中国二氧化碳捕集、利用与封存 CCUS 报告2019 序 气候变化是 21 世纪人类面临的严峻挑战，是深刻影响各国经济社会发 展和生态环境的重大全球性问题，积极应对气候变化已成为全球普遍共识和 大势所趋。习近平总书记多次强调，应对气候变化不是别人要我们做，而是 我们自己要做，是我国可持续发展的内在要求，是推动构建人类命运共同体 的责任担当。党的十九大报告提出，要在绿色低碳等领域培育新增长点、 形成新动能。习近平总书记在 2018 年全国生态环境保护大会上指出，要实 施积极应对气候变化国家战略，推动和引导建立公平合理、合作共赢的全球 气候治理体系，彰显我国负责任大国形象，推动构建人类命运共同体。2015 年发布的强化应对气候变化行动 - 中国国家自主贡献明确提出，中国二 氧化碳排放 2030 年左右达到峰值并争取尽早达峰；2030 年单位国内生产总 值二氧化碳排放比 2005 年下降 6065，非化石能源占一次能源消费比重 达到 20 左右。 二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术有望实现化石能源利用的近 零排放，受到国际社会的广泛重视。我国十分重视 CCUS 技术。2016 年国 务院印发的“ 十三五 ” 控制温室气体排放工作方案明确提出“ 要推进 工业领域碳捕集、利用和封存试点示范 ”。国家发展和改革委员会、生态环 境部、科学技术部等部门先后发布二十多项政策性文件，积极推动 CCUS 技术健康发展。2016 年原环境保护部（现生态环境部）发布二氧化碳捕 集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行），是发展中国家第一个针 对 CCUS 的环境管理规范。 我国在 CCUS技术研发、 试验示范和商业化探索方面已开展了大量工作， 初步形成了政府引导、市场主导、企业参与、示范先行的工作格局，呈现了 技术路径多样，项目种类齐全，部署发展有序的良好局面。中国二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）报告（2019）通过大量的现场调研，收集了 中国 CCUS技术和项目发展的基础数据， 梳理和总结了中国 CCUS项目状况。 报告对总结我国 CCUS领域的努力和实践，评估发展状况和需求，规划布局 未来 CCUS 的发展有着积极的支撑作用。 希望更多的研究机构和企业汇聚到 CCUS 的事业中来，共同推动 CCUS 发展和应对气候变化工作。 生态环境部应对气候变化司 司长报告召集人 蔡博峰 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 李 琦 中国科学院武汉岩土力学研究所 主办单位 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 中国科学院武汉岩土力学研究所 华北电力大学 西北大学 / 二氧化碳捕集与封存技术国家地方联合工程研究中心 中国 21 世纪议程管理中心 中国环境科学学会气候变化分会 首席科学家（按姓氏拼音排序） 李 琦 中国科学院武汉岩土力学研究所 林千果 华北电力大学 马劲风 西北大学 / 二氧化碳捕集与封存技术国家地方联合工程研究中心 报告引用蔡博峰，李琦，林千果，马劲风等 .中国二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）报告（2019） [R]. 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 .2020.作者（按姓氏拼音排序） 蔡博峰 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 曹丽斌 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 陈 帆 生态环境部环境工程评估中心 陈其针 中国 21 世纪议程管理中心 樊静丽 中国矿业大学（北京） 贾 莉 中国 21 世纪议程管理中心 姜大霖 国家能源技术经济研究院发展战略所 李 琦 中国科学院武汉岩土力学研究所 李鹏春 中国科学院南海海洋研究所 梁 希 广东南方碳捕集与封存产业中心 林千果 华北电力大学 刘桂臻 中国科学院武汉岩土力学研究所 马劲风 西北大学 / 二氧化碳捕集与封存技术国家地方联合工程研究中心 庞凌云 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 谭永胜 中国科学院武汉岩土力学研究所 伍鹏程 生态环境部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 夏玉辉 中国 21 世纪议程管理中心 许世森 华能清洁能源技术研究院 杨晓亮 世界资源研究所 杨 扬 中国 21 世纪议程管理中心 / 北京理工大学能源与环境政策研究中心 张 贤 中国 21 世纪议程管理中心 张 徽 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 张九天 北京师范大学 仲 平 中国 21 世纪议程管理中心 朱 磊 北京航空航天大学程启贵 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司 董海海 中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司 顾 锋 江苏华扬液碳有限责任公司泰兴二氧化碳厂 贾国伟 中国 21 世纪议程管理中心 李 清 中国石油吉林油田分公司二氧化碳捕集埋存与提高采收率开发公司 梁凯强 陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院 刘家琰 中国 21 世纪议程管理中心 刘练波 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 刘牧心 中英（广东）CCUS 中心 吕广忠 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司 牛保伦 中国石油化工股份有限公司中原油田分公司 彭雪婷 中国 21 世纪议程管理中心 王 浩 中国 21 世纪议程管理中心 王浩璠 西北大学 / 二氧化碳捕集与封存技术国家地方联合工程研究中心 王永胜 国家能源投资集团有限责任公司煤制油分公司 杨 帆 中国 21 世纪议程管理中心 赵晏强 中国科学院武汉文献情报中心 贡献作者（按姓氏拼音排序）评审专家 杜祥琬 中国工程院，院士 王金南 生态环境部环境规划院，院士 何建坤 清华大学 潘家华 中国社会科学院，学部委员 吕学都 亚洲开发银行 马爱民 国家应对气候变化战略研究和国际合作中心 郭建强 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 李小春 中国科学院武汉岩土力学研究所 续大康 陕西省生态环境厅 刘鸿志 中国环境科学学会 李 清 中国石油吉林油田分公司二氧化碳捕集埋存与提高采收率开发公司 覃建华 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院 顾 锋 江苏华扬液碳有限责任公司泰兴二氧化碳厂二氧化碳 （ CO 2 ）捕集 、利用与封存 （ Carbon Dioxide Capture, Utilization and Storage， 简称 CCUS 或 CCS）作为一项有望实现化石能源大 规模低碳利用的新兴技术，受到了国际社会的广泛关注。 中国各类 CCUS技术种类齐全，囊括了深部咸水层封存、二氧化碳驱提 高石油采收率、二氧化碳驱替煤层气等各种 CCUS关键技术，为中国乃至全 球 CCUS发展、推广和管理积累了非常宝贵的经验和数据。截至 2019年底， 中国共开展了 9 个捕集示范项目、12 个地质利用与封存项目，其中包含 10 个全流程示范项目。不包括传统化工利用，所有 CCUS项目的累计二氧化碳 封存量约为 200 万吨。 捕集主要集中在煤化工行业，其次为火电行业等。地质利用和封存项目 以提高石油采收率为主。中国 CCUS的捕集技术已经比较成熟，地质利用和 封存方面若干核心技术取得了重大突破。二氧化碳驱提高石油采收率等已进 入商业化应用初期阶段。 经济成本依然是制约中国 CCUS发展的重要因素，在 CCUS捕集、输送、 利用与封存环节中，捕集是能耗和成本最高的环节。中国当前的低浓度二氧 化碳捕集成本为 300900 元 / 吨，罐车运输成本约为 0.91.4 元 / 吨 公里。 驱油封存技术因技术水平、油藏条件、气源来源、源汇距离等不同，成本差 异较大。驱油封存可以提高石油采收率，有效补偿 CCUS的成本，原油价格 在 70 美元 / 桶的水平，基本就可以平衡 CCUS 驱油封存成本。 相对中国的二氧化碳排放量和减排需求，当前 CCUS的减排贡献仍然很 低 （年封存量约为年排放量的万分之一） ， 难以满足中国低碳发展的迫切需求。 建议尽快建立较为全面的 CCUS发展政策环境，推动中国 CCUS健康发展， 主要包括 决策者摘要（1）建立、健全 CCUS 法规和标准体系 中国 CCUS 项目实践过程中，面临所有权不明确、管辖部门及审批程 序不明确、相关技术规范缺乏等亟待解决的问题，需要制定明晰、完善的 CCUS 法律法规，减少利益相关方各种顾虑，确保 CCUS 项目稳健开展；严 格、清晰界定 CCUS 项目边界，防止 CCUS 概念泛化；基于标准体系，实 施 CCUS 从选址到减排量的第三方核查制度。 （2）出台鼓励和补贴政策，探索市场化激励机制，完善投融资环境 CCUS 技术的发展需要解决商业化应用之前的巨额研发资金投入的问 题。建议出台政策实施经济鼓励和补贴；探索市场化激励政策，开通银行贷 款绿色通道，引进社会资本，推进 CCUS纳入中国碳排放权交易体系等；政 府加强基础设施建设，包括建设二氧化碳运输管道等，降低 CCUS运营商的 成本；建议设计合理的投融资机制和政策，克服 CCUS投资与运行成本高的 障碍。 （3）建立跨部门、跨行业协调机制，分阶段、分行业、分重点逐步推 进 CCUS 技术的商业化进程 CCUS 项目的开展涉及多部门、跨行业的配合和协调，建议成立由生态 环境部领导的专门跨部门协调机构，统筹 CCUS规划、研究、评估、立项等 环节中不同部门之间的协调工作，设计合理的成本、效益和责任分担机制。 以规模化地质封存为驱动，以大规模安全封存与减排为目标，在 “ 十四五 ” 期间，开展中国 CCUS 整体布局和规划工作。目录 CCUS 概况 -------------------------------------------------------------------------------- 1 中国 CCUS 工程 1.1 中国 CCUS 项目分布 1.2 捕集示范项目 1.2.1 燃烧后捕集 1.2.2 燃烧前捕集 1.2.3 富氧燃烧捕集 1.3 地质利用与封存 1.3.1 二氧化碳驱提高石油采收率（CO 2 -EOR） 1.3.2 二氧化碳驱替煤层气（CO 2 - ECBM） 1.3.3 咸水层封存 1.4 化工利用与生物利用 1.5 成本 2 中国 CCUS 典型项目调研 2.1 中国石油吉林油田 CO 2 -EOR 项目 2.2 中国石油新疆油田 CO 2 -EOR 项目 2.3 华润电力海丰电厂 CCUS 示范项目 2.4 中石化华东油气田 CCUS 全流程示范项目 3 中国 CCUS 科学研究 3.1 中国 CCUS 专利 3.2 中国 CCUS 研究文献 4 中国 CCUS 技术现状和商业模式 4.1 技术现状 4.2 商业模式 4.2.1 CCUS 融资模式4.2.2 CO 2 -EOR 商业模式 5 中国 CCUS 政策 5.1 政策成效 5.2 政策建议 参考文献 名词解释01 二氧化碳捕集、利用与封存 （CCUS）是指将二氧化碳从排放 源中分离后或直接加以利用或封 存，以实现二氧化碳减排的工业 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 是中国未来减少二氧化碳 排放、保障能源安全和实现可持 续发展的重要手段。CCUS 在二 氧化碳捕集与封存（CCS）的基 础上增加了 “利用（ Utilization） ”， 这一理念是随着 CCS 技术的发 展，对 CCS 技术认识的不断深 化，在中国的大力倡导下形成的， 目前已经获得了国际上的普遍认 同。IPCC 第五次评估报告（2014 年）中强调了生物质能源技术和 CCUS结合的新型 CCUS技术 BECCS，生物能碳捕获与封存， 并将其作为负排放的重要技术， 该技术逐渐受到越来越多的关注。 环节 内容捕集 将化工、电力、钢铁、水泥等行业利用化石能源过程中产生的二氧化碳进行 分离和富集的过程；可分为燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。 运输 将捕集的二氧化碳运送到利用或封存地的过程，包括陆地或海底管道、船舶、 铁路和公路等输送方式。 利 用 与 封 存 地质利用 将二氧化碳注入地下， 生产或强化能源、 资源开采的过程， 主要用于提高石油、 地热、地层深部咸水、铀矿等资源采收率。 化工利用 以化学转化为主要手段，将二氧化碳和共反应物转化成目标产物，实现二氧 化碳资源化利用的过程，不包括传统利用二氧化碳生成产品、产品在使用过 程中重新释放二氧化碳的化学工业，例如尿素生产等。 生物利用 以生物转化为主要手段，将二氧化碳用于生物质合成，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。 地质封存 通过工程技术手段将捕集的二氧化碳储存于地质构造中，实现与大气长期隔 绝的过程。 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。 表 1 CCUS 主要过程和技术环节 CCUS概况02 CCUS概况 CCUS 能够实现化石能源利 用的二氧化碳近零排放，在各类 减排技术中，被认为未来将填补 能效和可再生能源技术减排的不 足。联合国政府间气候变化专门 委员会（IPCC）在第五次评估报 告（2014 年）中指出，CCS 对于 全球温室气体减排具有非常重要 的意义。 IPCC 认为要在 2100 年 实现 450 ppm 二氧化碳当量浓度 目标 （控制温升不高于 2℃目标） ， CCS技术将发挥至关重要的作用。 绝大多数不考虑 CCS技术的模型， 都无法在 2100 年实现 450 ppm 二 氧化碳当量浓度的目标。IPCC 认 为，CCS 技术对于全球温室气 体减排成本也具有重要影响。在 2030 年 CCS 技术相对于其他低碳 技术将更具有市场竞争力，2030 年以后将在全球温室气体减排中 发挥重要作用。 IPCC全球升温 1.5C 特别 报告（2018 年）在实现控制温 升不高于 1.5C 的 4 种情景中， 仅有一种情景（终端能源需求大 幅下降）没有使用 CCS，其他 3 种情景中，CCS 技术到 2100 年分 别要实现减排量 3480 亿吨（其中 BECCS 1510亿吨） 、 6870亿吨 （其 中 BECCS 4140 亿吨）和12180 亿吨（其中 BECCS 11910亿吨）。 BECCS 的部署在 2030 年仍然有 限（3 亿吨，情景中位数水平）， 但在 2050 年，3 种情景分别实现 二氧化碳减排 30，50 和 70 亿吨 / 年（情景中位数水平）。 IPCC气候变化与土地特别 报告（2019 年）认为2050 年 BECCS 的二氧化碳减排潜力能 达到（4 ～ 113）亿吨二氧化碳 / 年。IEA（国际能源署）在通过 CCUS 改造工业（Transing Industry through CCUS）（ 2019年） 提出，在清洁技术情景（与巴 黎协定路径一致）下，2060 年 工业部门的 CCUS 累计量将达到 280 亿吨，能源加工和转换部门 CCUS 累计量为 310 亿吨，电力 部门 CCUS 累计量为 560 亿吨。 CCUS 将实现 38 的化工行业减 排， 15的水泥和钢业行业减排。车运 化工、生物利用 电厂 钢铁厂 海底咸水层封存 海上平台 陆地管道输送 枯竭油气藏封存 强化石油、天然气开采 陆地咸水层封存 驱替煤层气 图 1 CCUS 技术类型示意图04 国 家 累计封存量 （万吨） CCUS 年封存量 （万吨） CO 2 年排放量 （ 万吨） 项目数量（个） 美 国 ＞5800 （19722019年） 2100 514520 9 中 国 200 （20072019年） 10100 942870 10 挪 威 2200 （19962019 年） 170 3550 2 加拿大 4425 （20002019 年） 300 55030 4 表 2 2019 年全球主要国家 CCUS 项目与封存量国际上很多政府、组织、企业等积极推动 CCUS 在全球的发展与布局， 为 CCUS 发展提供了强有力的政策支持。 注二氧化碳排放数据来源 BPStatistical Review of World Energy 2019，为化石能源燃烧排放。美 国二氧化碳捕集与注入数据来自 U.S. Environmental Protection Agency EPA, 2016 和作者调研。挪威 二氧化碳累计封存量数据来自 GCCSI。中国项目规模为 2 万吨以上，美国、挪威、加拿大为 40 万吨 以上。05 1.1 中国 CCUS项目分布 1中国 CCUS工程 “ 驱油 咸水层封存 驱煤层气 捕集包括化工利用 地浸采铀 万吨 万吨 累计封存/利用量 CCUS类型 新疆 西藏 内蒙古 青海 四川 甘肃 云南 黑龙江 广西 湖南 陕西 吉林 河北 湖北 广东 贵州 江西 河南 山西 山东 辽宁 安徽 福建 江苏 浙江 重庆 宁夏 海南 北京 天津 上海 图 2 中国 CCUS 项目类型与分布 截至 2019 年 8 月，国内共开展了 9 个纯捕集示范项目、12 个地质利用 与封存项目，其中包含 10 个全流程示范项目（图 2 ）。除此之外，国内还 开展了数十个化工、生物利用项目。地质利用与封存项目主要分布在鄂尔多 斯（4）、渤海湾（2）、松辽（2）、沁水 - 临汾（1）、海拉尔（1）、苏 北及准噶尔盆地（1），涉及的省包括内蒙古自治区（3）、山东省（1）、 河南省（1）、陕西省（2）、山西省（2）、新疆维吾尔自治区（1）、吉林 省（1）、江苏省（1）。06 图 3 2019 年中国 CCUS 项目统计 2019 年中国共有 18 个捕集项目在运行，二氧化碳捕集量约 170 万吨； 12个地质利用项目运行中，地质利用量约 100万吨；化工利用量约 25万吨、 生物利用量约 6 万吨（图 3）。 注①神华咸水层封存项目已于 2015 年结束注入，上图中不包含此项目。 ②图上的化工利用、 生物利用项目数量指统计数量， 不代表全国实际水平， 因统计原因， 可能存在遗漏。 ③化工利用的规模指的是全国规模，不代表本报告统计项目的利用量。数据来源于中国 CCUS 发展 路线图（2019）。 生物利用 化工利用 地质利用 捕集 18 170 12 100 8 25 4 6 统计项目数量 规模（万吨/年）