中国碳捕集、利用与封存（CCUS）技术发展路线图研究（更新版）（征求意见稿）科技部社会发展科技司中国21世纪议程管理中心二〇一八年九月目录1引言.....................................................................................................................12技术现状与挑战.................................................................................................32.1中国发展CCUS技术的基础.........................................................................32.2已开展的工作..................................................................................................32.3技术现状评估..................................................................................................42.3.1捕集.......................................................................................................62.3.2输送.......................................................................................................62.3.3地质利用..................................................................................................72.3.4化工利用..................................................................................................72.3.5生物利用..................................................................................................82.3.6地质封存..................................................................................................83愿景与目标.........................................................................................................93.1愿景..................................................................................................................93.2CCUS技术总体发展目标..............................................................................93.3发展路径........................................................................................................113.3.1捕集.....................................................................................................123.3.2利用.....................................................................................................143.3.3输送、封存.........................................................................................153.3.4系统集成与集群化.............................................................................164优先行动及早期机会.......................................................................................174.1加快CO2利用技术研发与示范推广...........................................................174.2实现关键新捕集技术突破............................................................................184.3开展全流程技术系统集成和大规模示范....................................................195政策建议...........................................................................................................225.1加强新一代CCUS技术研发.......................................................................225.2积极有序推进早期集成示范........................................................................225.3推动产业化政策研究....................................................................................235.4加强国际技术合作与技术转移....................................................................24附件1：我国主要CCUS试验工程的基本情况一览表.........................................25附件2：我国碳捕集、利用、输送与封存各环节技术发展路径图......................271引言近年来，随着全球变暖，极端天气和气候事件频发，气候变化对生态环境和经济社会发展的影响日益显著，已成为当今国际社会热点议题之一。2016年11月，《巴黎协定》正式生效，意味着削减温室气体排放、实现本世纪末全球气温比工业化前上升不超过2℃，并向1.5℃努力的共识正在凝聚。国际形势的变化将全球应对气候变化带入一个新的阶段。碳捕集、利用与封存（CCUS）是指将二氧化碳（CO2）从工业排放源中分离后或直接加以利用或封存，以实现CO2减排的工业过程。作为一项有望实现化石能源大规模低碳利用的新兴技术，CCUS技术受到国际社会的高度关注。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告认为，如果没有CCS，绝大多数气候模式都不能实现减排目标；更关键的是，没有CCS，减排成本增加幅度预估将高达138%。国际能源署（IEA）研究报告也指出，要实现本世纪末不超过2℃的目标，CCS技术将贡献14%的碳减排量。鉴于CCUS对应对气候变化和碳减排的重要作用，欧美发达国家已在探索给予CCUS和其它清洁能源同等待遇的政策，以支持基础研究和产业技术发展；多边国际合作机制，如碳收集领导人论坛（CSLF）、创新使命部长级会议（MI）、清洁能源部长级会议（CEM）等从不同方面推动CCUS发展。CCUS是未来我国减少CO2排放、保障能源安全、构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。作为负责任的发展中大国，中国高度重视应对气候变化工作，有序推进CCUS技术研发和示范。2011版路线图制定以来，中国先后发布了《“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展专项规划》《关于推动碳捕集、利用和封存试验示范的通知》及《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》等鼓励CCUS技术发展的文件，并将CCUS技术纳入我国战略性新兴技术目录、国家重点研发计划和科技创新2030—“煤炭清洁高效利用”重大项目等支持范畴。近年来，CCUS各技术环节均取得较大进步，已经具备大规模示范基础；新型技术不断涌现，种类不断增多；低能耗的第二代捕集技术1可大幅改善CCUS技术的经济性，有望以更低成本实现煤电和煤化工等传统产业的有1第一代捕集技术是指现阶段已经能够进行大规模示范的技术，以胺基吸收剂、IGCC燃烧前捕集、常压富氧燃烧为代表；第二代捕集技术是指技术成熟后能耗和成本比成熟后的第一代技术可降低30%以上的新技术，如化学链燃烧、新型膜分离、增压富氧燃烧等。2效减排。CO2利用技术在实现减排的同时，形成具有可观经济社会效益的新业态，对促进可持续发展具有重大意义（图0-1）。图0-1CCUS技术流程及分类示意图2011版路线图发布以来，CCUS技术本身及其发展环境都发生了显著变化。国内外应对气候变化的新形势，要求对CCUS技术重新定位，以促进生态文明建设和可持续发展战略的实施；CCUS技术内涵的丰富和外延的拓展，需要进一步明确发展方向，以有序推进第一代捕集技术向第二代捕集技术平稳过渡；CCUS技术的迅速发展使社会各界对CCUS认知度不断提高，亟待加快调整CCUS技术的发展目标和研发部署，为相关政策的制定执行和项目的顺利实施提供科技支撑。（如：煤化工、制氢、生物乙醇）（如：IGCC、燃煤燃气发电、炼钢、石油化工、石油炼化）高浓度排放源低浓度排放源排放源燃烧前捕集·化学吸收·物理吸收·物理吸附·膜分离燃烧后捕集·化学吸收·吸附法·膜分离富氧燃烧捕集·常压·增压·化学链输送·车运·陆上管道·海上管道·海上船舶化工利用·重整制备合成气·制备液体燃料·合成甲醇·合成有机碳酸酯·合成可降解聚合物·合成聚合物多元醇·合成异氰酸酯/聚氨酯·钢渣矿化利用·石膏矿化利用·低品位矿加工联合矿化生物利用·转化为食品和饲料·转化为生物肥料·转化为化学品和生物燃料·气肥利用地质利用·强化石油开采·强化煤层气开采·强化天然气开采·强化页岩气开采·强化地热开采·铀矿地浸开采·强化深部咸水开采地质封存·陆上咸水层封存·海底咸水层封存·枯竭油田封存·枯竭气田封存化学品燃料食品石油天然气水矿产捕集燃烧前捕集燃烧后捕集富氧燃烧捕集输送输送利用与封存化学利用生物利用地质利用地质封存产品肥料饲料地热材料31技术现状与挑战CCUS作为大规模碳减排的有效技术，对我国应对气候变化意义重大。政府、企业以及科研机构对CCUS技术的发展高度重视，其研发与应用也处于不断的创新升级中。但我国化石能源主导的能源结构以及碳排放达峰和2℃温升目标带来的减排压力，使我国CCUS技术的发展在基础和条件不变的情况下，既存在复杂性和多样性，又具有自主性和引领性。1.1中国发展CCUS技术的基础中国发展CCUS具有良好的基础条件：（1）以化石能源为主的能源结构长期存在；（2）适合CO2捕集的大规模集中排放源为数众多、分布广泛，且类型多样；（3）我国理论地质封存容量巨大，初步研究估算在万亿吨级规模；（4）我国完备的工业产业链为CO2利用技术发展提供了多种选择；（5）存在多种CO2利用途径，其潜在收益可推动CCUS其它技术环节的发展。同时，我国发展CCUS技术仍面临诸多传统挑战：（1）我国所处发展阶段难以承受CCUS的高投入、高能耗和高额外成本；（2）源东汇西的错位分布格局增加了CCUS集成示范和推广的难度；（3）复杂的地质条件和密集的人口分布给规模化封存提出了更高技术要求。另外，国内外新形势对CCUS技术发展带来了新的机遇：（1）全国统一碳市场的建立为CCUS技术发展提供了新的驱动力；（2）具有较好社会经济效益的CO2利用技术不断涌现，有望提高CCUS技术的整体经济性，并提供了与可再生能源协同的更多选项；（3）低能耗捕集技术的出现有望大幅降低CCUS的实施成本；（4）随着低渗透石油资源勘探和开发的比重不断增加，10~20年内CO2强化采油技术（CO2-EOR）将面临更大需求。同时，国内外环境的变化也使CCUS技术发展面临新的挑战：（1）建设生态文明社会和落实可持续发展战略对CCUS技术的能耗、水耗以及环境影响提出更高要求；（2）2035年前后将是捕集技术实现代际升级的关键时期，二代捕集技术需要在2035年之前做好大规模产业化的准备。1.2已开展的工作近年来，CCUS在全球范围快速发展，已开展了众多工业规模示范项目，逐渐开始4发挥对传统能源“清洁化”的作用，并在2016年被纳入“创新使命”2框架。中国政府高度重视CCUS技术的研发与示范，为积极发展和储备CCUS技术开展了一系列工作：一、明确了CCUS研发战略与发展方向。2011版路线图明确了CCUS的技术定位、发展目标和研发策略；《“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展专项规划》部署了CCUS技术的研发与示范；已经出台的《“十三五”国家科技创新规划》明确了CCUS技术进一步研发的方向。二、加大了CCUS技术研发与示范的支持力度。通过国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）和国家科技支撑计划，围绕CO2捕集、利用与地质封存等相关的基础研究、技术研发与示范进行了系统的部署。正在开展实施的“十三五”国家重点研发计划重点专项以及准备启动的科技创新2030-重大项目，也将CCUS技术研发与示范列为重要内容。三、注重CCUS相关的能力建设和国际交流合作。推动成立了中国CCUS产业技术创新战略联盟，加强国内CCUS技术研发与示范平台建设，促进产学研合作；参与国际标准制定；与国际能源署（IEA）、碳收集领导人论坛（CSLF）等国际组织开展了广泛合作，与欧盟、美国、澳大利亚、加拿大、意大利等国家和地区围绕CCUS开展了多层次的双边科技合作。基于上述工作，中国企业积极开展CCUS技术研发与示范活动，已建成多套十万吨级以上CO2捕集和万吨级CO2利用示范装置，并完成了10万吨/年陆上咸水层CO2地质封存示范。同时，开展了多个CO2驱油与封存工业试验，累计注入CO2超过150万吨。我国CCUS试验工程的总体情况详见附件1。1.3技术现状评估近年来我国CCUS技术发展迅速、成果可观（图2-1）：（1）2011版路线图涵盖的技术取得了一定的发展；（2）多种新技术类型涌现。我国已开发出多种具有自主知识产权的技术，并具备了大规模全流程系统的设计能力。2创新使命部长级会议（MissionInnovation，MI）为常设性全球高级别论坛合作机制，旨在落实2015年11月巴黎气候变化大会期间由各成员国家元首和代表共同发表的《创新使命联合声明》，提升全球清洁能源技术研发和创新的投入。目前成员包括中国、澳大利亚、巴西、加拿大、智利、丹麦、芬兰、法国、德国、印度、印度尼西亚、意大利、日本、墨西哥、挪威、韩国、沙特阿拉伯、瑞典、荷兰、阿联酋、英国、美国等22个国家及欧盟。5与此同时，CCUS技术大规模应用仍受到成本、能耗、安全性和可靠性等因素制约。因此，CCUS技术研发与推广的方向是降低成本和能耗，并确保其具有长期安全性和可靠性；努力实现CCUS各个环节技术的均衡发展，尽快进入商业化阶段。图2-12011年与2018年中国CCUS各环节技术发展水平33a-概念阶段：提出概念和应用设想；基础研究：完成实验室环境下的部件或小型系统的功能验证；中间试验：完成中等规模全流程装置的试验；工业示范：1-4个工业规模的全流程装置正在运行或者完成试验；商业应用：5个以上工业规模正在或者完成运行。b-枯竭油气田封存在技术上可参考地下储气技术，因此，虽然目前尚没有工程项目，但技术成熟度较高；同样，61.3.1捕集CO2捕集是指将电力、钢铁、水泥等行业利用化石能源过程中产生的CO2进行分离和富集的过程，是CCUS系统耗能和成本产生的主要环节。第一代CO2捕集技术趋于成熟，但缺乏开展大规模系统集成改造的工程经验，第二代捕集技术处于实验室研发或小试阶段。根据技术方向，CO2捕集技术又可分为燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。目前，燃烧后捕集是发展最成熟的技术方向，可用于大部分的燃煤电厂、水泥厂和钢铁厂，已进入工程示范阶段，国内已有十万吨级捕集装置建成。当前，第一代燃烧后捕集技术的成本约为300~450元/吨CO24，能耗约为3.0吉焦/吨CO2，发电效率降低8~13个百分点。第二代燃烧后捕集技术的能耗约为2.0~2.5吉焦/吨CO2，发电效率降低5~8个百分点。燃烧前捕集系统相对复杂，主要用于整体煤气化联合循环发电系统（IntegratedGasificationCombinedCircle,IGCC）和部分化工过程，265兆瓦的IGCC电厂已经进入商业运行阶段，其配套的十万吨级捕集装置也已建成。当前，第一代燃烧前捕集技术的成本约为350~430元/吨CO2，能耗约为2.2吉焦/吨CO2，发电效率降低7~10个百分点，第二代燃烧前捕集技术的能耗约为1.6~2.0吉焦/吨CO2，发电效率降低5~7个百分点。富氧燃烧技术发展迅速，可用于新建燃煤电厂以及部分改造后的燃煤电厂，目前已有0.3兆瓦、3兆瓦、35兆瓦的试验装置建成，并完成了200兆瓦的可行性研究。当前，第一代富氧燃烧捕集技术的成本约为300~400元/吨CO2，发电效率降低7~11个百分点，第二代富氧燃烧捕集技术的发电效率降低5~8个百分点。1.3.2输送CO2输送是指将捕集的CO2运送到利用或封存地的过程，在某些方面与油气运输有一定的相似性，包括管道、船舶、铁路和公路等方式。当前国内CO2陆路车载运输和内陆船舶运输已进入商业应用阶段，主要应用于规模10万吨/年以下的输送，成本分别约为1.00-1.20元/吨·公里和0.30-0.50元/吨·公里；CO2海底管道输送技术在国内外均处于概念研究阶段，预测输送成本约为4元/吨·公里。强化深部咸水开采与陆上咸水层封存技术上具有相似性，尽管尚未开展实验，但技术成熟度较高。7CO2陆地管道输送技术最具应用潜力和经济性，美国已建成超过7600公里的管网，我国已建成累计长度70公里，输送能力50万吨/年的气相CO2输送管道，当前陆地管道输送CO2成本约为1.0元/吨·公里5。我国还完成了多条50~100万吨/年输送能力的管道项目初步设计，并已具备大规模管道设计能力，正在制定相关设计规范。2.3.3地质利用CO2地质利用是将CO2注入地下，利用地质条件生产或强化能源、资源开采的过程。相对于传统工艺，CO2地质利用技术可减少CO2排放，主要用于强化石油开采、强化煤层气开采、强化页岩气开采、强化深部咸水开采、强化地热开采、强化天然气开采、铀矿地浸开采等。我国低渗透油藏勘探开发比重的增加以及非常规油气清洁开采要求的提高，将为CO2地质利用提供更大发展空间。目前，强化石油开采技术应用于多个驱油与封存示范项目，CO2的累计注入量超过150万吨，累计原油产量超过50万吨，总产值约为12.5亿元；强化煤层气开采技术在沁水盆地开展了多次现场试验；铀矿地浸开采技术处于商业化应用初期，产值约为1.2亿元/年；强化天然气开采、强化页岩气开采、强化地热开采技术处于基础研究阶段，存在较大不确定性；强化深部咸水开采技术是近几年提出的新方法，尚未开展现场试验，其大部分要素技术可借鉴咸水层封存和强化石油开采，但需要开发相应的抽注控制及水处理工艺。2.3.4化工利用CO2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，实现CO2资源化利用的过程，主要产品有合成能源、高附加值化学品以及材料三大类。化工利用不仅能实现减排，还可以创造额外收益，对传统产业的转型升级发挥重要作用。近年来，我国CO2化工利用技术取得了较大的进展，整体处于中试阶段：部分技术完成了示范，如重整制备合成气技术、合成可降解聚合物技术、合成有机碳酸酯技术等；部分技术完成了中试，如合成甲醇技术、合成聚合物多元醇技术、矿化利用技术等；大批新技术涌现，如CO2电催化还原合成化学品、基于CO2光催化转化的“人工光合作用”等完成了实验室验证。当前合成能源燃料的CO2利用量约为10万吨/年，产值约为1亿元5此成本基于总长度70公里、输送能力50万吨/年的气相CO2输送管道的运行经验8/年，合成高附加值化学品的CO2利用量约为10万吨/年，产值约为4亿元/年，合成材料的CO2利用量约为5万吨/年，产值约为2亿元/年。2.3.5生物利用CO2生物利用是以生物转化为主要手段，将CO2用于生物质合成，实现CO2资源化利用的过程，主要产品有食品和饲料、生物肥料、化学品与生物燃料和气肥等。生物利用技术的产品附加值较高，经济效益较好。目前转化为食品和饲料的技术已实现大规模商业化，但其他技术仍处于研发或小规模示范阶段。转化为食品和饲料技术的CO2利用量约为0.1万吨/年，产值约为0.5亿元/年，转化为生物肥料技术的CO2利用量约为5万吨/年，产值约为5亿元/年，转化为化学品技术的CO2利用量约为1万吨/年，产值约为0.2亿元/年，气肥利用技术的CO2利用量约为1万吨/年，产值约为0.2亿元/年。2.3.6地质封存CO2地质封存是指通过工程技术手段将捕集的CO2储存于地质构造中，实现与大气长期隔绝的过程。按照封存地质体的特点，主要划分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、枯竭油气田封存等方式。我国已完成了全国范围内CO2理论封存潜力评估，陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿吨级。陆上咸水层封存技术完成了年十万吨级规模的示范，海底咸水层封存、枯竭油田、枯竭气田封存技术完成了中试方案设计与论证。基于当前的技术水平，并考虑20年的监测费用，陆上咸水层封存成本约为120元/吨CO2，海底咸水层封存成本约为300元/吨CO2，枯竭油气田封存成本约为130元/吨CO2。92愿景与目标为发展绿色低碳的经济体系，构建安全高效的能源体系和建立循环利用的技术体系，CCUS的未来发展需要科研界、政府和企业的共同努力。自2011版路线图发布以来，我国CCUS技术快速发展，新形势下，亟需更新CCUS发展的愿景和目标。2.1愿景CCUS作为一种未来减排温室气体的战略性技术，其大规模产业化实施取决于技术成熟度、经济可承受性、自然条件承载力及其与产业发展结合的可行性。在前期文献梳理、专家研讨、现场调研、问卷调查等工作的基础上，本路线图提出我国CCUS技术发展的总体愿景：构建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技术体系和产业集群，为化石能源低碳化利用提供技术选择，为应对气候变化提供技术保障，为经济社会可持续发展提供技术支撑。2.2CCUS技术总体发展目标我国政府郑重承诺在2030年二氧化碳排放达到峰值，CCUS技术有望在在2030年后的去峰阶段发挥重要作用。近年来，我国可再生能源发展迅速，但是比例增长较为缓慢，根据政府已有规划，2020年、2030年非化石能源分别占比15%和20%，无法满足能源需求的增长。CCUS可以在避免能源结构过激调整、保障能源安全的前提下完成减排目标，使我国能源结构实现从化石能源为主向可再生能源为主的平稳过渡。2050年，随着技术研发的不断推进，CCUS技术的成本将大幅降低，一部分技术可进行材料生产，或者与可再生能源结合实现负排放或能源储存，即使不考虑减排目的，CCUS也将具有其社会经济价值。因此，本路线图充分考虑了CCUS技术的近远期定位，提出中国CCUS发展的总体愿景与各时间节点的发展目标。10图2-1CCUS技术发展总体路线图6到2025年：建成多个基于现有CCUS技术7的工业示范项目并具备工程化能力；第一代捕集技术的成本及能耗比目前降低10%以上；突破陆上管道安全运行保障技术，建成百万吨级输送能力的陆上输送管道；部分现有利用技术的利用效率显著提升，并实现规模化运行。6捕集成本中包含压缩至12MPa，40℃成本。7现有技术是指当前已具备开展工业示范条件的技术，包括第一代捕集技术及部分利用、封存技术。新型技术是指当前尚不具备开展工业示范条件的技术，包括第二捕集技术及部分利用、封存技术。11到2030年：现有技术开始进入商业应用阶段并具备产业化能力；第一代捕集技术的成本与能耗比目前降低10~15%；第二代捕集技术的成本及能耗与第一代技术成本接近；突破大型CO2增压（装备）技术，建成具有400万吨级输送能力的陆上长输管道；现有利用技术具备产业化能力，并实现商业化运行。到2035年：部分新型技术实现大规模运行；第一代捕集技术的成本及能耗与目前相比降低15~20%；第二代捕集技术实现商业应用，成本及能耗比第一代技术降低10~15%；新型利用技术具备产业化能力，并实现商业化运行；地质封存安全性保障技术获得突破，大规模示范项目建成，具备产业化能力。到2040年：CCUS系统集成与风险管控技术得到突破，初步建成CCUS集群，CCUS综合成本大幅降低。第二代捕集技术成本及能耗比第一代降低20~30%并在各行业实现广泛商业应用。到2050年：CCUS技术实现广泛部署，建成多个CCUS产业集群8。2.3发展路径以上总体发展愿景和目标的实现需要有序、平衡地推进CO2捕集、输送、利用与封存各环节技术的发展。近期应优先解决CCUS技术成本、能耗和安全问题，促进CO2利用技术向具有更大减排潜力的封存技术平稳过渡。8CCUS集群是指在特定区域通过输送网络相连的多个捕集单元及多个利用封存单元构成的系统。122.3.1捕集图2‐2碳捕集技术电厂应用前景示意图电力、钢铁、水泥、化工等行业是捕集技术的应用主体。其中，燃煤火电是我国CO2的最主要排放源，对于我国碳减排目标的实现意义重大，对捕集技术在其他行业的推广也具有重要借鉴意义。燃烧后捕集在燃煤电厂的应用最为成熟，目前国际上成功运行的两座百万吨级CCS示范工程均采用了燃烧后捕集。相比之下，燃烧前捕集和富氧燃烧技术能耗和成本的下降潜力更大。我国半数以上的现役燃煤火电机组建成于2005-2015年间，预计2045年后将陆续退役。2030-2035年间，应以采用第一代捕集技术的存量火电机组改造为主，2035年前后应以采用二代捕集技术的新建火电机组为主，因此，2035年前后将是捕集技术实现代际升级的关键时期，新一代捕集技术的推广将大幅降低减排成本和能耗。基于上述情景预期，。第一代技术在2030左右将具备产业化能力，之后能耗和成本下降空间有限。随着燃烧前和增压、化学链富氧燃烧等燃料源头捕集技术为代表的第二代低能耗捕集技术的不断成熟，至2035年前后，二代技术能耗和成本将明显低于一代技术，成为我国火电行业实现低碳排放的主力技术（图3-2，图3-3，附图2-2）。13图2-3捕集技术发展路径142.3.2利用图2‐4化工利用、生物利用、地质利用发展路径9近年来CO2利用技术发展较快，部分技术已进入规模化示范阶段，逐渐具9竞争力是技术的商业可行性，指技术成熟的前提下考虑投入成本、产品收益、碳收益后获得的经济效益。其中：较好-一般情况下无需碳收益即可获得经济效益；一般-有利的条件下无需碳收益可获得经济效益；较差-即使在有利的条件下也需要一定的碳收益才能获得经济效益。此处碳收益指通过CO2减排从市场和政策中获得的收益。有利条件指工程实施所需的资源与原料来源、地理与地质及产品进入市场方面的各种非政策条件。15备经济可行性。到2030年，CO2化工利用技术（图3-4）、部分生物利用技术（附图2-2）和部分地质利用技术（附图2-3）在无碳收益情况下亦具备一定经济竞争力，故应优先推进发展。2030-2035年期间CO2化工利用技术将逐渐达到商业化应用水平，CO2生物利用技术和地质利用技术的经济可行性将逐渐摆脱外部条件制约，到2040年达到商业化水平。2.3.3输送、封存图2‐5输送、封存发展路径图2030年，掌握大型CO2增压技术之后将使陆上管道输送规模大幅增加；2035年，封存的安全保障技术获得突破，陆上咸水层封存技术实现商业应用，多个百万吨级枯竭油气田封存工业示范项目投入运行，带动陆上管道输送技术的发展，扩大其应用规模并显著降低成本，实现商业化应用（图2-5）；2040年，多个百16万吨级或一个数百万吨级海底咸水层封存工业示范项目建成（附图2-5），成本较低的海上船舶输送技术随之实现商业应用（附图2-5）；2050年，海底咸水层封存技术实现商业化，推动海上管道输送技术的商业应用。2.3.4系统集成与集群化CCUS集群具有基础设施共享、项目系统性强、技术代际关联度高、能量资源交互利用、工业示范与商业应用衔接紧密等优势，是一种高效费比的发展途径，未来可能形成具有中国特色的CCUS新业态。MRV:核算（Measurement）、报告（Reporting）、核正（Verification）。图3-6CCUS系统集成与集群化发展路径图173优先行动及早期机会2011版路线图发布以来，CCUS各环节关键技术取得较大进展，成本和收益已逐渐成为制约技术进一步发展的瓶颈，集成优化成为当务之急。2035年以前，亟需部署CO2利用技术示范与推广，以带动新一代技术的突破，为其后全流程技术系统集成和大规模示范打下基础。3.1加快CO2利用技术研发与示范推广CO2利用技术具有社会效益与经济效益“双赢”的属性，不仅有助于降低CCUS技术应用成本，而且可以积累未来向具有更大减排潜力封存技术过渡的工程经验。具体优先行动如下：CO2地质利用方面：优先安排跨行业的百万吨规模CO2捕集、驱油利用与封存一体化示范项目，开展安全风险管控、储层精细描述、提高驱油效率、项目全生命周期经济评价等配套研究；研发铀矿地浸开采技术的绿色高效溶剂；支持强化煤层气开采过程中甲烷脱附与CO2吸附的机理和相关助剂研发；开展CO2-轻烃-岩石系统的组分传质、相关组分在固体介质表面的吸附与解析等基础研究，奠定强化天然气开采（CCS-EGR）和强化页岩气开采技术基础；部署高效换能、微量贵金属提纯等基础研究，引导强化地热开采和强化深部咸水开采技术进入中试门槛。CO2化工利用方面：开展重整制备合成气的百万吨级大规模商业化应用示范，加快技术全面推广；部署合成甲醇技术十万吨级示范研究，形成大规模产业化应用潜力；安排合成可降解聚合物、合成有机碳酸酯、合成聚合物多元醇、矿化利用等技术的进一步扩试，具备万吨级示范能力；部署制备液体燃料技术中高性能催化材料的基础研究，建立规模化生产技术，为技术扩试提供支撑。CO2生物利用方面：开展高效光生反应器研究，奠定微藻转化为化学品和生物燃料技术的万吨级中试示范基础；加强固氮藻种的筛选和遗传改良基础研究，形成高效固氮微藻规模化生产技术；部署应用基础和下游转化研究，降低规模化微藻转化为食品和饲料的技术成本。18根据区域特点，CO2的地质利用技术主要适合在中西部及东北地区应用，化工利用技术与生物利用技术主要适合在东部、南部应用，具有很好的地域互补性（表4-1）。表3‐1利用技术早期机会区域（或行业）利用技术建议区域（或行业）重整制备合成气石油和天然气化工以及煤化工等制备液体燃料可再生能源行业等合成甲醇有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等合成有机碳酸酯溶剂、汽油添加剂、锂离子电池电解液等合成可降解聚合物材料食品和医用包装等合成聚合物多元醇聚氨酯领域合成异氰酸酯/聚氨酯大宗工程塑料、煤化工、天然气化工等钢渣矿化利用混凝土、水泥等石膏矿化利用硫铵、混凝土、砌块与喷涂建材等低品位矿加工联合矿化建材、钾肥、高值金属与材料等转化为化学品和生物燃料可再生能源行业等转化为生物肥料生态农业等转化为食品和添加剂食品行业、保健品行业等气肥利用农业等强化石油开采鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、海拉尔盆地、松辽盆地等强化煤层气开采鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、沁水盆地等强化天然气开采鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地等强化页岩气开采四川盆地、鄂尔多斯盆地等强化地热开采青海、福建、吉林、西藏等省区铀矿地浸开采伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地等强化深部咸水准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地枯竭气藏封存四川盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、松辽盆地等枯竭油藏封存松辽盆地、渤海湾盆地等陆上咸水层封存鄂尔多斯盆地、塔里木盆地等海底咸水层封存珠江口盆地等3.2实现关键新捕集技术突破发展CCUS的关键是降低成本和能耗，其重点在于捕集技术的突破，包括燃烧后捕集：先进吸收剂、高效反应器和新型节能技术集成、膜分离和固体吸附、热集成与耦合优化；燃烧前捕集：煤气化、燃料气脱碳、大规模煤气化技术、系统集成技术的化工-动力多联产；富氧燃烧：制氧、全流程系统集成优化、化学19链燃烧、增压富氧燃烧、富CO2烟气压缩纯化。到2035年，中国在捕集技术环节应分阶段优先部署的研发与示范活动包括：表3‐2捕集环节分阶段的优先行动优先行动-2025-2030-2035燃烧后捕集复合有机胺吸收剂相应的工艺开发和示范；新一代有机胺吸收剂开发和试验；膜材料和高效固体吸收剂的开发；启动30万吨以上规模示范。新一代有机胺吸收剂相应的工艺开发及示范；膜材料和高效固体吸收剂的工业级试验示范；启动百万吨级工业示范。新一代有机胺吸收剂的捕集工艺与工业的集成示范和推广；新一代膜材料和高效固体吸收剂及相应的工艺开发与工业示范。燃烧前捕集新型煤气化/脱碳一体化技术开发；先进物理吸收剂和工艺开发与中试试验；新型固体吸收(附)剂的开发与中试试验；中高温CO2分离膜材料开发。新型煤气化/脱碳一体化技术中试；系统集成优化技术开发；新型固体吸收(附)剂及工艺示范；中高温CO2分离膜材料及工艺系统的试验和示范；煤化工行业100万吨/年规模以上工程示范；电力行业30~50万吨/年规模工程示范。新一代低能耗捕集技术的工业示范；IGCC+燃烧前捕集的百万吨级工业示范。富氧燃烧低能耗制氧技术大型示范；酸性气体共压缩纯化技术开发；新型载氧体的开发和中试试验；全流程热耦合优化技术；完成万吨级化学链、加压富氧燃烧中间试验。百万吨级常压富氧燃烧全流程工程示范；十万吨级化学链、加压富氧燃烧工业示范。常压富氧燃烧商业化推广；化学链燃烧、加压富氧燃烧大型示范。3.3开展全流程技术系统集成和大规模示范CCUS的全流程系统集成与示范是商业应用发展的必经阶段，据此可全面掌握CCUS系统整体及各环节的安全风险管控、技术经济性能指标实现程度和运行管理等信息，进而分析和评价系统整体与各技术环节的匹配关系，为CCUS20技术商业应用积累经验。开展CCUS全流程系统集成与示范所需资金投入大，对场地条件依存性强，技术密集度高，技术链条长且工艺组合方式多样，因此，需要准确把握我国重点区域CCUS潜力与源汇条件，因地制宜地部署CCUS集成示范项目。近中期（2035年前后）的百万吨全流程示范以现有技术为主，着重发展以下技术或设备：（1）大规模CCUS系统：系统仿真模型、管网规划方法、风险管控技术及性能评估与优化方法；（2）捕集改造技术：CO2捕集与排放源集成优化；（3）百万吨级燃烧前捕集：变换深度可调的低水气比合成器转换工艺；（4）百万吨级燃烧后捕集：高效率、高通量、紧凑型吸收设备；（5）百万吨级常压富氧燃烧示范、十万吨级化学链、加压富氧燃烧：大规模低能耗制氧技术以及热耦合优化技术等；（6）输送：管网建设，材料、大口径以及主干线建设等；（6）CO2驱油与封存：场地精细勘查与表征技术、封存容量与利用潜力评价技术、动态监测与调控技术、环境与生产安全保障技术、以及气体压缩机装备等等。同时，新型技术的试验示范要尽可能依托以上大规模示范，在某些区域形成CCUS集群。基于我国地域特点和资源条件，可初步判断鄂尔多斯盆地、准噶尔-吐哈盆地、松辽盆地、四川盆地、珠江口盆地具有形成特色CCUS集群的有利条件（图3-1）。21图3-1CCUS技术区域集群224政策建议推动CCUS技术发展，不仅是落实减排承诺、积极参与全球应对气候变化的要求，也是建设生态文明、实现可持续发展的内在需求，有利于我国绿色低碳产业的发展、升级和创新。当前我国的CCUS发展正处于技术更新换代时期，不仅要加快部署技术研发，推进商业化进程，更要关注技术代际过渡问题，抓住机遇，加快制定符合国情和CCUS技术发展规律的政策措施，促进CCUS技术在中国的健康、有序发展。4.1加强新一代CCUS技术研发（1）支持新一代CCUS技术研发示范，尤其是兼具经济效益和减排效应的CO2利用技术，将CCUS技术研发纳入后续国家科技计划和产业发展规划，为其提供长期稳定的支持。（2）探索预研CO2利用技术的国家重大基础设施研发平台，重点开展CO2强化资源开采、CO2化工利用以及生物利用技术验证设施建设，支撑CO2利用重大基础理论研究。（3）有效整合政府部门、企业、高校和研究机构资源，创建合作平台，设置完善的协调沟通机制，实现地区、机构和行业之间的联合与协调，推动CCUS关键技术突破与示范的顺利开展。（4）重视CCUS技术的知识产权研究和保护，设计完善的知识产权保护机制与体系，有效规避市场技术风险壁垒，激励我国自主技术的研发，为我国大力开展CCUS技术的科学研究和工程示范提供法律法规保障。4.2积极有序推进早期集成示范（1）推进早期示范项目的筛选与评估。全面调研我国CCUS示范工程情况，建立全国范围的示范项目数据库，提出侧重不同角度（包括应用潜力、技术先进性、经济性以及行业示范效果等）的示范评估准则，统筹规范早期示范项目的布局，建立示范项目的持续支持机制。（2）选择优先行业与重点地域开展早期示范。选择资源条件良好（如煤炭、水等），源汇匹配，地方政府态度积极的地区（如榆林、内蒙、新疆等地区），积23极有序开展CCUS全链条的工程示范，建议早期示范项目可以采用高浓度排放源与强化驱油相结合的模式。（3）针对CCUS早期示范工程，制定CCUS研发示范项目监管条例和行业规范，明确研发示范项目的责任主体和监管与审批主体，建立行业与政府之间的联合与协调机制，克服利益保护及行业壁垒等问题，保障涉及多部门的全流程示范项目有序开展。（4）加大国家对示范项目尤其是集成示范项目的财政支持力度，并配套多方面激励政策，包括推动示范项目顺利开展所需要的财税贷激励政策，考虑政策制定的环境、与现有政策体系的对接、不同政策工具选择的依据等，研究可能的公共资金渠道，鼓励企业与私人资本投入。4.3推动产业化政策研究（1）将CCUS纳入国家战略性新兴产业。在节能环保战略性新兴产业体系中，设立CO2利用领域，享受与新能源的同等配套政策支持。探索设立CO2利用技术专项扶持资金、纳入碳排放交易等的可行性。进行电力、煤炭、石油、化工等行业之间、企业之间的CO2循环利用机制研究，强化行业部门联合推进CCUS产业化的政策体系建设。（2）制定CCUS行业规范以及应用评价和标准体系。研究不同条件下CO2的归类，开展CO2管道建设与施工标准、封存选址标准、监测评价标准等环境保护、安全保障与监管标准体系，研究地下空间利用权、长期责任等内容，为制定CCUS相关法律法规提供理论和数据支撑。综合考虑安全、环境和健康风险，开展全过程物质流分析研究，制定CCUS技术评价体系。针对国际标准化组织已经启动制定CCUS相关标准，结合我国CCUS示范工程的建立，加强CCUS相关领域标准、指南、导则的制定，为我国技术创新提供保障。（3）加强产业链协作机制研究。CCUS项目全产业链涉及多个企业部门，其中，捕集成本约占CCUS总成本的70％左右，因此需要设计合理的成本、效益和责任分担机制，将全产业链CCUS产生的社会责任、经济效益和社会效益在各相关企业部门间合理分担和分配，促进全产业链CCUS项目相关企业部门的有效协作。24（4）加强CCUS相关知识产权的战略规划和动态监测，以产业创新联盟或者学术组织为平台推进知识产权的整合，促进CCUS新技术体系的产业化。4.4加强国际技术合作与技术转移（1）中国作为发展中国家，面临着发展经济、消除贫困和减少温室气体排放的多重压力，在进行技术研发和保护自主知识产权的前提和基础上，应积极开展国际合作，利用多种国际机制推动发达国家向包括中国在内的发展中国家提供技术和资金，加强合作研发与技术转移，推动CCUS技术在中国的发展。（2）建议发起成立CCUS国际合作多边机制，创立CCUS知识体系，推动CCUS技术进入碳排放权交易市场，支撑我国参与国际交易规则与技术标准制定，提升技术融资能力，通过知识共享缩短研发周期，将我国优势技术推向国际市场，在全球范围内拓展其应用空间。25附件1：我国主要CCUS试验工程的基本情况一览表序号项目名称示范内容投运年份2017年状况排放源捕集技术运输方式封存或利用方式产能（万吨/年）1中石油吉林油田CO2-EOR研究与示范天然气净化燃烧前管道（~50km）EOR2007年20运行中2华能高碑店电厂燃煤电厂燃烧后————2008年0.3运行中3华能石洞口电厂燃煤电厂燃烧后2009年12运行中4中石化胜利油田燃煤电厂4万吨/年CO2捕集与EOR示范燃煤电厂燃烧后罐车（~80km）EOR2010年4运行中5中联煤层气公司CO2-ECBM项目外购气罐车ECBM2010年0.1运行中6中电投重庆双槐电厂碳捕集示范项目燃煤电厂燃烧后————2010年1运行中7神华集团煤制油10万吨CO2捕集和示范封存煤制油燃烧前罐车（~13km）咸水层封存2011年10封存30万吨，监测中8华中科技大学35MW富氧燃烧技术研究与示范燃煤电厂富氧燃烧————2011年10运行中269国电集团天津北塘热电厂燃煤电厂燃烧后————2012年2运行中10延长石油陕北煤化工5万吨/年CO2捕集与EOR示范煤化工燃烧前罐车EOR2013年5运行中11中石化中原油田CO2-EOR项目化工厂燃烧前罐车EOR2015年10运行中12华能绿色煤电IGCC电厂捕集利用和封存示范燃煤电厂燃烧前罐车EOR及咸水层封存捕集装置建成，封存工程延迟10运行中注1：本表未考虑化工利用、生物利用项目，只考虑捕集和地质利用与封存的环节或全流程试验项目27附件2：我国碳捕集、利用、输送与封存各环节技术发展路径图附图2-1捕集技术发展路径燃烧前-化学吸收燃烧前-物理吸收燃烧前-物理吸附燃烧前-膜分离燃烧后-化学吸收燃烧后-吸附法燃烧后-膜分离富氧燃烧-常压富氧燃烧-增压富氧燃烧-化学链201820252030203520402050概念阶段28附图2-2化工利用技术发展路径29附图2-3生物利用技术发展路径30附图2-4地质利用技术发展路径强化石油开采强化煤层气开采强化天然气开采强化页岩气开采强化地热开采铀矿地浸开采强化深部咸水开采201820252030203520402050概念阶段基础研究中间试验工业示范商业应用31附图2-5输送技术发展路径32附图2-6地质封存技术发展路径