国家碳捕集利用与封存CCUS

“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展

专项规划

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，有望实现化石能源的低碳利用，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《科技纲要》）将“主要行业二氧化碳、甲烷等温室气体的排放控制与处置利用技术”列入环境领域优先主题，并在先进能源技术方向提出“开发高效、清洁和二氧化碳近零排放的化石能源开发利用技术”；《国家“十二五”科学和技术发展规划》（以下简称《规划》）提出“发展二氧化碳捕集利用与封存等技术”。《中国应对气候变化科技专项行动》、《国家“十二五”应对气候变化科技发展专项规划》均将“二氧化碳捕集、利用与封存技术”列为重点支持、集中攻关和

示范的重点技术领域。

为贯彻落实《科技纲要》和《规划》的部署，配合国务院《“十二五”控制温室气体排放工作方案》有效实施，统筹协调、全面推进我国二氧化碳捕集、利用与封存技术的研发与示范，特制订《国家“十二五”碳捕集、利用与封存（CCUS）科技发展专项规划》。

一、形势与需求

（一）碳捕集、利用与封存是应对全球气候变化的重要技术选择

全球气候变化问题日益严峻，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一，削减温室气体排放以减缓气候变化成为当今国际社会关注的热点。有关研究显示，未来几十年化石能源仍将是人类最主要的能量来源，要控制全球温室气体排放，除大力提升能源效率、发展清洁能源技术、提高自然生态系统固碳能力外，CCUS技术将发挥重要的作用。IPCC估算，全球CO2地质封存潜力至少为2000亿吨，到2020年全球CO2捕集潜力为26-49亿吨/年。

（二）世界主要国家均将碳捕集、利用与封存技术作为抢占未来低碳竞争优势的重要着力点

近年来，世界主要发达国家都投入大量资金开展CCUS研发

和示范活动，制定相应法规、政策以实现在全球低碳竞争中占得先机，并在八国集团、碳收集领导人论坛、清洁能源部长会议等多边框架下推动该技术的发展。美国、欧盟、加拿大、英国、澳大利亚等均制定了相关技术发展路线图，明确未来CCUS技术发展的方向和重点，先后投入总计数百亿美元支持包括“未来电力2.0”、“欧盟CCS旗舰计划”等CCUS技术研发和示范项目，还在政府引导下纷纷成立了跨行业、跨领域的CCUS技术研发与合作平台，推动技术的发展和应用。南非、巴西等新兴经济体也启动了相关研究。

（三）发展和储备碳捕集、利用与封存技术将为我国低碳绿色发展和应对气候变化提供技术支撑

我国需要发展和储备CCUS技术，一是我国的能源结构以煤为主，随着我国国民经济、城市化进程的快速发展，CO2排放量将长期处于高位，CCUS是中长期温室气体减排的重要技术途径；二

是发展CO2捕集与资源化利用技术也为我国当前低碳绿色发展提

供了新的技术途径；三是发展捕集CO2的煤炭液化或多联产技术以及IGCC技术和CO2提高石油采收率技术，在减排CO2的同时，有利于优化能源结构，保障我国能源安全；四是发展CCUS技术是我国煤化工、钢铁、水泥等高排放行业温室气体减排的迫切需求；此外，鉴于未来可能形成的全球性低碳产业，发展CCUS技术将是提升我国低碳技术竞争力的重要机遇。

二、现状及趋势

当前，CCUS技术仍存在高成本、高能耗、长期安全性和可靠性有待验证等突出问题，需通过持续的研发和集成示范提高技术的成熟度。我国CCUS技术链各环节都已具备一定的研发基础，但各环节技术发展不平衡，距离规模化、全流程示范应用仍存在较大差距。

（一）CO2捕集技术

CO2捕集主要分为燃烧后捕集、燃烧前捕集以及富氧燃烧捕集三大类，捕集能耗和成本过高是面临的共性问题。

燃烧后捕集技术相对成熟，广泛应用的是化学吸收法。我国与发达国家技术差距不大，已在燃煤电厂开展了10万吨级的工业

示范。当前，制约该技术商业化应用的主要因素是能耗和成本较高。

燃烧前捕集在降低能耗方面具有较大潜力，国外5万吨级中试装置已经运行，国内6-10万吨级中试系统试验已启动。当前，该技术主要瓶颈是系统复杂，富氢燃气发电等关键技术还未成熟。

富氧燃烧技术国外已完成主要设备的开发，建成了20万吨级工业示范项目，正在实施100万吨级的工业示范；我国已建成万吨级的中试系统，正在实施10万吨级的工业级示范项目建设。新型规模制氧技术和系统集成技术是降低能耗的关键，也是现阶段该技术发展的瓶颈。

（二）CO2输送工程技术

CO2输运包括水路和陆路低温储罐输送与管道输送两类方式，其中管道输送最具规模应用优势。国外已有40年以上的商业化CO2管道输送实践，美国正在运营的干线管网长度超过5000千米。目前，我国CO2的输送以陆路低温储罐运输为主，尚无商业运营的CO2输送管道。与国外相比，主要技术差距在CO2源汇匹配的管网规划与优化设计技术、大排量压缩机等管道输送关键设备、

安全控制与监测技术等方面。

（三）CO2利用技术

CO2利用涉及石油开采、煤层气开采、化工和生物利用等工程技术领域。

在利用CO2开采石油方面，国外已有60年以上的研究与商业应用经验，技术接近成熟。我国利用CO2开采石油技术处于工业扩大试验阶段。与国外相比，主要技术差距在油藏工程设计、技术配套、关键装备等方面。

在利用CO2开采煤层气方面，国外已开展多个现场试验，我国正在进行先导试验。适合我国低渗透软煤层的成井、增注及过程监控技术是研究重点。

在CO2化工和生物利用方面，日本、美国等在CO2制备高分子材料等方面已有产业化应用。我国在CO2合成能源化学品、共聚塑料、碳酸酯等方面已进入工业示范阶段。规模化、低成本转化利用是CO2化工和生物利用技术的研究重点。

在CO2矿化固定方面，欧盟、美国等正在研发利用含镁天然矿石矿化固定CO2技术，处于工业示范阶段。我国在利用冶金废

渣矿化固定CO2关键技术方面已进入中试阶段。过程强化与产品高值利用、过程集成以及设备大型化是CO2矿化固定技术的研究重点。

（四）CO2地质封存技术

CO2地质封存主要包括陆上咸水层封存、海底咸水层封存、枯竭油气田封存等方式。国外对陆上、海底咸水层封存项目进行了长达十多年的连续运行和安全监测，年埋存量达到百万吨。我国仅有10万吨级陆上咸水层封存的工程示范，需重点发展适合我国陆相沉积地层特点的CO2长期封存基础理论、评价方法、监测预警与补救对策技术，研发长寿命井下设备与工程材料等。

（五）大规模集成示范

国外正在运行的大型全流程CCUS示范项目有加拿大Weyburn油田CO2强化驱油项目、挪威Sleipner气田CO2盐水层封存项目等，这两个项目的CO2都来自工业过程，累计封存CO2都已超过千万吨。我国现有的全流程示范项目包括中石油吉林油田的CO2工业分离与驱油项目、神华的鄂尔多斯煤制油CO2工业分离与陆上咸水层封存项目、中石化胜利油田的燃烧后CO2捕集与

驱油项目。总体上，我国全流程示范项目起步晚、规模小，需要通过大规模、跨行业的集成示范，完善要素技术之间的匹配性与相容性，提升全流程系统的经济性和可靠性。

三、指导思想、基本原则与发展目标

（一）指导思想

以科学发展观为指导，贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国家“十二五”科学和技术发展规划》，以“全球视野、立足国情，点面结合、逐步推进，重视利用、严控风险，强化能力、培养人才”为原则，面向我国低碳发展需求与国际科技前沿，以资源化利用为核心，瞄准低能耗、低成本、长期安全，统筹基础研究、技术开发、装备研制、集成示范和产业培育，发挥科技在CCUS产业的支撑和引领作用，全面提升我国CCUS技术水平和核心竞争力。

（二）基本原则

1. 全球视野、立足国情：把握国际CCUS技术发展趋势，注重国际交流与合作，立足我国发展阶段，结合国家能源战略和应对气候变化工作需求，建立具有中国特色的CCUS技术体系。

2. 点面结合、逐步推进：围绕CCUS各环节的技术瓶颈和薄弱环节，统筹协调基础研究、技术研发、装备研制和集成示范部署，突破CO2捕集、输运、利用与封存的关键技术，在重点行业开展CCUS工业试验，有序推动全流程CCUS示范项目建设。

3. 重视利用、严控风险：视CO2为潜在资源，重视CO2驱油气、CO2生物与化工规模化利用等技术的研发和应用；严格把握CCUS示范项目的安全性指标，探索建立适合我国国情的CCUS 技术标准与规范体系。

4. 强化能力、培养人才：以企业为技术创新主体和源头，注重发挥高等院校和科研院所在创新中的引领作用，建立产学研结合和产业联合创新机制，集成和融合跨领域、跨行业优势力量，培养CCUS技术人才，全面提升CCUS技术创新能力。

（三）发展目标

总体目标：到“十二五”末，突破一批CCUS关键基础理论和技术，实现成本和能耗显著降低，形成百万吨级CCUS系统的设计与集成能力，构建CCUS系统的研发平台与创新基地，建成30-50万吨/年规模二氧化碳捕集、利用与封存全流程集成示范系统。

捕集技术发展目标：实现低能耗捕集技术突破，对于CO2低浓度排放源额外捕集能耗控制在25%以内，具备规模化捕集技术的设计能力。

输运技术发展目标：开展区域性CO2源与利用及埋存汇的普查，开发管网规划和优化设计、管道及站场安全监控、管道泄漏应对等CO2输送关键技术，形成支撑规模化全流程工程示范的CO2输送工艺。

利用技术发展目标：突破一批CO2资源化利用前沿技术，形成CO2驱油与封存，低成本CO2化学转化、生物转化与矿化利用关键技术，建成30万吨级/年的CO2驱油与封存示范工程以及CO2转化利用工业化示范工程。

封存技术发展目标：推进全国地质封存潜力评价；突破场地选址、安全性评价、监测与补救对策等关键技术，初步形成地质封存安全性保障技术体系。

四、优先发展方向

（一）大规模、低能耗CO2分离与捕集技术

研发吸收性能高、再生能耗低的新型吸收剂，低能耗大规模

的制氧技术及CO2捕集分离工艺与设备；开发CO2分离单元与发电单元协同运行和调控技术，以及新型CO2捕集材料和工艺。

（二）安全高效CO2输送工程技术

研究长距离CO2管道输送特性及模拟技术，安全监测和管理控制技术，CO2源汇匹配和管网规划与优化设计技术。

（三）大规模、低成本CO2利用技术

开展油气藏地质体CO2利用与封存潜力评价，研究CO2利用与封存一体化的实验模拟、油藏工程设计、安全监测及关键装备制造技术；开展CO2驱煤层气开采与封存场地筛选和评价，研究井网优化设计、煤层增注、长期安全监测技术；研发CO2高效低成本催化转化制备甲醇、共聚塑料、碳酸酯等大宗化学品技术，CO2生物固定、生物转化与深加工技术，钙镁钾基工业固废及天然矿物矿化固定CO2的过程强化与设备大型化技术。

（四）安全可靠的CO2封存技术

研究适合我国陆相沉积地层的安全可靠CO2地质封存理论，发展陆上咸水层封存的场地选址与评价方法，以及封存CO2泄露监测与补救等安全性保障技术；研发海底咸水层封存、枯竭油气

田封存关键特需技术；探索酸气回注等含杂质CO2封存以及封存联合采水、采热、采矿等新型技术。

（五）大规模CO2捕集、利用与封存技术集成与示范

研究CCUS各要素技术之间的匹配性与相容性，系统集成与放大原理，发展系统优化设计方法，开发CO2捕集系统与工业生产系统、CO2利用系统以及输送系统、封存系统的优化集成技术，围绕重点行业建立一批规模化全流程示范工程，验证其经济性、可靠性和安全性。

五、重点任务

（一）解决一批基础科学理论问题

新一代高效低能耗的CO2捕集技术基础研究：吸收剂的分子设计、模拟技术及其与CO2化学反应基础；新型捕集机理与材料的构效关系；燃烧前捕集的工艺过程与捕集能耗、系统稳定的构效关系；富CO2气氛下燃烧稳定和污染物形成的理论；化学链燃烧技术、膜吸收/解吸技术、硫碳一体化捕集分离技术探索。

规模化CO2管道输送基础研究：CO2在不同相态及相态转换下的水力及热力模型；长距离CO2管道输送水合物控制技术；CO2

管道输送全尺寸模拟中试装置建设及试验；CO2管输数值模拟软件

开发与应用；CO2输送工艺参数优化设计方法；CO2输送管线及站场安全监测方法。

CO2驱油利用与封存基础研究：油气藏及相关地质体CO2埋存机理及潜力评价方法；油藏及相关地质体CO2埋存安全性评价及监控；多孔介质中CO2地层油体系相态理论与数值模拟；CO2驱油中的渗流力学理论；CO2埋存和提高采收率工程技术与方法。

CO2驱煤层气利用与封存基础研究：多元气体与煤岩的相互作用理论及模拟方法；场地筛选、性能评价与优化设计方法。

CO2转化利用基础研究：CO2碳氧资源协同转化的高效催化机理与原子经济反应路径设计；CO2光/电/生物协同转化的耦合机制与放大规律；工业固废/天然矿物纳微尺度活化机理与碳酸化矿化过程强化机制；地下赋存的富含钙、镁、铁、钾、铀等元素的天然易反应矿物与CO2的反应机理。

CO2地质封存的长期安全性基础理论：CO2作用下地层传输特性演化机理；封存地层长期封闭性和稳定性的演化规律及其主控

因素；多尺度物质运移－化学反应－力学响应耦合理论；封存场

地选址、封存有效性与安全性评价方法。

二氧化碳捕集、运输、利用及封存系统的环境影响评估与风险控制等基础研究。

（二）突破一批核心关键技术

1. 大规模、低能耗燃烧后CO2捕集技术

高效低能耗的CO2吸收剂和捕集材料开发：研发适合于燃煤电厂烟气脱碳的高吸收性能和低再生能耗的混合胺及其它新型化学吸收剂；研发适合于燃烧后的新型吸附和膜分离材料，开展中试验证。

新型捕集工艺技术开发：研发并优化新型吸收剂和其它捕集材料工艺，重点示范高性能吸收剂、吸附剂及其它捕集材料的长期稳定性，同时研究与其匹配的大型捕集专有设备和集成工艺技术；设备和工艺的长期适应性；评估捕集能耗、成本等关键指标，完善形成大型化的过程工艺包。

高效低能耗的CO2捕集设备研制和系统集成研究：开发和研制CO2吸收、吸附、膜分离的高效设备，包括高效填料、气液分布器、膜反应器等；研究反应器结构、尺寸、溶剂性质与捕集效

率的关系，开发核心设备的设计与放大关键技术；研究燃烧后捕集的蒸汽热系统与超（超）临界锅炉的蒸汽、烟气系统的耦合优化设计方法，开展捕集系统与电厂系统集成耦合示范。

2. 燃烧前捕集技术

燃烧前低能耗CO2捕集技术：研发燃料燃烧前高效转化与CO2捕集的耦合技术，包括燃烧前富集CO2的合成燃料制备技术、适合高浓度CO2燃料气的CO2分离技术、反应分离一体化的低能耗CO2捕集技术；研究燃烧前燃料转化与CO2捕集耦合反应过程的催化剂与反应器设计，及关键过程的实验验证。

低能耗捕集CO2的系统集成技术：建立技术、经济与技术路线多层面的能源动力系统综合分析与评价方法，提出燃料化学能梯级利用与低能耗捕集CO2一体化的能源动力系统集成原则；研究新型气化、化学链燃烧、燃料合成、富氧燃烧等的燃料转化与CO2捕集耦合方法，提出低能耗、低成本燃烧前捕集CO2的新型能源动力系统。

3. 富氧燃烧富集CO2技术

富氧燃烧装备放大及系统集成技术：研究富氧燃烧的放大理

论和设计原理；研发富氧燃烧锅炉、燃烧系统、冷凝器等关键装

备；研究富氧燃烧全流程系统集成优化技术，通过热耦合设计显著降低系统的综合成本；研究富氧燃烧热力系统动态特性及其调节控制等。

富氧燃烧用大型空分和压缩纯化技术：研发适合于富氧燃烧参数需求和变工况特性要求的大型深冷空分技术；探索新型的低能耗制氧技术，研发适合于富氧燃烧烟气特点的压缩纯化技术；降低运行成本，形成相应的国产化配套能力。

煤基化学链燃烧技术：研究煤基化学链燃烧的反应强化和热质传递调控技术、低成本批量制备载氧体技术、煤基化学链燃烧系统集成优化技术。

4. CO2输送工程技术

CO2输送方式评价与系统优化技术：研究不同输送方式技术经济界限的评价技术，不同输送系统的优化设计技术；研究源汇匹配与管网规划优化技术。

CO2管道输送工程技术：研发CO2大排量压缩关键设备；研究

CO2输送管道安全控制与监测技术与CO2管道输送工程技术标准

及规范。

5. CO2驱油利用与封存技术

CO2驱油与封存工程应用技术：研发CO2驱油与封存的油藏工程设计与优化技术，油藏动态跟踪与调整技术，注采及地面系统设计与优化技术，CO2驱油与封存注采及地面系统的防腐技术，CO2驱油与封存系统安全监控技术。

CO2驱油与封存注采关键装备国产化技术：研究高压耐酸大排量压缩机设计与制造技术，研制适合CO2驱油与封存的井口和井下装备工具。

枯竭油气藏残余烃微生物富化技术：研究与培养适合枯竭油气藏残余烃富化的本源微生物菌种及其生化过程，优化本源微生物激活和工程应用条件。

6. CO2驱煤层气与封存技术

CO2驱煤层气利用与封存系统的安全监控技术：研究适合驱煤层气安全监控的地球物理、地球化学监测技术及CO2运移的综合反演技术、CO2驱替煤层气煤层的致灾评价与防治技术。

CO2驱煤层气利用与封存工程系统配套应用技术：研发深部软

薄煤层钻井完井、煤层增注技术。

7. CO2矿物转化固定技术

钙镁基天然矿物与工业固废矿化固定CO2技术：研发典型钙镁基天然矿物和工业固废中固碳组分高效选择性分离技术，强化碳酸化转化制备功能化碳酸盐及产品调控技术，以及多级多相反应与分离一体化大型装备，开发高附加值碳酸盐产品。

天然矿物原位转化固定CO2与资源提取技术：研究岩层改造与CO2注入技术，高价值元素富集与回收技术，以及天然环境下的永久矿物固定技术。

8. CO2化学和生物转化利用技术

CO2化学转化利用技术：研发CO2低能耗制备合成气、甲醇能源化学品的高效催化剂和专属反应器技术，CO2温和制备碳酸酯高值化学品的羰基化转化与专属反应器技术，CO2合成降解塑料的高效连续聚合反应技术；探索CO2光/电、光/热转化前沿技术。

CO2生物转化利用技术：研发高效低成本固碳优良藻类、菌种和林木培育、培养及基因工程技术，生物转化固碳产物低成本采

收分离与多联产加工技术；CO2微生物与电化学合成燃料耦合反应

技术，高效光生物反应器构建技术。

9. 地质封存技术

地质封存长期安全性保障技术：研究封存场地精细勘察与表征技术，长期安全性的综合监测、评价与反演技术，工程失效的预警与补救对策技术。

规模化封存工程建设的配套技术：研究井筒完整性评价与修复技术、耐腐蚀长寿命井下设备与材料。

（三）开展全流程碳捕集、利用与封存技术系统集成与示范

重点开展30-50万吨规模的燃烧后CO2捕集、驱油与封存一体化示范、6万吨规模的燃烧前捕集与封存示范、10万吨规模的富氧燃烧富集利用或地质封存示范等。

（四）促进碳捕集、利用与封存技术发展的政策与法规研究

CCUS相关政策法规与管理体系：研究CO2管道建设、封存选址、监测评价方法与标准，地下空间使用权利与责任归属的政策法规，以及CCUS项目研发与示范的激励政策和投融资机制。

CCUS基础设施规划与行业协作机制：研究CCUS源汇匹配、

运输管网等基础设施规划与共享机制，研究成本、效益、责任分担和知识产权分享机制。

（五）加强碳捕集、利用与封存技术创新能力建设

建立CCUS技术创新研发与公共测试平台：依托大型骨干企业、优势科研单位，建设国家重点实验室、国家工程技术研究中心及技术创新试验基地。

建立CCUS信息数据库与技术标准及规范体系：建立CO2大规模排放源数据库、CO2资源化利用与封存潜力的信息库和CO2源汇匹配信息系统，探索适合我国国情的CCUS技术标准与规范体系。

六、保障措施

（一）健全科技统筹协调机制

建立由国家科技主管部门与经济宏观管理、能源、国土资源、环境保护等主管部门组成的碳捕集、利用与封存科技工作协调小组，强化CCUS技术创新体系总体布局，推进技术创新与产业政策、管理措施的协调，统筹协调和调动各部门及地方资源，共同推进规划实施。组建由多学科、多领域高层专家参与的国家CCUS

碳捕捉与封存

碳捕捉与封存链接：https://www.360docs.net/doc/e416596042.html,/baike/2285.html 碳捕捉与封存百科名片碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳，压缩之后，压回到枯竭的油田和天然气领域或者其他安全的地下场所。吸引力在于能够减少燃烧化石燃料产生的有害气体——温室气体。在世界石油会议（WPC）上，能源行业的老总们都热切希望把它当作一个解决气候将变暖的方案。但是，技术瓶颈仍然存在，大规模发展的价格依然昂贵，让项目进行困难重重。封存一个经常被谈及的可能性就是碳捕捉和封存（CCS），也就是把二氧化碳深埋于地下。能源公司对这项技术有着很高的期望。但是有两个问题。其一是没人知道这项技术是不是真的那么管用（或者说，是不是深埋的二氧化碳不会泄露）。另外一点便是虽然我们还不知道效果如何，可以肯定的一点是CCS技术很贵--它高昂的成本甚至使替代能源都显得十分具有吸引力。原理捕捉 “捕捉”碳并不难。二氧化碳和胺类物质发生反应。二者在低温情况下结合，在高温中分离。这样，可以使电厂产生的废气在排放前通过胺液，分离出其中的二氧化碳；之后在适当的地方加热胺液就可以释放二氧化碳。更好的方法是使煤和水发生反应，产生一种二氧化碳和氢气的混合物。在这种混合物中二氧化碳含量比一般电厂废气中的更高，所以更容易分离。之后燃烧的就是纯氢气了。这套处理工序成本很高，但没有证据表明这个方碳捕捉法是没有效果的。丹麦一家使用单乙醇胺做二氧化碳吸收剂的实验厂已经运行了两年。法国的阿尔斯通公司一所设在威斯康星的使用氨水捕捉碳的实验基地也即将建成完工。埋藏真正麻烦的是下一个步骤。二氧化碳需要长期埋藏，因此必须达到很多要求。要成功地封存二氧化碳，需要一块在地平面1000米以下的岩体。在这样的深度，压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”，只有这样状态的二氧化碳才不容易泄露。另外，这片岩体还要有足够多的气孔和裂缝来容纳二氧化碳。最后，还需要一块没有气孔和裂缝的岩层来防止泄露。原文地址：https://www.360docs.net/doc/e416596042.html,/baike/2285.html 页面 1 / 1

碳捕集与封存技术的现状与发展分析

碳捕集与封存技术的现状与发展分析王虎齐中国电能成套设备有限公司，北京市安德里北街15号100011 The Status of Carbon Capture & Storage and development analysis WANG Hu-qi No.15 Andelibei Street Beijing，China ABSTRACT:Global warming has been more and more serious, carbon capture and storage (CCS) technology in future years will be to solve the greenhouse effect of the main means. Although CCS technology has made good progress, CO2 capture, transportation, storage three links of the development of the technology is very rapid, but still faces many problems, such as the high cost, CO2leaks problems, lack of awareness. At present CCS technology is still in the early stages of development, whether can be expected as CCS to cope with climate change in the important transitional emission reduction technology and be large scale application will depend on various factors. KEY WORD: Carbon Capture and Storage；High Cost；CO2 Leaks Program；Lack of Awareness 摘要：全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存（CCS）技术在未来的若干年后将成为解决温室效应的最主要手段之一。虽然CCS技术取得了长足的进步，CO2捕集、运输、封存三大环节的各种技术发展都很迅猛，但仍面临着很多问题，如成本高昂、CO2泄露问题、认识不足等。目前CCS 技术仍处于发展的早期阶段，CCS 是否能如预期成为应对气候变化中重要的过渡性减排技术并被大规模应用，将取决于多种因素。关键词：碳捕集与封存；成本高昂；CO2泄露；认识不足 1前言 1896 年，诺贝尔化学奖得主、瑞典化学家阿伦尼乌斯（S.Arrhenius）提出气候变化的科学假设，认为“化石燃料燃烧将会增加大气中的CO2 浓度，从而导致全球变暖”。2007 年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第四次评估报告，认为气候变化归因于人类活动所排放的温室气体的可能性超过了90%。2009年12 月《联合国气候变化框架公约》第15 次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根的落幕，将全球温升控制在2℃以内的目标作为全球共识写入《哥本哈根协定》（Copenhagen Accord），至此，全球应对气候变化的任务上升到了前所未有的高度，关于如何快速推广应对气候变化新技术的讨论也趋于白热化。提高能效、发展替代能源（包括可再生能源和核能）和CCS 技术是最为重要的三种减排手段。根据国际能源署（IEA，International Energy Agency）的研究，在2℃温升情景下，2020 年、2030 年和2050 年由提高能效带来的减排量将分别占当年能源相关减排量的65%、57% 和54%。但随着提高能效技术的“天花板效应”逐渐显现、替代能源资源由易开发逐渐转为难开发等原因，CCS 的减排贡献将从2020 年占总减排量的3% 上升至2030年的10%，并在2050 年将达到19%，详见表1。

我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议

我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议碳捕集、利用和封存（以下简称“CCUS”）技术是未来全球实现大规模减排的关键技术之一，也是我国实现长期绝对减排和能源系统深度低碳转型的重要技术选择。2016年10月，国务院发布了《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，提出“在煤基行业和油气开采行业开展碳捕集、利用和封存的规模化产业示范”、“推进工业领域碳捕集、利用和封存试点示范”，为我国下一步发展CCUS指明了方向。本文在深入研究和调研的基础上，总结评估了“十一五”以来我国CCUS的发展状况，分析了我国推动CCUS发展面临的挑战，提出了中长期推动我国CCUS发展的思路和政策建议。一、我国发展CCUS的重要意义 CCUS是实现我国长期低碳发展的重要选择。国际上将碳捕集与封存（以下简称“CCS”）1作为实现长期绝对减排的重要措施。在国际能源署（IEA）的2℃情景下，到2050年，CCS将贡献1/6的减排量；2015-2050年间，CCS累计减排占全球总累计减排量的14%，其中中国CCS的减排贡献约占1/3。根据西北太平洋实验室及中国科学院武汉岩土力学研究所的测算，中国当前有超过1600个大型CO2排放源，包括火电厂、水泥厂、钢铁厂等，技术上可实现的碳捕集量超过 1 CCS与CCUS称呼略有不同但实质基本相同。国际上常用CCS，主要包括三个环节，即对二氧化碳进行捕集、运输和地质封存；中国在此基础上，结合本国实际提出CCUS，在原有三个环节基础上增加了CO2 利用环节，可将CO2资源化利用并产生经济效益，在现有技术发展阶段更具有实际操作性。

38亿吨CO2，而通过强化采油、驱煤层气和盐水层封存等方式可封存的容量分别为10、10和1000亿吨CO2。此外，中国源汇匹配条件好，90%以上的大型碳源距潜在封存地在200公里以内。 CCUS是实现我国煤基能源系统低碳转型的必然选择。我国能源结构以煤为主，虽然近些年国家已经采取了极为严格的控煤措施并取得了显著成效，但预计在未来相当长时间内，煤炭消费总量仍将维持相当规模。例如，从发电用能结构看，即便煤炭占比以每年2个百分点的速度下降，降到30%仍需要15-20年的时间。CCUS同煤基能源的发展具有很好的耦合性，尤其在煤化工、火力发电等行业，尽管当前其实施成本仍较高，但如果碳排放的外部成本能被充分考虑并实现其内部化，将极大提升CCUS在这些行业的应用空间。随着国家对碳排放控制要求的不断提升和能源生产消费革命的积极推进，为实现我国能源系统的绿色低碳转型，CCUS应该也必然会成为煤炭合理化和清洁化利用的一个重要举措。 CCUS是促进我国低碳产业发展的重要支撑。尽管我国CCUS技术的发展起步较晚，但国家对CCUS技术的研发和示范非常重视，过去十几年投入了大量科研经费，推动CCUS技术水平不断提升。在碳捕集、利用和封存各个环节的技术水平上，我国都已经与发达国家处于同一水平线。未来如进一步加大CCUS技术示范力度，促进技术应用成本的不断下降，能逐步实现技术的规模化应用，不仅有助于我国在低碳技术领域占据国际制高点，更能带动相关低碳产业的发展和壮大。 CCUS是提升我国能源安全的积极动力。我国政府特别强调要加

浅析碳捕集与封存技术

浅析碳捕集与封存技术黄丹 20090390105 （郑州大学09级化工与能源学院热能与动力工程一班） 1.摘要 [Abstract] 全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存(CCS)技术被看作是最具发展前景的解决方案之一，随着研究的不断深入，CCS技术成本将进一步降低。碳捕集工艺按操作时间可分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集，其中最有发展前景的是富氧燃烧捕集。我国在CCS技术的研究上进行了大量工作，CCS技术已被列入“973计划”和“863计划”，但仍面临着很多问题，如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂等。好在种种迹象表明，随着全球气候问题的加剧，各国政府越来越重视CCS技术的研发和利用。【关键词】 CCS技术二氧化碳碳捕集封存 Carbon Capture and Sequestration Technology [Abstract] Carbon capture and sequestration (CCS) technology is seen as one of the most promising solutions to deteriorating climate changes. As research progresses，the cost of CCS is set to decline. By operational time，carbon capture technology can be categorized into pre-combustion capture，enriched oxygen combustion capture and post-combustion capture technologies，of which the enriched oxygen combustion capture technology is the most promising. China has done a lot of work on the research of CCS technology. The development of this technology has been listed in the country′s 973 Plan and 863 Plan. Although substantial advance has been made in CCS technology ，many challenges remain，such as the leakage of CO2，technical bottlenecks and high facility construction and operational costs. The good news is that as global climate problems worsen，governments across the globe are putting increasing emphasis on the research，development and utilization of CCS technology. [Keywords] CCS technology；carbon dioxide；carbon capture；carbon sequestration 2引言全球气候变暖问题已经越来越严重，目前二氧化碳在大气中的含量水平为百万分之三百八十五，而其正以每年3%的速度增长。按这个速度发展，到2100年，空气中的二氧化碳的聚集量将达到百万分之一千一百，温室效应造成的高温将不适合任何动物的生存，人类社会则将在这一进程中崩溃。然而，时至今日，全球有80%的能源来自煤炭、石油和天然气等化石能源。水电和核能虽然成本并不高，但环境条件限制了其发展规模。至于风能、太阳能和生物质能等新能源，虽然环保前景喜人，但受高成本和技术不成熟等客观因素制约，这些新能源完全取代传统的化石能源仍处于探索阶段，真正做到大规模商业化开发还需很长时间。因此，发展可靠技术、减少化石燃料的温室气体排放是一个明智的“缓兵之计”。

碳捕集与封存技术_CCS_成本及政策分析_张建府

1前言当前，减排CO 2的呼声日益高涨，其主要排放源是化石燃料的使用。根据国际能源署(IEA)的统计，2008年世界能源需求中，化石能源占到约80%的比例[1]。由于煤炭利用的成本比石油、天然气低很多，且从全球能源储量分布情况来看煤炭资源较为丰富，因此，可以肯定未来一段时期内煤炭利用总量仍将持续增长。特别是像中国、印度等国家煤炭比例占绝对优势，经济的快速增长及对能源安全的考虑都将促进对煤炭的利用。在未来相当长的时间内，我国的一次能源仍将以煤为主。近年来，国内用于发电的煤炭量占到煤炭消耗总量的一半以上。燃煤发电企业作为CO 2排放的重要来源之一，面临的环保压力逐年增大。在这种形势下，国内相关企业、研究机构积极致力于燃煤发电领域各种CO 2减排技术的研究，包括燃烧前碳捕集、燃烧后碳捕集及纯氧燃烧等。其中，燃烧前碳捕集技术在电力行业中主要应用于整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂。 IGCC 发电技术被认为是目前世界上最清洁的燃煤发电技术，其粉尘、SO 2、NO x 等污染物接近零排放。目前，美、欧、日均已建成IGCC 示范电站，并拟在示范成功之后逐步推广。IGCC 发电技术不仅具有燃料来源广、发电效率提升空间大等优点，而且可以实现燃烧前脱除CO 2，以较低的成本实现 CO 2减排。在未来减排温室气体，应对全球气候变化的过程中，IGCC 具有广泛的应用前景。本文以从IGCC 电站捕集CO 2，并通过管道运输至油田用于强化采油为例，分析得出IGCC 电站进行碳捕集与封存(CCS)的CO 2减排成本，提出CCS 在中国推广应用的相关政策建议。 2案例分析 2.1IGCC 电站CO 2减排成本在本文的案例分析中，IGCC 电站设计输出功率为400MW 级，整个系统主要包括空分单元、气化单元、净化单元及动力单元，所选用设备均基于现有技术，气化炉选用水煤浆气化技术，燃气轮机选用F 级燃机，粗煤气净化采用湿法净化工艺，空分系统选用独立的低压空分系统。在进行经济性估算时，假设电厂建设周期为3年，从2007年1月开始碳捕集与封存技术(CCS)成本及政策分析张建府 (中国华能集团绿色煤电有限公司，北京100098) 摘要当前，减排CO 2的呼声日益高涨。在未来相当长的时间内，我国一次能源仍将以煤为主，而用于发电的煤炭量占到煤炭消费总量的一半以上，已成为国内CO 2排放的重要来源。整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术不仅具有燃料来源广、发电效率提升空间大等优点，而且能以较低的成本实现CO 2减排。以IGCC 碳捕集结合强化采油为例，分析碳捕集与封存(CCS)全过程CO 2减排成本。结果表明，在IGCC 电站进行碳捕集结合强化采油的情景下，捕集CO 2的IGCC 系统的发电成本低于不捕集CO 2的IGCC 电站的发电成本。CO 2减排成本主要受井口油价及CO 2利用率影响，当井口油价超过14.642美元/bbl 时，CO 2减排成本为负值。CCS 的发展将经历示范、扩大规模和商业化三个阶段，针对不同的发展阶段，政府应分别采取相应的政策措施。在示范阶段，应加强对相关技术研究的支持，提供财政补贴；在扩大规模阶段，应重点采取财政补贴措施，并配以CCS 发电配额标准和CCS 电力贸易体系；在商业化阶段，政府已无需继续提供财政补贴，而CCS 发电配额标准和认证贸易体系仍将是一个有效的方法。关键词CO 2减排碳捕集与封存强化采油发电成本政策措施作者简介：张建府，工程师，2009年获得清华大学热能工程系工学硕士学位，曾参与国内第一台IGCC 电站的技术研发工作。 E-mail ：jf.zhang@https://www.360docs.net/doc/e416596042.html, SINO-GLOBAL ENERGY ·21· 第3期

CCUS(碳捕获)专项规划

“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展专项规划碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，有望实现化石能源的低碳利用，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《科技纲要》）将“主要行业二氧化碳、甲烷等温室气体的排放控制与处置利用技术”列入环境领域优先主题，并在先进能源技术方向提出“开发高效、清洁和二氧化碳近零排放的化石能源开发利用技术”；《国家“十二五”科学和技术发展规划》（以下简称《规划》）提出“发展二氧化碳捕集利用与封存等技术”。《中国应对气候变化科技专项行动》、《国家“十二五”应对气候变化科技发展专项规划》均将“二氧化碳捕集、利用与封存技术”列为重点支持、集中攻关和 1

示范的重点技术领域。为贯彻落实《科技纲要》和《规划》的部署，配合国务院《“十二五”控制温室气体排放工作方案》有效实施，统筹协调、全面推进我国二氧化碳捕集、利用与封存技术的研发与示范，特制订《国家“十二五”碳捕集、利用与封存（CCUS）科技发展专项规划》。一、形势与需求（一）碳捕集、利用与封存是应对全球气候变化的重要技术选择全球气候变化问题日益严峻，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一，削减温室气体排放以减缓气候变化成为当今国际社会关注的热点。有关研究显示，未来几十年化石能源仍将是人类最主要的能量来源，要控制全球温室气体排放，除大力提升能源效率、发展清洁能源技术、提高自然生态系统固碳能力外，CCUS技术将发挥重要的作用。IPCC估算，全球CO2地质封存潜力至少为2000亿吨，到2020年全球CO2捕集潜力为26-49亿吨/年。 2

碳收集中的二氧化碳捕获封存技术(CCS)

碳收集中的二氧化碳捕获封存技术(CCS) CO2作为含碳能源消耗过程中产生的最主要温室气体，设法对其进行节能减排而捕捉和封存成为各国关注的焦点。本文综述了碳捕获和碳封存的技术方法，以及CCS技术在储存方面存在的问题。 CCS技术概述二氧化碳（CO2）捕获和封存技术（Carbon Capture and Storage）简称CCS技术。CCS 技术是减少排放二氧化碳，迈向低碳，应对全球气候变暖的重要手段。 CCS技术是将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段，将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。通过此过程，CO2将被压缩、输送并封存在地质构造、海洋、碳酸盐矿石中，或是用于工业流程。它主要用于处理大型的CO2点源排放，例如大型化石燃料或生物能源设施，主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂等。 CCS技术目前仍有很多亟待解决的问题，包括： ①二氧化碳的永久安全埋存； ②二氧化碳能否对环境产生负面影响，特别是生物多样性； ③如何采取国际协商一致的程序以独立核查监测二氧化碳的相关活动； ④怎样降低碳捕集埋存的成本，以大规模实施这一技术等。

找到解决这些问题的方法需要进行相应的工业实践及理论研究。在理论上，CO2的捕获封存技术包含了捕获和封存两个方面。碳捕获分为燃烧前捕获、富氧燃烧捕获和燃烧后捕获。碳封存方式有地质封存、工业利用、矿石碳化及生态封存等，其中地质封存是主流方式。碳捕获 1.燃烧前捕集技术燃烧前捕集技术的反应阶段如下：首先化石燃料先同氧气或者蒸汽反应，产生以CO2和H2为主的混合气体（称为合成气）。待合成气冷却后，再经过蒸汽转化反应，使合成气中的CO转化为CO2，并产生更多的H2。最后，将H2从CO2与H2的混合气中分离，干燥的混合气中CO2的含量可达15%～60%，总压力2～7MPa。 CO2从混合气体中分离并捕获和存储，H2被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机，进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。这一过程也就是考虑了碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电（IGCC）。从CO2和H2的混合气中分离CO2的方法包括：变压吸附、化学吸收、物理吸收（常用于具有高的CO2分压或高的总压的混合气的分离）、膜分离（聚合物膜、陶瓷膜）等。

碳捕捉与封存(CCS)技术

1.碳捕获和存储技术研究进展一、前言政府间气候变化专门委员会(IPCC)在第三次评估报告¨中指出，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。而这一气候变化的发生是与大气中温室气体的增加所产生的自然温室效应紧密联系的。CO2是其中对气候变化影响最大的气体，它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63％，且在大气中的留存期最长，可达到200年。一系列的研究表明全球气候变化对自然生态系统造成重大影响，进而威胁到人类社会的生存和发展。为了应对气候变化可能带来的不利影响，20世纪80年代末以来，国际社会对气候变化问题给予了极大的关注和努力。1992年通过的《联合国气候变化框架公约》(以下简称公约)表达了国际社会应对气候变化挑战的行动意愿，是为解决气候变化问题建立的基本国际政治和法律框架。1997年通过的《京都议定书》(以下简称议定书)规定了2008-2012年全球减少排放温室气体的具体目标，提出了发达国家减少温室气体排放的量化指标，该议定书已于2005年2月16日正式生效。为了尽可能减少以二氧化碳(CO2)为主的温室气体排放，减缓全球气候变化趋势，人类正在通过持续不断的研究以及国家间合作，从技术、经济、政策、法律等层面探寻长期有效的解决途径。近年来兴起的二氧化碳捕获与封存(ccs)技术成为研究的热点和国际社会减少温室气体排放的重要策略。二、碳捕获和存储的科学和方法学问题碳捕获和存储的种类很多，本文主要介绍地质碳捕获和存储(包括陆地地质结构和海底以下地质结构)及海洋碳捕获和存储。海洋碳捕获和存储主要有2种方式：一是将CO2通过固定管道或移动船舶注入或溶解到水柱中(通常在地下1 km)；二是通过固定管道或离岸平台将其存放于深于3 km的海底。海洋碳捕获和存储及其生态影响仍处于研究阶段，因此，国际社会推动的只是地质碳捕获和存储，本文也不对海洋碳捕获和存储的技术及影响进行研究。另外，地质碳捕获和存储与陆地、海洋生态系统的固碳是不同的，陆地、海洋生态系统对CO2的吸收是一种自然碳捕获和存储过程。陆地和海洋植物在其生长过程中，需要利用CO2合成有机物，它们能够在一定的浓度范围内吸收CO2。 2.1 碳捕获和存储的概念

二氧化碳捕集、利用与封存技术20160404

二氧化碳捕集、利用与封存技术调研报告一、调研背景为减缓全球气候变化趋势，人类正在通过持续不断的研究以及国家间合作，从技术、经济、政策、法律等层面探寻长期有效地减少以二氧化碳为主的温室气体排放的解决途径。中国作为一个发展中国家，在自身扔面临发展经济、改善民生等艰巨情况下仍然对世界做出了到2020年全国单位国内生产总值CO2放比2005年下降40%至45%的承诺，这将会给中国的能源结构产生深渊的影响，也将会给经济发展带来一场深刻的变革。二、CCUS技术与CCS技术对比 CCS（Carbon Capture and Storage，碳捕获与封存）技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段。潜在的技术封存方式有：地质封存（在地质构造种，例如石油和天然气田、不可开采的煤田以及深盐沼池构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将CO2固化成无机碳酸盐。 CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕集、利用与封存）技术是CCS技术新的发展趋势，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中，可以循环再利用，而不是简单地封存。与CCS相比，可以将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。中国的首要任务是保障发展，CCS技术建立在高能耗和高成本的基础上，该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的，中国当前应当更加重视拓展二氧化碳资源性利用技术的研发。三、二氧化碳主要捕集方法目前主流的碳捕集工艺按操作时间可分为3类———燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集（燃烧中捕集）。三者个有优势，却又各有技术难题尚待解决，目前呈并行发展之势。燃烧前捕集技术以煤气化联合循环（IGCC）技术为基础，先将煤炭气化呈清洁气体能源，从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来，捕进入燃烧过程。而且二氧化碳的浓度和压力会因此提高，分离起来较为方便，是目前运行成本最低廉的捕集技术，问题在于，传统电厂无法用这项技术，而是需要重新建造专门的OGCC电站，其建造成本是现有传统发电厂的2倍以上。燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂，这一技术路线对传统电厂烟气中的二氧化碳进行捕集，投入相对较少。这项技术分支较多，可分为化学吸收法、物理吸收法、膜分离法、化学链分离法等等。其中，化学吸收法被认为市场前景最好，受厂商重视程度也最高，但设备

二氧化碳的捕集与封存技术

863计划资源环境技术领域重点项目 “二氧化碳的捕集与封存技术”课题申请指南一、指南说明全球气候变暖已成为国际热点问题，二氧化碳因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少二氧化碳排放，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题。研究开发具有我国自主知识产权的、经济高效的二氧化碳捕集与封存技术，推动二氧化碳减排，对于实现我国社会经济可持续发展和营造良好的国际环境具有重要意义。本项目针对二氧化碳减排的迫切需求，瞄准国际技术前沿，研发吸附、吸收等二氧化碳捕集技术，探索二氧化碳封存技术，为我国二氧化碳减排提供科技支撑，项目下设3个课题。二、指南内容课题一、二氧化碳的吸收法捕集技术研究目标：研发先进实用的CO2高效吸收溶剂、吸收塔填料以及新型高效吸收分离设备和分离技术，发展CO2吸收分离过程模拟和集成优化新技术，通过关键技术的突破，着重研究解决CO2捕集的高能耗和高费用问题，进行中间试验并进行技术经济与风险评价，形成具有自主知识产权的吸收法捕集CO2的技术方案。研究内容：（1）新型高效吸收溶剂的研制针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，采用分子模拟、分子设计和

实验研究相结合的方法开发高性能、低能耗和低腐蚀性的化学、物理及化学物理耦合吸收溶剂。测定其中CO2的吸收溶解度和吸收-解吸动力学，建立相应的溶解度和动力学模型，研究吸收性能和溶剂分子结构的定量关系，根据不同气体情况研制和优化溶剂体系，并进行硫、碳一体化脱除、以及膜—吸收耦合等新技术的探索性研究。（2）特大型吸收设备强化和过程优化通过先进的实验测量技术、计算流体力学模拟和实验相结合的方法，研究特大型分离设备强化的途径,研制高效吸收塔填料等塔内构件；发展CO2吸收分离过程模拟优化技术，研究节能降耗的新流程，继而形成吸收法捕集CO2的集成技术方案及开发平台。进行中间试验，获取工艺和能耗数据，进行技术经济与风险评价。主要考核指标：（1）针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，研发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收溶剂。（2）研发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收塔填料。（3）通过过程模拟优化和中间实验，形成1～2种具有自主知识产权的吸收法捕集CO2的新技术。（4）中间试验规模和指标：常压（1bar），试验规模为吸收塔径≥200mm，气体处理量≥60万标准立方米/年，对溶剂的指标要求是在气体含8－15％的CO2的情况下对CO2的循环吸收量≥50～60克/升；中高压（≥20bar），试验规模为吸收塔径≥60mm，气体处理量≥60万标准立方米/年，对溶剂的指标要求是在气体含30～40％CO2的情况下对CO2的吸收量≥37～50克/升；

碳捕集与封存( CCS)简介

碳捕集与封存（CCS）简介碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS）是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等排放的二氧化碳收集起来并封存而与大气隔绝的一种技术。CCS是为了实现温室气体减排、应对全球气候变化而开发的一项新技术，其重要意义在Array于：它是在继续利用煤、石油等化石能源的同时实现CO2 近零排放的唯一有效技术。 CCS技术包括CO2捕集、运输以及封存三个环节，每个环节都已有成熟技术，但在串联起来应用于大规模 CO2减排时尚需要通过各种途径降低成本，包括进行技术改造和将所捕集的一部分CO2提供利用，如用于提高石油采收率等。二氧化碳捕集二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集（Pre-combustion）、富氧燃烧（Oxy-fuel combustion）、燃烧后捕集（Post-combustion）。燃烧前捕集目前主要采用IGCC（整体煤气化联合循环）发电系统。其过程是在燃烧之前将煤气化成煤气并净化除去CO2、H2S、NOx及粉尘等，再将煤气分离得到得到H2和CO2。H2作为燃气轮机的燃料，CO2经脱水和压缩后提供封存。伴生的高温废气再利用来产生蒸汽供蒸汽轮机发电。该技术的捕集系统小，效率高、用水少、环保（同时实现脱碳、脱硫、脱硝和除尘），还可与煤化工相结合，实现电、热、化工产品（氢气、甲醇、烯烃）等多联产。IGCC的研发已列入我国“十一五”发展规划纲要和863计划重大项目。富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中占大比例的氮气（N2）脱除，直接采用高浓度的氧气（O2）与抽回的部分烟气的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。该技术目前尚处于研发阶段，最大的难题是制氧技术的投资和能耗太高。

低碳经济背景下我国碳捕集_利用与封存技术研发与示范分析研究

０引言我国能源以煤为主，能耗总量大，根据国家统计局统计公报，我国２０１２年全年能源消费总量为３６．２亿吨标准煤，比上年增长３．９％。随着我国经济的高速发展，对能源特别是化石燃料能源的需求迅猛增长。而减少碳排放是我国发展低碳经济的必然途径，我国的能源结构决定了碳捕集、利用与封存（ＣａｒｂｏｎＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅ，简称ＣＣＵＳ）技术是我国应对气候变化的一项重要战略选择。１我国碳捕集、利用与封存（ＣＣＵＳ）技术发展现状我国ＣＣＵＳ各环节的技术研发取得了显著进展，企业积极开展ＣＣＵＳ研发与示范活动，已建成多个万吨以上级ＣＯ２捕集示范装置。１．１我国ＣＯ２捕集技术研发与示范发展现状我国成功的开展了ＣＯ２捕集研发与示范活动，并且在ＣＯ２资源化利用研发等技术环节有自主知识产权的技术，形成了自身的技术特点（见表一）。１．２我国ＣＯ２资源化利用技术研发与示范发展现状目前，我国企业在ＥＯＲ、ＥＣＢＭ、微藻生物能源、化工合成等领域都开展了初步的研发和示范工作（见表二）。１．３我国全流程ＣＣＵＳ技术集成与示范发展现状截至２０１１年，我国有１３个ＣＣＵＳ试验示范项目已建成，甚至有些关键技术已经达到世界先进水低碳经济背景下我国碳捕集、利用与封存技术研发与示范分析研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣａｒｂｏｎＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅｉｎＣｈｉｎａｕｎｄｅｒｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆＬｏｗＣａｒｂｏｎＥｃｏｎｏｍｙ杨锦琦ＹａｎｇＪｉｎｑｉ（江西省社会科学院，江西南昌３３００７７）（ＪｉａｎｇｘｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｏｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＪｉａｎｇｘｉＮａｎｃｈａｎｇ３３００７７）摘要：二氧化碳捕集、利用与封存（ＣＣＵＳ）技术是一项新兴的，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一，应积极进推动我国ＣＣＵＳ技术的研发与示范，制定权责清晰的ＣＣＵＳ安全法律法规等。关键词：碳捕集、利用与封存（ＣＣＵＳ）；减排技术；应对气候变化中图分类号：Ｆ０６２．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４７９２（２０１４）０５－０２０３－０４Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃａｐｔｕｒｅ，ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅ（ＣＣＵＳ），ａｎｅｍｅｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｓｗｉｄｅｌｙｃｏｎｓｉｄ－ｅｒｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏａｄｄｒｅｓｓｇｌｏｂａｌｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅａｎｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｗｅｓｈｏｕｌｄａｃｔｉｖｅｌｙｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＣＣＵＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ，ａｎｄｌａｕｎｃｈｒｅｌａｔｉｖｅｌａｗｓａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｃｌｅａｒｒｉｇｈｔｓａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅ（ＣＣＵＳ）；ＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅＥｍｉｓｓｉｏｎＡｌｌｅｖｉａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＲｅｓｐｏｎｓｅｔｏＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅ低碳经济背景下我国碳捕集、利用与封存技术研发与示范分析研究

碳捕获与封存法律制度研究

碳捕获与封存法律制度研究摘要：二氧化碳本身并不属于有毒有害物质，但若空气中的二氧化碳含量过高，就会产生很多不利的影响。本文结合我国的国情，提出完善碳捕获与封存法律制度的建议。关键词：碳捕获与封存；现状建议每一项技术的发展都需要法律的推动，当前，我国对碳捕捉与封存制度的研究尚不完善，需要引起更多的关注。、碳捕捉与圭寸存的概念碳捕获与封存，指的是将工业及其他相关的能源产业中，所产生的二氧化碳进行分离，运输并把它封存在地质构造中，使他与大气长期隔离的一个过程。碳捕获与圭寸存包含的环节主要是。①成功捕获工业厂房、发电厂等排放的二氧化碳。②把捕捉到的二氧化碳进行压缩，并运输到指定地点。③运用一定的技术方式，将二氧化碳存储于地下，与外界隔绝。碳捕获与封存主要应用于发电厂，以减少在发电过程中所燃烧的矿物燃料所产生的二氧化碳的排放，解决在以煤炭和天然气为燃料的工厂里的过量排放。同时，在水泥、石油、化工、钢铁等二氧化碳排放量高的行业也可适用。对于二氧化碳的地质圭寸存，其方式也有很多。主要包括以下几点：①目前为使石油的采收率得以提高而遭到废弃或者是已经衰退的油田；②已经废弃的天然气田；③含盐层，该岩层埋藏较深，且世界上有着大范围的此类岩层；④玄武岩层等其他可用来储存二氧化碳的岩层；⑤不能够进行开采的煤层。

碳捕获与封存是一个连贯的过程，它需要各个部门及方便的综合考量，协调工作。、我国的立法现状及问题一）我国的立法现状我国针对碳捕获与封存法律制度的提出，主要是基于发展新能源，完成减排目标，改善生存环境等发展战略。作为个煤炭消耗大国，面对当前我国国内法关于碳捕获与封存的法律规定仍然处于真空的状态，完善相应的法律法规是我们亟待解决的问题。 2013 年4 月，我国发改委下发的《关于推动碳捕集、利用和封存试验示范的通知》，主要是要加强我国对于目前存在的碳捕集与利用，以及对碳封存中存在的安全隐患进行考量，制定相应的法律法规，规范我国碳捕获、利用与封存。同时，在十八届四中全会上提出的《关于全面推进依法治国若干重大问题决定》，再次强调了在能源范围内立法的重要性，制定并完善我国关于能源的法律法规。二）我国碳捕获与封存法律制度的问题 1.碳捕获与封存法律法规不健全当前我国的CCS技术仍处于不断进行尝试的阶段，法律法规中，关于碳捕获与封存的规定少之又少。对于碳捕获与封存的理解，仍是一个新兴的概念，并且其经济的前瞻性还有待观察，并且对未来环境所造成的长期影响也尚不能准确评估。因此，我国对CCS项目的开展，人处于对其可行性的研究阶段，缺少实践性，尚未制定相应的政策、法律对其进行规范保障。 2.碳捕获与封存中存在的技术风险虽然CCS的应用能够减少空气中大量的二氧化碳，但若对其进行大规模的推广与应用，仍存在很多的风险性及技术问题。一是成本太高，根据有关统计，利用CCS技术，每处理一吨的二氧化碳，至少要花费八十到一百美元，建造一个运用CCS技术的电厂，至少要十三亿美元。此外，二氧化碳在运输、储存过程中可能，面临

碳捕捉与封存ccs

CCS（Carbon Capture and Storage)技术示意图 CCS是稳定大气温室气体浓度的减缓行动组合中的一种选择方案。 CCS具有减少整体减缓成本以及增加实现温室气体减排灵活性的潜力。CCS的广泛应用取决于技术成熟性、成本、整体潜力、在发展中国家的技术普及和转让及其应用技术的能力、法规因素、环境问题和公众反应。CO2的捕获可用于大点源。CO2将被压缩、输送并封存在地质构造、海洋、碳酸盐矿石中，或是用于工业流程。CO2大点源包括大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂。潜在的技术封存方式有：地质封存（在地质构造中，例如石油和天然气田、不可开采的煤田以及深盐沼池构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将CO2固化成无机碳酸盐。

碳捕集 CCS（Carbon Capture and Storage)技术示意图 CCS技术由碳捕集和碳封存两个部分组成。其中，碳捕集技术最早应用于炼油、化工等行业。由于这些行业排放的CO2浓度高、压力大，捕集成本并不高。而在燃煤电厂排放的CO2则恰好相反，捕集能耗和成本较高。现阶段的碳捕集技术尚无法解决这一问题。碳捕集技术目前大体上分作三种：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集。三者各有优势，却又各有技术难题尚待解决，目前呈并行发展之势。哪一种先取得突破，哪一种就会成为未来的主流。燃烧前捕集技术以IGCC（整体煤气化联合循环）技术为基础：先将煤炭气化成清洁气体能源，从而把CO2在燃烧前就分离出来，不进入燃烧过程。而且，CO2的浓度和压力会因此提高，分离起来较方便，是目前运行成本最廉价的捕集技术，其前景为学界所看好。问题在于，传统电厂无法应用这项技术，而是需要重新建造专门的IGCC电站，其建造成本是现有传统发电厂的两倍以上。燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂，北京高碑店热电厂所采用的就是这条技术路线。这一技术路线对传统电厂烟气中的CO2进行捕集，投入相对较少。这项技术分支较多，可以分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等等。其中，化学吸收法被认为市场前景最好，受厂商重视程度也最高，但设备运行的能耗和成本较高。事实上，由于传统电厂排放的CO2浓度低、压力低，无论采用哪种燃烧后捕集技术，能耗和成本都难以降低。如果说，燃烧前捕集技术的建设成本高、运行成本低，那么燃烧后捕集技术则是建设成本低、运行成本高。富氧燃烧捕集技术试图综合前两种技术的优点，做到既可以在传统电厂中应用，排出的CO2的浓度和压力也较高。由于该技术主要着力在燃烧过程中，也被看作是燃烧中捕集技术。与

CO2的捕集与封存

CO2的捕集与封存技术摘要：温室气体过量排放严重威胁着人类的生存和发展，CO2的减排措施迫在眉睫。近年来兴起的碳捕集与碳封存(CCS)技术被看做是最具发展前景的解决方案之一。本文从燃烧前、富氧燃烧、燃烧后捕集技术和封存技术介绍全球二氧化碳捕集与封存技术发展现状及示范项目实施情况。针对传统二氧化碳捕集与封存技术的不足，介绍了目前最具发展潜能的新兴的二氧化碳捕集与封存技术。关键词：温室气体；CO2；碳捕集与封存二氧化碳是温室气体的主要成分，对温室效应的贡献占60%以上，而人类活动中CO2的产生主要来自于工业排放。据调查显示：近几年CO2平均每年放量在300亿吨以上，其中40%来自电厂，23%来自运输行业，22%来自水泥厂[1]。CO2由于其生命期可长达200年，对气候变化影响最大，因此被认为是全球气候变暖的首要肇事者，成为全球减缓温室气体排放的首要目标。近年来兴起的CO2捕集封存技术则日趋得到人们关注，成为各个国家竞相研究的热点以及国际社会应对气候变化的重要策略。碳捕获和存储技术是一种将工业和能源排放源产生的CO2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程，从而减少CO2的排放。科学家预测到2050年，CCS 技术可以减少全球20％的碳排放。 1CCS技术的发展现状 CCS技术是指将二氧化碳从相关排放燃烧源捕获并分离出来，输送到油气田、海洋等地点进行长期(几千年)封存，从而阻止或显著减少温室气体排放，以减轻对地球气候的影响。目前，处于研究阶段、工业试验或工业化应用的封存场所主要有深度含盐水层、枯竭或开采到后期的油气田、不可采的贫瘠煤层和海洋[2]。目前按燃烧工艺划分二氧化碳捕集技术可以有燃烧前、富氧燃烧、燃烧后等三个主要发展方向。二氧化碳封存技术可分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、CO2 驱油、CO2驱煤层气、枯竭气田注入、天然气生产酸气回注等六个方向。现有二氧化碳捕集与封存技术各具特点同时也都有其发展的局限性，每个发展方向都有与之对应的大规模集成示范项目。目前全球很多地方都开展了二氧化碳捕集与封存的大规模集成

碳捕集和储存技术的现状与未来

在低碳经济的大背景。Ｆ，ＣＣＳ有着帮助煤电等行业实现零排放昀巨大潜力．但同时，作为一项谶未成熟的技术叉两瞒种种不确定性和撬战。７解并跟踪这一葡沿技术在国际ｌ二的发矮与泣ｍ。并积极作好栩区的准备。是中毽能源企业在减捧方两随当考虑的一步。碳捕集和储存技术的现状与未来口埃森哲大中华区资源事业部董事总经理丁民丞埃森哲大中华区资源事业部高管吴缨低碳经济背景下ＣＣＳ减排技术的发展潜力气候变化的现实性和减排温室气体现状的严峻性全球气候变暖已是不争的事实。如果情况持续恶化，到本世纪末，地球气温将攀升至二百万年来的最高位。引发全球气候变化的主要原因是，过去一百多年间，人类一直依赖石油煤炭等化石燃料来提供生产生活所需的能源，燃烧这些化石能源排放的二氧化碳（ＣＯ：）等温室气体，使得温室效应增强。如果将全球温室气体排放量按行业统计，发电行业是最大的排放源，它还将是在２０５０年前增长最快的排放源。而燃煤发电又是发电行业中碳排放的最主要来源。全球发电行业燃煤发电占４０％。由于其储量巨大并且价格低廉，燃煤发电还将延续增长的趋势，中国和印度的速度尤其惊人。照这样的趋势发展，到２０３０年，全球发电总量将比现在增加一倍而达到３３万亿千瓦时（如图ｌ中“参考”一栏所示），煤炭仍将是主要发电燃料。由此可见，碳减排要获得突破性进展，需要发电方式的根本性转变。目前，可再生能源和核电已经站在应对气候变化的前列，但这些替代发电方式要达到规模经济尚需时日，而现实是紧迫的，全球有大量的化石燃料电厂在运行，发展中国家如印度和中国，新建电厂仍以化石燃料为主。这就需要找到一种针对化石燃料发电的脱碳解决方案。缓解全球变暖的关键是减少ＣＯ，的排放，在减少ＣＯ：排放的过程中，发电厂所肩负的责任最为重大，而在煤电当道，替代发电无法短期内实现规模效应的情况下，碳捕集和储存（ＣＣＳ）技术应运而生。ＣＣ９是一种值得继续推广的ＣＯ，减排技术对于ＣＣＳ的定义有许多，目前被广泛接受的定义是“一个从工业和能源相关的生产活动中分离二氧化碳，运输到储存地点，长期与大气隔绝的过程”。ＣＣＳ的产业链由四部分组成，即（１）捕获、（２）运输、（３）存储和监测，还可用于（４）增强石油采收率（ＥＯＲ）。通俗而言，ＣＣＳ就是在二氧化碳排放之前就对其捕捉，然后通过管线或船舶运到封存地，最后压缩注人地下，达到彻底减排的目的。高度依赖燃煤的发电模式仍将持续，而ＣＣＳ是目前此种模式下已知的唯一可行的技术解决方案。燃煤燃气发电产生的ＣＯ：经过ＣＣＳ技术可以消除高达９０％。要实现从现在高碳的发电方式转变为未来零排放发电的低碳目标，ＣＣＳ潜力巨大，除了可以减少排放，ＣＣＳ还可以通过提高煤炭利用率，从而有助于这些国家实现更大的能源安全。现在，行业内和各国政府对ＣＣＳ技术的可行性有着越来越多的共识，ＣＣＳ自２０００年起迅速发展到现在，已成为广受重视的解决气候变化的重要技术。国际能源机构（ＩＥＡ）在２００８年世界能源展望中提出的蓝色情景分析中预测，到２０５０年ＣＣＳ将对燃煤和燃气发电厂有重大贡献。各国政府也对此做出响应，纷纷设立专项资金，以供发展ＣＣＳ技术之用。其中包括欧盟提供的８０亿美元，澳大利亚ＣＣＳ旗舰计划的２０亿美元，以及奥巴马政府刺激计划中用于ＣＣＳ的２４亿美元。在最近刚刚通过的《美国清洁能源与安全法案》中，也特意将分派给各公司用于温室气减排的补助中的２６％专门用于资助ＣＣＳ等公共项目。２００９１１中国电力企业管理１５