CCUS研究的案例
CCUS前沿研究-中國礦業大學陸詩建團隊：國能錦界電廠15萬噸/年二氧化碳捕集凈化項目研究與設計經驗
圖5 錦界電廠CO2捕集工程占地三維效果圖
主要結論｜Conclusions
本研究介紹了國能錦界電廠15萬噸 /年煙氣二氧化碳捕集項目的背景信息，該項目是中國目前已建成的規模最大的煙氣碳捕集項目。本項目的目標是建設國內首個燃燒后CO2捕集與咸水層封存示范工程，優化燃燒后CO2捕集與咸水層封存整個工藝體系，掌握關鍵技術，實現燃煤發電。該工廠幾乎零排放。項目過程實現了復合胺吸收劑、相變吸收劑、離子液體三種吸收劑的兼容性，集成了MVR熱泵、級間冷卻和分流解吸三種節能工藝，CO2單位產品再生能耗為2.35 GJ/t CO2。
主要作者介紹
第一作者、通訊作者
陸詩建 研究員
工作單位：中國礦業大學碳中和研究院
郵件地址：lushijian@cumt.edu.cn
陸詩建，化學工程專家，中國礦業大學研究員，中科院山西煤化所兼職研究員，浙江大學訪問學者。二氧化碳捕集、利用與封存全國循環經濟實驗室常務副主任，校青年學術帶頭人，中國能源學會副主任委員，碳中和專業委員會秘書長，全國碳排放管理標委會CCUS標準化工作組成員，中國CCUS產業聯盟青年學者沙龍工作組成員。從事碳捕集、利用與封存（CCUS）技術研究與產業化應用13年，先后主持了中歐國際合作項目1項，國家重點研發計劃專題2項，中國工程院咨詢項目2項，江蘇省“雙碳”課題2項，寧波市“雙碳”重大項目1項，四川省科技廳項目1項，參加國家重點研發計劃課題2項，承擔企業橫向技術開發項目20余項，發表論文120余篇，獲專利授權63件，榮獲省部級科技獎勵12項。
文章來源SPT分離純化技術
展開 吳江等：基于“雙碳”背景的CCUS技術研究與應用
我國能源結構是以化石燃料燃燒為主，占比約為85%，其中煤炭消費量占比居多，消費較高．在我國終端能源消費中，工業領域占比超過60%，其中電力終端能源消費占比約為25%，與全球的平均水平相比多出約6%，能源利用率低．根據我國近期發布的《中國二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報告(2021)——中國CCUS路徑研究》，中國未來的CCUS示范重點仍是以火電行業為主．如此的能源結構必然伴隨著較大的CO
2排放．
CCUS研究報告：實現碳中和社會的CCUS發展動向研究
期待國際學會和碳循環利用基金等成為信息交換和共同研究的契機。
CCUS是包括分離和回收、利用、封存及運輸等在內的一個廣泛的技術領域。其中，碳循環利用技術的開發是提高國際競爭力不可或缺的舉措。
（來源：世界金屬導報）
CCUS新技術：我國碳捕集利用與封存技術發展研究丨中國工程科學
主要從事油氣藏開發基礎理論和關鍵工程技術研究。
文章來源：中國工程科學
碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈研究
本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈。文章詳細闡述了通過集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機，捕集、凈化及壓縮這些極具技術與經濟挑戰性的任務，是如何得以被優化的。
CCUS價值鏈
1.以CO2和氫氣為中心的能源基礎設施
MAN Energy Solutions致力于建立以CO2利用和可再生氫為中心的能源基礎設施。隨著可再生氫的增加，可銷售產品中CO2的使用也將隨之增加。這一新的基礎設施將在未來幾十年成為繁榮的源泉，即便日后我們實現了碳中和，CO2的捕集和分配仍將繼續。
發電廠、水泥廠、煉油廠、石化廠和鋼鐵廠等大型點污染源排放大量CO2。在捕集、凈化和壓縮后，CO2通過管道被傳送至工業生產商，后者將其作為原材料投入工藝流程。大部分CO2的直接利用都是臨時性的，因為在該產品被消耗時，CO2被釋放(如飲料、干冰、合成燃料和大多數化學品)。這些小型分散性碳排放無法以經濟的方式回收，會被重新釋放到大氣中。因此，這些使用CO2的合成產品的碳平衡至多只是循環性的。僅有少數用途的CO2會被永久消除，例如聚碳酸酯和混凝土養護。
大多數碳化物中的焓含量遠高于CO2含量，因此需要大量以氫氣形式存在的可再生能源，才能將CO2轉化為可銷售產品。可再生能源的可用性越高，避免碳排放或CO2轉化的可能性就越高，最終CO2封存量就越低。CO2的地質封存仍有其必要性，根據國際能源署設定的可持續發展情景要求，到2050年及以后，每年至少需要5.6Gt的碳封存容量。
圖1 CO2價值鏈及碳排放前的封存期 圖源/MAN Energy Solutions
2.捕集和凈化
大多數大型點污染源排放低濃度CO2煙氣。如下述全球碳捕集與封存研究院2021年的研究所示，隨著CO2濃度的降低，能耗以及設備大小均會增加。
展開 潘繼平：『CCUS-EOR』管輸二氧化碳驅油與提高采收率問題研究| 國際石油經濟
01
國外基于二氧化碳管輸的CCUS-EOR發展現狀及其啟示
1.1 CCUS-EOR發展現狀與潛力
目前，全球在運行碳捕集和封存（CCS/CCUS）項目共有60個，二氧化碳捕集規模合計約4640萬噸/年，其中用于提高石油采收率（EOR）的項目占比為50%，二氧化碳捕集規模占比為66%（約3062萬噸），主要分布于北美與亞太地區。美國CCUS起步于上世紀70年代，已具備相當規模，技術工藝相對成熟，在全球居主導地位，項目規模較大。據全球碳捕集與封存研究院（GCCSI）2021年的研究報告，美國在運行中的用于CCUS-EOR的大規模工業碳捕集項目有11個，二氧化碳年捕集能力為1628萬～1864萬噸，其中4個為天然氣處理項目，年捕集能力為1275萬～1285萬噸，7個為其他工業碳源項目，年捕集能力為353萬～579萬噸。其中，超過90%的二氧化碳用于驅油提高采收率等油田開發項目。近10年，隨著國際油價高漲，美國實施的CCUS-EOR項目不斷增加，2014年一度超過130個，隨后基本穩定在100個以上，2018年美國二氧化碳驅油年產量在1550萬～1600萬噸。據統計，北美地區CCUS-EOR項目提高采收率的幅度為7～18個百分點，平均為12個百分點，個別項目可到26個百分點以上。比較典型的是美國二疊紀盆地Kelly-Snyder油田SACROC區塊CCUS-EOR項目。
展開 CCUS技術研究：值得關注的氣候技術--純凈鋼
另一個潛在的技術途徑是碳捕獲、利用和封存 (CCUS) 技術，可以將其改造到現有或新的BF-BOF和DRI工廠。CCUS的工作原理是捕獲煙囪中的CO 2氣體，將其封存并長期儲存或再利用。其結果是一種低碳排放的鋼鐵產品。?
目前已經在實驗室規模上測試了幾種途徑，包括高溫固體氧化物電解制氫技術和低溫水系電解質技術，這兩種方法都涉及使用電解法從礦石中提取鐵。
圖：低碳鋼生產的途徑（來源：美國信息技術與創新基金會）
鋼鐵本質上是一種碳基產品，因此想要實現完全去除碳的目標，要么成本極低，要么技術上不可行，具體取決于技術途徑。即使工業能夠有效地實施上述的脫碳途徑，也可能會有殘余排放，需要抵消或碳負排放技術，如直接空氣捕獲、生態系統保護或其他生態方法。
全球進展
大多數降低鋼鐵行業碳排放的途徑尚未在商業上得到廣泛應用。
展開 全球碳捕集與封存研究院：CCUS樞紐建設的優缺點
Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
作為“雙碳戰略”重要組成部分的CCUS為政府和工業界提供了重要的機會。近年來，幾十個新的CCUS項目處于正在建設或規劃中，越來越多的國家提供了成熟的政策支持。據全球碳捕集與封存研究院（Global CCS Institute）研究成果顯示，一個有效的政策解決方案是支持CCUS網絡和樞紐的形成。在此環境下，排放者、監管機構和CCUS樞紐開發人員合作，建立共享的基礎設施，實現規模經濟，并在一個新的工業價值鏈中開發實際可行的商業模式。隨著這些CCUS樞紐的發展，正在把越來越多的CCUS項目變成一個可擴展的現實。
展開 CCUS技術發展前景如何？CCUS將在未來發揮越來越重要的作用！
(3)企業優勢：中國石油作為全球最大的石油和天然氣生產商之一，擁有雄厚的資金實力、技術儲備和人才資源，有能力在CCUS技術領域展現出優勢和實力。此外，中國石油在儲運、封存、驅油等CCUS產業鏈各環節積累了豐富的經驗和技術，有望在CCUS技術的開發和應用中發揮重要作用。
(4)發展方向：CCUS技術為中國石油提供了一個新的發展方向，有助于實現能源結構的轉型升級，提高企業在可持續發展領域的競爭力。
(5)資源優勢：中國石油作為國內領先的石油和天然氣生產企業，擁有豐富的CO2源和利用與埋存的儲層資源，這為推廣CCUS技術提供了得天獨厚的優勢。
(6)技術儲備：中國石油在石油和天然氣開采、儲運等方面擁有豐富的技術儲備，這些技術可以為CCUS技術的開發和應用提供基礎支撐。中國石油已經在CCUS技術領域開展了多年的研究和應用，并與國內外的產業聯盟和創新聯合體進行合作，加速了CCUS技術的推廣和商業化應用。
在挑戰方面：
(1)成本挑戰：CCUS技術的實施成本較高，需要探索全產業鏈技術成本降低的有效途徑。
(2)技術難度：CCUS技術的一些關鍵環節難度依然較大，需要克服技術難題和提升技術水平，保障技術穩定性、可靠性、安全性。需要加快開展CCUS技術的研究和應用，優化CO2輸送技術、CO2儲存安全性評估和監測技術、CO2注入技術等，提高油藏采收率和CO2儲存效率。
(3)社會接受度：CCUS技術涉及到環境保護和氣候變化等問題，需要加強社會宣傳和教育，提高公眾對該技術的了解和接受度。
(4)競爭壓力：CCUS技術是全球性的技術革新，需要與國際同行競爭。需要加強技術研發和人才儲備，多方面提高競爭力。
展開 CCUS的行業背景和發展前景
碳中和背景下CCUS行業發展前景
我國CCUS正處于工業化示范階段，不同地區的陸上封存潛力差異較大。為推動我國CCUS產業發展，近年來國家層面出臺了一系列政策。
例如，2022年2月，國家發展改革委、國家能源局發布《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》。從長期來看，CCUS對于碳中和是不可或缺的技術，國家層面或將制定CCUS總體發展規劃，并將CCUS技術作為國家重大科技專項予以支持，搭建系統的政策框架體系，有序推動CCUS在石化、化工、電力、鋼鐵、水泥等行業的應用。
根據國內外的研究結果，碳中和目標下中國CCUS減排需求為：2030年0.2-4.08億噸，2050年6-14.5億噸，2060年10-18.2億噸。隨著成本降低、技術進步、政策激勵，CCUS技術在2025年產值規模超過200億元/年，到2050年超過3300億元/年，按保守情形估計2025-2050年平均年增長率為11.87%，前景依然廣闊。
IEA研究表明，基于2070年實現凈零排放目標，到2050年，需要應用各種碳減排技術將空氣中的溫室氣體濃度限制在450ppm以內，其中CCUS的貢獻為9%左右，即利用CCS技術捕集的CO2總量將增至約56.35億噸，其中利用量為3.69億噸，封存量為52.66億噸。到2070年，化石燃料能效提升與終端用能電氣化、太陽能/風能/生物質能/氫能等能源替代和CCUS是主要碳減排路徑，累計減排貢獻的占比分別可達40%、38%和15%。
對于中國而言，到2050年，電力、工業領域通過CCUS技術實現CO2減排量將分別達8億噸/年和6億噸/年。
展開 離岸CCUS技術研發前景 | 雙碳觀點
3.加強原創基礎研究，實現核心技術突破
現階段離岸CCUS產業高昂的投資成本為沿海CO2捕集與利用、海底CO2封存與利用、陸上及海底CO2運輸管道和海上CO2運輸船舶等基礎設施的建設提供了漸進式和顛覆式創新的機會；同時，新興技術的快速迭代更新和推廣應用決定了CCUS產業鏈成本降低的速度和幅度。離岸CCUS產業的發展涉及到一系列沿海地區工業過程的低碳技術升級和設施設備改造，以及近海海上及海底工程作業所面臨的理論預判和技術施工困難，相關問題的解決需要首先構建離岸CCUS技術體系，對眾多原創性基礎研究實現突破。
建議努力創造寬松自由的離岸CCUS研究環境，支持“產學研”合作，尋找現實發展中存在的問題，堅持目標導向，加強學術與應用探索，解決關鍵設備及技術落后問題；建立跨部門協同管理機制，制定相關技術推進政策，為研發人員創建良好的環境，加強必要的專業引導；推動離岸CCUS領域技術指標的標準化建設，加強科技成果的產業化推進，提高知識產權使用率，促進關鍵技術及設備的迭代更新。
文章來源：能源情報
展開 
CCUS技術的減排效果如何？每年減排二氧化碳300萬噸！CCUS到底有多重要！
NEGC
5月19日，寧夏300萬噸CCUS示范項目在寧東能源化工基地全面開工，項目建成投產后，每年減排二氧化碳規模可達300萬噸，相當于植樹近2700萬棵、停開經濟型轎車近180萬輛（相當于寧夏全區民用轎車停開2年）。
新聞總覽
那么在新聞中提到的CCUS示范項目到底是什么？
CCUS是Carbon Capture, Utilization and Storage的縮寫，中文可翻譯為碳捕集、利用與封存技術。該技術主要用于降低工業和能源生產過程中二氧化碳等溫室氣體的排放，防止其對全球氣候變化造成威脅。
具體來說，CCUS包括三個步驟：第一，通過各種技術手段從工業、能源等生產過程中分離出二氧化碳等溫室氣體；第二，將二氧化碳進行利用，如作為化學品原料或者肥料等；第三，將剩余的二氧化碳永久封存在地下或海底低滲透率的巖層或鹽穴等地質層中，避免其進入大氣層并引發溫室效應。CCUS技術的研究和應用旨在實現環境友好型能源的發展，對于減輕全球氣候變化問題具有重要意義。
不僅可以減少大氣層中溫室氣體的排放，還可以促進清潔能源技術創新和推廣，減少對傳統化石能源的依賴。該項目是寧夏地方政府牽手兩家行業龍頭央企強強聯合共同打造的綠色低碳示范項目，在全球首次實現現代煤化工和大型油氣田開采之間的綠色減碳合作，建成后將成為我國最大的碳捕集利用與封存全產業鏈示范基地。
展開 萬億市場的底層技術——CCUS全流程技術經濟深度分析
2）CCUS業務收益
除產品銷售收益外，在CCUS被納入核證自愿減排量（CCER）后，各路徑將獲得碳交易收
益。
如果國家和地方政府為CCUS項目提供補貼，則各路徑還將額外獲得補貼收益。
由于CCUS各單元在運行中可能會產生或泄漏部分CO?，需要核算產生或泄漏的這部分CO?量，并從利用或封存的CO2量中去除這部分后作為碳交易量，進而計算碳交易收益：
碳交易量＝單元（3）利用或封存碳量–單元（1~5）碳排放量–單元（1~5）碳泄漏量 （7）
未來碳排放下降空間采用學習曲線的方式進行預測。
三、 CCUS全流程技術成熟度評估
根據本研究設計的CCUS相關技術成熟度劃分標準，對捕集、運輸、利用或封存環節當前具有代表性或未來發展被廣泛看好的CCUS相關技術進行成熟度方面的評估并對技術發展進行展望。研究所用的數據來源涵蓋CCUS專題文獻及CCUS相關科研機構調研信息，評估結果見圖2。我國CCUS技術整體發展水平與國外相當，但CO2管道運輸、驅油封存等關鍵技術及實施規模與國外先進水平仍存在差距。
3.1捕集技術成熟度
燃燒前捕集技術是指在含碳燃料燃燒前將CO?從燃料或者燃料變換氣中進行分離和回收的技術。當前，燃燒前捕集技術中物理吸收法的技術成熟度最高，初步達到了商業應用水平。該法利用CO?在低溫甲醇等溶液中的溶解度隨壓力而改變的原理來吸收并分離CO?，已應用于煤化工和整體煤氣化聯合循環發電系統（IGCC）合成氣的CO?捕集。低溫分餾法則是在國外已經完成工業示范的捕集方法，在我國正在進行中試開發。
該方法通過冷凍和蒸餾裝置將氣體中的CO?分離出來，在國外已經用于分離高CO?含量伴生氣。
展開 學術速遞|CCUS全流程技術經濟分析
隨著我國錨定“雙碳”目標，國內CCUS技術呈現出快速發展態勢，當前CCUS項目數量超過80個，CO2處理能力約400萬噸/年，但項目仍以工業示范和小型試驗為主，全流程一體化的大規模項目僅有中國石化齊魯石化—勝利油田百萬噸級示范工程。CCUS產業的整體發展規模與發展目標之間還存在一定差距，亟需通過探究CCUS業務的技術成熟度和經濟可行性等，提出適宜當前和未來各時段的CCUS業務路徑，為我國工業領域規模化開展CCUS業務、助力達成“雙碳”目標提供思路。
2CCUS全流程技術經濟評價體系的構建
在對CCUS全流程產業鏈充分調研和剖析的基礎上，將研究分為技術成熟度和經濟可行性兩個模塊先后推進，全面囊括CCUS各個環節的技術經濟變量因素，選取符合我國CCUS產業實際情況的變量范圍，構建出CCUS全流程技術經濟評價體系（見圖1）。
2.1技術成熟度模塊
技術成熟度模塊分別選取了捕集、運輸、利用或封存環節中受到廣泛關注的CCUS相關技術，這些技術均有CO2直接參與，且在原理上能夠實現或協助實現碳減排。通過提出成熟度劃分標準，對CCUS相關技術進行分級和展望。
1）技術成熟度劃分標準
參照《新材料技術成熟度等級劃分及定義》國家標準，結合國內CCUS相關技術的研發和應用實際情況，設計了由5個階段及下設的10個等級構成的技術成熟度劃分標準（見表1）。
展開 特稿丨中國首個百萬噸級CCUS誕生記
中國石化勝利油田勘探開發研究院CCUS（即二氧化碳捕集、利用與封存）重點實驗室里，該院總地質師曹小朋正在小心翼翼地分析著30多塊小石頭。
“這些不是普通的石頭。”曹小朋向在場的科技日報記者介紹，“它們大有來頭，都是從地下3000米、120℃的環境中提取出來的巖芯。”
利用這些巖芯，勝利油田的科研人員模擬地下環境，開展二氧化碳驅油封存實驗。從基礎研究到應用研究，再到工程實踐，
四代科研工作者接力奮斗55年，最終成就了中國首個百萬噸級CCUS。
把碳封地下，把油驅出來
在“雙碳”目標下，減少二氧化碳排放，是當務之急。而在勝利油田科研人員眼中，二氧化碳則是增產石油的寶貝。
開采油田的傳統做法，是將水注入地下，將石油驅趕上來。但隨著開發時間變長，地下的油越來越少，部分油藏含水升高，導致水驅油效率降低，采油成本也隨之升高。
用二氧化碳替代水這個想法，早在20世紀便已醞釀。但當時“把碳封地下，把油驅出來”的想法落地太難，屬于科研“無人區”。
1967年，在勝利油田勘探開發研究院（以下簡稱研究院），27歲的曹銀盛憑著石油人的踏實、激情和韌勁，義無反顧地投入到二氧化碳驅油研究。他與同事們一磚一瓦地建起了氣驅試驗室，解決了影響二氧化碳驅油效率的原油物性、壓力、溫度三大因素等一批理論問題，成為該領域第一代“驅油人”，奠定了二氧化碳驅油研究的基礎。
勝利油田科研人員正在分析頁巖巖心。
展開 