指示性成本-密相(>74巴)和气相4.3碳捕集与封存网络碳捕集与封存网络降低链条风险西格弗里德∙俄斯沃姆德国工业联合会（BDI）主席CCS倡导人•化石燃料结合CCS（蓝氢）•生物质•可再生电力或核能供电的电解制氢（绿氢）当氢气用于各种工业、运输和固定能源时，每年可实现数十亿吨的减排量。氢能委员会估计，到2050年，氢气需求量可能超过5亿吨，每年可减少60亿吨排放(8)。要实现60亿吨/年的减排量，需要增加清洁氢气的需求和供应。抓住这个机遇的两个关键因素是规模和成本：•从2020年到2050年，生产规模必须从100万吨/年扩展到超过5亿吨。•考虑到当前的政策环境，生产成本必须低到足以与化石燃料竞争，以刺激需求。(F25)4.0路径聚焦4.4工业4.4工业CCS是全球工业企业的一个重要脱碳解决方案。重要排放密集型行业，如化工、钢铁和水泥，有时被称为"难以减排的行业"。这些部门在产品制造时产生二氧化碳是无法避免的。使用可再生能源或专注于能源效率其实从根本上无法解决这些企业的绝大部分排放量。全球水泥行业每年排放约41亿吨二氧化碳（3），减排挑战相当大。尽管该行业正在探索替代化石燃料并提高能效的方案，但仍须解决核心煅烧反应产生的二氧化碳。石灰石（CaCO3）被分解成氧化钙（CaO）和二氧化碳。无论该行业使用何种燃料或动力来源，每得到一吨氧化钙（水泥的主要成分）就会产生0.785吨二氧化碳。仅仅是这一过程产生的二氧化碳每年就超过20亿吨。要减少这部分二氧化碳排放，CCS是一个必不可少的选项。燃烧后捕集技术可以捕集混合燃烧的二氧化碳并加以处理。海德堡水泥公司在挪威的NorcemBrevik工厂正在开发这种技术方案，这是一个年产40万吨的捕集设施，目前正在建设中（4）。阿克尔碳捕集公司为该项目设计、采购、施工承包商和技术供应商（5）。海德堡水泥公司最近宣布了一个更大的"碳中和"项目，捕集能力达180万吨/年，项目位于瑞典的Slite水泥厂（6）。Slite项目具有重要意义，不仅因为其规模，而且因为该项目准备打造世界上第一座碳中和水泥设施。水泥行业的另一条CCS路径是将生料与燃烧气体隔离，来分离煅烧二氧化碳。这种做法已经在比利时的LEILAC2示范项目中应用。该项目采用了Calix的新型煅烧技术。作为煅烧过程的产物，高纯度工艺二氧化碳被捕集后，直接压缩，然后运输。全球钢铁行业是另一个排放大户，在2019年产生26亿吨的直接二氧化碳排放（7）。这个行业对CCS兴趣越来越浓厚。鉴于全球范围内安装了大量成熟工厂，而且工厂的寿命超过50年，因此这些工厂必须进行改造。钢铁行业目前只有一个正在运行的CCS工厂（阿联酋钢铁工业公司的阿布扎比工厂）和一个处于开发阶段的工厂（塔塔钢铁公司在荷兰的Everest项目）。该行业要实现其脱碳目标，必须将对CCS的兴趣转化为更多活跃的项目。铝冶炼业由于历来使用的都是电网电力，因此对排放产生了很大影响。现在许多制铝企业主要使用的是可再生电力，特别是水电，焦点已经转向范围1（现场）二氧化碳排放。铝的冶炼是一个非常成熟的电化学过程，当氧化铝被还原成金属铝时，碳阳极会氧化，产成二氧化碳。二氧化碳混合新鲜空气经过管道离开熔炼炉，形成非常稀薄的二氧化碳流。由于捕集稀薄二氧化碳的资本和运营成本很高，CCS这个解决方案难度很大，但对于世界上已安装的大型冶炼厂来说，这是最好的可用方法。新型的不使用碳阳极的冶炼技术正在开发中，但此类技术不太可能以铝业在2050年达到净零排放所需的规模部署，而且也不适于改造。4.0路径聚焦碳捕集、利用与封存技术（CCUS）是工业脱碳的一个关键因素。只有对避免二氧化碳排放的最有效技术进行公开、透明和公正的辩论，所有实现碳中和的努力才能成功。仅仅推广可再生能源和提高能源不足以应对这一挑战。特别是在减少工业过程排放方面，目前尚缺乏经济上可行的CCUS替代方案。鉴于德国工业能源密集且气候目标雄心勃勃，我们必须严肃探讨将CCUS作为一个重要组成部分纳入气候保护工具箱。CCUS也是实现净零排放道路上的重要基石，是政府所期望发展的氢气经济的一部分。很明显，使用避免碳排放的技术自然离不开社会和政治层面的接受度。接受度需要一个最基本的条件，那就是摆明事实。西格弗里德∙俄斯沃姆SMR无CCSSMR+CCS(90%捕集)ATR+CCS(94%捕集煤炭气化无CCS煤炭气化+CCS(98%)捕集电解+电网供电电解+电网支持的可再生电力电解+100%可再生电力ATR制氢的排放强度(kgCO2/kgH˜)0510152025范围1排放NGCC电力排放假设天然气联合循环的排放强度为400kgCO2/MWh，电解的排放强度为55kWh/kgH2；电网支持的电解有37%使用零排放的可再生电力。甲烷和煤炭生产途径所需的电力是全生命周期的，包括甲烷和煤炭生产中使用的电力（9）。天然气和煤炭生产的逃逸性排放没有明确考虑，会纳入化石燃料路径的全生命周期排放。可再生能源发电设施的建设和维护的生命周期排放也没有考虑，会纳入这些生产路径的排放强度。SMR=蒸汽甲烷改造ATR=自热改造NGCC=天然气联合循环发电图23各种制氢技术的排放强度氢气利用2050清洁氢气化石燃料来源结合CCS或可再生电力驱动的电解制氢）氢气混合其他气体（化石燃料来源,无CCS，或氯碱尾气）纯氢（化石燃料来源,无CCS）发电运输工业能源建筑供热和供电工业原料0100200300400500百万吨氢气120Mtpa氢气生产2050530MtpaH生产2020灰氢化石燃料来源,无CCS:97%氯碱尾气:2%清洁氢气化石燃料来源结合CCS或可再生电力驱动的电解制氢:1%100%清洁氢气(混合绿氢和蓝氢)所有数字都是近似值。2050年的利用数据取自氢气委员会2017年报告。图242020年和2050年氢气生产和利用5455“碳捕集、利用与封存技术（CCUS）是工业脱碳的一个关键因素。”4.5氢4.5氢清洁氢气的作用清洁氢气的生产方式有三种:位于澳大利亚偏远西北部的亚洲可再生能源中心（AREH）项目，如果建成，将是世界上最大的绿氢项目，计划每年生产1000万吨氨。每年所需氢气大约176万吨氢气，主要通过电解水生产，由位于5750平方公里土地上的23吉瓦太阳能光伏和风能供电(14)。2图26比较了AREH项目可再生氢气的资源需求，以及使用CCS的天然气或煤炭生产等量氢气的资源需求。、F27)与可再生氢气相比，蓝氢生产需要土地和电力适中。例如，通过结合CCS的蒸汽甲烷重整（SMR）生产176万吨氢气（相当于一个AREH项目）需要大约14平方公里的土地，假设二氧化碳管道长500公里，管廊20米宽，工厂占地2平方公里，四口二氧化碳注入井位于2平方公里区域内。生产蓝氢还需要获得煤炭或天然气以及用于地质封存二氧化碳的孔隙空间。煤炭和天然气行业都很成熟，有完善的供应链，因此在任何地方用煤炭或天然气生产蓝氢都不存在大问题。全球的二氧化碳地质封存资源也足以让CCS在氢气生产中充分发挥作用——在任何气候减缓情景下，CCS的封存空间都是充足的，可用于所有行业的所有应用场景。举例来说，在一个极端假设情景下，即2050年生产的5.3亿吨清洁氢气都是蓝氢，每年的二氧化碳封存需求仅为76亿吨3，而与之相比，全球封存能力是以数万亿吨计。清洁氢气的生产成本不仅受资本要求的影响。天然气的价格会影响蓝氢的成本，可再生能源的质量（影响电价和电解器的容量）也会影响到绿氢的成本。总的来说，用煤或天然气结合CCS生产的氢气是成本最低的清洁氢气，未来预计仍将如此，除了那些能够获得最优质的可再生资源和最低价可再生电力的地区以外。(F28)除图28所示与氢气生产相关的直接资本和运营成本外，场外的生产配套基础设施也需要资金：:CAPEX+OPEXSMRSMR+CCSCGCG+CCS电解SMRSMR+CCSCGCG+CCS电解目前成本长期成本USD/kgH012345678燃料高燃料低SMR=蒸汽甲烷重整CG=煤气化CCS=碳捕集与封存(15)图27目前和长期制氢成本•对于绿氢，配套基础设施包括建设可再生能源发电能力，必要时还包括相关的输电线路。•对于蓝氢，配套基础设施包括二氧化碳管道和地质封存资源的开发。图28估算了两种极端情况下基本配套基础设施的资本成本，即生产5.3亿吨蓝氢或绿氢（氢能委员会估计的2050年潜在需求）。支持5.3亿吨绿氢的成本将超过8万亿美元，而蓝氢的成本则约为3000亿美元。这包括管道、发电和配电（16）。这些成本估算中包含了许多假设。虽然并不确定，但这些估算表明，支持生产气候相关数量的绿氢所需的基本基础设施成本，可能比支持使用化石燃料结合CCS生产相同数量的清洁氢气所需的基础设施高出20或30倍。•电解制氢，或使用结合CCS的煤或天然气制氢，用水量差异不大——天然气加CCS约为每公斤氢气用水6公斤，煤加CCS或电解约为每公斤氢气用水9公斤（11,12）。•电解的电力需求非常高，达到55kWh/kgH2(13)，而天然气加CCS为1.91kWh/kgH2，煤加CCS为3.48kWh/kgH2——包括生产天然气或煤所需电力（9,13）。•可再生氢气需要充足的土地面积来承载风力和/或太阳能光伏发电能力。•结合CCS的化石燃料制氢需要土地铺设二氧化碳管线和注入基础设施。此外，还需要煤或天然气以及用于地质封存二氧化碳的孔隙空间。4.0路径聚焦4.5氢蓝氢具有快速扩大规模的良好条件。自1982年以来，已经开启了商业化生产，每个设施单日产能达数百至上千吨。相比之下，日本福岛由风能和太阳能驱动的世界上最大电解氢生产设施，单日产能只有约2.4吨的绿氢，假设有足够的电池储能空间。目前有七个生产蓝氢的商业设施。根据预期可用性，这些设施的总产能高达130万-150万吨/年。为了迅速扩大清洁氢气的生产规模，某些资源是必不可少的。在一个特定地点生产清洁氢气的最佳方式是由可用的土地、水、电、煤、天然气和用于封存二氧化碳的孔隙空间决定的:设施制氢能力(吨/天)制氢工艺氢气利用运行开始时间EnidFertiliser200(合成气)甲烷重整化肥制造1982GreatPlainsSynfuel1,300(合成气)煤气化合成天然气生产2000AirProducts500甲烷重整石油精炼2013Coffeyville200石油焦气化化肥制造2013Quest900甲烷重整沥青升级（合成油生产）2015ACTLSturgeon240沥青残渣气化沥青升级（合成油生产）2020ACTLNutrien800甲烷重整化肥制造2020图25结合CCS的制氢能力(10)2项目总面积为6500平方公里，包括额外的3000兆瓦的风能和太阳能光伏发电能力，将输出电力。3假设结合CCS的煤气化和结合CCS的SMR所生产蓝氢的比例为50:50。025,000,00050,000,00075,000,000100,000,000CG+CCSSMR+CCS水M电MWh煤吨甲烷吨15,882,35317(CG+CCS)14(SMR+CCS)5,7506,141,1763,370,58897,058,82413,411,7656,529,412381315,882,3535,75011,117,6470(电解)0电解（AREH项目）020004000600010203040需要封存的捕集二氧化碳Mt土地面积需求km电解路径的土地需求摘自AREH项目网站。该路径假定风能和太阳能光伏发电的综合能力系数为48%，通过电解产生的氢气能耗为55千瓦时/公斤（13）。每公斤氢气的电解需要9公斤水（13）。CG+CCS（3.48kWh/kgH2）和SMR+CCS（1.91kWh/kgH2）的电力需求包括生产煤或天然气时使用的电力（9）。结合CCS的SMR每公斤氢气用水6.3公斤（12）。结合CCS的煤气每公斤氢气用水9公斤（11）。CG+CCS和SMR+CCS的土地需求假定在20米宽管廊上有500公里的二氧化碳管道，CG+CCS的工厂占地2平方公里，5平方公里内有10口注入井，SMR+CCS的2平方公里有4口注入井。每生产一公斤氢气需要地质封存的捕集二氧化碳量，对于CG+CCS是21.5公斤，对于SMR+CCS是7.2公斤。SMR=蒸汽甲烷重整CG=煤气化图26用煤炭或天然气结合CCS和用可再生电力电解生产176万吨氢气所需的资源蓝氢二氧化碳管线二氧化碳封存资源开发绿氢输电可再生电力发电生产5.3亿吨清洁氢气所需基本配套基础设施的资本成本单位：十亿美元0100020003000400050006000700080009000532432,2376,116绿氢成本，封存资源开发成本，二氧化碳管线成本，假设5.3亿吨氢气，需勘探开发和评估成本为1亿美元(16)图28生产5.3亿吨蓝氢或绿氢所需基本配套基础设施的资本成本5657扩大清洁氢气生产规模清洁氢气的生产成本所需的移除规模取决于减排速度和难以消减的部门的估计残余排放量。估计的范围是，到本世纪中叶，每年需要移除几个吉吨到几十个吉吨的二氧化碳。这种围绕CDR目标的不确定性是导致政策设计困难重重的另一个原因。如果要在2030年代早期及以后为基于技术的CDR制定适当的激励措施，相关工作现在就应该开始了。CDR需要在未来几十年助力越来越多的气候减缓行动，一旦达到净零目标之后，CDR将成为气候雄心的主要驱动力（18）。如第2.3节所述，自愿碳市场对基于技术的CDR的兴趣日渐浓厚。矿物碳酸化是一个地质过程，其中二氧化碳与岩石发生反应，形成稳定的矿物，即碳酸盐(19)。玄武岩在全球范围内分布广泛（20），具有有利于矿物碳酸化封存的形态和矿物学特征。玄武岩和其他易于同二氧化碳发生反应的岩石往往都位于缺乏常规二氧化碳封存资源（如枯竭油气田）的地区。矿物碳酸化目前主要以两种方式用于二氧化碳封存:••将岩浆岩或超岩浆岩（富含钙、镁和铁的岩石，如玄武岩）暴露在大气或二氧化碳饱和空气中，可使矿物碳酸化。这一过程已被用于采矿废弃物修复和生产建筑材料。例如，在加拿大某矿场的实地试验中，富含二氧化碳的烟气已被注入地面上（即异位）经过处理的金伯利岩矿废弃物中（21）。二氧化碳被溶解在水中，然后通过注入井泵入多孔渗透性的地下玄武岩地层—例如Carbfix的模型。(见4.6DACCS）。自2014年以来，冰岛的CarbfixCCS设施一直在使用矿物碳酸化法小规模封存二氧化碳。该项目将二氧化碳永久封存在由火山流形成的玄武岩中。每吨二氧化碳需要大约25吨水。Carbfix项目每年通过12口井向浅层玄武岩（400-800米深）的注入量达12000吨。其试验阶段的分析显示，超过95%的二氧化碳在两年内被矿化（22）。新的研究表明，这种水密集型工艺也可以用海水这种丰富的资源来实现（23）。2013年，这种方法被应用于美国华盛顿州的Wallula试点项目（24）。这个项目不使用水作为载体流体，而是将1000吨超临界二氧化碳直接注入多孔渗透性玄武岩中。矿化速度也很快。注入的二氧化碳有60%在两年内矿化（24）。矿物碳酸化的封存潜力估计为10万-25万吉吨二氧化碳（22）。这个数字包括所有玄武岩，这种岩石占全球海床的70%，占地球大陆的5%（22）。通过矿物碳酸化进行封存的潜力是巨大的，但同所有二氧化碳封存手段一样，需要更多的规模化项目运作来支持该技术的使用。生物乙醇是部署BECCS的一个低成本的绝佳机会。发酵产生的高纯度二氧化碳在封存之前只需要脱水和压缩。由于这些二氧化碳本身来自大气，捕集和封存会导致负排放。美国SummitCarbonSolutions生物乙醇二氧化碳网络项目将从31个单独的生物乙醇工厂运输二氧化碳，提供经济的共享运输和封存。该网络的容量接近800万吨/年，是世界上最大的单一BECCS网络。垃圾发电（WtE）是另一个实现负排放的好机会。垃圾发电厂通常燃烧经过分拣的城市固体废物。由于燃料通常含有50%以上的生物质（如食物残渣和绿色垃圾），如果一个捕集工厂的捕集量超过非生物质部分的二氧化碳，那么也会产生负排放。FortumOsloVarmeCCS是一个处于后期阶段的项目，是位于挪威克雷梅茨鲁德的垃圾发电厂。该项目计划每年捕集40万吨二氧化碳，将大大降低奥斯陆市的排放量。封存将放在挪威西部北海的北极光项目（Langskip网络的一部分）中进行。生物质发电是BECCS的另一个机会。位于英格兰的Drax发电站，原来是煤电站，已被改造为使用加工生物质燃料的电站。在2021年6月，Drax与三菱重工达成协议，使用三菱的KS-21捕集技术。这将是世界上最大的生物质能捕集厂，其捕集能力为430万吨/年。DACCS直接空气捕集项目尚处于早期开发阶段。该技术主要从大气中直接移除二氧化碳，而不需要光合作用。大气中的二氧化碳非常稀薄，比工业二氧化碳更难捕集。每捕集一吨就必须处理相对较大的空气量，需要更大的捕集设备，因此项目的成本比相同捕集能力的工业CCS要高。从气体分离的热力学角度来看，二氧化碳越稀薄，捕集的能耗就越高。DACCS项目正在世界各地进行开发:•DAC技术公司CarbonEngineering与OxyLowCarbonVentures合作，正在美国德克萨斯州的二叠纪盆地开发一个年产100万吨的项目。凭借DAC的灵活定位优势，该项目毗邻现有的二氧化碳运输和封存基础设施。•瑞士公司Climeworks与地质封存公司Carbfix合作，正在冰岛建造商业规模的OrcaDACCS项目（17）。冰岛低成本的可再生能源为捕集提供动力。与其他地方相比，Carbfix使用的封存方法成本也很低，现有地热发电厂流出的水将二氧化碳溶解，然后注入地下玄武岩层，矿物碳化再把二氧化碳转化为固体并永久封存。由于一系列原因，基于技术的二氧化碳移除（CDR）的激励政策尚未出台。尽管各国纷纷发布净零目标，但要将目标转化为更有意义的政策并推动减排和二氧化碳移除，更艰巨的任务还在后面。决策者们担心，如果不优先考虑减排，CDR反而可能被用来拖延气候行动。欧盟气候法最近试图通过设定净移除量对欧盟2030年气候目标的贡献上限来解决这个问题。净零情景因对CDR的作用看法不同而不尽相同。目前有两大类负排放技术：基于光合作用的负排放技术（结合CCS的生物质能源—BECCS）和直接从大气中去除二氧化碳的负排放技术（直接空气二氧化碳捕集与封存——DACCS）。为实现全球净零目标，很大一部分气候缓解项目都是关于现有排放源减排的。然而，有一些排放物还是会被释放到大气中，即使排放量比现在小很多。为了实现真正的净零排放，负排放技术对于平衡剩余的正向排放是至关重要的。此外，净零目标达到后，还需要负排放技术在长期内进一步减少大气中的二氧化碳，以减少气候变化的影响。与以森林为主体的二氧化碳移除项目不同，BECCS和DACCS可以为封存的二氧化碳提供长期安全保障，不受天气、火灾、虫害和疾病的影响。DACCS具有可规模化的特点，不受可用耕地的限制。自然解决方案将在我们应对气候变化中发挥重要作用，但仅靠这一种方案不太可能实现全球净零目标所需的负排放。BECCSBECCS项目利用光合作用捕集二氧化碳并将其封存在生物质中。这种生物质被用于制造生物燃料或直接燃烧产生能源。产生的二氧化碳被捕集并封存在地下。清洁氢气为工业、固定能源和运输业提供了一个的替代方案，这一机遇催生了一波新项目。截至2021年9月30日，研究院CO2RE数据库新增18个生产蓝氢的项目，这些项目或用于向第三方销售，或用于生产合成氨、化肥和电力。总产能尚不确定，但根据公开信息，每年可能超过200万吨氢气。4(F30)当然，除列出的设施以外，还有更多蓝氢设施正在开发中。当这些项目进入后期阶段，更加清晰明确时，自然会被加入数据库。不过，即便最近的项目活动有所增加，还是必须加快清洁氢气的生产能力建设。在未来30年，需要更快的增长，才能实现净零排放目标。在未来的净零排放经济中，蓝氢和绿氢都是必不可少的。不同于大多数减少点源排放的二氧化碳减排技术，负排放技术(NETs)从大气中提取二氧化碳并将其安全地封存起来。4.0路径聚焦4.5氢418个设施中，有12个已经公布了二氧化碳捕集能力，总计为1460万吨/年。假设每生产一公斤氢气能捕集7.6公斤二氧化碳--约等于SMR制氢90%的二氧化碳捕集率，那么这12个设施的总制氢能力将达到190万吨/年。如果其余六个设施的平均制氢能力为10万吨/年，那么总生产能力将为250万吨/年。设施国家已宣布的运行启动时间WabashValleyResourcesHydrogenPlant美国2022AirLiquideRefineryRotterdam荷兰2024ProjectPouakaiHydrogenProduction新西兰2024ShellRefineryRotterdam荷兰2024ExxonMobilBeneluxRefinery荷兰2024AirProductsRefineryRotterdam荷兰2024AcornHydrogen英国2025CleanEnergySystemsCarbonNegativeEnergyPlant-CentralValley美国2025PreemRefinery瑞典2025BarentsBlueCleanAmmoniawithCCS挪威2025NorthernGasNetworkH21英国2026RavennaHub-ENIHydrogen意大利2026HydrogentoHumberSaltend英国2026–2027HyNetNorthWest英国2020年代中PolarisCCSProject加拿大2020年代中NetZeroTeesside-BPH2Teesside英国2027HumberZero-Phillips66HumberRefinery英国2028PAUCentralSulawesiCleanAmmoniawithCCS印度尼西亚2020年代末不含运行中或建设中的设施。包括蓝氢作为中间产品或最终产品的设施。图29开发中的蓝氢生产设施截至2021年6月5859新投资4.6基于技术的二氧化碳移除政策进展4.7矿物碳酸化605.0附录1.02.02.1102.2122.3223.03.1263.2323.3383.4444.04.1504.2504.3534.4544.5554.6584.7595.16268707661附录存设施和项目商业碳捕集与封碳捕集与封存网络二氧化碳地质封存项目名称国家设施状态投运年份设施行业TerrellNaturalGasProcessingPlant(formerlyValVerdeNaturalGasPlants)美国运行中1972天然气处理0.40.5EOREnidFertilizer美国1982化肥制造0.10.2EORShuteCreekGasProcessingPlant美国1986天然气处理77EORMOLSzankfieldCO2EOR匈牙利运行中1992天然气处理0.0590.157EORSleipnerCO2Storage挪威运行中1996天然气处理11专用地质封存GreatPlainsSynfuelsPlantandWeyburn-Midale美国运行中2000合成天然气13EORCoreEnergyCO2-EOR美国运行中2003天然气处理0.350.35EOR中石化中原油田CCUS中国运行中2006化工0.120.12EORSnøhvitCO2Storage挪威运行中2008天然气处理0.70.7专用地质封存ArkalonCO2CompressionFacility美国运行中2009乙醇制造0.230.29EORCenturyPlant美国2010天然气处理55EORPetrobrasSantosBasinPre-SaltOilFieldCCS巴西运行中2011天然气处理4.64.6EORBonanzaBioEnergyCCUSEOR美国运行中2012乙醇制造0.10.1EORCoffeyvilleGasificationPlant美国2013化肥制造0.90.9EORAirProductsSteamMethaneReformer美国2013制氢11EORLostCabinGasPlant美国运行暂停2013天然气处理0.70.7EORPCSNitrogen美国2013化肥制造0.20.3EORBoundaryDam3CarbonCaptureandStorageFacility加拿大运行中2014发电0.81考虑多种选项Quest加拿大运行中2015制氢1.21.2专用地质封存UthmaniyahCO2-EORDemonstration沙特阿拉伯运行中2015天然气处理0.80.8EOR中国运行中2015甲醇制造0.10.1EORAbuDhabiCCS(Phase1beingEmiratesSteelIndustries)阿联酋运行中2016钢铁制造0.80.8EORIllinoisIndustrialCarbonCaptureandStorage美国2017甲醇制造0.551专用地质封存PetraNovaCarbonCapture美国运行暂停2017发电1.41.4EOR中石油吉林油田CO2-EOR中国运行中2018天然气处理0.350.6EORGorgonCarbonDioxideInjection澳大利亚运行中2019天然气处理3.44专用地质封存QatarLNGCCS卡塔尔运行中2019天然气处理2.22.2专用地质封存项目名称国家设施状态投运年份设施行业最小值最大值设施封存类型AlbertaCarbonTrunkLine(ACTL)withNorthWestRedwaterPartnership’sSturgeonRefineryCO2Stream加拿大运行中2020制氢1.31.6EORAlbertaCarbonTrunkLine(ACTL)withNutrienCO2Stream加拿大运行中2020化肥制造0.20.3EOR中国建设中2020年代初0.30.3EOR中国建设中2021化工0.711EORNorcemBrevik-CementPlant挪威建设中2024水泥制造0.40.4专用地质封存TheZEROSProject美国建设中2023发电1.51.5EORProjectInterseqt-HerefordEthanolPlant美国后期开发阶段2022乙醇制造0.30.35专用地质封存ProjectInterseqt-PlainviewEthanolPlant美国后期开发阶段2022乙醇制造0.330.35专用地质封存WabashCO2Sequestration美国后期开发阶段2022化肥制造1.51.75专用地质封存SanJuanGeneratingStationCarbonCapture美国后期开发阶段2023发电5.86评估中SantosCooperBasinCCSProject澳大利亚后期开发阶段2023天然气处理1.71.7专用地质封存BridgeportEnergyMoonieCCUSproject澳大利亚后期开发阶段2023多行业0.120.2EORAirLiquideRefineryRotterdamCCS荷兰后期开发阶段2024制氢0.80.8专用地质封存ExxonMobilBeneluxRefineryCCS荷兰后期开发阶段2024制氢––专用地质封存ShellRefineryRotterdamCCS荷兰后期开发阶段2024制氢0.91.4专用地质封存AirProductsRefineryRotterdamCCS荷兰后期开发阶段2024制氢––专用地质封存AtkinsonBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.140.16专用地质封存FairmontBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.30.33专用地质封存OtterTailBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.140.16专用地质封存ShenandoahBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.210.23专用地质封存SuperiorBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.150.17专用地质封存WoodRiverBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.310.34专用地质封存YorkBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.130.14专用地质封存CentralCityBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.30.33专用地质封存AberdeenBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.120.14专用地质封存CasseltonBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.430.5专用地质封存GalvaBiorefineryCarbonCaptureandStorage2024乙醇制造0.090.11专用地质封存5.0附录5.1商业碳捕集与封存设施和项目5.1商业碳捕集与封存设施和项目捕集能力MtpaCO26263美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段发电运行中运行中运行中运行中运行中运行中运行中最小值最大值设施封存类型捕集能力MtpaCO2中石化齐鲁石化CCS克拉玛依敦华石油技术CCUSEOR国电泰州电站碳捕集项目名称国家设施状态投运年份设施行业最小值最大值设施封存类型GoldfieldBiorefineryCarbonCaptureandStorage美国后期开发阶段2024乙醇制造0.180.22专用地质封存GrandJunctionBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.290.34专用地质封存GraniteFallsBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.150.18专用地质封存HeronLakeBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.160.19专用地质封存HuronBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.080.09专用地质封存LambertonBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.130.16专用地质封存LawlerBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.490.57专用地质封存MarcusBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.390.46专用地质封存MasonCityBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.290.34专用地质封存MerrillBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.130.16专用地质封存MinaBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.340.4专用地质封存NevadaBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.220.26专用地质封存NorfolkBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.130.15专用地质封存OnidaBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.190.23专用地质封存PlainviewBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.270.32专用地质封存RedfieldBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.150.17专用地质封存SiouxCenterBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.160.19专用地质封存SteamboatRockBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.190.23专用地质封存WatertownBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.320.37专用地质封存WentworthBiorefineryCarbonCaptureandStorage20240.220.26专用地质封存FortumOsloVarme-KlemetsrudWastetoEnergyPlant挪威2024垃圾焚烧0.40.4专用地质封存CoyoteCleanPowerProject2025发电0.860.86评估中StockholmExergiBECCS瑞典2025生物质能0.80.8专用地质封存Copenhill(AmagerBakke)WastetoEnergyCCS丹麦2025垃圾焚烧0.50.5专用地质封存LakeCharlesMethanol2025化工44专用地质封存AbuDhabiCCSPhase2:Naturalgasprocessingplant阿联酋2025天然气处理1.92.3专用地质封存OneEarthEnergyFacilityCarbonCapture2025乙醇制造0.50.5专用地质封存ProjectTundra2025-20263.13.6考虑多种选项HumberZero-VPIImminghamPowerPlantCCS英国2027发电专用地质封存项目名称国家设施状态投运年份设施行业HumberZero-Phillips66HumberRefineryCCS英国后期开发阶段2028制氢––专用地质封存Antwerp@C-BASFAntwerpCCS比利时2030化工––专用地质封存OXYandCarbonEngineeringDirectAirCaptureandEORFacility2020年代中直接空气捕集0.51专用地质封存MustangStationofGoldenSpreadElectricCooperativeCarbonCapture2020年代中发电11.5评估中PlantDanielCarbonCapture2020年代中发电1.61.8专用地质封存GeraldGentlemanStationCarbonCapture2020年代中发电4.34.3评估中PrairieStateGeneratingStationCarbonCapture2020年代中发电56专用地质封存CalCapture发电1.41.4EORMidwestAgEnergyBlueFlintethanolCCS2022乙醇制造0.180.18专用地质封存Velocys’BayouFuelsNegativeEmissionProject2025化工0.40.5专用地质封存ProjectPouakaiHydrogenProductionwithCCS新西兰2024多行业11评估中RedTrailEnergyBECCSProject2025乙醇制造0.180.18专用地质封存CleanEnergySystemsCarbonNegativeEnergyPlant-CentralValley2025发电与制氢0.320.32专用地质封存PreemRefineryCCS瑞典2025制氢0.50.5专用地质封存AcornHydrogen英国2025制氢––专用地质封存HyNetNorthWest-HansonCementCCS英国2026水泥制造0.80.8专用地质封存RepsolSakakemangCarbonCaptureandInjection印度尼西亚2026天然气处理1.52专用地质封存RavennaHub-ENIPowerCCS意大利2026发电––专用地质封存RavennaHub-ENIHydrogenCCS意大利2026制氢––专用地质封存G2Net-ZeroLNG美国2027天然气处理44评估中NetZeroTeesside-BPH2Teesside英国2027制氢12专用地质封存NetZeroTeesside-SuezWastetoEnergyCCS英国2027垃圾焚烧––专用地质封存ZEROCarbonHumber-Keady3CCSPowerStation英国2027发电1.52.6专用地质封存Antwerp@C–IneosAntwerpCCS比利时2030化工––专用地质封存Antwerp@C-ExxonmobilAntwerpRefineryCCS比利时2030化工––专用地质封存Antwerp@C–BorealisAntwerpCCS比利时2030化工––专用地质封存Korea-CCS1&2韩国2020年代发电11专用地质封存中国2020年代发电11EOR捕集能力MtpaCO2最小值最大值设施封存类型捕集能力MtpaCO25.0附录5.1商业碳捕集与封存设施和项目6465美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段后期开发阶段后期开发阶段后期开发阶段后期开发阶段后期开发阶段乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造乙醇制造发电后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国后期开发阶段美国早期开发阶段美国早期开发阶段美国早期开发阶段美国早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段2020年代中早期开发阶段中石化胜利发电厂CCS设施名称国家设施状态投运年份设施行业DaveJohnstonPlantCarbonCapture美国早期开发阶段2020年代发电26EORNextDecadeRioGrandeLNGCCS美国2020年代天然气处理55评估中CaledoniaCleanEnergy英国2024发电33专用地质封存Hydrogen2Magnum(H2M)荷兰2024发电22专用地质封存DryForkIntegratedCommercialCarbonCaptureandStorage(CCS)美国2025发电33专用地质封存NetZeroTeesside-CCGTFacility英国2025发电1.76专用地质封存TheIllinoisCleanFuelsProject美国2026化工4.18.1专用地质封存NorthernGasNetworkH21NorthofEngland英国2026制氢1.51.5专用地质封存HydrogentoHumberSaltend英国2026-2027制氢11.2专用地质封存DraxBECCSProject英国2027发电14.3专用地质封存ErviaCorkCCS爱尔兰2028发电与精炼2.52.5专用地质封存NauticolEnergyBlueMethanol加拿大2020年代末甲醇制造11EORNetZeroTeesside-NETPowerPlant英国2020年代末发电––评估中PAUCentralSulawesiCleanFuelAmmoniaProductionwithCCUS印度尼西亚2020年代末化肥制造0.12评估中SaskatchewanNETPowerPlant加拿大2020年代末发电0.950.95评估中TataSteelprojectEVEREST荷兰2020年代末钢铁制造––评估中AcornCCS英国2020年代中天然气处理与石油精炼0.340.34专用地质封存HyNetNorthWest英国2020年代中制氢1.51.5专用地质封存LafargeHolcimCementCarboncapture美国2020年代中水泥制造12评估中BarentsBlueCleanAmmoniawithCCS挪威2025化肥制造1.22专用地质封存PetronasKasawariGasFieldDevelopmentProject马来西亚天然气处理––评估中PolarisCCSProject加拿大2020年代中制氢0.750.75专用地质封存CarolineCarbonCapturePowerComplex加拿大2020年代中发电13专用地质封存AcornDirectAirCaptureFacility美国2026直接空气捕集0.51专用地质封存5.0附录5.1商业碳捕集与封存设施和项目捕集能力MtpaCO2最小值最大值设施捕集类型6667早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段早期开发阶段名称国家设施行业最小值最大值运输类型设施封存类型Porthos荷兰制氢、化工2.05.0管道枯竭油气藏RavennaHub意大利制氢、燃气发电–4.0管道枯竭油气藏SouthWalesIndustrialCluster威尔士燃气发电、制氢、炼油、化工9.0–管道、航运深盐水层SummitCarbonSolutions美国生物乙醇7.9–管道深盐水层ValeroBlackrock美国生物乙醇5.0–管道待定WabashCarbonSafe美国煤电、气电、化工、水泥制造、生物质发电1.518.0直接注入考虑多种选项新疆准葛尔盆地CCS枢纽中国煤电、制氢、化工0.23.0管道、罐车EORZeroCarbonHumber英格兰制氢、钢铁制造、化工、水泥制造、乙醇制造–18.3管道深盐水层名称国家设施行业最小值最大值运输类别设施封存类型AbuDhabiCluster阿联酋天然气处理、制氢、钢铁制造2.75.0管道EORAcorn苏格兰制氢、燃气发电、天然气处理、直接空气捕集5.010管道深盐水层AlbertaCarbonGrid加拿大待定20–管道待定AlbertaCarbonTrunkLine(ACTL)加拿大化肥制造、制氢、化工1.714.6管道EORAntwerp@C比利时制氢、化工、炼油9.0–管道深盐水层Aramis荷兰制氢、化工、炼油、垃圾焚烧、钢铁制造20–管道、航运深盐水层Athos荷兰制氢、钢铁制造、化工1.06.0管道考虑多种选项BarentsBlue挪威制氢、化工、垃圾焚烧1.8–航运深盐水层C4Copenhagen丹麦垃圾焚烧、燃气发电3.0–管道深盐水层CarbonConnectDelta(Ghent)比利时与荷兰钢铁制造、化工6.5–管道评估中CarbonNet澳大利亚天然气处理、制氢、化肥、垃圾发电、直接空气捕集2.05.0管道深盐水层CarbonSafeIllinoisMaconCounty美国煤电、乙醇制造2.015.0管道考虑多种选项Dartagnan法国制铝、钢铁制造10.0–管道、航运无EdmontonHub加拿大燃气发电、制氢、炼油、化工、水泥制造–10管道深盐水层Greensand丹麦垃圾焚烧、水泥制造3.5–管道、航运枯竭油气藏HoustonShipChannelCCSInnovationZone美国多行业–100.0管道待定HumberZero英国制氢、燃气发电8.0–管道深盐水层HyNetNorthWest威尔士与英格兰制氢1.0–管道深盐水层IllinoisStorageCorridor美国煤电、生物乙醇6.5–管道深盐水层IntegratedMid-ContinentStackedCarbonStorageHub美国煤电、水泥制造、乙醇制造、化工1.919.4管道考虑多种选项Langskip挪威垃圾焚烧、水泥制造1.55.0管道、航运深盐水层LouisianaHub美国制氢、钢铁制造、炼油、化工、乙醇制造510管道深盐水层NetZeroTeesside英格兰燃气发电、化肥制造、钢铁制造、化工0.86.0管道深盐水层NorthDakotaCarbonsafe美国钢铁制造3.017.0管道考虑多种选项PetrobrasSantosBasinCCSCluster巴西天然气处理3.0–直接注入EOR捕集能力MtpaCO25.0附录5.2碳捕集与封存网络5.2碳捕集与封存网络6869捕集能力MtpaCO2然而，沿着迁移羽流的边缘和尾部小量的二氧化碳从羽流中"弹出"，紧贴矿物颗粒的表面，被孔隙永久保留。随着二氧化碳羽流从注入井的高压处迁移开来，残留捕集现象变得越来越突出。尽管残留捕集发生在微观尺度上，但如果将这种机制扩展到几十米厚、几公里宽的储层中，其捕集的二氧化碳量是非常大的。残留捕集在封存项目的早期（头十年）是至关重要的。溶解封存溶解捕集是一种简单的机制，当二氧化碳与盐水接触时，二氧化碳能够溶解到盐水中，形成一种溶液。二氧化碳在盐水中的溶解能力（溶解度）取决于储层的温度和压力条件。二氧化碳饱和的盐水溶液比不饱和的盐水密度大，能下沉到储层底部形成永久封存。随着时间的推移，二氧化碳饱和的盐水在更广泛的盆地的区域水文地质系统中扩散。二氧化碳在接触到盐水时会立即发生溶解，但在常规储层中，溶解捕集要到十年至百年之后，才能起关键封存作用。矿物封存二氧化碳与盐水和储层岩性的相互作用可产生矿物捕集。注入的二氧化碳可以与岩石中的矿物发生化学反应，形成稳定的矿物质产物——通常是碳酸盐矿物。二氧化碳——岩石反应和相关的矿物质产物取决于储层压力、温度和矿物学特性。幸运的是，以二氧化碳封存为目标的储层具有有利的成矿条件。矿物碳酸化在注入时立即开始，但通常是封存项目的一个次要部分，因为要等到数千年过去。在这个时间范围内，在传统的封存储层中，大部分的二氧化碳已经通过上述三种机制被永久封存。然而，在某些条件下，注入特定的岩石（如玄武岩），可使大部分二氧化碳在封存操作期间迅速矿化（1）。5.0附录5.3二氧化碳地质封存5.3二氧化碳地质封存封存机制及安全性总结二氧化碳封存主要有四种机制。这四种机制在注入时已经在储层孔隙空间内同时发生；然而，每种捕集机制——物理、残留、溶解、矿化——的重要性随着时间和二氧化碳羽流的演变而变化。二氧化碳的捕集在很大程度上取决于一个地点的地质和当地地层条件（流体、压力、温度）。构造封存物理捕集包括构造或地层圈闭，与油气圈闭的机制相同。在浮力作用下的自由相二氧化碳被覆盖在一片广大的低渗透性盖层下面。在某些地质环境中，当储层终止于断层或储层变薄并最终尖灭时，就会发生二氧化碳的物理捕集。在标准封存作业的最初几十年里，自由相二氧化碳的物理捕集是主要的捕集机制。一部分二氧化碳羽流可能始终保持自由相，但如果地质环境稳定，且二氧化碳羽流在储层中的表现与预测的一样，则可将其视为永久封存。残留封存当二氧化碳羽流在储层中迁移时，一部分残留的二氧化碳被毛细管力困在孔隙空间和微尺度异质性中。这一过程被称为残留捕集，并受孔隙、储层岩性和原有孔隙流体化学之间的连接性控制。在合适的储层中，孔隙的大小通常小于1毫米，连接性良好，并且通常占岩石体积的10-30%。二氧化碳羽流主要部分的浮力足以克服孔隙中的毛细管力；构造封存溶解封存CaprockCaprock残留封存矿物封存Caprock0100二氧化碳封存的贡献程度%1010,000构造封存残留封存溶解封存矿物封存100二氧化碳注入后的时间年图30二氧化碳注入和封存期间四种封存机制来源:IPCC2005(2)图31根据全球碳捕集与封存研究院的封存盆地评估数据库全球适宜封存区域地图全球碳捕集与封存研究院已经完成了对世界各地沉积盆地封存适宜性的评估。盆地分级划分为不可能、可能、合适或高度合适。封存适宜性排名结合了现有地质、能源和基础设施数据的空间分析。空间分析采用了以前公布的封存评估结果、研究院的CO2RE数据库以及内部技术。从合适的盆地分布中可以得出两个重要结论。首先，那些拥有合适盆地的国家通常靠近排放密集型地区。这种匹配度将促进CCS的发展。欧洲的部分地区、美国、中东、俄罗斯和东南亚的一些国家都符合这个类别。第二，合适的盆地分布与已经正式评估其沉积盆地地质封存能力的国家呈正相关。经过详细评估的盆地在我们的分析中评分较高。例如，作为全球书面评估的一部分进行评估的盆地比经过严格评估的盆地得分要低。然而，需要注意的是，详细的评估并不能保证适宜性的高排名。例如，一些欧洲的盆地已经做了详细分析，但由于其地质特点，只获得了较低的排名。要想实现CCS的全面部署，就必须了解适合和可利用的封存地点的全球分布。高度适合适合可能不可能7071全球封存地图该目录的第二阶段增加了18个国家的715个地点，使整个目录中的封存资源总量达到13000吉吨二氧化碳。值得注意的是，被归类为"已探明"的资源，即那些有地下数据证实的资源，持续增长并超过550吉吨二氧化碳。遗憾的是，只有2.54亿吨二氧化碳的资源被归类为"商业资源"。商业资源必须可进行封存作业，并具备以下条件：•具有推动二氧化碳封存的监管环境•利用地下数据进行了全面分析，并确认在技术上可行封存资源总量和已证实商业封存资源量之间的差异之大，说明全球封存资源的勘探开发和评估存在的机会是惊人的。国家已封存封存能力待用封存资源不可用次商业化封存资源预期可用封存资源不可用未探明封存资源总量澳大利亚0.0010.12017.95613.400470.9530502.430美国0.0030.00455.288202.6917,803.82608,061.812英国0017.111060.565077.676韩国0000.021201.2812.060203.362巴基斯坦0001.70203031.702挪威0.0260.036839.81316.20037.550093.626墨西哥00089.540011.260100.8马来西亚00000149.573149.573日本005.22631.000116.0400152.266印度尼西亚0002.460013.39515.855印度0000.835063.364.135德国00000.10800.108丹麦000.09301.53601.629中国004.7955.73603,066.9003,077.431加拿大0.0050.05625.62518.016360.2700403.972孟加拉0001.13302021.1330巴西0.001002.469002.470总量0.0360.2168165.907385.2039,052.1293356.48812,959.980图312021二氧化碳封存资源目录结果(单位：吉吨)预期可用封存资源不可用未探明封存资源不可用次商业化封存资源待用封存资源封存能力已封存0200040006000800010,0005.0附录5.3二氧化碳地质封存封存资源目录2021年二氧化碳封存资源目录更新内容中新增超过1000吉吨二氧化碳封存资源，进一步加强了全球已确认的封存能力。这一成果来自于一个由石油和天然气气候倡议（OGCI）资助的项目。该项目由PaleBlueDotEnergy和全球碳捕集与封存研究院完成。封存资源目录的目标是利用石油工程师协会封存资源管理系统（SRMS）创建一个全球封存资源数据库。SRMS创建了使用一致方法的商业框架，并对二氧化碳封存资源的分类进行定义。图32封存资源总量(单位：吉吨)7273746.0参考文献1.02.02.1102.2122.3223.03.1263.2323.3383.4444.04.1504.2504.3534.4544.5554.6584.7595.05.162687076751.CO2REDatabase(2021)全球碳捕集与封存研究院.https://co2re.co/(Accessed:25June2021).2.IPCC(2018)全球变暖1.5°CIPCC特别报告：在加强全球应对气候变化威胁的背景下，全球变暖超过工业化前水平1.5°C的影响和相关的全球温室气体排放路径,Ipcc-Sr15.3.Friedmann,J.,Zapantis,A.和Page,B.(2020)‘净零目标与返回地球:为2030年及以后立即行动’,全球能源政策中心.4.IEA(2021)‘2050年实现净零排放全球能源部门路线图’,国际能源署,p.222.https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050.5.气候雄心联盟:净零2050(2021).6.Pacala,S.andSocolow,R.(2004)‘稳定楔子:用目前的技术解决未来50年的气候问题’,科学,305(5686),pp.968LP--972.doi:10.1126/science.1100103.7.Townsend,A.,Raji,N.andZapantis,A.(2020)碳捕集与封存的价值.https://www.globalccsinstitute.com/resources/publications-reports-research/the-value-of-carbon-capture-ccs/.8.国际能源署(2020)2020年能源技术展望:关于碳捕集利用和封存的特别报告.9.Rassool,D.(2021)释放私人资金以支持CCS投资.10.国际能源署(2019)‘2019年世界能源投资’,2019年世界能源投资,p.2021.doi:10.1787/4f4f25b4-en.11.PorthosDevelopmentC.V(2021)荷兰政府支持Porthos客户保留SDE++补贴,网站.https://www.porthosco2.nl/en/dutch-government-supports-porthos-customers-with-sde-subsidy-reservation/(访问时间：2021年6月23日).12.挪威石油和能源部(日期不详)Langskip网站.https://langskip.regjeringen.no/longship/northern-lights-en/(访问时间:2021年7月15日).13.空气产品(2021)空气产品公司宣布在加拿大阿尔伯塔省埃德蒙顿市建立价值数十亿美元的净零氢能源园区.https://www.airproducts.com/campaigns/alberta-net-zero-hydrogen-complex(访问时间：2021年6月23日).14.埃克森美孚(2021)埃克森美孚低碳解决方案将减排技术商业化.https://corporate.exxonmobil.com/News/Newsroom/News-releases/2021/0201_ExxonMobil-Low-Carbo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