1、引言
近年來，隨著全球變暖，極端天氣和氣候事件頻發(fā)，氣候變化對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟社會發(fā)展的影響日益顯著，已成為當今國際社會熱點議題之一。國際形勢的變化將全球應(yīng)對氣候變化帶入一個新的階段。2016年11月，《巴黎協(xié)定》正式生效，意味著削減溫室氣體排放、實現(xiàn)本世紀末全球氣溫比工業(yè)化前上升不超過2C，并向1.5C努力的共識正在凝聚。我國將氣候變化列為非傳統(tǒng)國家安全問題，提出應(yīng)對氣候變化不僅是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的內(nèi)在要求，而且是引領(lǐng)全球生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手。
碳捕集利用與封存（CCUS/CCS'）是指將二氧化碳（CO2）從工業(yè)排放源中分離后或直接加以利用或封存，以實現(xiàn)CO2。減排的工業(yè)過程。作為一項有望實現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳化利用的新興技術(shù)，CCUS技術(shù)受到國際社會的高度關(guān)注。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）評估報告認為，如果沒有CCS，絕大多數(shù)氣候模式都不能實現(xiàn)深度碳減排目標，更為關(guān)鍵的是，減排成本增加幅度預估將高達138%。若要實現(xiàn)本世紀末溫升1.5C的目標，不僅需要在化石能源利用行業(yè)廣泛部署CCS以實現(xiàn)其近零碳排放，而且需要將其應(yīng)用于生物質(zhì)利用領(lǐng)域（BECCS)以取得負排放效果。國際能源署(IEA）的研究報告也指出，若要實現(xiàn)2C和1.75C的溫升目標，CCS的累計減排貢獻分別可達到14%和32%。鑒于CCUS對應(yīng)對氣候變化和碳減排的重要作用，歐美發(fā)達國家已在探索給予CCUS與其它清潔能源的同等政策支持力度，以加快CCUS產(chǎn)業(yè)化進程。與此同時，多邊國際合作機制，如碳收集領(lǐng)導人論壇（CSLF）、創(chuàng)新使命部長級會議（MI）、清潔能源部長級會議（CEM）等從不同方面推動了CCUS的發(fā)展。
CCUS是未來我國減少CO2排放、保障能源安全、構(gòu)建生態(tài)文明和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。作為負責任的發(fā)展中大國，中國高度重視應(yīng)對氣候變化工作，有序推進CCUS技術(shù)研發(fā)和示范。2011年，科學技術(shù)部社會發(fā)展科技司和中國21世紀議程管理中心共同發(fā)布了《中國碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)發(fā)展路線圖研究》（以下統(tǒng)稱“2011版路線圖”）報告。之后，中國政府先后發(fā)布了《“十二五”國家碳捕集利用與封存科技發(fā)展專項規(guī)劃》《關(guān)于推動碳捕集、利用和封存試驗示范的通知》以及《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》等鼓勵CCUS技術(shù)發(fā)展的文件，并將CCUS技術(shù)納入我國戰(zhàn)略性新興技術(shù)目錄以及國家重點研發(fā)計劃、科技創(chuàng)新2030一“煤炭清潔高效利用”重大項目的支持范疇。近年來，CCUS各技術(shù)環(huán)節(jié)均取得了較大進步，已經(jīng)具備大規(guī)模示范基礎(chǔ)；新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)，種類不斷增多；低能耗的第二代捕集技術(shù)2可大幅改善CCUS技術(shù)的經(jīng)濟性，有望以更低成本實現(xiàn)煤電和煤化工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的有效減排。CO2利用技術(shù)在實現(xiàn)減排的同時，形成具有可觀經(jīng)濟社會效益的新業(yè)態(tài)，對促進可持續(xù)發(fā)展具有重大意義（圖1-1）。
2011版路線圖發(fā)布以來，CCUS技術(shù)本身及其發(fā)展環(huán)境都發(fā)生了顯著變化。國內(nèi)外應(yīng)對氣候變化的新形勢要求對CCUS技術(shù)重新定位，以促進生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施；CCUS技術(shù)內(nèi)涵的豐富和外延的拓展，需要進一步明確發(fā)展方向，以有序推進第一代捕集技術(shù)向第二代捕集技術(shù)平穩(wěn)過渡；CCUS技術(shù)的迅速發(fā)展使社會各界對CCUS認知度不斷提高，亟待加快調(diào)整CCUS技術(shù)的發(fā)展目標和研發(fā)部署，為相關(guān)政策的制定執(zhí)行和項目的順利實施提供科技支撐。
2、技術(shù)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
CCUS作為大規(guī)模碳減排的有效技術(shù)，對我國應(yīng)對氣候變化意義重大。政府、企業(yè)以及科研機構(gòu)對CCUS技術(shù)的發(fā)展高度重視，其研發(fā)與應(yīng)用也處于不斷的創(chuàng)新升級中。但我國化石能源主導的能源結(jié)構(gòu)以及碳排放達峰帶來的減排壓力，使我國CCUS技術(shù)的發(fā)展既存在復雜性和多樣性，又具有自主性和引領(lǐng)性。
2.1 中國發(fā)展CCUS技術(shù)的基礎(chǔ)
中國發(fā)展CCUS具有良好的基礎(chǔ)條件：（1）以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)長期存在；（2）適合CO2捕集的大規(guī)模集中排放源為數(shù)眾多、分布廣泛，且類型多樣；（3）我國理論地質(zhì)封存容量巨大，估算在萬億噸級規(guī)模；（4）我國完備的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈為CO2利用技術(shù)發(fā)展提供了多種選擇；（5）存在多種CO2利用途徑，其潛在收益可推動CCUS其它技術(shù)環(huán)節(jié)的發(fā)展。同時，我國發(fā)展CCUS技術(shù)仍面臨諸多傳統(tǒng)挑戰(zhàn)：（1）我國所處發(fā)展階段難以承受CCUS的高投入、高能耗和高附加成本；（2）源東匯西的錯位分布格局增加了CCUS集成示范和推廣的難度；（3）復雜的地質(zhì)條件和密集的人口分布給規(guī)?；獯嫣岢隽烁叩募夹g(shù)要求。
另外，國內(nèi)外新形勢對CCUS技術(shù)發(fā)展帶來了新的機遇：（1）全國統(tǒng)一碳市場的建立為CCUS技術(shù)發(fā)展提供了新的驅(qū)動力及預期；（2）具有較好社會經(jīng)濟效益的CO2利用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，有望提高CCUS技術(shù)的整體經(jīng)濟性，并提供了與可再生能源、氫能源協(xié)同發(fā)展的更多選項；（3）低能耗捕集技術(shù)的出現(xiàn)有望大幅降低CCUS的實施成本；（4）我國油氣資源的需求持續(xù)增長，類型日益多樣化，使得基于CO2的油氣資源開采技術(shù)的發(fā)展越來越重要。而國內(nèi)外環(huán)境的變化也使CCUS技術(shù)發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)：（1）建設(shè)生態(tài)文明社會和落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對CCUS技術(shù)的能耗、水耗、環(huán)境影響及資源匹配等提出更高要求；（2)2035年前后將是捕集技術(shù)實現(xiàn)代際升級的關(guān)鍵時期，第二代捕集技術(shù)需在2035年之前做好大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化準備。
2.2已開展的工作
近年來，CCUS在全球范圍快速發(fā)展，已開展了眾多工業(yè)規(guī)模示范項目，逐漸開始發(fā)揮對傳統(tǒng)能源“清潔化”的作用。中國政府高度重視CCUS技術(shù)的研發(fā)與示范，為積極發(fā)展和儲備CCUS技術(shù)開展了一系列工作：
一、明確了CCUS研發(fā)戰(zhàn)略與發(fā)展方向。2011版路線圖明確了CCUS的技術(shù)定位、發(fā)展目標和研發(fā)策略；《“十二五”國家碳捕集利用與封存科技發(fā)展專項規(guī)劃》部署了CCUS技術(shù)的研發(fā)與示范；已經(jīng)出臺的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確了CCUS技術(shù)進一步研發(fā)的方向。
二、加大了CCUS技術(shù)研發(fā)與示范的支持力度。通過國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）和國家科技支撐計劃，圍繞CO2捕集、利用與地質(zhì)封存等相關(guān)基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)與示范進行了系統(tǒng)部署。正在開展實施的“十三五”國家重點研發(fā)計劃重點專項以及準備啟動的科技創(chuàng)新2030一重大項目，也將CCUS技術(shù)研發(fā)與示范列為重要內(nèi)容。
三、注重CCUS相關(guān)能力建設(shè)和國際合作交流。推動成立了中國CCUS產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，加強國內(nèi)CCUS技術(shù)研發(fā)與示范平臺建設(shè)，促進產(chǎn)學研結(jié)合；參與國際標準制定；與IEA、CSLF等國際組織開展了廣泛合作，與歐盟、美國、澳大利亞、加拿大、意大利等國家和地區(qū)圍繞CCUS開展了多層次的雙多邊科技合作。
基于上述工作，中國企業(yè)積極開展CCUS技術(shù)研發(fā)與示范活動，已建成多套十萬噸級以上CO2捕集和萬噸級CO2利用示范裝置，并完成了10萬t/a陸上咸水層CO2。地質(zhì)封存示范。同時，開展了多個CO2驅(qū)油與封存工業(yè)試驗，累計注入CO2超過150萬t。我國CCUS試驗工程的總體情況詳見附件1。
2.3技術(shù)現(xiàn)狀評估
近年來我國CCUS技術(shù)發(fā)展迅速、成果可觀（圖2-1）：（1）2011版路線圖涵蓋的技術(shù)取得了一定發(fā)展；（2）多種新技術(shù)類型涌現(xiàn)。我國已開發(fā)出多種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，并具備了大規(guī)模全流程系統(tǒng)的設(shè)計能力。
與此同時，CCUS技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用仍受到成本、能耗、安全性和可靠性等因素制約。因此，CCUS技術(shù)研發(fā)與推廣的方向是降低成本和能耗，并確保其具有長期安全性和可靠性；努力實現(xiàn)CCUS各個環(huán)節(jié)技術(shù)的均衡發(fā)展，盡快進入商業(yè)化階段。
2.3.1.捕集
CO2捕集是指將電力、鋼鐵、水泥等行業(yè)利用化石能源過程中產(chǎn)生的CO2進行分離和富集的過程，是CCUS系統(tǒng)耗能和成本產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)。根據(jù)能源系統(tǒng)與CO2分離過程集成方式的不同，CO2捕集技術(shù)可分為燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集。
由于能源系統(tǒng)與CO2分離過程的集成方式較為簡單，燃燒后捕集發(fā)展相對成熟，可用于大部分火電廠、水泥廠和鋼鐵廠的脫碳改造，國內(nèi)已建成數(shù)套十萬噸級捕集裝置。第一代燃燒后捕集技術(shù)的成本約為300~450元/tCO2能耗約為3.0GJ/tCO2，發(fā)電效率損失10~13個百分點。第二代燃燒后捕集技術(shù)的能耗約為2.0~2.5GJ/tCO2發(fā)電效率損失5~8個百分點。
燃燒前捕集系統(tǒng)相對復雜，主要用于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC)、多聯(lián)產(chǎn)和部分化工過程。
目前，依托我國首套商業(yè)運行的IGCC電廠（265MW）已建成十萬噸級捕集裝置。當前，第一代燃燒前捕集技術(shù)的成本約為250~430元/tCO2能耗約為2.2GJ/tCO2發(fā)電效率損失7~10個百分點。第二代燃燒前捕集技術(shù)的能耗約為1.6~2.0GJ/tCO2發(fā)電效率損失3~7個百分點。
富氧燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，可用于新建燃煤電廠及部分改造后的火電廠，目前已建成0.3MW、3MW、35MW的試驗裝置，并完成了200MW的可行性研究。當前，第一代富氧燃燒捕集技術(shù)的成本約為300~400元/tCO2發(fā)電效率損失8~12個百分點，第二代富氧燃燒捕集技術(shù)的發(fā)電效率損失5~8個百分點。
概括而言，目前第一代CO2捕集技術(shù)漸趨成熟，但能耗與成本偏高，且我國缺乏開展大規(guī)模示范的工程經(jīng)驗；第二代捕集技術(shù)可大幅降低能耗與成本，但尚處于實驗室研發(fā)或小試階段，2035年前后有望大規(guī)模推廣應(yīng)用。
2.3.2輸送
CO2輸送是指將捕集的CO2運送到利用或封存地的過程，與油氣輸送有一定的相似性，有陸地或海底管道、船舶、鐵路和公路車載等輸送方式。
CO2陸路車載運輸和內(nèi)陸船舶運輸技術(shù)已成熟，主要應(yīng)用于規(guī)模10萬t/a以下的CO2輸送，成本分別約為1.10元/t·km和0.30元/t·km。CO2海底管道輸送技術(shù)在國內(nèi)尚處于概念研究階段。CO2陸地管道輸送技術(shù)是最具應(yīng)用潛力和經(jīng)濟性的技術(shù)，目前輸送成本低于1.0元/t·km’。我國已完成100萬t/a輸送能力的管道項目初步設(shè)計，具備大規(guī)模管道設(shè)計能力，正在制定相關(guān)設(shè)計規(guī)范。
2.3.3地質(zhì)利用
CO2地質(zhì)利用是將CO2注入地下，生產(chǎn)或強化能源、資源開采的過程。相對于傳統(tǒng)工藝，CO2地質(zhì)利用技術(shù)可減少CO2排放，主要用于強化多種類型石油、天然氣、地熱、地層深部咸水、鈾礦等資源開采。我國上述資源需求的持續(xù)增長和油氣資源類型的多樣化，將為CO2地質(zhì)利用提供更大發(fā)展空間。目前，CO2強化石油開采技術(shù)(CO2-EOR）已應(yīng)用于多個驅(qū)油與封存示范項目，2010一2017年，CO2的累計注入量超過150萬t，累計原油產(chǎn)量超過50萬t，總產(chǎn)值約為12.5億元；鈾礦地浸開采技術(shù)處于商業(yè)應(yīng)用初期，年產(chǎn)值已超過1億元；強化煤層氣開采技術(shù)正在現(xiàn)場試驗和技術(shù)示范；強化天然氣開采、強化頁巖氣開采、強化地熱開采技術(shù)處于基礎(chǔ)研究階段；強化深部咸水開采技術(shù)是近幾年提出的新方法，尚未開展現(xiàn)場試驗，其大部分關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)可借鑒咸水層封存和強化石油開采，但需要開發(fā)相應(yīng)的抽注控制及水處理工藝。
2.3.4 化工利用
CO2化工利用是以化學轉(zhuǎn)化為主要手段，將CO2和共反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成目標產(chǎn)物，實現(xiàn)CO2資源化利用的過程，主要產(chǎn)品有合成能源化學品、高附加值化學品以及材料三大類?；だ貌粌H能實現(xiàn)CO2減排，還可以創(chuàng)造額外收益，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮重要作用。
近年來，我國CO2化工利用技術(shù)取得了較大進展，整體處于中試階段：部分技術(shù)完成了示范，如重整制備合成氣技術(shù)、合成可降解聚合物技術(shù)、合成有機碳酸酯技術(shù)等；部分技術(shù)完成了中試，如合成甲醇技術(shù)、合成聚合物多元醇技術(shù)、礦化利用技術(shù)等；大批新技術(shù)涌現(xiàn)，如CO2電催化還原合成化學品、基于CO2光催化轉(zhuǎn)化的“人工光合作用”等完成了實驗室驗證。當前合成能源燃料的CO2利用規(guī)模約為10萬t/a，產(chǎn)值約為1億元/a;合成高附加值化學品的CO2利用規(guī)模約為10萬t/a，產(chǎn)值約為4億元/a;合成材料的CO2利用規(guī)模約為5萬t/a，產(chǎn)值約為2億元/a。
2.3.5生物利用
CO2生物利用是以生物轉(zhuǎn)化為主要手段，將CO2用于生物質(zhì)合成，實現(xiàn)CO2資源化利用的過程，主要產(chǎn)品有食品和飼料、生物肥料、化學品與生物燃料和氣肥等。生物利用技術(shù)的產(chǎn)品附加值較高，經(jīng)濟效益較好。目前轉(zhuǎn)化為食品和飼料的技術(shù)已實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，但其他技術(shù)仍處于研發(fā)或小規(guī)模示范階段。轉(zhuǎn)化為食品和飼料技術(shù)的CO2利用規(guī)模約為0.1萬t/a，產(chǎn)值約為0.5億元/a；轉(zhuǎn)化為生物肥料技術(shù)的CO2利用規(guī)模約為5萬t/a，產(chǎn)值約為5億元/a;轉(zhuǎn)化為化學品技術(shù)的CO2利用規(guī)模約為1萬t/a，產(chǎn)值約為0.2億元/a；氣肥利用技術(shù)的CO2利用規(guī)模約為1萬t/a，產(chǎn)值約為0.2億元/a。
2.3.6地質(zhì)封存
CO2地質(zhì)封存是指通過工程技術(shù)手段將捕集的CO2儲存于地質(zhì)構(gòu)造中，實現(xiàn)與大氣長期隔絕的過程。按照封存地質(zhì)體的特點，主要劃分為陸上咸水層封存、海底咸水層封存、枯竭油氣田封存等方式。我國已完成了全國范圍內(nèi)CO2理論封存潛力評估，陸上地質(zhì)利用與封存技術(shù)的理論總?cè)萘繛槿f億t以上。陸上咸水層封存技術(shù)完成了10萬t/a規(guī)模的示范，海底咸水層封存、枯竭油田、枯竭氣田封存技術(shù)完成了中試方案設(shè)計與論證。基于當前技術(shù)水平，并考慮關(guān)井后20年的監(jiān)測費用，陸上咸水層封存成本約為60元/tCO2，海底咸水層封存成本約為300元/tCO2，枯竭油氣田封存成本約為50元/tCO2。
3、愿景與目標
為建立循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系，構(gòu)建安全高效的能源體系和清潔低碳的技術(shù)體系，CCUS的未來發(fā)展需要科研界、政府和企業(yè)的共同努力。自2011版路線圖發(fā)布以來，我國CCUS技術(shù)快速發(fā)展，新形勢下亟需更新 CCUS發(fā)展的愿景和目標。
3.1愿景
CCUS作為未來溫室氣體減排的戰(zhàn)略性技術(shù)，實現(xiàn)其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化取決于技術(shù)成熟度、經(jīng)濟可承受性、自然條件承載力及其與產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合的可行性。在前期文獻梳理、專家研討、現(xiàn)場調(diào)研、問卷調(diào)查等工作的基礎(chǔ)上，本路線圖提出我國CCUS技術(shù)發(fā)展的總體愿景：構(gòu)建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)集群，為化石能源低碳化利用提供技術(shù)選擇，為應(yīng)對氣候變化提供技術(shù)保障，為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。
3.2CCUS技術(shù)總體發(fā)展目標
2030年前，我國碳減排主要依靠大力發(fā)展節(jié)能增效和可再生能源技術(shù)，CCUS技術(shù)處于研發(fā)示范階段，是我國減少溫室氣體排放的重要戰(zhàn)略儲備技術(shù)。隨著技術(shù)逐漸成熟，CCUS有望在2030年后成為我國從化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)向低碳多元供能體系轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)保障，為構(gòu)建化石能源與可再生能源協(xié)同互補的多元供能體系發(fā)揮重要作用。預計至本世紀中葉，CCUS技術(shù)能耗和成本問題將得到根本改善，其在各行業(yè)廣泛推廣應(yīng)用不僅可以實現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用，而且可以與可再生能源結(jié)合實現(xiàn)負排放，成為我國建設(shè)綠色低碳多元能源體系的關(guān)鍵技術(shù)。因此，本路線圖基于以上CCUS技術(shù)的近中遠期
定位，提出中國CCUS發(fā)展總體愿景與各時間節(jié)點的發(fā)展目標（圖3-1）。
到2025年：建成多個基于現(xiàn)有CCUS技術(shù)°的工業(yè)示范項目并具備工程化能力；第一代捕集技術(shù)的成本及能耗比目前降低10%以上；突破陸地管道安全運行保障技術(shù)，建成百萬噸級輸送能力的陸上輸送管道；部分現(xiàn)有利用技術(shù)的利用效率顯著提升并實現(xiàn)規(guī)?；\行。
到2030年：現(xiàn)有技術(shù)開始進入商業(yè)應(yīng)用階段并具備產(chǎn)業(yè)化能力；第一代捕集技術(shù)的成本與能耗比目前降低10~15%；第二代捕集技術(shù)的成本與第一代技術(shù)接近；突破大型CO2增壓（裝備）技術(shù)，建成具有單管200萬t/a輸送能力的陸地長輸管道；現(xiàn)有利用技術(shù)具備產(chǎn)業(yè)化能力，并實現(xiàn)商業(yè)化運行。
到2035年：部分新型技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模運行；第一代捕集技術(shù)的成本及能耗與目前相比降低15~25%；第二代捕集技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，成本比第一代技術(shù)降低5~10%；新型利用技術(shù)具備產(chǎn)業(yè)化能力，并實現(xiàn)商業(yè)化運行；地質(zhì)封存安全性保障技術(shù)獲得突破，大規(guī)模示范項目建成，具備產(chǎn)業(yè)化能力。
到2040年：CCUS系統(tǒng)集成與風險管控技術(shù)得到突破，初步建成CCUS集群，CCUS綜合成本大幅降低。第二代捕集技術(shù)成本比當前捕集成本降低40~50%，并在各行業(yè)實現(xiàn)廣泛商業(yè)應(yīng)用。
到2050年：CCUS技術(shù)實現(xiàn)廣泛部署，建成多個CCUS產(chǎn)業(yè)集群。
3.3發(fā)展路徑
以上總體發(fā)展愿景和目標的實現(xiàn)需要有序、平衡地推進CO2捕集、輸送、利用與封存各環(huán)節(jié)技術(shù)的發(fā)展。近期應(yīng)優(yōu)先解決CCUS技術(shù)成本、能耗和安全問題，促進CO2利用技術(shù)向具有更大減排潛力的封存技術(shù)平穩(wěn)過渡。
3.3.1捕集
電力、鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)是捕集技術(shù)的應(yīng)用主體。其中，火電行業(yè)是我國CO2的最主要排放源，捕集技術(shù)在火電行業(yè)的推廣對于實現(xiàn)我國碳減排目標意義重大。
我國半數(shù)以上的現(xiàn)役燃煤機組建成于2005一2015年間。按照30~40年的運行壽命計算，火電行業(yè)在2035-2045年間將迎來機組更新高峰。綜合考慮火電行業(yè)的發(fā)展規(guī)律與捕集技術(shù)的發(fā)展趨勢，2035年前應(yīng)以采用第一代捕集技術(shù)的存量火電機組改造為主，2035年后應(yīng)以采用二代捕集技術(shù)的新建火電機組為主，2035年前后將是捕集技術(shù)實現(xiàn)代際升級的關(guān)鍵時期。
基于上述情景預期，第一代捕集技術(shù)應(yīng)盡快降低能耗和成本并積極推進示范，在2030左右具備產(chǎn)業(yè)化能力。隨著燃燒前捕集、化學鏈燃燒和增壓富氧燃燒等燃料源頭捕集技術(shù)為代表的第二代低能耗捕集技術(shù)不斷成熟，至2035年前后，二代技術(shù)能耗和成本將明顯低于一代技術(shù)，成為我國火電行業(yè)實現(xiàn)低碳排放的主力技術(shù)（圖3-2，圖3-3，附圖2-1）。
3.3.2利用
近年來CO2利用技術(shù)發(fā)展較快，部分技術(shù)已進入規(guī)?；痉峨A段，逐漸具備經(jīng)濟可行性。到2030年，部分地質(zhì)利用技術(shù)、CO2化工利用技術(shù)和生物利用技術(shù)（圖3-4，附圖2-2，附圖2-3，附圖2-4）在無碳收益情況下亦具備一定經(jīng)濟競爭力，故應(yīng)優(yōu)先推進發(fā)展。2030一2035年期間CO2化工利用技術(shù)將逐漸達到商業(yè)應(yīng)用水平，CO2生物利用技術(shù)和地質(zhì)利用技術(shù)的經(jīng)濟可行性將逐漸擺脫外部條件制約，到2040年達到商業(yè)化水平。
3.3.3輸送、封存
2030年，掌握大型CO2增壓技術(shù)將使陸地管道輸送規(guī)模大幅增加；2035年，封存的安全保障技術(shù)獲得突破，陸地咸水層封存技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，多個百萬噸級枯竭油氣田封存工業(yè)示范項目投入運行，帶動陸地管道輸送技術(shù)的發(fā)展，擴大其應(yīng)用規(guī)模并顯著降低成本，實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用（圖3-5）；2040年，多個百萬噸級或一個數(shù)百萬噸級海底咸水層封存工業(yè)示范項目建成（附圖2-6），成本較低的海上船舶輸送技術(shù)隨之實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用（附圖2-5）；2050年，海底咸水層封存技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化，推動海底管道輸送技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用。
3.3.4系統(tǒng)集成與集群化
CCUS集群具有基礎(chǔ)設(shè)施共享、項目系統(tǒng)性強、技術(shù)代際關(guān)聯(lián)度高、能量資源交互利用、工業(yè)示范與商業(yè)應(yīng)用銜接緊密等優(yōu)勢，是一種高效費比的發(fā)展途徑，未來可能形成具有中國特色的CCUS新業(yè)態(tài)（圖3-6) 。
4、優(yōu)先行動及早期機會
2011版路線圖發(fā)布以來，CCUS各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)取得較大進展，成本和收益已逐漸成為制約技術(shù)進一步發(fā)展的瓶頸，集成優(yōu)化成為當務(wù)之急。2035年以前，亟需部署CO2利用技術(shù)示范與推廣，以帶動新一代技術(shù)的突破，為其后全流程技術(shù)系統(tǒng)集成和大規(guī)模示范打下基礎(chǔ)。
4.1加快CO2利用技術(shù)研發(fā)與示范推廣
CO2利用技術(shù)具有社會效益與經(jīng)濟效益“雙贏”的屬性，不僅有助于降低CCUS技術(shù)應(yīng)用成本，而且可以積累未來向具有更大減排潛力封存技術(shù)過渡的工程經(jīng)驗?？紤]各項技術(shù)的成熟度、成本以及未來應(yīng)用前景，具體優(yōu)先行動如下：
CO2地質(zhì)利用：優(yōu)先安排跨行業(yè)百萬噸級CO2捕集、驅(qū)油利用與封存一體化示范項目，開展安全風險管控、儲層精細描述、提高驅(qū)油效率、伴生CO2提純、項目全生命周期經(jīng)濟評價等配套研究；研發(fā)鈾礦地浸開采技術(shù)的綠色高效溶劑；支持強化煤層氣開采過程中甲烷脫附與CO2吸附的機理和相關(guān)助劑研發(fā)；開展CO2一輕烴一巖石系統(tǒng)的組分傳質(zhì)、相關(guān)組分在固體介質(zhì)表面的吸附與解析等基礎(chǔ)研究，莫定強化天然氣開采和強化頁巖氣開采技術(shù)基礎(chǔ)；部署高效換能、微量貴金屬提純等基礎(chǔ)研究，引導強化地熱開采和強化深部咸水開采技術(shù)進入中試門檻。
CO2化工利用：積極開展重整制備合成氣和合成甲醇技術(shù)的研究與工業(yè)示范；安排合成可降解聚合物、合成有機碳酸酯、合成聚合物多元醇、礦化利用等技術(shù)的進一步擴試，具備萬噸級示范能力；部署制備液體燃料技術(shù)中高性能催化材料的基礎(chǔ)研究，建立規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)，為技術(shù)擴試提供支撐。
CO2生物利用：開展高效光生反應(yīng)器研究，莫定微藻轉(zhuǎn)化為化學品和生物燃料技術(shù)的萬噸級中試示范基礎(chǔ)；加強固氮藻種的篩選和遺傳改良基礎(chǔ)研究，形成高效固氮微藻規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)；部署應(yīng)用基礎(chǔ)和下游轉(zhuǎn)化研究，降低規(guī)?；⒃遛D(zhuǎn)化為食品和飼料的技術(shù)成本。
根據(jù)區(qū)域特點，CO2地質(zhì)利用技術(shù)主要適合在中西部及東北地區(qū)應(yīng)用，CO2化工利用與生物利用技術(shù)主要適合在東、南部應(yīng)用，具有很好的地域互補性（表4-1）。
4.2實現(xiàn)關(guān)鍵新捕集技術(shù)突破
發(fā)展CCUS的關(guān)鍵是降低成本和能耗，其重點在于捕集技術(shù)的突破，包括燃燒后捕集：先進吸收劑、高效反應(yīng)器和新型節(jié)能技術(shù)集成、膜分離和固體吸附、熱集成與耦合優(yōu)化；燃燒前捕集：煤氣化、燃料氣脫碳、大規(guī)模煤氣化技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)的化工-動力多聯(lián)產(chǎn)；富氧燃燒：制氧、全流程系統(tǒng)集成優(yōu)化、化學鏈燃燒、增壓富氧燃燒、富CO2煙氣壓縮純化。到2035年，中國在捕集技術(shù)環(huán)節(jié)應(yīng)分階段優(yōu)先部署的研發(fā)與示范活動詳見表4-2：
4.3開展全流程技術(shù)系統(tǒng)集成和大規(guī)模示范
CCUS的全流程系統(tǒng)集成與示范是商業(yè)應(yīng)用發(fā)展的必經(jīng)階段，據(jù)此可全面掌握CCUS系統(tǒng)整體及各環(huán)節(jié)的安全風險管控、技術(shù)經(jīng)濟性能指標實現(xiàn)程度和運行管理等信息，進而分析和評價系統(tǒng)整體與各技術(shù)環(huán)節(jié)的匹配關(guān)系，為CCUS技術(shù)商業(yè)應(yīng)用積累經(jīng)驗。
開展CCUS全流程系統(tǒng)集成與示范所需資金投入大，對場地條件依存性強，技術(shù)密集度高，技術(shù)鏈條長且工藝組合方式多樣，因此，需要準確把握我國重點區(qū)域CCUS潛力與源匯條件，因地制宜地部署CCUS集成示范項目。
近中期（2035年前后）百萬噸級全流程示范以現(xiàn)有技術(shù)為主，著重發(fā)展以下技術(shù)或設(shè)備：（1）大規(guī)模CCUS系統(tǒng)：系統(tǒng)仿真模型、管網(wǎng)規(guī)劃方法、風險管控技術(shù)及性能評估與優(yōu)化方法；（2）捕集改造技術(shù)：CO2捕集與排放源集成優(yōu)化；（3）百萬噸級燃燒前捕集：變換深度可調(diào)的低水氣比合成器轉(zhuǎn)換工藝；（4）百萬噸級燃燒后捕集：高效率、高通量、緊湊型吸收設(shè)備；（5）百萬噸級常壓富氧燃燒示范、十萬噸級化學鏈、加壓富氧燃燒：大規(guī)模低能耗制氧技術(shù)以及熱耦合優(yōu)化技術(shù)等；（6）輸送：管網(wǎng)建設(shè)，材料、大口徑以及主干線建設(shè)等；（7）CO2驅(qū)油與封存：場地精細勘查與表征技術(shù)、封存容量與利用潛力評價技術(shù)、動態(tài)監(jiān)測與調(diào)控技術(shù)、環(huán)境與生產(chǎn)安全保障技術(shù)、以及氣體壓縮機裝備等。
同時，新型技術(shù)的試驗示范要盡可能依托以上大規(guī)模示范，在某些區(qū)域形成CCUS集群?；谖覈赜蛱攸c和資源條件，可初步判斷鄂爾多斯盆地、準噶爾-吐哈盆地、松遼盆地、四川盆地、珠江口盆地具有形成特色CCUS集群的有利條件（圖4-1）。
5、政策與建議
推動CCUS技術(shù)發(fā)展，不僅是落實減排承諾、積極參與全球應(yīng)對氣候變化的要求，也是建設(shè)生態(tài)文明、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求，有利于我國綠色低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、升級和創(chuàng)新。當前我國的CCUS發(fā)展正處于技術(shù)更新?lián)Q代時期，不僅需要突出CCUS技術(shù)在國家應(yīng)對氣候變化和生態(tài)文明建設(shè)整體戰(zhàn)略中的位置，加快部署技術(shù)研發(fā)，推進商業(yè)化進程，更要關(guān)注技術(shù)代際過渡問題，抓住機遇，加快制定符合國情和CCUS技術(shù)發(fā)展規(guī)律的政策措施，促進CCUS技術(shù)在中國的健康、有序發(fā)展。
5.1加強CCUS技術(shù)研發(fā)能力建設(shè)
（1）探索CCUS的技術(shù)研發(fā)示范支持模式及人才培養(yǎng)方式。支持新一代CCUS技術(shù)研發(fā)示范，尤其是兼具經(jīng)濟效益和減排效益的CO2利用技術(shù)，將CCUS技術(shù)研發(fā)納入后續(xù)國家科技計劃和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為其提供長期穩(wěn)定的支持。
（2)建設(shè)國家重大基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)平臺。重點開展CO2強化資源開采、CO2化工利用和生物利用技術(shù)驗證設(shè)施建設(shè)，支撐CO2利用重大基礎(chǔ)理論研究。
（3）建設(shè)政產(chǎn)學研合作平臺。有效整合政府部門、企業(yè)、高校和研究機構(gòu)資源，創(chuàng)建合作平臺，設(shè)置完善的協(xié)調(diào)溝通機制，實現(xiàn)地區(qū)、機構(gòu)和行業(yè)之間的聯(lián)合與協(xié)調(diào)，推動CCUS關(guān)鍵技術(shù)突破與示范順利開展。
（4)強化CCUS知識產(chǎn)權(quán)的動態(tài)監(jiān)測、戰(zhàn)略研究及合作機制。重視CCUS技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)研究和保護，
設(shè)計完善的知識產(chǎn)權(quán)保護機制與體系，有效規(guī)避市場技術(shù)風險壁壘，激勵我國自主技術(shù)的研發(fā)，為我國大力開展CCUS技術(shù)的科學研究和工程示范提供法律法規(guī)保障。
5.2積極有序推進早期集成示范
（1）推進早期示范項目的篩選與評估。全面調(diào)研我國CCUS示范工程情況，建立全國范圍示范項目數(shù)據(jù)庫，提出側(cè)重不同角度（包括應(yīng)用潛力、技術(shù)先進性、經(jīng)濟性以及行業(yè)示范效果等）的示范評估準則，統(tǒng)籌規(guī)范早期示范項目布局，建立示范項目的持續(xù)支持機制。
（2)選擇優(yōu)先行業(yè)與重點地域開展早期示范。選擇資源條件良好（如煤炭、水、生物質(zhì)等）、源匯匹配、地方政府態(tài)度積極的地區(qū)（如陜西、內(nèi)蒙、新疆等地區(qū)），積極有序開展CCUS全鏈條工程示范，建議早期示范項目優(yōu)先采用高濃度排放源與強化石油開采相結(jié)合的方式。
（3）針對CCUS早期示范工程，制定CCUS研發(fā)示范項目監(jiān)管條例和行業(yè)規(guī)范，明確研發(fā)示范項目的責任主體和監(jiān)管、審批主體，建立行業(yè)與政府之間的聯(lián)合協(xié)調(diào)機制，克服地區(qū)及行業(yè)壁壘等問題，保障涉及多部門的全流程示范項目有序開展。
（4）加大國家對示范項目尤其是集成示范項目的財政支持力度，并配套多方面激勵政策，包括推動示范項目順利開展所需要的財稅貸激勵政策，考慮政策制定的環(huán)境、與現(xiàn)有政策體系的對接、不同政策工具選擇的依據(jù)等，研究可能的公共資金渠道，鼓勵企業(yè)與私人資本投入。
（5）鼓勵新建大型排放源項目進行捕集預留設(shè)計（如預留接口及占地等）、有封存利用前景的項目進行預留投資（如防腐措施及占地等），以減少其碳鎖定風險，并延長項目存活年限。
5.3強化CCUS產(chǎn)業(yè)化政策研究
（1）將CCUS納入國家低碳技術(shù)范疇。設(shè)立CO2利用領(lǐng)域，享受與新能源同等配套政策支持。探索設(shè)立CO2利用技術(shù)專項扶持資金、納入碳排放交易體系等舉措可行性。進行電力、煤炭、石油、化工等行業(yè)之間、企業(yè)之間的CO2循環(huán)利用機制研究，強化行業(yè)部門聯(lián)合推進CCUS產(chǎn)業(yè)化的政策體系建設(shè)。
（2）制定CCUS行業(yè)規(guī)范以及應(yīng)用評價和標準體系。針對國際標準化組織已啟動制定的CCUS相關(guān)標準，結(jié)合我國CCUS示范工程的建立，明確不同條件下CO2的歸類以及地下空間利用權(quán)和長期責任，研究并制定CO2管道建設(shè)與施工標準、封存選址標準、監(jiān)測評價標準等環(huán)境保護、安全保障與監(jiān)管標準及評價體系，為制定CCUS相關(guān)法律法規(guī)提供理論和數(shù)據(jù)支撐，為我國技術(shù)創(chuàng)新提供保障。
(3）加強產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作機制研究。CCUS項目全產(chǎn)業(yè)鏈涉及多個企業(yè)部門，其中，捕集成本約占CCUS總成本的70%左右，因此需要設(shè)計合理的成本、效益和責任分擔機制，將全產(chǎn)業(yè)鏈CCUS產(chǎn)生的社會責任、經(jīng)濟效益和社會效益在各相關(guān)企業(yè)部門間合理分擔和分配，促進全產(chǎn)業(yè)鏈CCUS項目相關(guān)企業(yè)部門的有效協(xié)作。
（4）加強CCUS相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的戰(zhàn)略規(guī)劃和動態(tài)監(jiān)測，以產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟或者學術(shù)組織為平臺推進知識產(chǎn)權(quán)整合，促進CCUS新技術(shù)體系的產(chǎn)業(yè)化。
（5）提高CCUS技術(shù)公眾接受度。強化CCUS技術(shù)和示范工程的科普宣傳，探索不同利益相關(guān)方有效溝通交流機制，提升政府、企業(yè)、公眾對CCUS技術(shù)的認同程度。
5.4加強國際合作與技術(shù)轉(zhuǎn)移
（1）積極開展CCUS技術(shù)國際合作交流。在進行技術(shù)研發(fā)和保護自主知識產(chǎn)權(quán)的前提和基礎(chǔ)上，積極開展國際合作，創(chuàng)立CCUS知識體系，通過知識共享縮短研發(fā)周期；研究發(fā)達國家向發(fā)展中國家的資金及技術(shù)轉(zhuǎn)移機制，發(fā)起創(chuàng)建CCUS多邊合作機制，加強技術(shù)合作研發(fā)與轉(zhuǎn)移，推動CCUS技術(shù)在中國的發(fā)展。
（2）推動我國CCUS技術(shù)與國際市場接軌。研究CCUS進入國際碳市場的方法學，推動CCUS技術(shù)進入碳排放權(quán)交易市場，提升技術(shù)融資能力，支撐我國參與國際交易規(guī)則與技術(shù)標準制定；研究我國CCUS技術(shù)與國際市場接軌的商業(yè)模式，將優(yōu)勢技術(shù)推向國際市場，在全球范圍內(nèi)拓展其應(yīng)用空間。