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| 內容簡介： |
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随着我国“双碳”目标的提出，碳捕集与封存（CCS）作为实现大规模化石能源净零排放的关键技术，其发展面临诸多挑战。《中国CO2捕集与封存：科技挑战与政策建议》系统总结了国内外碳排放现状和CCS技术发展趋势，并就CO2的高效捕集、压缩运输、地质封存等关键技术以及相关政策标准进行了深入调研。《中国CO2捕集与封存：科技挑战与政策建议》指出，CCS作为实现化石能源净零排放的重要途径，在我国东部等碳排放集中地区具有广泛适用性，但目前仍面临技术基础薄弱等诸多挑战。作者通过文献调研、实地考察、方案设计等方式，分析了CCS技术发展的瓶颈，提出了场地选址、技术路线、发展策略等具体建议。
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目录前言第一章 碳排放、碳中和路径及CCUS/CCS技术现状 1第一节 碳排放现状 1第二节 碳中和路径规划 6第三节 CCUS/CCS现状 12第二章 CO2高效捕集技术与装备 26第一节 国内外CO2高效捕集技术现状与发展 26第二节 国内外CO2高效捕集装备现状与发展 41第三节 我国碳捕集技术清单 48第三章 CO2压缩和运输技术与装备 49第一节 国内外CO2压缩和运输技术现状与发展 49第二节 国内外CO2压缩和运输装备现状与发展 56第三节 我国碳运输技术清单 63第四章 CO2封存的基础地质问题 64第一节 CO2性质和赋存形式 64第二节 CO2封存的地质条件 68第三节 CO2-咸水-岩石（矿物）反应 72第四节 CO2地质封存条件模拟计算 76第五章 我国重点地区CCS封存潜力与选址技术 81第一节 CO2封存容量 81第二节 CO2封存选址技术 87第六章 CO2超长期地下封存关键技术装备 91第一节 CCS/CCUS工程技术装备研发现状 91第二节 CCS/CCUS工程技术装备存在的主要技术短板 103第七章 CO2地质封存环境安全监测技术现状及发展趋势 130第一节 CO2地质封存环境安全监测技术分类情况 130第二节 监测技术发展现状 131第三节 CCUS-EOR和咸水层CO2封存环境安全监控典型案例 139第八章 CO2地质封存政策与标准体系 146第一节 全球重视利用顶层设计推动CCS产业规模化发展 146第二节 国内外CCS激励政策发布和推进情况 148第三节 国内外CCS政策法规体系建设进展 153第四节 国内外技术标准体系建设进展 157第五节 我国CCS政策与标准体系建设面临的主要问题和挑战 161第九章 关于推进我国CCS发展的5个建议 164参考文献 167
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第一章碳排放、碳中和路径及CCUS/CCS技术现状 第一节碳排放现状 一、全球碳排放现状 目前全球碳排放量恢复到了新型冠状病毒感染疫情发生前的水平。根据国际能源署（IEA）统计数据，2019～2021年期间，受新型冠状病毒感染疫情影响，2020年大部分国家经济陷入负增长，能源消费需求降低，工业生产停滞，导致全球碳排放量同比减少了5.1%。至2021年，随着各国经济从新型冠状病毒感染疫情中逐渐恢复，全球碳排放恢复到了新型冠状病毒感染疫情前的水平。 2022年，全球碳排放量达到368亿t，较2021年增加了3.21亿t，同比增长0.9%（图1.1）。同时，受俄乌冲突、能源价格飙升、通货膨胀以及传统燃料交易中断等因素叠加影响，全球碳排放增长低于预期。 图1.1 1900～2022年全球碳排放量（红色为2022年数据）［1］ 1.分行业看，碳排放占比最大的行业是能源行业 2022年，能源行业碳排放占全球碳排放比重约为39.7%，工业占比约为24.7%，交通行业占比约为18.1%，建筑行业占比约为17.5%。能源行业是碳排放占比最大的行业部门，同比增长1.8%（2.61亿t），达到历史新高（146亿t，图1.2）。受俄乌冲突影响，全球天然气供应不稳定，价格飙涨，许多地区转而推进“气改煤”，导致能源行业碳排放有所增长。工业碳排放量约为92亿t，同比减少了1.02亿t。高耗能行业发展放缓是碳排放降低的主要原因之一，中国、欧盟、日韩及北美的高能耗工业在2022年的碳排放减少约1.55亿t。交通行业碳排放同比增长了2.1%（1.37亿t），约为66.6亿t，主要源于发达经济体交通行业的石油消费增长。建筑行业碳排放约为64.4亿t，同比增加了0.6亿t。主要原因是极端气候导致制冷、制热需求增加。 图1.2 2019～2022年分行业部门碳排放量［1］ 2.分区域来看，碳排放主要集中在中国、北美和欧洲 中国碳排放约为121亿t，同比减少了0.2%（0.23亿t），占全球碳排放比重约为32.9%（图1.3）。在能源行业，中国显著增加了煤炭生产和煤电装机容量，但实际的煤炭消费并没有快速增长。主要原因是中国大力发展光伏和风力发电，使得煤电在电力生产中的占比降至3/5左右。 图1.3 2021～2022年全球分地区和行业碳排放量变化［1］ 美国碳排放约为47亿t，同比增长了0.8%（0.36亿t），占全球碳排放比重约为12.8%。 美国碳排放增长的主要原因是天然气消费增长。在能源行业，天然气消费碳排放增长0.89亿t，煤炭消费碳排放减少0.69亿t，光伏和风力发电量增长了950亿kW？h。在建筑行业，2024年初的严寒导致建筑碳排放猛增了0.26亿t。 欧盟碳排放约为27.3亿t，同比减少了2.5%（0.7亿t），占全球碳排放比重约为7.4%。 欧盟碳排放减少的主要原因是欧洲能源危机迫使欧盟发展清洁能源，减少能源消费。2022年，欧盟建筑行业碳排放显著减少了0.6亿t，工业行业碳排放减少了0.4亿t。 3.分能源品种看，化石能源消费增加是碳排放增长的主要原因 2022年，煤炭消费的碳排放量增长了2.43亿t，达到了155亿t的历史新高，同比增长1.6%，明显高于过去十年的年均增速（0.4%）。 石油消费的碳排放量增长了2.5%（2.68亿t），其中约一半来源于航空运输业的复苏。 发达经济体的石油消费碳排放更快地接近和恢复至新型冠状病毒感染疫情前水平，已达到2019年水平的85%，而新兴和发展中经济体的石油消费碳排放恢复至2019年水平的73%（图1.4）。 图1.4 2015～2022年全球分品种能源消费碳排放量［1］ 天然气消费的碳排放量增加了1.18亿t，同比增长1.6%。天然气碳排放的减少主要发生在欧洲（同比降低13.5%）。由于俄罗斯供应的天然气在2022年锐减，欧洲的天然气价格达到了历史高位，得益于2022年冬季气候相对温和，有助于减少欧洲的家庭供暖需求。在亚太地区，液化天然气（LNG）现货价格同样飙升，天然气消费的碳排放量同比减少了1.8%。相对地，美国和加拿大的天然气需求旺盛，其碳排放量同比增长了5.8%。 极端气候条件下对煤电和气电的依赖推高了各地的碳排放量。2022年，多个地区为满足夏季高温期的制冷需求而使用化石燃料发电的数量超过了2000～2021年期间的一般水平甚至*高水平（图1.5）。在美国，7月和8月的发电用气量占比超过了40%。在中国，8月的煤电发电量增长了15%，超过了5000亿kW？h。在欧洲，2022年冬天的气温是过去30年中第二高的，因此，欧洲建筑领域的碳排放要低于预期。 图1.5 2000～2022年夏季（6～8月）和冬季（10～12月）部分国家和地区的制冷天数（a）、制热天数（b）［1］制冷天的日平均气温为21℃；制热天的日平均气温为18℃ 二、我国碳排放现状 根据中国碳核算数据库（Carbon Emission Accounts andDatasets，CEADs）30个省区碳排放数据和第二次青藏科考对西藏碳排放量的初步研究测算，2021年，我国直接碳排放量约为114.48亿t。 1.我国重点行业碳排放分析 2021年，我国电力、热力及水的生产供应业，黑色金属冶炼和压制业，非金属矿物制品业，运输、仓储、邮政和通信服务业，石油加工和炼焦业，化工原料和化工产品业等6个行业的碳排放合计占比达到89.57%（图1.6）。其中，电力、热力及水的生产供应业碳排 放占比高达50.72%，其次是黑色金属冶炼和压制业（占比达到17.87%）、非金属矿物制品业（占比达到11.00%）。这三个行业的碳排放占比合计达到79.59%。 图1.6 中国各行业部门碳排放结构（2021年）［2］资料来源：中国碳核算数据库（CEADs），中国分部门核算碳排放清单（1997～2021年） 1997～2021年期间，随着中国经济的蓬勃发展，电力、热力及水的生产供应业，黑色金属冶炼和压制业，非金属矿物制品业，石油加工和炼焦业，运输、仓储、邮政及通信服务业的碳排放量总体呈上升趋势（图1.7）。“十三五”以来，随着我国供给侧结构性改革的推进，化工原料和化工产品的碳排放量明显回落。 图1.7 1997～2021年各个行业碳排放量［2］资料来源：CEADs，中国分部门核算碳排放清单（1997～2021年） 2.我国不同区域和省（区、市）的碳排放情况 根据中国碳核算数据库（CEADs）30个省（区、市）碳排放数据和第二次青藏科考对西藏碳排放量的初步研究测算，2021年，除台湾和香港、澳门之外，有4个省（区、市）碳排放超过8亿t，有7个省（区、市）碳排放在4亿～6.5亿t，有12个省（区、市）碳排放在2亿～4亿t，有8个省（区、市）碳排放低于2亿t（图1.8）。 图1.82021年中国31个省（区、市）碳排放量［3］资料来源：CEADs，2021年30个省（区、市）碳排放清单；西藏数据参考第二次青藏科考初步测算数据。注：缺台湾、香港、澳门数据按不同区域来看，2021年，华东地区碳排放量占比接近30%，其次是华北地区（占比22.5%）、西北地区（占比11.7%）、华中地区（占比10.1%），而东北地区（占比9.1%）、西南地区（占比8.7%）和华南地区（不含香港、澳门数据）（占比8.4%）的占比则低于10%（表1.1）。 第二节碳中和路径规划 一、全球典型国家碳中和路径 《巴黎协定》签订以来，全球越来越多的国家做出碳中和承诺。据统计，截至2021年12月，全球有136个国家和地区承诺碳中和［4］。这些国家在数量上占全球国家总数的
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