一、行业概述
碳捕集、利用与封存(CarbonCapture,UtilizationandStorage,简称CCUS)是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来,直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。按照技术流程,CCUS主要分为碳捕集、碳运输、碳利用、碳封存等环节。其中,碳捕集主要方式包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧等;碳运输是将捕集的CO2通过管道、船舶等方式运输到指定地点;碳利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程,利用方式包括矿物碳化、物理利用、化学利用和生物利用等;碳封存是通过一定技术手段将捕集的CO2注入深部地质储层,使其与大气长期隔绝,封存方式主要包括地质封存和海洋封存。
美国是应用二氧化碳驱油研究试验最早、最广泛的国家,从1970年开始,美国就把二氧化碳注入油田作为提高石油采收率(EOR)的一种技术手段,其在利用CO2驱油的同时累计封存CO2约十亿吨。CCUS技术在历经近十年的低迷徘徊后,在2018年左右迎来新一轮的发展与增长,据全球碳捕集与封存研究院数据,2020年全球碳捕集能力为4000万吨/年。今年随着应对气候变化的压力骤增,全球CCUS项目部署行动有所加快。
二、行业政策
中国CCUS(碳捕集、利用与封存)行业的发展得益于国家对碳减排和碳中和目标的高度重视。近年来,政府出台了一系列政策支持CCUS技术的研发和应用,包括《碳达峰碳中和工作指导意见》《2030年前碳达峰行动方案》等文件,明确将CCUS作为实现碳减排的重要技术路径。同时,国家通过财政补贴、税收优惠和技术创新支持等措施,鼓励企业参与CCUS项目,加快产业化进程。这些政策为中国CCUS行业的发展奠定了坚实的基础,并推动了相关技术的快速推广应用。
相关报告:华经产业研究院发布的《2024-2030年中国CCUS行业市场调查研究及投资潜力预测报告》
三、行业产业链
1、产业链结构
产业链上游主要是CO2的排放源,涵盖了高浓度、中等浓度和低浓度的排放源。中游环节包括了CO2的捕集、输送、利用与封存等关键步骤。下游则是CO2产品的应用和需求行业。CCUS产业链的前端碳捕获环节为利用与封存环节提供CO2,中间的运输环节确保CO2能够安全有效地被运送到目的地,后端的CO2利用则将CO2转化为具有商业价值的产品,形成下游相关产业链,进而创建庞大的CO2需求市场,实现CO2的固定和经济收益的双赢局面。
2、产业链下游
CCUS作为碳减排技术之一,主要优点是减排潜力大、可促进煤等化石能源的清洁利用,较符合我国国情。CCUS目前在中国应用程度尚浅且项目规模较小,因此按不同行业的CCUS项目数量进行分析,目前超过30%的项目用于煤电减排。
四、行业发展现状
1、全球
我国仍存在CCUS相关设施数量较少、项目规模较小等短板,部分关键技术落后于国际先进水平。中国已建成投产、在建及拟建的碳捕集与封存设施数量占全球总量的7.7%,占比远低于美国的50.8%。
2、中国
在“碳中和”战略目标背景下,我国煤电、水泥、钢铁等行业减排需求巨大,带动CCUS进入快速增长期。预计2030年中国各行业CCUS减排需求达0.2-4.08亿吨,2060年将达10-18.2亿吨。此外,在一系列政策支持及技术进步推动下,我国CCUS市场规模逐步扩张,预计到2050年产值规模将达3,300亿元,2025-2050年GAGR约11.9%。
我国捕集规模在30万吨/年以下的CCUS项目数量占比达88.9%,捕集规模超过60万吨/年的项目仅占3.7%,而美国CCUS单项年均碳捕集规模约241.4万吨/年。
2030年0.2-4.08亿吨,2050年6-14.5亿吨,2060年10-18.2亿吨。整体来看2035年之后,减排贡献(需求)有较大幅度增长;除了负碳技术外,煤电与水泥行业的使用CCUS减排的需求占比较大,预计在2060年分别占比24%、14%左右。
我国70%以上的CCUS项目捕获的CO2都进行了利用,其中60%以上均为地质利用。中国的CCUS地质利用项目主要集中在东部、北部、西北部以及西部驰区的油田附近及中国近海地区,地质利用CCUS项目捕获的CO2规模在180万吨/年,当前已封存的CO2规模超过580万吨。
五、发展趋势
1、捕集技术升级
随着技术进步,CO₂捕集效率将不断提高,能源消耗和成本将逐步降低。先进的化学吸收、物理吸附和膜分离技术有望进一步优化,提升捕集过程的经济性和可行性。
2、多样化利用路径
CO₂的利用将更加多样化,除了传统的增强油气采收(EOR/EGR)外,二氧化碳矿化、合成燃料、化学品生产和农业应用等新型利用方式将逐渐商业化,推动CCUS从“封存”向“资源化”方向发展。
3、封存技术深化
地下封存技术将更加成熟,特别是在深层盐水层、枯竭油气田和煤层气藏等领域。相关技术的安全性、长期稳定性和监测能力将得到加强,确保封存过程的环境友好性。
4、数字化与智能
CCUS系统的数字化和智能化管理将成为趋势。通过大数据、人工智能和物联网等技术,实现全流程的智能监控、优化和管理,提高CCUS项目的运行效率和安全性。
5、全产业链集成
CCUS产业链将更加完整,涵盖从捕集、运输、利用到封存的各个环节。跨领域合作将促进技术集成和产业链整合,推动CCUS项目的大规模部署和应用。
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