专家视点碳捕获、利⽤与封存(CCUS)技术发展现状及应⽤展望 ⼆氧化碳捕获和封存技术(Carbon Capture and Storage, CCS),是指把CO 2 从⼯业或相关能源的源分离出来,输送到⼀个封存地点,并长期与⼤⽓隔绝的过程。
为应对⽇益严峻的全球⽓候变化形势,《巴黎协定》提出将全球平均⽓温较前⼯业化时期的上升幅度控制在2℃以内,并努⼒限制在1.5℃以内。国际能源署(IEA)在《能源技术展望报告 2017》中指出,要在本世纪末实现升温幅度控制在2℃的⽓候⽬标,CCS技术需贡献14%的 CO2 减排量,如果考虑更低的升温幅度,2060年能源⾏业的需要达到净零排放,本世纪末升温幅度1.75℃,CCS技术则需要贡献32%的 CO2 减排量。
政府间⽓候变化专门委员会(IPCC)在《全球升1.5温度特别报告》中专门强调了在本世纪中叶实现 CO2 净零排放的重要性,提出除碳是实现净零排放以及补偿超过1.5℃所需的净负排放的必要措施,在有限超过或未超过1.5℃的⼤多数情景下(有限超过1.5℃指升温幅度在回降之前曾超过1.5℃),都涉及到CCS技术的⼤量运⽤,唯⼀⽆需运⽤CCS的情景则要求⼈类⾏为发⽣最根本的转变。因此CCS技术对于实现全球⽓候⽬标具有重要意义。
CCS是 CO2 深度减排的重要途径,但不同⽅式的捕获和封存潜⼒、实施难度和社会经济效益差别很⼤。随着CCS技术的发展以及认识的不断深化,我国于2006年在北京⾹⼭会议⾸次提出 CO2 捕获、利⽤与封
存技术(CarbonCapture, Utilization and Storage,CCUS),引⼊了 CO2 资源化利⽤技术。CCUS技术把捕获的 CO2 提纯后,投⼊新的⽣产过程进⾏循环再利⽤,将 CO2 资源化,不仅可以实现碳减排,还能产⽣经济效益,所以更具有现实操作性。经过多年的发展,CCUS技术已在全球范围内得到接受与使⽤。
2020年9⽉,中国在联合国⼤会上向世界宣布了2030年前实现碳达峰和2060年前实现碳中和的⽬标。要达成该⽬标,未来⽓候经济下的能源系统在⾼效稳定、灵活便捷的基础上,还需满⾜绿⾊低碳的要求,这就要求必须改变现有以煤炭为主的⾼碳能源和电⼒结构,转向清洁能源为主的多元化、低碳能源结构。⽬前我国能源消费结构中,化⽯能源在⼀次能源消费中⽐重⾼达85%,煤电仍是保障我国电⼒安全和电⼒供应的主⼒,发电量所占⽐重⾼达60.8%,使得我国 CO2排放⽔平居⾼不下。即使2030年实现碳达峰⽬标,⾮化⽯能源占⼀次能源消费⽐重将达到25%左右,⾮化⽯能源电⼒⽐例达到50%,仍有超过半数的能源⽣产需要依赖化⽯能源。如果单纯依赖传统路径,如节能减排、提⾼能效等已达世界先进⽔平的技术⽅式,⽆法有效地实现现有的温室⽓体减排⽬标,其脱碳过程需要CCUS技术的配合才能够实现。因此CCUS技术是我国应对⽓候变化和实现碳中和必不可少的技术⼿段,具有特殊的战略意义。
国际能源署测算,要实现联合国设定的2050年可持续发展排放⽬标,CCUS捕集的 CO2 需从2020年的约4000万吨/年增⾄2050年的约56亿吨/年。考虑到我国 CO2 排放总量和煤炭消费占⽐全球第⼀、⽕电⼚利⽤年限短(截⽌到2020年底平均仅11.6年)的客观事实,以及保障电⽹灵活性、国家能源安全和
经济社会发展的现实需要,我国⽐世界上任何⼀个国家都更需要CCUS的快速突破和商业化应⽤。为了深⼊了解CCUS的发展现状、挑战及应⽤前景,中国环境科学研究院组织科研⼈员在⼴泛开展⽂献综述的基础上,联合院外从事CCUS产业化及政策研究的专家充分研讨,撰写了《碳捕获、利⽤和封存(CCUS)技术发展现状及应⽤展望》报告。
报告总结了CCUS技术中碳捕获、运输、利⽤与封存各关键环节的发展概况,阐述了全球和我国现阶段CCUS技术应⽤现状及挑战,提出了7个⽅⾯的 CO2 转化利⽤路径展望,并进⾏了转化利⽤的经济学分析。基于此,笔者认为在当前的技术⽔平下,仅靠CCS技术都很难达成化⽯能源活动的碳中和⽬标,主要原因在于经济上难以取得平衡。因此需要尽快转变思路,将 CO2 视为⼀种基础⼯业原料,加快 CO2 资源化利⽤布局,开发⾼附加值的碳基新材料,形成具有商业价值的新型碳经济,以促进CCUS产业化落地与可持续发展。最后,结合中国未来在能源领域的领先性和电⽹的灵活度的实际需要,提出了加快我国CCUS技术布局和应⽤的政策建议。
联系⽅式:
王静(第⼀作者),******************;
龚宇阳,*****************;
宋维宁,*******************。
供稿:管理中⼼
编辑:程程
近期重点⽂章
中国环境科学研究院应邀参加第⼗九届中国国际环保展
中国环境科学研究院举办第⼆期“国际⼤师讲堂”暨北极环境问题研讨会
⽣态环境部定点扶贫先进集体与先进⼈物系列(⼀)中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所
中国环境科学研究院与重庆市⽣态环境局签署合作框架协议
《百城千县万名专家⽣态环境科技帮扶⾏动计划》关于“⼀市⼀策”驻点跟踪研究帮扶模式答记者问
⼀图读懂《百城千县万名专家⽣态环境科技帮扶⾏动计划》
国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室(成都基地)项⽬开⼯启动
中国环境科学研究院召开2021年上半年述职述党建⼯作会议
从百年党史中感悟思想伟⼒以科学家精神和院训⽂化引领环科院⾼质量发展——中国环境科学研究院院长为全院职⼯讲专题党课