近几年来，CCS(二氧化碳捕集与封存)一直是国际领域应对气候变化的热点。我国结合本国实际，在CCS的基础上提出了CCUS，即二氧化碳的捕集、利用与封存。随着我国的不断努力和实践，CCUS逐渐成为国际社会的共识和行动，也对我国低碳发展具有越来越重要的战略意义。

中国石化联合会会长李勇武上周强调，CCUS是我国能源领域的一个重要战略方向，无论是煤炭企业还是石油企业，CCUS都是转变发展方式、实现可持续发展的重要途径，未来CCUS有可能发展成一个重要的新兴产业。

那么，我国为什么要发展CCUS?发展CCUS面临怎样的机遇?又有哪些挑战?中国化工报记者对此进行了一一梳理。

CCS和CCUS有何区别?

CCS，即二氧化碳捕集与封存，是一种用于减缓气候变化、减少二氧化碳排放的技术，其雏形是20世纪70年代在美国兴起的用二氧化碳驱油以提高石油采收率的技术。CCS的三个关键要素，是对二氧化碳进行捕集、运输和地质封存。

CCUS，即二氧化碳的捕集、利用与封存，是中国结合本国实际提出的概念，即在CCS基础上增加了二氧化碳利用的环节，主要方式包括利用二氧化碳驱油，精制食品级二氧化碳以及其他工业利用方式。

因此，CCUS与CCS的理念基本一致，都是为了减少二氧化碳排放总量，只是CCUS比CCS又进了一步，增加了二氧化碳利用环节。目前，CCUS的概念已经在世界范围内被广泛接受。

为什么要发展CCUS?

当前，我国已成为世界最大碳排放国，应对气候变化的压力日益增大。据中国石化联合会副会长李润生介绍，2013年我国碳排放总量79亿吨，占世界总排放量的25%。预计到2015年，我国二氧化碳排放总量将超过90.8亿吨。尽管我国承诺到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年水平下降40%～45%，但总量仍将继续增长。

因此，有效减碳迫在眉睫。据了解，目前国际公认的减碳途径主要有三个：一是提高能源效率，二是利用可再生能源，三是二氧化碳捕集与封存。与前两者相比，二氧化碳捕集与封存被认为是具有巨大减排潜力的技术。按照国际能源署(IEA)的预计，二氧化碳捕集与封存的减排贡献度能占全球总减排量的19%。

“CCUS对能源结构以煤为主的中国具有特殊意义。”李润生说。长期以来，我国的电源结构以煤为主，煤电比例一直高居70%以上，即使2030年达成了在提高能效、可再生能源等方面的目标，依然有超过50%的能源生产需要依赖煤，而煤的二氧化碳排放系数要高于石油和天然气，三者排放系数比大约是1∶0.8∶0.6。

CCUS除了有助于大幅消减燃煤发电领域的碳排放，利用二氧化碳驱油还可大幅提高采收率。据中石油吉林油田公司总工程师王峰介绍，吉林油田利用二氧化碳驱油效果明显，可提高采收率22.8%，而且在驱油过程中，可实现二氧化碳的有效封存。预计到2020年，CCUS可为吉林油田减碳460万吨，效果明显。

发展CCUS有哪些机遇?

无论是在技术研发、工程建设、资金筹措领域，还是在市场开拓方面，CCUS在我国都面临众多发展机遇。

机遇一：技术研发有积累，工程建设有经验

CCUS在捕集、运输和封存各环节所使用的技术，可借鉴传统行业已有技术的研发和应用经验，如化学工业的捕集技术、石油开采中的提高采收率技术。这在一定程度上减少了前期研发投入，也吸引了企业的积极参与。目前，国内已有越来越多的电力、化工、石油天然气企业和设备服务提供商将CCUS看作带动自身产业发展的良机。

据不完全统计，我国已经开展的CCUS示范项目已超过15个，积累了一定的技术经济数据和工程经验。目前国内的CCUS示范项目主要由大型企业实施，如神华、中石油、中石化、延长石油、华能等。目前我国已投运的CCUS示范项目，其捕集的二氧化碳主要以各种形式再利用或用以提高石油采收率为主。例如中石油在吉林油田开展的二氧化碳捕集、驱油与封存一体化项目，目前已进入工业化推广阶段，阶段封存二氧化碳63万吨，二氧化碳驱油年产能20万吨;神华鄂尔多斯10万吨/年全流程CCS示范项目于2010年开工建设，2011年5月正式开始注入二氧化碳，截至目前已累计封存二氧化碳超过20万吨，为其他项目的实施提供了宝贵经验。

CCUS作为一种新兴的前沿技术，在促进技术研发和示范、加强跨部门合作方面得到了国家部委、专业协会和央企越来越多的重视。近日，中国石化联合会、中石油和神华联合成立了陕甘宁蒙二氧化碳捕集驱油和封存工作领导小组，三者将牵手合作实施10万吨/年先导性CCUS试验项目和100万吨/年规模化示范项目，并完成商业模式和相关政策研究，力争将CCUS一体化技术做大做强并加以商业化推广，这开创了国内CCUS跨部门合作的典范。

机遇二：支持资金充沛，国际合作活跃

目前，许多国家和国际组织愿意提供丰厚的资金，支持CCUS在世界范围内的研发示范，众多国际知名企业和研究机构也异常活跃。

据全球CCS研究所统计，从2005年到2010年4月，世界范围内由政府和国际组织承诺支持CCUS大规模项目的资金超过了260亿美元。比如欧盟承诺2020年之前将提供40亿～60亿美元支持国际CCUS项目，英国承诺提供110亿～145亿美元支持2010年至2015年间的CCUS项目，日本也承诺提供至少提供1亿美元支持国际CCUS项目。

据不完全统计，我国开展和参与的国际CCUS合作项目已经超过20个。目前支持中国CCUS项目的国际援助主要来自欧盟、英国、亚洲发展银行、世界银行和全球CCS研究所。我国可以通过充分参与国际合作，利用相关资源推进CCUS技术研发、工程示范和能力建设。而随着CCUS的大规模应用，经济技术数据和工程经验的不断积累，CCUS成本会大幅降低。根据麦肯锡和EIA(美国能源信息管理局)的估算，在经过初期的示范阶段之后，CCUS产能规模每翻一番，成本有望下降10%～20%，这无疑为我国发展CCUS提供了良好的机遇。

机遇三：应用市场广阔，发展潜力巨大

我国拥有巨大的潜在CCUS应用市场。据李润生介绍，2016～2030年，我国石油、天然气、煤炭和可再生能源消费总量年均增速2.3%，二氧化碳排放量年均增速1.8%，到2030年，我国二氧化碳排放总量约119亿吨。中石油研究院的数据显示，全国约130亿吨原油地质储量适合二氧化碳驱油，可提高采收率15%，增加可采储量19.2亿吨，并封存二氧化碳约47亿～55亿吨，若考虑全部油藏潜力，则封存量达150亿吨以上。

此外，CCUS在煤基工业(燃煤发电、煤化工等)的减排中也具有巨大潜力，将为煤基工业的清洁化发展带来机遇。而且，二氧化碳能够作为资源广泛用于各个领域。除了食品工业、化学工业、消防和农业外，二氧化碳基聚合物的应用也是未来发展的方向之一。

发展CCUS面临哪些挑战?

虽然我国发展CCUS面临很多机遇，但是也面临严峻挑战，需要采取有效对策。

挑战一：安全隐患

CCUS技术处理的是高浓度和高压下的液态二氧化碳，一旦在运输、注入和封存过程中发生泄漏，会危及人身安全，甚至会对附近居民和生态系统造成不良影响。因此，从安全风险防范的角度看，需要建立风险评估体系、泄漏监测体系和应急预案等管理体系。

在捕集和运输环节，为保证二氧化碳的安全封存，并在可能的泄漏发生之前采取必要的应急措施，需要开展精准可靠的泄漏监测、储存体积计算等工作。在封存环节，需要综合采用一系列技术实施封存监测，如地下水监测、储层压力和温度监测等。

挑战二：高耗能和高成本

数据显示，如果现代化燃煤电厂将排放二氧化碳的80%进行捕集，将使电厂的能耗增加24%～40%。可见，CCUS技术实际上是通过消耗额外的能源换取碳排放的降低。如果技术进步无法大幅降低CCUS的能耗水平，那么政府在考虑CCUS产业规模的时候应该结合我国能源系统特点，从全生命周期的角度综合评估CCUS的减排功效，并在能源供给和减排的双重战略目标之间做出权衡。

高昂的捕集成本是CCUS广泛应用的又一挑战。在目前的技术水平下，不论是电厂配合燃烧前捕集技术，还是普通热电厂的燃烧后捕集技术，引入二氧化碳捕集环节都将造成发电成本增加。中科院工程热物理研究所的数据显示，华能集团上海石洞口捕集示范项目，捕集90%的排放二氧化碳，将使发电成本从大约每千瓦时0.26元提高到0.5元，成本几近翻番;中电投重庆双槐电厂碳捕集工业示范项目，捕集90%的排放二氧化碳，与普通电厂相比，投资成本将由4.59亿美元上升到5.45亿美元。

对此，延长石油集团副总经理王香增建议，开展CCUS要跨部门合作，比如把新型煤化工和油气开采结合起来，统筹规划，一体化推进，可有效解决捕集成本过高的问题。神华集团总工程师陈茂山认为，我国发展CCUS需要国家政策大力支持，通过碳税补贴或税收减免，削减一部分成本。也有专家认为，可开拓二氧化碳利用途径来提高经济效益，从而降低CCUS总体成本。比如，美国已经开始实施二氧化碳制塑料生产线的商业化，日本正在研究利用二氧化碳合成药物，德国拜耳正在研究基于二氧化碳原料的聚氨酯生产方法等。

挑战三：缺少完整的封存潜力评估

专家认为，在大规模实施CCUS之前，我国应尽快完成准确的封存潜力评估工作。封存潜力的总体大小、各种类型的封存储层潜力的比较关系(陆地/离岸，油气田/咸水层/煤矿)、潜在封存地址的地理分布、运输路径规划和运输方式选择等，都是不可或缺的信息。另外，我国能源资源和潜在陆上封存场所主要分布在西部地区，而东部地区是能源消费中心，如果将在东部地区捕集的二氧化碳运到西部封存地点，运输成本可想而知。

由于二氧化碳封存涉及政府宏观规划布局、公共安全和环境风险等综合性问题，封存潜力评估需要涵盖从国家到区域再到封存地址的递进式筛查，是一项复杂的系统工程，需要投入大量人力、物力和资本。一些专家对我国二氧化碳封存潜力做了初步评估，认为考虑到技术方面的挑战和不确定性，我国封存潜力评估工作还有很长的路要走。