2 为什么开展二氧化碳捕集、利用与封存

2.1　二氧化碳捕集、利用与封存在温室气体减排中的作用

CCUS能够实现化石能源利用产生的二氧化碳近零排放，在各类减排技术中，被认为未来将填补能效和可再生能源技术二氧化碳减排潜力的空窗。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在第五次评估报告（2014年）中指出，CCUS对于全球温室气体减排具有非常重要的意义。经过IPCC综合评估各类2100年减排情景的权威模型结果（模型的个数见图12中的n），认为在2100年实现450ppm二氧化碳当量浓度（控制升温2℃目标）的情景中，CCUS技术发挥了至关重要的作用。绝大多数不考虑CCUS技术的模型，都无法在2100年实现450ppm二氧化碳当量浓度（图中模型个数大幅降低）。

IPCC认为，CCUS技术对于全球温室气体减排成本也具有重要影响。如图13所示，如果没有CCUS，实现450ppm二氧化碳当量浓度控制目标的成本将会上升1.5~4倍。图13中展示了相对2100年的理想情景［控制二氧化碳当量浓度在430~480ppm（右）和530~580ppm（左）两种情景］，关键技术的变化将大幅提高减排成本。CCUS技术将在2030年相对于其他低碳技术，具有市场竞争力，其从2030年以后将会在全球温室气体减排中发挥重要作用。

注：箱线图展示了各类模型模拟情景的结果范围。纵坐标轴是相对于2100年的理想情景的成本倍数。

国际能源署（IEA）认为只要化石燃料和碳排放密集型产业继续在经济中发挥主导作用，CCUS就是一项重要的温室气体减排解决方案。CCUS减排二氧化碳的总量将快速增加。IEA在2016年的能源技术展望中提出，从2013年到2050年，CCUS技术将可以实现12%的累计减排量，累计940亿吨的二氧化碳要被捕集和封存（大约到2030年，就要实现80亿吨累积量），才能实现2100年控制升温2℃（450ppm二氧化碳当量浓度）目标（图14）。

注：相对基准情景，在实现2100年控制升温2℃（450ppm二氧化碳当量浓度）目标中，各类减排技术的贡献占比。

在IEA的控制升温2℃目标中，2040年全球430GW的电厂要安装CCUS技术，这些电厂中的60%是煤电厂。需要安装CCUS技术的煤电厂75%在中国。675GW煤电产能将在2040年前提前退役。2040年，安装有CCUS技术的电厂的发电量占全球总发电量的10%。中国是在国家自主贡献（INDC）中明确提出CCUS的10个国家之一，充分显示了中国对于CCUS的重视。CCUS到2050年的累计减排量将达到520亿吨，主要来自燃煤发电厂。燃煤电厂的CCUS减排量在2050年达到400亿吨，占电力行业CCUS减排量的80%。到2050年，有850GW的电厂要安装CCUS技术，生产5000TW·h或者全球12%的电力。2050年，570GW运行的煤电产能安装CCUS技术，占总煤电产能的四分之三。这些安装CCUS技术的煤电电厂产生3300TW·h电力，占全球电力生产的8%（图15）。

注：新政策情景：包括当前已经宣布或者规划（尚未实施）的各类低碳政策，包括在2016年巴黎协定上的国家自主贡献（INDC）；450情景：实现2100年控制升温2℃（450ppm二氧化碳当量浓度）情景。

在IEA的控制升温2℃目标中，CCUS对于电力行业，尤其是煤电行业减排具有决定性的作用。2050年，如果没有CCUS，煤电基本上没有存在的空间。煤电在没有CCUS的情景下，发电量将从3340TW·h下降到21TW·h，而可再生能源的占比将有大幅增加，从67%提高到75%。如果没有CCUS技术，2050年电力行业至少需要额外增加3.5万亿美元的投资（不包括电力储存和网络建设）（图16）。

在IEA的控制升温2℃目标中，到2040年，CCUS将在工业部门（不包括电力行业）的减排中占据非常重要的地位，其承担的减排量（相对于新政策情景）占工业部门总减排量的30%，减排量达到50亿吨二氧化碳。CCUS技术使得工业部门每年平均以1.4%的速率实现去碳化（图17）。

注：新政策情景包括当前已经宣布或者规划（尚未实施）的各类低碳政策，包括在2016年巴黎协定上的国家自主贡献（INDC）；450情景，即实现2100年控制升温2℃（450ppm二氧化碳当量浓度）情景。

在控制升温2℃目标中，到2050年CCUS要在工业部门贡献290亿吨的二氧化碳减排量，相比基准情景的累积减排量占工业行业的累积减排量20%。CCUS主要应用在三个行业（石油化工、钢铁和水泥）。到2050年，石油化工行业有110亿吨的二氧化碳减排量，是工业部门中利用CCUS技术实现减排量最大的行业。CCUS主要考虑布局在氨生产、甲醇生产以及高附加值的化工品生产等产业中。到2050年，钢铁行业有100亿吨的CCUS二氧化碳减排量，占钢铁行业累积减排量的19%。到2050年，水泥行业有80亿吨的CCUS二氧化碳减排量。CCUS在水泥行业中的减排有着非常特殊的作用，CCUS技术的减排占水泥行业累积减排量的48%（图18）。