【Carbon Neutrality论文荐读】张九天教授：碳中和愿景下我国碳捕集利用与封存技术发展关键问题研究
近日，北京师范大学张九天教授应邀在Carbon Neutrality上发表综述文章《碳中和愿景下我国碳捕集利用与封存技术发展关键问题研究》，文章系统回顾了中国碳捕集利用与封存（CCUS）技术发展现状，介绍了技术发展面临的几大关键挑战，并提出碳中和目标下CCUS技术发展建议。
文章亮点
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文章回顾并总结了全球及我国CCUS技术发展历程与研究现状；
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围绕CCUS的作用和地位、技术成本、产业协同、资源匹配和商业模式等六个方面，梳理了技术发展面临的关键挑战；
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面向碳中和目标提出了未来CCUS技术发展应关注的几大重点任务。
内容简介
实现碳中和要求全国在一定时间内由人为活动引起的直接和间接排放的二氧化碳，通过碳捕集与封存或植树造林等固碳技术吸收后，达到二氧化碳的“零排放”。CCUS作为一种适用于大型碳排放源深度减排的解决方案和一种有机会实现负排放的技术手段，是全球气候解决方案的重要组成部分。对于以化石能源为主体的国家而言，CCUS更是其低碳转型过程中保障国家能源安全的必然战略选择。
碳中和目标下，CCUS作为具有大规模减排潜力的重大技术在我国得到了广泛的重视，政府、企业和金融界都对CCUS的作用有了更加深入的认识。但是总体而言，各界对于CCUS的认知与理解还不够充分，对于技术成本、安全、商业模式等还存在一些不完整的认识。鉴于此，本研究对我国CCUS的发展现状进行了系统回顾，在此基础上，分析梳理了我来技术发展可能面临的几大关键挑战，包括CCUS的作用及地位、技术成本、产业链协同、资源匹配、基础设施建设与商业模式创新等。最后，结合碳中和目标需求，提出CCUS技术发展建议。
图1 我国已开展及计划开展的CCUS示范项目
图文导读
01
CCUS的作用与地位
CCUS是未来全球实现净零排放、我国实现碳中和目标、保障发展中国家能源安全和经济高质量发展的必然技术选择。总结我国多家研究机构的碳中和路径可以发现：CCUS技术是2060年实现我国碳中和目标不可或缺的关键技术，其减排贡献在2050年达6-16亿吨CO2。在碳中和愿景下，CCUS技术将在提供负排放潜力，帮助难减排行业深度脱碳，建立净零排放电力系统，培育新技术经济范式等方面发挥不可替代的作用。
02
CCUS技术与成本挑战
我国CCUS技术链各环节都已具备一定的研发与示范基础，但是各环节技术发展不平衡，距离规模化、全流程示范应用仍存在较大差距。我国已建成10万吨/年级CO2捕集示范工程，但尚缺乏大规模系统集成改造的工程经验。CO2驱煤层气技术还处于前期探索阶段，场地选址评估和CO2深井监测等方面与国外有一定差距；CO2化学转化和生物利用技术大部分处于研究开发阶段。我国CCUS 示范项目成本普遍较高，未来应在新技术新材料研发、规模经济效应增大、商业模式创新等方向持续发力，促进技术升级与成本下降。
图2 电厂捕获的典型成本结构
03
CCUS产业链协同发展问题
目前，我国全流程CCUS示范项目较少，产业链上下游对接不畅，缺乏跨行业跨部门的合作模式以及能够匹配CCUS源汇的CO2输送管网，导致气源去向和供应成为示范项目面临的主要问题之一。另一方面，CCUS产业链协同发展需要政策和法律体系的支持，我国还没有建立国家层面的CCUS发展战略，缺乏针对CCUS的明确政策激励和针对全流程CCUS示范项目的规范制度与标准体系，政府和企业均面临收益分享、责任分配和风险分担等难题，极大影响各方发展CCUS的积极性。
04
CCUS区域源汇匹配与资源约束
源汇匹配是影响CCUS规模化发展的重要因素，对CCUS项目的可行性和经济性起着决定作用。从我国碳排放源和封存地的匹配情况来看，部分地区存在着良好的源汇匹配潜力，如鄂尔多斯盆地、松辽盆地、新疆等。但总体而言，排放源多在中部和东部地区，而潜在的封存地多分布在中、西部地区。特别是东部沿海地区，陆上封存潜力很小，海洋封存潜力有待挖掘。此外，水资源、土地资源等也将成为未来技术发展中不可忽视的制约因素。
05
CCUS商业模式和基础设施
现阶段对CCUS商业模式的讨论通常聚焦于项目链条内部。随着未来CCUS项目数量和规模不断扩增，相关探讨需要予以拓展：1）应综合考虑多捕集源与管网和封存基础设施的集群模式，而不是在单个项目的商业模式上兜圈子；2）应考虑CCUS与其他能源系统的结合，通过引入公共资金和社会资本共同推动 CCUS 发展。
总结展望
在碳中和的愿景下，CCUS的作用和贡献应该被重新定位。提高认识和能力建设对于CCUS的进一步发展至关重要，其中关键领域包括：
1）明确CCUS是实现碳中和不可或缺的关键技术，如果没有CCUS支撑，将没有足够的减排去碳潜力来实现既定目标；
2）应从动态角度评估CCUS成本；
3）CCUS尤其是利用技术与氢能技术、可再生能源和储能系统结合，可以为 CCUS 发展培育新的技术经济范式。
完善 CCUS 发展的支撑环境，健全政策制度体系。加强系统性建设，找准政策发力点。通过建立财政激励机制吸引社会资本，明确传播政策信号，缓解投资CCUS的不确定性，将CCUS与碳市场挂钩，推动CCUS融资趋向私人化、多样化、灵活化。
加快推进大规模 CCUS 示范。部署更多以商业化为目标的大型CCUS项目，充分发挥CCUS的规模效益优势。
CCUS技术和商业模式创新需要进一步提升，特别是要加强技术集成，提高技术和经济效益，创新CCUS投融资机制，优化商业模式。设计合理的成本、效益、责任分担机制，将CCUS产生全产业链的社会责任、经济效益、社会效益在相关企业之间进行合理的分担和分配。
原文信息
Several key issues for CCUS development in China targeting carbon neutrality
作者：
Zhang Jiutian*, Wang Zhiyong, Kang Jia-Ning, Song Xiangjing and Xu Dong
原文链接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s43979-022-00019-3
DOI:
https://doi.org/10.1007/s43979-022-00019-3
本文摘自微信公众号“ Carbon Neutrality碳中和”。
