1、全球全球碳捕集与封存碳捕集与封存现状现状 20201.0前言2.0碳捕集与封存需求1.全球碳捕集与封存现状20202.全球碳捕集与封存设施进展与趋势3.政策与监管3.3全球封存概览4.0区域现状一览4.1美洲4.2欧洲4.3 亚太4.4 海合会5.0技术及应用1.工业2.氢3.天然气5.45.55.6电力行业的碳捕集与封存 负排放技术碳捕集与封存创新6.0 附 录7.0参考文献1.0前言关于本报告CCS是实现全球气候目标的关键减排技术。全球碳捕集与 封存现状2020记录了过去12个月以来CCS所取得重要成 绩，全球所处的现状以及CCS所面临的的重大机遇与挑战。我们希望本报告能对各国政府、政策制
2、定者、学者、媒体评 论员以及无数关心气候的人有所帮助。编写团队本报告编写和分析团队：本报告主要编写人为布拉德佩吉、古洛伦图兰和亚历克斯泽潘提斯，其他成员包括JamieHavercroft、David Kearns、HarryLiu、Dominic Rassool、Eve Tamme、Alex Townsend以及 Tony Zhang。Burrows、Chris Consoli、Jeff Erikson、Ian1.0 前 言关于我们全球碳捕集与封存研究院（以下简称研究院）是一家国际 智库，其宗旨在于加速部署碳捕集与封存（CCS）这一应 对气候变化的关键技术。研究院团队由超过30位专业人士组成，
3、他们与我们的会 员共事或代表我们的会员。我们尽可能以最快最经济的方 式，促进CCS的应用。我们分享专业技术，加强能力建 设，献言献策，提供支持，让CCS在温室气体减排中发挥 应有的作用。我们的会员背景多样，包括政府、跨国集团、私营企业、研究机构以及非政府组织。他们均致力于发展CCS，使其 成为实现净零排放未来不可或缺的一部分。研究院总部位于澳大利亚墨尔本，在华盛顿特区、布鲁塞 尔、北京、伦敦以及东京设有代表办公室。缩写BECCS 生物质能结合碳捕集与封存 CCS 碳捕集与封存CCUS 碳捕集、利用与封存 COP 缔约方大会DAC 直接空气捕集DACCS 直接空气捕集与碳封存EC 欧洲委员会EO
4、R 提高原油采收率ESG 环境、社会和公司治理 EU欧盟FEED 前端工程设计 GHG 温室气体Gt 十亿吨 GW 千兆瓦IPCC 政府间气候变化专门委员会 LCFS 低碳燃料标准MMV 监测、测量与核查 Mt 百万公吨MW 兆瓦NDC 国家自主贡献 R&D 研发SDS 可持续发展情景 SMR 蒸汽甲烷重整 SOE 国有企业TWH 太瓦时UNFCCC 联合国气候变化框架公约 UK 英国US 美国USDOE 美国能源部231.0 前 言 CEO寄语布拉德佩吉CEO全球碳捕集与封存研究院突如其来的新冠大流行席卷全球，使得今年注定是极具挑战、令人难忘的一年。疫情之下，人员伤亡惨重，而经济影响则需 要
5、数十年才能消除。这是一个对健康、社会和经济造成了巨大 破坏的典型黑天鹅事件。世界仍在为抗疫而努力，并且由于尚 无疫苗可用，如何生活在一个疫情已成为现实的世界中，对政 府、企业和社区而言，已构成迫在眉睫的重大挑战。正如许多人所观察到的那样，政府需要制定和实施经济刺激计 划，以使本国摆脱衰退并使人们重返工作岗位，因此我们拥有 一个极其难逢的机会来改变路线并以气候友好和环境可持续的 方式重新发展全球经济。现在，一个拥抱和加速能源转型的契 机近在眼前，可以通过提供新的、清洁的能源，创造清洁产业 的就业，来维系各国经济未来数十年的发展。有证据表明，私营部门和公共部门都逐渐走上了选择气候友好 型政策和投资
6、的道路。越来越多的国家已经承诺在本世纪中叶 实现净零排放。除了国家政府的承诺外，大型跨国能源公司面 对艰难的商业环境，仍然纷纷在2020年承诺，将在本世纪中叶 实现碳中和。对于一些企业来说，这还包括范围3的排放，即 客户消费（通常为燃烧）其公司产品所造成的排放。值得注意 的是，一些政府在其应对疫情的财政计划中纳入了更高的减排 目标，CCS技术屡被提及。对此我们表示欢迎，因为此举十分 必要。长期以来人们已然认识到，要想在本世纪中叶实现净零 排放并把升温幅度严格控制在两度以内，就需要迅速部署所有 可用的减排技术，提前淘汰一些排放密集型设施，并利用CCS 等技术改造某些设施。还有一点不容忽视，那就是
7、几乎可以肯 定碳预算必然会超支，这一点很遗憾，因此需要大规模移除二 氧化碳（CDR）。今年全球碳捕集与封存现状报告中的相关发现也与上述发展 变化保持一致。正如我们过去两年所报告的，全球运行中和开发 中的CCS设施再次呈现增长态势。今年继续保持上升势头。有些 行业的脱碳难度很高，但其所制造的产品对世界各地人民的日常 生活具有不可或缺的意义。CCS在众多行业和工艺中得以应用，并能助力上述行业移除排放物，该技术的灵活性由此可见一斑。CCS活跃度的持续上升和对新设施投资的增加令人振奋和鼓舞，但是还有很多工作要做。IPCC全球升温1.5度特别报告中言及CCS的作用，即本世纪 将需要捕集和封存350至12
8、00吉吨二氧化碳。目前，每年的捕集 封存量约为4000万吨二氧化碳。到2050年，这一数字须至少增 加100倍才能实现IPCC中提出的情景。显然，必须通过出台更多 政策，加大私营部门的投入，从而大幅增加资本投资，才能建设 足以实现上述捕集封存量的设施。正如今年的报告所阐述的，在CCS价值链的每个环节中，都取得 了实质性进展。新型、高效、低成本的捕集技术得到广泛应用，正在改变CCS价值链中最重要的组成部分，即成本的前景。CCS 枢纽的支持者继续朝着理想变为现实的方向迈进。在这一领域值 得注意的是阿尔伯塔省碳干线的运行。CDR技术对投资和项目活 动的增加也起着重要作用。美国、英国、欧盟和澳大利亚等
9、国家 和地区纷纷出台利好政策，催生出众多处于积极研究和开发阶段 的项目。尤为重要的是，金融业和ESG领域的参与度和关注度不断提高。受到重视的投资机会越来越多。考虑到许多企业都需要过渡到净 零世界，ESG顾问就得着眼考虑可以实现必要转变的技术。虽然未来的道路充满挑战，但CCS将发展地越来越好，并能为本 世纪中叶实现净零排放做出重要且不可或缺的贡献。虽然未来的道路充满挑 战，但CCS将发展地越来 越好，并能为本世纪中 叶实现净零排放做出重 要且不可或缺的贡献。451.0 前 言 CCS大使尼古拉斯斯特恩勋爵伦敦政治经济学院经济学与政府管理专业IG Patel教授 格兰瑟姆研究院院长通过应用我们已
10、知的，加上在过 程中所学到的，我们可以铺设一 条对世代繁荣至 关重要的零碳经 济之路。尼古拉斯斯特恩勋爵伦敦政治经济学院经济学与政府管理专业IG Patel教授 格兰瑟姆研究院院长在这一年中，不可预见的挑战与动荡相互交织，气候变化的威胁从 未远离，减少排放和稳定全球气温的迫切需求有增无减，亟待采取 相关行动。新冠疫情蔓延全球，造成了许多悲剧和巨大破坏。但很 多人认为，一个足以引起根本性变革的时刻也随之到来。这一刻可 能成为应对气候变化的转折点。这是历史上我们终于意识到所处环 境有多脆弱、多危险、多不公的一刻。这一刻可以推动加强减排承 诺，让我们不但能走上一条复苏之路，更能走上一条变革之路，实
11、现一种崭新、可持续、更具吸引力的增长和发展方式。要想抓住机会稳住全球气温，就要稳住大气中温室气体浓度，即实 现净零排放。排放量越低，就能越快实现净零排放，也就能将气温 稳定在越低的水平。我们已然认识到，必须将目标定在1.5度 气温若再高一点，就会威胁到我们的生活方式。而一高再高的话，后果难以想象。近年来，气候变化无论在话语上，还是行动中，都纷纷以净零排放 为关键目标。随之而来的，是对碳捕集利用与封存（CCUS）的需 求。CCUS将成为一项重要的减排技术，这一点早已为人所知；现 在必须加快步伐，在众多经济部门中部署该技术。可再生能源和 CCUS等低碳技术为2050年前实现温室气体净零排放指明一条
12、可行 的途径。即便几年前被认为“难以”脱碳的行业，现在也能实现这一 目标，如钢铁、水泥、航空和长途运输等。与此同时，我们对气候变化的认识和理解不断加深，因此也愈发清 楚其进展之快，危害之广。尤为重要的是，现在我们已经明白必须 在本世纪中叶实现净零排放，也明白必须采取什么样的行动才能实 现这一目标。然而，尽管我们已经具备深入的了解，但国际社会在 减排上仍然行动缓慢。正因如此，必须立即采取行动。我们必须避免新冠危机后重返“旧 常态”。我们正在见证新冠大流行造成的危害，也已经见识了世界 各地过去十年因复苏乏力和缺乏公正等因素造成的脆弱社会结构所 带来的危险。而在所有这些危险之上，是对气候变化的不作为
13、。67我们正走在一条令人忧惧的道路上，必须改变线路，并迅速采取行 动应对气候变化。我们已经制定了强有力的应对措施，既有政策上 的，也有技术上的，只要我们下定决心，就能迅速落地实施，为实 现净零目标做出重大贡献。现在，必须马上实现规模化。通过应用我们已知的，加上在过程中所学到的，我们可以铺设一条 对世代繁荣至关重要的零碳经济之路。1.0 前 言 CCS大使杰德哈米斯特极地探险者当前全世界正在与一场大流行病作斗争。与此同时，另一场更大 的挑战也在不断改变我们所知的生活。在2020年，气候变化虽然很容易被遗忘，但从未远离。除此以 外，还有排放量攀升的问题亟待解决，巴黎协定和净零排放 目标也迫切需要实
14、现。气候变化的影响已经愈发明显。去年夏天，我的祖国澳大利亚遭 受了史无前例的毁灭性大火。在今年这一年中，大堡礁珊瑚的白 化速度前所未见。直面挑战并做出必要响应，是刻不容缓的事情。我们必须重新审 视全球变暖，应将其视为创新的催化剂，从而实现增长和为所有 人创造一个更加繁荣和可持续的未来。近来，世界各地的组织和国家纷纷做出净零承诺，表态迎战，让 人看到希望；但光有承诺还不够，还要有能带来切实变化的实际 行动。年仅19岁的我并非全球变暖问题的专家，也不知如何召集全球领 导人行动起来，共同抗击人类已知的最大威胁。但我很可能是同代人中唯一有幸亲身体验世界三大极地的人我曾滑雪抵达北极和南极，并横跨格陵兰岛
15、冰盖。用时80 天，总计跋涉大约1300公里。极地探险的经历让我深刻认识到全球变暖这一无可辩驳的事实。我亲眼目睹了全球变暖正给我们美丽但又脆弱的家园所带来的影 响。上述探险经历永远地改变了我。现在，我已与地球家园之间建立 起牢固的情感纽带，尽全力保护地球，我责无旁贷。为减少排放，在2050年前实现净零排放目标，应让一切可用的 解决方案都为我们所用，因此我们需要碳捕集与封存技术。毫无疑问，我们有科学，有知识，也有解决方案使人类自身免 受气候变化带来的灾难性后果。现在，我们需要的是立即采取大规模的行动。最年轻的抵达北极的滑雪者（14岁）最年轻的跋涉550公里横跨格陵兰岛冰 盖的女性（15岁）最年轻
16、的从南极洲海岸抵达南极点的滑 雪者（16岁）史上仅有的三位以全新路线抵达南极点 的女性之一2016年及2018年澳大利亚地理学会年度青年探险者奖项获得者因极地探险荣获澳大利亚勋章（18岁）杰德的所有探险均在没有补给和辅助的 情况下独立完成。为减少排放，在 2050年前实现净 零排放目标，应让 一切可用的解决方 案都为我们所用，因此我们需要碳捕 集与封存技术。892.01.0前言2.0碳捕集与封存需求3.0全球碳捕集与封存现状20203.1全球碳捕集与封存设施进展与趋势2.政策与监管3.全球封存概览4.0 区域现状一览4.14.2美洲 欧洲4.3亚太4.4 海合会1.技术及应用2.工业3.氢4.
17、天然气5.电力行业的碳捕集与封存6.负排放技术7.碳捕集与封存创新6.0附录7.0参考文献碳捕集与封存需求1011还有一点非常关键，CCS有助于“公正转型”3。实现公正转型的 一项主要挑战在于，高排放行业的工作岗位流失可能集中出现 在某地，而低碳行业创造的工作岗位则在出现在另一个地方。就算不考虑上述地理上的阻碍，大规模失业后很快涌现大量就 业机会的情况也很少见。CCS技术既能保证现有工业持续为当 地经济做出贡献，又能同时促进零净目标的实现，从而为公正 转型提供助力。留给我们实现净零排放并将升温幅度控制在1.5度的时间已经 所剩无几。尽管新冠危机导致能源需求量和排放量减少，且降 幅前所未见，但长
18、远来看，CCS的整体格局并没有改变。为抓 住实现净零排放的最大胜算，必须迅速在不同行业推广部署 CCS。时机已到，必须加快对CCS的投资。2.0 碳捕集与封存需求2.0碳捕集与封存需求CCS将在应对气候变化的过程中带来巨大改变。该技术能够从源 头上避免二氧化碳排放，并能通过二氧化碳移除技术大规模地减 少大气中已有的二氧化碳，这使其成为解决方案中不可或缺的组 成部分。为避免气候变化带来的最差后果，IPCC全球升温1.5度特别报 告1 专门强调了在本世纪中叶实现净零排放的重要性。该报告提 出将全球升温控制在1.5度的四种情景所有情景都需要移除二 氧化碳才能得以实现，其中三种情景涉及大量运用CCS技
19、术（见 图1）。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。CCS投资可在以下四个主要方面为实现具有成本效益的净零排 放提供助力：在减排难度较大的行业实现深度脱碳由于其工艺特性和高温热处理要求，水泥、钢铁和化工行业排 放大量二氧化碳，且属于最难脱碳的行业。能源转型委员会和 国际能源署（IEA）等数家机构所发布的多份报告都得出一致 结论，即如果不采用CCS，这些行业几乎不可能实现净零排 放，且无论如何也逃不过成本升高的结局。对于减排难度较大 的行业来说，CCS是最成熟、成本效益最好的选择。实现低碳氢的规模化生产在那些难以减排部门的脱碳过程中，氢将有很大可能发挥重要 作用。同时，氢也
20、可能成为住宅供暖和灵活发电重要的能源来 源。煤或天然气结合CCS技术是成本最低廉的低碳制氢方式。对于无法为电解制氢提供大量可负担可再生电力的地区和化石 燃料价格较低的地区而言，该方案仍是成本最低的选择。为了 使难以减排的行业实现脱碳和净零排放，全球的氢产量必须实 现大幅增长，从现在的年产7000万吨i增至本世纪中叶的年产 4.25亿6.50亿吨。提供可调度的低碳电力电力行业脱碳对实现净零排放至关重要。运用CCS技术的发电 厂能提供可调度的低碳电力，以及电网稳定服务，如设备惯 性、频率控制和电压控制等。太阳能光伏发电或风力发电则无 法提供电网稳定服务。将CCS技术与可再生能源结合，有助于 使未来
21、的低碳电网更具韧性和可靠性。实现负排放难以减排部门的剩余排放量需要通过其他方式抵消。CCS为二 氧化碳移除技术方案奠定了基础，其中包括生物质能结合碳捕 集与封存和直接空气捕集结合碳封存。虽然移除二氧化碳不是 万灵药，但如果一年一年过去却不见二氧化碳排放量显著减 少，就必须采用这个方案。图1 IPCC全球升温1.5度特别报告中的路径示意图a图 2 IEA可持续发展情景中2020年和2050年按能源类型和行业部门分类的 二氧化碳捕集量b包括2050年将捕集用于使用的二氧化碳（3.69亿吨/年）和捕集用于封存的 二氧化碳（52.66亿吨/年）工业和电力行业 中通过CCS减少的 二氧化碳排放量工业和能
22、源行业中 剩余二氧化碳排放量农业、林业和其 他土地使用BECCS移除的 二氧化碳二氧化碳净排放量2040206020802100P410-10-200203040-3020202040206020802100 2020P32040206020802100P210-10-200204030 -3020202040206020802100 2020P1二氧化碳排放量（吉吨二氧化碳/年）二氧化碳排放量（吉吨二氧化碳/年）图3 IEA可持续发展情景中到2070年CCUS对不同行业中减少二氧化碳排 放量所作的贡献c燃料转换包括精炼、生物燃料、商用氢和制氨等产业IEA可持续发展情景2对未来进行了一番畅想，
23、届时联合国设定 的与能源相关的排放、能源获取和空气质量方面的可持续发 展目标全部得以实现，利用CCS技术捕集的二氧化碳总量从现 在的每年约4000万吨增至2050年的约5.6吉吨，增幅超过一百 倍（图2）。CCS贡献巨大，分别为钢铁、水泥、化工、燃料 转换和发电部门的减排量贡献16%至90%不等（图3）。CCS 用途多样，具有战略重要性，对净零排放未来的意义不言而 喻。除了在减少二氧化碳排放方面起到重要作用之外，针对CCS的 投资还将带来以下几项经济效益：创造和保住高价值工作岗位通过新兴净零行业和创新支持经济增长实现基础设施再利用和递延停产成本202020504000万吨/年 56.35亿吨/
24、年煤天然气 生物质工业流程 石油加工直接空气捕集0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%25%61%钢铁 水泥 化工燃料转换 发电16%28%90%12133.01.0前言2.0碳捕集与封存需求1.全球碳捕集与封存现状20202.全球碳捕集与封存设施进展与趋势3.政策与监管4.全球封存概览1.区域现状一览2.美洲3.欧洲4.亚太5.海合会1.技术及应用2.工业3.氢4.天然气5.电力行业的碳捕集与封存6.负排放技术7.碳捕集与封存创新6.0附录7.0参考文献全球碳捕集与封存现状202014152.试点和示范设施：为测试、开发或展示CCS技术或流程而捕集二氧化 碳；捕集
25、的二氧化碳可能会被永久封存，也可能不会；与大型商业设施相比，寿命一般较短，取决于完成 测试和开发过程或实现示范里程碑所需的时间；其运行期内预计不会产生商业回报。研究院分类体系的影响新的分类体系带来了如下变化：6个设施以前被列为试点和示范项目的设施，现在被归为商业 设施。挪威的Brevik Norcem和Fortum Oslo Varme现在是两个单独的 商业 CCS设施，它们曾被归为一个大型设施，是挪威全链项目 的一部分。美国西方石油公司和 White Energy在Plainview和Hereford乙醇 厂的EOR设施现被归为两个独立的商业CCS设施(曾被归为一个 设施）。六个以前归类为大
26、规模CCS设施的二氧化碳运输和封存项目将被 单列在我们的CO2RE数据库中预计2021年新增的“枢纽”部分。在不过在此之前，这些枢纽将被称为“二氧化碳封存”设施，与 CCS设施区分开来。本报告中提及的所有新建设施，或拟建的CCS设施，都仅指我们数 据库中新增的设施，而非被重新分类的现有设施。2020年拟建设施增长情况图4显示了过去十年间拟建的商业性CCS设施的发展情况。2011年 至2017年间，设施总能力逐年下降，原因之一可能是全球金融危 机后，公共和私营部门注重短期复苏。然而，在过去的三年里，却 出现了强劲的增长。推动CCS增长的一个重要因素来自各方广泛认识到实现温室气体净 零排放的紧迫性
27、。其表现之一是2015年的巴黎协定确立了将 全球升温幅度控制在2摄氏度以下的明确目标。这一宏大目标随后 被进一步调整为将升温幅度控制在1.5摄氏度以内。这使各国政府、私营部门和民间团体重新关注减排问题。各国政府颁布了更强 有力的气候政策，股东们对公司施加了更大的压力，要求它们减少 范围1、范围2和范围3ii的排放。约50个国家、州/省或城市以及数 百家公司现已承诺到本世纪中叶实现净零排放。1.全球碳捕集与封存现状20202.全球碳捕集与封存设施进展与趋势3.1全球碳捕集与封存设施进 展与趋势不断成熟的CCS行业需要更新的分类体系全球碳捕集与封存研究院在2020年更新了分类体系，以更好 地反映C
28、CS行业的发展状况。在发布全球碳捕集与封存现 状2020报告之前，研究院曾基于二氧化碳捕集能力将CCS 设施分为两类：1.大规模CCS设施：能够从工业碳源中捕集二氧化碳的设施，捕集能力不 低于40万吨/年；能够从发电站捕集二氧化碳的设施，捕集能力不低于 80万吨/年；二氧化碳运输基础设施和封存枢纽项目，运输或封存 能力不低于40万吨/年。2.试点和示范设施：从工业碳源或发电站捕集二氧化碳且不符合大规模 CCS设施标准的设施。研究院一开始引入二氧化碳捕集设施分类体系是为了鼓励开发规 模足以展示CCS商业价值的设施，该规模应大到可以应用商业部 署的经验教训，但又不至于有重大的扩大规模的风险。因此，
29、当 时“最高”级别的CCS设施被称为“大规模”设施，且据此设定了相 应的标准。过去一年间，上述分类体系发挥的用处减弱。考虑到较小规模的 捕集设施也具有商业可行性，CCS枢纽现在能汇集多个较小规模 二氧化碳排放源，继而在运输和封存方面实现规模经济，因此年 捕集能力不再是对设施进行分类的最佳标准。如同其他行业一 样，示范新技术依然重要，但现在的主要目标是部署商业上可用 的成熟CCS技术，以实现雄心勃勃的气候目标。新的CCS设施分类体系从全球碳捕集与封存现状2020报告开始，CCS设施将被重新 划分为如下几类：1.商业CCS设施：作为当前商业运行的一部分，捕集二氧化碳并进行永 久封存；封存工作可由第
30、三方或捕集设施的所有者承担；一般来说，其经济寿命与所捕集二氧化碳的来源设施相 类似；运行必须产生商业回报及/或满足监管要求。图4 2010到2020年间拟建的商业CCS设施：CCS设施能力d资本正在缓慢地从高排放资产类别流向低排放资产类别。环境、社会和公司治理投资基金和绿色债券的兴起，以及与煤炭相关投 资所获债务融资的减少，都证明了这一点。对于钢铁、化肥、水 泥和运输等难以减排的部门，减排需求变得更加紧迫，一味拖延 的情况越来越少。这些全球宏观趋势促使人们更深入地分析如何实现净零排放，并 将风险和成本降至最低。不难得出结论，最佳方式就是使用包 括CCS在内的最广泛的技术组合。如果不部署CCS，
31、净零排放几 乎无法实现。推动CCS增长的一个重要因 素来自各方广泛认识到实现 温室气体净零排放的紧迫 性。当前暂停运行设施的能力不计入2020年数据1601401201008060402002010开发早期201120122013高级开发阶段20142015在建20162017运行中201820192020碳捕集与封存能力（百万吨/年）16171.全球碳捕集与封存现状20202.全球碳捕集与封存设施进展与趋势自全球碳捕集与封存现状2019报告发布以来，全世界又新 启动了17个商业设施。美国再次领先全球。在2020年启动的17 个设施中，12个都位于美国。美国的成功极具说服力。从中可 以看出，当
32、新出台的政策表明投资该领域具有商业价值时，相 关项目就会不断涌现。其他设施分布在英国（2个）、澳大利亚 和新西兰。如今总计有65个商业CCS设施iii：26个正在运行2个已暂停运行，一个是因为经济不景气，另一个是因为火 灾；3个在建项目13个处于高级开发阶段，已进入前端工程设计阶段21个处于开发早期目前运行中的CCS设施每年可捕集和永久封存约4000 万吨二氧化碳。另有34个试点和示范规模的CCS设施 正在运行或开发中，还有8个CCS技术测试中心。拟建的商业CCS项目最近有三大进展值得一提。美国提高税收优惠2020年新增的17个设施中，12个在美国，主要是由于2018 年签署生效的45Q提高了
33、税收优惠，美国国税局在2020年 对此发布了更详细的指导。一些美国设施也将受益于加州低碳燃油标准（LCFS），按 照该标准，2020年碳信用交易的价格高达212美元/吨。枢纽和集群枢纽和集群通过规模经济效应大大降低了二氧化碳封存的 单位成本，其产生的商业协同效应也降低了投资风险。美国大多数新增的商业设施都有机会使用CarbonSAFE 二 氧化碳封存枢纽。这一开发中的枢纽得到了美国能源部4的 支持。英国的2个新商业设施都与亨伯零碳集群有关，亨伯的目 标是成为英国第一个净零产业集群。氢气：未来的燃料煤炭气化，或CCS技术结合天然气重整，是生产商用规模 清洁氢气成本最低廉的方式。占领清洁氢气供应的
34、市场份 额是推动早期CCS项目研究增长的一个重要因素，这些项 目包括新西兰的波瓦凯制氢项目、澳大利亚的氢能供应链 项目（试点工厂正在建设中的）和亨伯Saltend制氢项目（英国正在开发的许多大型氢项目之一）。图5 全球不同发展阶段的CCS设施示意图e运行中和在建的商业CCS设施开发中的商业CCS设施暂停运行的CCS设施运行和开发中的试点和示 范设施已竣工的试点和示范设施1819奎斯特CCS设施从位于加拿大阿尔伯塔省的Scotford Upgrader油砂提质加工厂的三个蒸汽甲烷重整器中捕集二氧 化碳。该设施每天生产900吨清洁氢气。2020年7月，该设施 实现了将500万吨二氧化碳安全永久地封
35、存在专用地质封存点 的里程碑。巴西石油公司桑托斯盆地盐下油田CCS设施使用膜法捕集从近 海天然气处理厂捕集二氧化碳并将其重新注入萨潘霍省卢拉油 田和拉帕油田用于提高原油采收率。考虑到膜的尺寸和重量优 势，这种方式最适合海上应用。巴西石油的这个项目是全球最 大的膜法捕集项目。该项目的捕集能力最近从每年300万吨增 至460万吨8。位于西澳大利亚巴罗岛的高更二氧化碳注入设施自2019年8月进行 调试后，一直都在封存二氧化碳。雪佛龙已对其数列二氧化碳压缩 系统逐步进行了调试，从而提高了二氧化碳注入能力。今年2月该 公司宣布达成封存100万吨二氧化碳的里程碑7。高更是世界上最大 的专用于地质封存的项目
36、，封存能力高达每年400万吨二氧化碳。Air Products蒸汽甲烷重整设施从位于德克萨斯州亚瑟港的Valero Energy 精炼厂的两个蒸汽甲烷重整装置中捕集二氧化碳。该设施每 天生产500吨清洁氢气。据美国能源部公布2020年4月发布的消息，该设施累计二氧化碳捕集和封存量超过600万吨。运行设施里程碑以下为过去一年中所实现的部分最重要的行业里程碑：阿尔伯塔碳干线于2020年3月开始运行。作为加拿大一项关键的工 业基础设施，该干线的二氧化碳运输能力为1460万吨，这些二氧 化碳被输送到阿尔伯塔省中部用于提高原油采收率6。该项目是世 界上容量最大的二氧化碳运输基础设施，其开发极具前瞻性。该
37、 干线最主要的二氧化碳捕集设施为Sturgeon炼油厂和Nutrien化肥 厂，这两座商业CCS设施每年合计提供160万吨二氧化碳。该干线 剩余的大量运输能力可服务于阿尔伯塔省工业设施未来所捕集的 二氧化碳。图6 各种电力和工业应用中的商业C C S设施包括运行中、在建和处于高级开发阶段的设施。圆圈面积与该C C S设施当前的捕集能 力成正比。f1.全球碳捕集与封存现状20202.全球碳捕集与封存设施进展与趋势新开发的CCS设施示例在过去的一年里，CCS在全球范围内取得了长足的进 步，值得在此一提的新增CCS设施数量众多（完整清单 请参见我们的全球CCS设施数据库CO2RE）。以下仅 列举数个
38、新设施，用以体现CCS在2020年的广泛应用 和推广情况:Drax BECCS项目已经在英国启动。Drax原为燃煤发电站，现已改造为燃烧生物质的发电站。引入CCS系统将进 一步减少其二氧化碳足迹。Drax项目准备利用四个发电机 组中的一个每年捕集400万吨二氧化碳。捕集后的二氧化 碳计划于2027年开始封存到北海油田中。该项目最终将在 2035年前后将所有四个生物能源发电机组上部署CCS设 施，形成一个更大的项目。Enchant能源公司正在为其位于美国新墨西哥州的圣胡安燃 煤发电站开发一个CCS项目。通过燃烧后捕集技术每年捕集 量高达600万吨二氧化碳，用于提高二叠纪盆地的石油采收 率。澳大利
39、亚桑托斯能源公司宣布，已开始对一个CCS项目进行 前端工程设计研究，研究内容为从蒙巴天然气厂的天然气 处理过程中捕集二氧化碳。该项目将每年捕集170万吨二氧 化碳并注入一个附近的油气田进行地质封存。桑托斯声称 减排成本低于每吨30澳元（22美元）5。拉法基霍尔希姆公司正对其位于美国科罗拉多州的一家水 泥厂进行碳捕集可行性研究。该研究项目是与Svante公 司、西方石油低碳投资公司和道达尔公司的合作项目，一 旦建成，每年将捕集72万吨二氧化碳。捕集的二氧化碳将 用于提高原油采收率，该项目将获得45Q税收抵免，并将 成为Svante公司基于吸附的捕集技术最大规模的应用。ZEROS项目涉及开发两座位
40、于美国德克萨斯州的创新型氧 气助燃垃圾焚烧发电厂，年捕集目标为150万吨二氧化碳。该项目通过氧气助燃可确保烟道气中较高二氧化碳浓度，与传统垃圾焚烧发电厂相比，更经济高效。8 Rivers Capital的波瓦凯项目位于新西兰塔拉纳基地区，是一个集合制氢、生产化肥和发电的工业综合体。该项目 将使用天然气为原料，并将部署CCS（年捕集量约为100 万吨），实现近零排放。波瓦凯项目将用到一个天然气处 理设施集合三个流程：1.NET电力公司的Allam循环发电流程2.8 Rivers Capital的8RH2 制氢技术3.成熟的商业氨合成和合成氮肥生产工艺技术该项目正在推进相关研究，计划在2025年前
41、后尽快开始运 行。图6根据所在行业标绘了所有运行中、在建或处于高级开发阶 段的商业化设施，以及实际或预计开始的运行年份。E100万吨二氧化碳/年20万吨二氧化碳/年500万吨二氧化碳/年圆圈面积与设施捕集能力成 正比。本图表仅对每座设施涉及的 最主要工业类型进行了标 注。运行中 在建处于高级开发阶段水泥生产BR VIK NORCEM钢铁生产阿布扎比CCS1垃圾焚烧发电FORTUM Oslo VARMEZEROS燃烧天然气发电MUSTANG STATION CAL CAPTUREPLANT DANIEL燃煤发电边界大坝佩特拉诺瓦圣胡安苔原项目GERALD GENTLEMANPRAIRIE STA
42、TE精炼厂制氢AIR PRODUCTSSMR奎斯特ACTLSTURGEON化工生产（其他）大平原中石化中原克拉玛依敦华中石化齐鲁延长LAKE CHARLES乙醇生产ARKALONBONANZA生物能伊利诺伊工业化肥生产ENID化肥PCS氮气COFFFEYVILACTL NUTRIENLEWABASH天然气处理TERRELLSLEIPNERSNHVIT CORE ENERGYSHUTE CREEKLOST CABINCENTURY PLANT乌斯马尼亚高巴西石油桑托斯中石油吉林卡更桑托斯 库珀 盆地塔尔LNG CCS阿布扎比CCS 2应用行业197220102015202020252021北极光
43、项目（见图8）是最先进的处于开发阶段的枢纽之一。项 目地点在北海，是一个挪威的项目。该CCS枢纽所汇集的二氧化 碳流主要来自垃圾发电厂和水泥厂（两者所提供的二氧化碳总量 为80万吨/年）。该项目由挪威石油公司、壳牌公司和道达尔公 司共同开发。北极光项目将在碳源厂对二氧化碳进行压缩和液化，然后通过专用的二氧化碳运输船将其运至封存点9。该项目计 划于2024年进行调试投运。枢纽还能帮助碳捕集设施和封存资源更好地匹配碳源/碳汇。枢 纽也可以更为灵活地进行压缩作业，和单个碳源的压缩厂相比，枢纽能够更大幅度地减低压缩能力（降低二氧化碳流）。来自设施集群的二氧化碳流在枢纽进行汇集、压缩、脱水和运输。由此可
44、以实现显著的规模经济，尤其可以降低压缩厂（能耗高达约 50兆瓦）和管道（容量高达约10-15兆吨/年）的资本成本。这种拥 有多家CCS服务客户和供应商的工业生态系统也有助于降低风险。图7显示了20192020年期间，处于运行或研究阶段的CCS枢纽和 集群。1.全球碳捕集与封存现状20202.全球碳捕集与封存设施进展和趋势枢纽和集群：CCS网络的灵活性逐步增强和大多数行业一样，CCS也会受益于规模经济。提高压缩、脱水、管道和封存规模可以大幅降低二氧化碳的单位成本。CCS早期开发项目采用点对点模式，这种模式适合大型封存 点与单个大型排放源（如发电站或天然气处理厂）之间距离 合理的情况。图7 处于运
45、行或开发阶段的枢纽和集群g图8 北极光项目潜在碳源h新冠疫情造成的影响虽然CCS的开发和部署工作在2020年都展现出良好势头，但新冠 疫情造成的经济衰退也同样波及到了该行业。这场新冠大流行严重 影响全球经济，各行各业产量大幅萎缩。这其中包括全球石油行 业，石油需求和价格双双急剧下跌。位于美国德克萨斯州的Petra Nova CCS设施自2017年初开始调试 以来，已经成功地从NRG公司的WA Parish发电厂捕集二氧化碳。该设施的商业模式是基于使用二氧化碳提高原油采收率，油价下跌 所带来的严重影响导致该设施的碳捕集业务于2020年3月暂停。NRG公司表示经济状况有所改善后将重启该项目。9巴西
46、石油桑托斯盆地 CCS集群 9个浮式生产储油装 置300万吨/年78北达科他州 CarbonSAFE项目 300万1700万吨/年2ACTL项目 170万1460万吨/年11155379842111211美国中部一体化堆集式 碳封存枢纽 190万1940万吨/年4伊利诺伊州梅肯县CarbonSAFE项目200万1500万吨/年3615 CarbonNET项目200万500万吨/年H11014613PORTHOS项目200万500万吨/年H1墨西哥湾CCUS枢纽 660万3500万吨/年H114新疆准噶尔盆地 CCS枢纽 20万300万吨/年H1北极光项目 80万吨500万吨/年H1H1沃巴什C
47、arbonSAFE项 目150万1800万吨/年513 阿布扎比集群 270万吨500万吨/年H112 阿托斯项目100万600万吨/年H110零碳亨伯项目最 高1830万吨/年H1Teesside 净零项目80万600万吨/年封存类型深层盐水层提高原油采收率枯 竭油气藏综合考虑多种选择制氢钢铁生产化工&石化生产水泥生产 垃圾焚烧 乙醇生产 生物质发电运输方式管道 船舶 道路直接注入工业部门燃煤发电 天然气发电 天然气处理 化肥生产H1STOCKHOLMNORCEM ASBORGEXERGI CO2ARCELORMITTAL GENTARCELORMITTALH2M,ARCELORMITTAL
48、 EEMSHAVEN HAMBURGAIRLIQUIDEPORT ANTWERPDUNKERQUE&FLUXYSACORNERVIATEESSIDE项目PREEM LYSEKILPREEMGOTHENBURGFORTUM OLSO VARMEEYDE集群NORDLAND二氧化碳枢纽 Longship项目 第三方二氧化碳量 备选封存项目 北极光封存点22233.2.1政策进展关于必须捕集和封存多少二氧化碳才能实现净零排放，相关估计 结果跨度很大。全球升温1.5度特别报告1 对90种情景进行了 评估，几乎所有情景都需要CCS技术才能将全球升温幅度控制在 1.5度以内：90%的情景都要求全球二氧化碳
49、年封存量到2050年达到3.6吉 吨或更高所有情景都要求2050年永久封存的二氧化碳平均质量达到10 吉吨CCS目前在全球的装机容量约为4000万吨/年。到2050年必须增 加超过一百倍才能实现净零排放。早就应该加大政策力度以刺激 加快CCS投资。当前商业化的CCS设施就提供了很好的例子，有 助于了解对投资具有鼓励作用的不同政策和项目特征（见图9）。大规模基础设施都是资本密集型项目。CCS的设计和建设成本通 常高达数亿美元甚至数十亿美元。政府通过直接拨款提供大量资 金支持的私营部门股权投资，是最有可能获得企业投资的项目。国有企业也对CCS设施进行了投资。全球大部分流动资金都在私营部门手中，因此
50、挑战在于如何吸引 银行和机构投资者对CCS项目进行投资。CCS涉及到的大多数风 险都是一般性风险，可以在具体的项目过程中进行应对和缓解，但也存在其他私营部门认为难以承受的高风险。相关风险来自以 下几类市场失灵的情况：碳价过低导致的收入风险虽然出售二氧化碳用于提高原油采收率为某些CCS项目带来 了收入，但只有加大气候政策力度才能实现大规模部署。在 大多数辖区，捕集、运输和封存二氧化碳所耗费的成本高于 当前定价。根据巴黎协定，为有效减少排放，预计到 2020年碳价应定位在每吨二氧化碳40-80美元，到2030年这 一定价则应达到50100美元10。虽然目前碳价仅为40美元/吨，商业激励力度较弱，但
