什么是CCUS？

CCUS是碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage）的英文缩写。它是一种旨在减少工业生产和能源利用过程中二氧化碳排放的关键技术体系。其核心流程分为三个环节：从工业排放源（如发电厂、钢铁厂、水泥厂）或直接从大气中捕集二氧化碳；将捕集的二氧化碳进行提纯和压缩，通过管道、船舶或车辆运输至指定地点；将其进行资源化利用（如制造化工产品、合成燃料）或注入深层地质构造（如枯竭油气田、咸水层）中实现长期、安全的封存。CCUS不仅是实现全球碳中和目标不可或缺的技术路径之一，也为传统高排放行业的低碳转型提供了关键解决方案。

当前发展现状

1. 技术研发与工程示范

目前，CCUS技术链各环节均已存在商业化或接近商业化的技术。捕集技术主要有燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧三大路线，其中燃烧后化学吸收法相对成熟，已在多个示范项目中应用。在利用方面，二氧化碳驱油提高采收率（CO2-EOR）是目前最主要且具经济性的利用方式，尤其在北美地区已实现大规模商业应用。在封存方面，全球已有数十个大型地质封存项目在运行，验证了技术可行性。

2. 项目部署与规模

根据国际能源署数据，截至2023年底，全球已投运的CCUS设施年捕集能力超过4500万吨二氧化碳。项目主要集中在美国、加拿大、挪威、中国等国家。项目部署明显加速，规划中的项目数量大幅增加，且项目规模趋向大型化、集群化（如“碳捕集中心”模式），以降低单位成本。

3. 政策与市场环境

各国政府正通过多种政策工具支持CCUS发展，包括研发资助、税收抵免（如美国45Q条款）、碳定价机制、强制性减排要求等。中国已将CCUS纳入国家碳中和“1+N”政策体系，并启动了多个百万吨级示范项目。整体上，CCUS发展仍面临高成本、商业模式不清晰、长期责任与监管框架不完善等挑战。

4. 工程技术研究与试验进展

在工程和技术研发层面，当前焦点在于：

• 降低捕集能耗与成本：研发新型吸收剂（如相变溶剂、离子液体）、吸附材料、膜分离技术以及新型低能耗工艺（如钙循环、化学循环）。
• 多元化利用途径：除EOR外，积极探索将二氧化碳转化为高价值化学品（如甲醇、塑料）、合成燃料、建筑材料（如矿化养护混凝土）以及生物利用（如微藻固碳）的技术路径。
• 安全监测与风险评估：开发并应用地球物理监测、示踪剂、传感器网络等技术，对封存体的完整性、二氧化碳运移进行长期、实时监测，建立完善的泄漏风险预警与应急体系。
• 系统集成与优化：开展从捕集、运输到利用/封存的全流程系统工程研究，优化系统设计，探索与可再生能源（如利用绿电、绿氢）耦合的“负排放”技术路径。

未来发展趋势

1. 技术迭代与成本下降

未来十年是CCUS技术从示范迈向商业化推广的关键期。通过持续的技术创新、规模化部署和产业链协同，捕集成本有望显著下降。新一代低能耗捕集技术、模块化设计、以及人工智能用于流程优化将发挥重要作用。运输网络（特别是管道）的基础设施建设将成为发展重点。

2. 利用途径的拓展与产业化

二氧化碳的资源化利用将从目前的EOR主导，向更广泛的化工、燃料和材料合成领域拓展。特别是与绿氢结合的“电转X”（Power-to-X）技术，有望生产碳中和的航空燃料和化工原料，创造新的市场价值。生物利用和矿化封存技术也可能取得突破。

3. 政策驱动与商业模式创新

更严格的气候目标和碳定价机制将增强CCUS的经济吸引力。未来商业模式将更加多元化，可能出现专业的碳捕集服务商、运输运营商和封存服务商。二氧化碳的“商品”属性将增强，推动形成交易市场。针对封存长期责任的法规和保险机制将逐步完善。

4. 向负排放技术与系统集成演进

CCUS将与生物质能结合形成BECCS（生物能源与碳捕集封存），或与直接空气捕集（DAC）技术结合，成为实现“负排放”的核心技术。CCUS将更深地融入工业集群和区域能源系统，实现碳流、氢流、能流的综合优化，成为未来低碳工业生态的基础设施。

5. 国际合作与标准体系建设

鉴于二氧化碳封存的跨国界特性和技术扩散需求，国际间在技术研发、项目投融资、监测标准、责任认定等方面的合作将日益紧密。建立全球或区域性的CCUS技术标准、监测核查方法与交易规则体系，将是保障行业健康、有序发展的重要基石。

结论

CCUS是一项正处于从示范示范迈向规模化商业应用关键阶段的战略性技术。尽管当前在成本、政策和公众认知方面仍面临挑战，但其在应对气候变化、保障能源安全、促进工业转型方面的核心作用已得到广泛认同。通过持续的技术创新、有力的政策支持、有效的商业模式和广泛的国际合作，CCUS有望在2030年后迎来大规模部署，为全球及中国的碳中和目标实现提供坚实的技术支撑，并催生一个新的低碳产业链。工程与技术研究和试验发展将继续作为推动其进步的根本动力。