二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）的技術突破，很大程度上決定了未來中國火電的規模和利用小時數。氣候變化問題正從科學認識轉變為政治承諾和具體行動，未來碳排放控制將逐漸成為影響中國經濟發展和能源轉型的緊約束。
在2060年碳中和的目標框架下，中國不可能完全拋棄自己的煤炭資源優勢，而是需要為龐大的煤基能源產業尋找順應潮流的出路。中國從化石能源為主體的能源結構向低碳多元供能體系的轉變依賴于CCUS技術的廣泛應用。在支撐經濟發展、應對氣候變化與保障能源安全的多重目標下，CCUS技術是基于特定國情稟賦實現中國大規模深度減排的必然選擇。
通過厘清碳中和愿景下CCUS技術發展的“中國意義”，并結合中國煤基能源產業與CCUS技術耦合發展分析，本文從政策可行性、技術可行性、經濟可行性三個維度對CCUS技術未來在中國的應用前景與挑戰進行研判。結果表明，中國在CCUS的各個環節都已經具備成熟的技術，下一步發展在于如何對不同的技術進行商業化轉變。
從經濟可行性方面而言，隨著技術的突破以及規模效應、集聚效應的產生，未來CCUS的成本將會降低到可接受的程度。此外，二氧化碳利用技術的不斷成熟使得其所帶來的收益已經能夠覆蓋一部分成本。因此，CCUS技術應用最關鍵的因素取決于政策的可行性。未來，中國可能需要以強制性的政策驅動CCUS的發展，明確技術融資手段，對相關企業進行補貼激勵，并在提升參與度方面采取實質行動。
CCUS對中國實現“碳中和”的重要性
CCUS是指將二氧化碳從工業排放源中分離后直接加以利用或封存，以實現二氧化碳減排的工業過程。作為唯一能夠實現減少鋼鐵、水泥等主要工業領域和新建燃煤發電廠碳排放的清潔技術，CCUS技術是未來中國履行“碳中和”承諾、保障能源安全、構建生態文明和實現可持續發展的重要手段。
CCUS技術是煤基能源產業低碳綠色發展的重要選擇。一方面，CCUS技術為煤基能源產業避免“碳鎖定”制約提供了重要的技術保障，能夠支撐相關產業繼續有效使用已經是沉沒成本的基礎設施并以低碳和環境友好的方式發展，一定程度上避免因減排而造成的化石能源資產“貶值”。
另一方面，CCUS技術與煤電、煤化工等傳統煤基能源產業具有巨大的耦合潛力和應用空間。目前中國二氧化碳捕集主要集中在煤化工行業，其次為煤電行業等。無論從捕集份額、難度、成本等各維度來看，煤基能源都是CCUS技術最主要的應用領域。適合碳捕集的大規模集中煤基排放源為數眾多、分布廣泛、類型多樣，完備的煤基能源產業鏈也為二氧化碳利用技術發展提供了多種選擇。
CCUS技術與煤基能源體系呈現出相互契合、協同互補的耦合發展態勢。一方面，CCUS技術的應用，有利于中國煤基能源體系實現西部化、集中化、規模化的發展，進而保障煤炭資源的低碳、高效地合理開發利用。
另一方面，中國重點建設的大型煤炭能源基地大多位于西北部，煤炭開發利用向西部集中的趨勢明顯。大型和集中化的煤炭能源基地的西移有利于CCUS區域管網布局建設，有利于CCUS發揮規模效應和集聚效應。由于咸水層地質構造、石油資源在中國西北部也分布廣泛。二氧化碳排放源和封存地在地域上的重合為實現源匯匹配、縮短輸送距離，減少運輸成本、低成本運行CCUS提供了更加便利的條件。
煤化工是中國煤基能源體系的特色產業，煤制油、煤制氣等戰略新興產業未來將成為減少油氣對外依存度，保障能源安全穩定供應的重要方向之一。煤化工行業尾氣中二氧化碳的濃度較高，對于實施碳捕集而言具有明顯的成本優勢，已經成為中國發展CCUS技術的早期優先領域，低成本的碳源對于推動二氧化碳利用技術的規模化和產業化具有顯著的提升作用。
此外，CCUS技術還有利于保障可再生能源大規模接入電網后的電力穩定持續供應。碳中和目標的實現依賴于風光等可再生能源電力對傳統化石能源電力的替代。經濟可靠的低排放電力系統應包含高滲透率的間斷性可再生發電系統和以化石燃料為基礎并部署CCUS技術的可調度電力？烧{度電力不會增加額外的并網成本或風險，在低風速和弱陽光以及用電高峰時段，可以保障電力穩定持續供應，降低電力維護成本。
中國CCUS的技術發展現狀
目前主要的CCUS技術路線包括二氧化碳捕集技術、二氧化碳利用技術以及地質封存技術。
在CCUS捕集、輸送、利用與封存環節中，捕集是能耗和成本最高的環節。根據能源系統與二氧化碳分離過程集成方式的不同，二氧化碳捕集技術可分為燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集。
第一代燃燒后捕集技術是目前運用最成熟的捕集技術手段，第二代二氧化碳捕集技術正在研發過程中。相較于一代捕集技術，新型膜分離、增壓富氧燃燒以及化學鏈燃燒等第二代捕集技術成熟后能夠以更低成本實現煤電和煤化工等傳統產業的有效減排，大幅改善CCUS技術的經濟性。
二氧化碳利用技術以額外收益促進二氧化碳的資源化利用，能夠提升整體產業鏈的商業性。主要的二氧化碳利用技術包括地質利用、化工利用和生物利用技術。地質利用技術方面，二氧化碳強化石油開采技術（二氧化碳-EOR）已應用于多個驅油與封存示范項目；化工利用方面，重整制備合成氣、合成可降解聚合物等技術已經完成了示范；生物利用方面，二氧化碳轉化為食品和飼料的技術已在逐步實現商業化。二氧化碳地質封存技術以工程技術手段儲存二氧化碳，保障與大氣長期隔絕的可靠性。目前二氧化碳地質封存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。
總體而言，現階段CCUS技術成本偏高，暫不具備較強的經濟性實現大規模推廣應用。根據2019年發布的中國CCUS報告的相關測算結果，中國當前的二氧化碳平均捕集成本為300~900元/噸二氧化碳，罐車運輸成本約為0.9~1.4元/噸公里。封存技術的成本因技術水平、氣源來源、源匯距離等不同而差異較大。
中國CCUS技術路線圖的定位及發展規劃
現階段中國應對氣候變化行動將從弱減排逐步向強減排過渡，CCUS技術的總體定位應是“利用帶動封存，政策驅動商業；技術研發做儲備，運輸網絡是基礎”。
短期內（至2030年）CCUS的商業化主要以市場驅動為主，通過二氧化碳資源化利用的經濟收益抵消部分增量成本，通過技術研發提高效益，降低成本。2030年前，CCUS技術處于研發示范階段，是中國減少二氧化碳排放的重要戰略儲備技術，目前碳減排主要依靠大力發展節能增效和可再生能源技術。隨著技術逐漸成熟和成本的不斷下降，CCUS有望在2030年后成為中國向低碳能源系統平穩轉型的重要戰略儲備技術，為構建化石能源與可再生能源協同互補的多元供能體系發揮重要作用。
預計至2050年，構建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技術體系和產業集群，實現CCUS的廣泛部署和區域新業態。CCUS技術能耗和成本問題得到根本改善，在涉及化石能源使用的各行業得到大規模應用，并與生物質能源結合實現負排放，成為中國建設綠色低碳多元能源體系的關鍵技術。
預計至2060年，BECCS等負減排技術將突破“能源不可能三角”制約，助力碳中和目標實現。BECCS（生物能與碳捕集和封存）和DACCS（直接空氣捕集）等負減排技術將會實現有效應對氣候變化（環保性）、保障能源安全穩定供應（安全性）和低廉的經濟成本（經濟性）的三重目標，并為鋼鐵、水泥等難以達到凈零排放的行業提供負排放支撐，最終達到全社會二氧化碳的凈零排放。
對CCUS技術未來發展前景的幾點研判
特殊的經濟發展階段、源東匯西的錯位分布格局以及復雜的地質條件是目前CCUS技術發展面臨的主要問題。經濟新常態下的特殊發展階段決定了當前中國難以承受CCUS的高投入、高能耗和高附加成本；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；復雜的地質條件和密集的人口分布給規模化封存提出了更高的技術要求。
成本與投資高昂、商業化模式不明晰、項目示范經驗缺乏、政策法規體系和金融機制不完善是未來CCUS技術發展面臨的主要挑戰。（1）成本與投資高昂；資本需求大，投資周期長，技術鏈條長，收益政策依賴性強等障礙制約了CCUS技術的發展。CCUS的技術成本高昂，如果碳排放的外部成本無法內部化，難以通過CCUS技術實現的碳減排獲得收益。
（2）商業化模式不明晰；減排成本過高嚴重制約著CCUS技術大規模商業化發展，如何獲得投資以及如何收益分享、責任分擔和風險分擔是實現CCUS技術可持續發展的關鍵。
。3）項目示范經驗缺乏；缺乏大規模全流程CCUS項目示范經驗。在現有CCUS技術條件下，部署CCUS將使一次能耗增加10%~20%，效率損失很大。
。4）政策法規體系和金融機制不完善；政策信心是投資CCUS基礎設施的先決條件，目前國內針對CCUS的明確戰略和政策激勵措施不完善。法律法規的不明確增加了投資風險，主要包括長期封存的安全責任與投資期限不匹配，二氧化碳供應的不確定性，以及不穩定的碳信貸市場狀況等。
未來中國CCUS技術的發展，挑戰和機遇并存，問題與支撐并進。未來煤基能源產業是中國發展CCUS技術的重要機遇。煤化工的高濃度二氧化碳排放源具有低成本捕集的潛力，對于推進中國CCUS技術發展進程、加快技術學習曲線以及培育CCUS產業鏈具有重要意義。煤基能源產業是目前國內CCUS技術應用的主要領域，推動CCUS技術創新和產業化發展，需要煤基能源行業在CCUS方面協同推進和耦合發展。
未來商業化模式是中國發展CCUS技術的重要支撐。中國未來部署CCUS有以下可選的商業經營模式。（1）獨家一體化模式，獨家企業一般為大型國有企業；（2）聯合經營模式，由多家企業共同出資建立的聯合經營企業負責二氧化碳捕集、運輸和注入；（3）運輸商模式，生產方或捕集企業捕集二氧化碳后，獨立運輸商僅負責運輸，利用方和注入企業負責二氧化碳的注入、封存以及利用。（4）CCUS運營商模式，各環節可由同一CCUS運營商運營或由不同運營商獨立運營。
對國家布局CCUS技術的若干建議
未來CCUS的發展，應注重政府引導、市場主導、企業參與、示范先行的工作格局，從以下幾個方面強化CCUS布局工作：
一是，加強頂層機制設計，明確技術中長期發展戰略定位。
將CCUS納入國家重大低碳技術范疇，探索設立二氧化碳利用技術專項扶持資金，形成政產學研各界對發展CCUS技術的統一愿景。抓住“十四五規劃”技術播種期，將相關技術研發納入后續國家科技計劃和產業發展規劃，為其提供長期穩定的支持。建設國家重大基礎設施研發平臺，重點開展二氧化碳強化資源開采、二氧化碳化工利用和生物利用技術驗證設施建設。重視CCUS技術的知識產權研究和保護，設計完善的知識產權保護機制與體系，有效規避市場技術風險壁壘。制定CCUS研發示范項目監管條例和行業規范，明確研發示范項目的責任主體和監管、審批主體，建立行業與政府之間的聯合協調機制。探索不同利益相關方有效溝通交流機制，提升政府、企業、公眾對CCUS技術的認同程度。
二是，出臺和完善財稅金融政策與市場化機制，形成明晰的激勵環境。
加大國家對集成示范項目的財政支持力度，配套低息和無息貸款等多方面財稅激勵政策。參考新能源產業的發展路徑和模式，通過有力、持續的政策支持推動CCUS規；渴鸷蜕虡I化發展。可再生能源發電技術的迅速部署和成本下降，是政府補貼的直接結果。國家對于處于早期示范發展階段的“煤基能源+CCUS技術”可以參照可再生能源扶持政策給予適當激勵，加快CCUS技術學習進步率，進一步提升其低碳競爭力。綜合利用碳金融工具，將CCUS納入碳排放交易體系，進行電力、煤炭、石油、化工等行業及企業之間的二氧化碳循環利用機制研究，強化行業部門聯合推進CCUS產業化。設置CCUS示范項目基金，給予使用CCUS技術的企業補貼電價，將配置CCUS技術的煤電作為“綠電”給予其他低碳電力同等的市場機制及政策激勵。鼓勵國有企業充分發揮資本和資源的調動優勢，主動探索CCUS項目發展的商業模式，牽頭規劃建設二氧化碳專用運輸管道等基礎設施，提升源匯匹配水平，促進區域多行業產業集群式發展。
三是，加快技術研發和項目示范，抓住現代煤化工這一高濃度碳源的早期機遇。
開展CCUS與煤基能源體系耦合的大規模示范，優化產業布局。探索設立CCUS技術專項扶持資金，將相關技術納入科技研發的考核機制，并為使用CCUS技術的示范電廠提供補貼電價。由政府主導推進CCUS系統集成和集群化，選擇資源條件良好、源匯匹配條件適宜、地方政府態度積極的地區（如陜西、內蒙、新疆等地區）開展早期示范，形成跨行業、跨地域協同推進的格局。早期階段應當利用煤化工產業高濃度二氧化碳排放源的低成本捕集優勢，優先采用高濃度排放源與強化石油開采相結合的方式，積極有序開展CCUS全鏈條集成工程示范，以進一步加快技術驗證和產業培育進程。
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