什么是CCUS？

CCUS是碳捕集、利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage）的英文縮寫。它是一種旨在減少工業(yè)生產(chǎn)和能源利用過(guò)程中二氧化碳排放的關(guān)鍵技術(shù)體系。其核心流程分為三個(gè)環(huán)節(jié)：從工業(yè)排放源（如發(fā)電廠、鋼鐵廠、水泥廠）或直接從大氣中捕集二氧化碳；將捕集的二氧化碳進(jìn)行提純和壓縮，通過(guò)管道、船舶或車輛運(yùn)輸至指定地點(diǎn)；將其進(jìn)行資源化利用（如制造化工產(chǎn)品、合成燃料）或注入深層地質(zhì)構(gòu)造（如枯竭油氣田、咸水層）中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、安全的封存。CCUS不僅是實(shí)現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)不可或缺的技術(shù)路徑之一，也為傳統(tǒng)高排放行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型提供了關(guān)鍵解決方案。

當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀

1. 技術(shù)研發(fā)與工程示范

目前，CCUS技術(shù)鏈各環(huán)節(jié)均已存在商業(yè)化或接近商業(yè)化的技術(shù)。捕集技術(shù)主要有燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒三大路線，其中燃燒后化學(xué)吸收法相對(duì)成熟，已在多個(gè)示范項(xiàng)目中應(yīng)用。在利用方面，二氧化碳驅(qū)油提高采收率（CO2-EOR）是目前最主要且具經(jīng)濟(jì)性的利用方式，尤其在北美地區(qū)已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。在封存方面，全球已有數(shù)十個(gè)大型地質(zhì)封存項(xiàng)目在運(yùn)行，驗(yàn)證了技術(shù)可行性。

2. 項(xiàng)目部署與規(guī)模

根據(jù)國(guó)際能源署數(shù)據(jù)，截至2023年底，全球已投運(yùn)的CCUS設(shè)施年捕集能力超過(guò)4500萬(wàn)噸二氧化碳。項(xiàng)目主要集中在美國(guó)、加拿大、挪威、中國(guó)等國(guó)家。項(xiàng)目部署明顯加速，規(guī)劃中的項(xiàng)目數(shù)量大幅增加，且項(xiàng)目規(guī)模趨向大型化、集群化（如“碳捕集中心”模式），以降低單位成本。

3. 政策與市場(chǎng)環(huán)境

各國(guó)政府正通過(guò)多種政策工具支持CCUS發(fā)展，包括研發(fā)資助、稅收抵免（如美國(guó)45Q條款）、碳定價(jià)機(jī)制、強(qiáng)制性減排要求等。中國(guó)已將CCUS納入國(guó)家碳中和“1+N”政策體系，并啟動(dòng)了多個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)示范項(xiàng)目。整體上，CCUS發(fā)展仍面臨高成本、商業(yè)模式不清晰、長(zhǎng)期責(zé)任與監(jiān)管框架不完善等挑戰(zhàn)。

4. 工程技術(shù)研究與試驗(yàn)進(jìn)展

在工程和技術(shù)研發(fā)層面，當(dāng)前焦點(diǎn)在于：

• 降低捕集能耗與成本：研發(fā)新型吸收劑（如相變?nèi)軇㈦x子液體）、吸附材料、膜分離技術(shù)以及新型低能耗工藝（如鈣循環(huán)、化學(xué)循環(huán)）。
• 多元化利用途徑：除EOR外，積極探索將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高價(jià)值化學(xué)品（如甲醇、塑料）、合成燃料、建筑材料（如礦化養(yǎng)護(hù)混凝土）以及生物利用（如微藻固碳）的技術(shù)路徑。
• 安全監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：開(kāi)發(fā)并應(yīng)用地球物理監(jiān)測(cè)、示蹤劑、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，對(duì)封存體的完整性、二氧化碳運(yùn)移進(jìn)行長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，建立完善的泄漏風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與應(yīng)急體系。
• 系統(tǒng)集成與優(yōu)化：開(kāi)展從捕集、運(yùn)輸?shù)嚼?封存的全流程系統(tǒng)工程研究，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，探索與可再生能源（如利用綠電、綠氫）耦合的“負(fù)排放”技術(shù)路徑。

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1. 技術(shù)迭代與成本下降

未來(lái)十年是CCUS技術(shù)從示范邁向商業(yè)化推廣的關(guān)鍵期。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模化部署和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，捕集成本有望顯著下降。新一代低能耗捕集技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)、以及人工智能用于流程優(yōu)化將發(fā)揮重要作用。運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)（特別是管道）的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將成為發(fā)展重點(diǎn)。

2. 利用途徑的拓展與產(chǎn)業(yè)化

二氧化碳的資源化利用將從目前的EOR主導(dǎo)，向更廣泛的化工、燃料和材料合成領(lǐng)域拓展。特別是與綠氫結(jié)合的“電轉(zhuǎn)X”（Power-to-X）技術(shù)，有望生產(chǎn)碳中和的航空燃料和化工原料，創(chuàng)造新的市場(chǎng)價(jià)值。生物利用和礦化封存技術(shù)也可能取得突破。

3. 政策驅(qū)動(dòng)與商業(yè)模式創(chuàng)新

更嚴(yán)格的氣候目標(biāo)和碳定價(jià)機(jī)制將增強(qiáng)CCUS的經(jīng)濟(jì)吸引力。未來(lái)商業(yè)模式將更加多元化，可能出現(xiàn)專業(yè)的碳捕集服務(wù)商、運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)商和封存服務(wù)商。二氧化碳的“商品”屬性將增強(qiáng)，推動(dòng)形成交易市場(chǎng)。針對(duì)封存長(zhǎng)期責(zé)任的法規(guī)和保險(xiǎn)機(jī)制將逐步完善。

4. 向負(fù)排放技術(shù)與系統(tǒng)集成演進(jìn)

CCUS將與生物質(zhì)能結(jié)合形成BECCS（生物能源與碳捕集封存），或與直接空氣捕集（DAC）技術(shù)結(jié)合，成為實(shí)現(xiàn)“負(fù)排放”的核心技術(shù)。CCUS將更深地融入工業(yè)集群和區(qū)域能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)碳流、氫流、能流的綜合優(yōu)化，成為未來(lái)低碳工業(yè)生態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施。

5. 國(guó)際合作與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

鑒于二氧化碳封存的跨國(guó)界特性和技術(shù)擴(kuò)散需求，國(guó)際間在技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目投融資、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、責(zé)任認(rèn)定等方面的合作將日益緊密。建立全球或區(qū)域性的CCUS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)核查方法與交易規(guī)則體系，將是保障行業(yè)健康、有序發(fā)展的重要基石。

結(jié)論

CCUS是一項(xiàng)正處于從示范示范邁向規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵階段的戰(zhàn)略性技術(shù)。盡管當(dāng)前在成本、政策和公眾認(rèn)知方面仍面臨挑戰(zhàn)，但其在應(yīng)對(duì)氣候變化、保障能源安全、促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型方面的核心作用已得到廣泛認(rèn)同。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新、有力的政策支持、有效的商業(yè)模式和廣泛的國(guó)際合作，CCUS有望在2030年后迎來(lái)大規(guī)模部署，為全球及中國(guó)的碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，并催生一個(gè)新的低碳產(chǎn)業(yè)鏈。工程與技術(shù)研究和試驗(yàn)發(fā)展將繼續(xù)作為推動(dòng)其進(jìn)步的根本動(dòng)力。