3　全球CCUS現狀

3.1　CCUS在全球應對氣候變化中的作用

CCUS能夠實現化石能源利用產生的CO₂近零排放，在各類減排技術中，被認為未來將填補能效和可再生能源技術減排的不足。2014年，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在第五次評估報告中指出，CCUS對于全球溫室氣體減排具有非常重要的意義。IPCC綜合評估各類2100年減排情景的權威模型結果（模型的個數見圖3-1中的n），認為在2100年實現450ppm? CO₂當量濃度（控制升溫2℃目標）的情景中（簡稱450情景），CCUS技術發揮至關重要的作用。絕大多數不考慮CCUS技術的模型，都無法在2100年實現450ppm CO₂當量濃度（圖中模型個數大幅降低）的目標。

?圖3-1　實現450情景下不同模型模擬的排放水平

注：450情景：實現2100年控制升溫2℃（450ppm CO₂當量濃度）情景。

IPCC認為，CCUS技術對于全球溫室氣體減排成本也具有重要影響。如圖3-2所示，如果沒有CCUS，實現450情景目標的成本將會上升1.5～4倍。圖中展示了相對2100年的理想情景［控制CO₂當量濃度在430～480ppm（右）和530～580ppm（左）兩種情景］，關鍵技術的變化將大幅提高減排成本。CCUS技術在2030年相對于其他低碳技術，將更具有市場競爭力，在2030年以后將在全球溫室氣體減排中發揮重要作用。

圖3-2?　2100年有CCUS和沒有CCUS的減排成本情景

注：箱線圖展示了各類模型模擬情景的結果范圍。縱坐標軸是相對于2100年的理想情景的成本倍數。

國際能源署（IEA）認為，只要化石燃料和碳排放密集型產業繼續在經濟中發揮主導作用，CCUS就是一項重要的溫室氣體減排解決方案。CCUS減排CO₂的總量將快速增加。IEA在2016年的能源技術展望中提出，2013年到2050年，CCUS技術需要實現12%的累計減排量，捕集和封存累計940億噸的CO₂（大約到2030年，實現80億噸累積量），才能實現450情景的目標（圖3-3）。

圖3-3?　相對基準情景實現450情景各種減排技術的貢獻度

注：相對基準情景，在實現2100年控制升溫2℃（450ppm CO₂當量濃度）目標中，各類減排技術的貢獻占比。

在IEA控制升溫2℃目標中，2040年全球430GW的電廠要采用CCUS技術，這些電廠中的60%是煤電廠，其中75%采用CCUS技術的煤電廠在中國。675GW煤電產能將在2040年前提前退役。2040年，采用CCUS技術電廠的發電量占全球總發電量的10%。中國是在國家自主貢獻（INDC）中明確提出CCUS的10個國家之一，充分顯示了中國對CCUS的重視。CCUS到2050年的累計減排量將達到520億噸，主要來自燃煤發電廠。燃煤電廠的CCUS減排量在2050年達到400億噸，占電力行業CCUS減排量的80%。到2050年，有850GW的電廠要采用CCUS技術，生產5000TW·h或者全球12%的電力。2050年，570GW運行的煤電產能安裝CCUS技術，占總煤電產能的四分之三。這些采用CCUS技術的煤電廠產生3300TW·h電力，占全球電力生產的8%（圖3-4）。

?圖3-4　全球450情景下2040年電力行業的減排

注：新政策情景指當前已經宣布或者規劃（尚未實施）的各類低碳政策以及在2016年《巴黎協定》上的國家自主貢獻（INDC）。

在IEA的控制升溫2℃目標中，CCUS對于電力行業，尤其是煤電行業減排具有決定性的作用。2050年，如果沒有CCUS，煤電基本上沒有存在的空間。煤電在沒有CCUS的情景下，發電量將從3340TW·h下降到21TW·h，而可再生能源的占比將大幅增加，從67%提高到75%。如果沒有CCUS，2050年電力行業額外增加的投資（不包括電力儲存和網絡建設）至少有3.5萬億美元（圖3-5）。

圖3-5?　2050年不同450情景下電力行業各種能源占比

在IEA的控制升溫2℃目標中，到2040年，CCUS將在工業部門（不包括電力行業）的減排中占據非常重要的地位，承擔的減排量（相對于新政策情景）占工業部門總減排量的30%，減排量達到50億噸CO₂。CCUS技術使得工業部門每年平均以1.4%的速率實現去碳化（圖3-6）。

?圖3-6　全球450情景下2040年工業行業（不包括電力行業）的減排情景

在控制升溫2℃目標中，到2050年，CCUS要在工業部門貢獻290億噸的CO₂減排量，相比基準情景的累積減排量占工業行業累積減排量的20%。CCUS主要應用在三個行業（石油化工、鋼鐵和水泥）。到2050年，石油化工行業有110億噸的CO₂減排量，是工業部門中利用CCUS技術實現減排量最大的行業。CCUS主要考慮布局在氨生產、甲醇生產以及高附加值的化工品生產等產業中。到2050年，鋼鐵行業有100億噸的CCUS的CO₂減排量，占鋼鐵行業累積減排量的19%；水泥行業有80億噸的CCUS的CO₂減排量。CCUS在水泥行業中的減排有著非常特殊的作用，CCUS技術的減排占水泥行業累積減排量的48%（圖3-7）。

?圖3-7　全球450情景下2050年的工業部門（不包括電力行業）減排情景

盡管研究人員和公眾對于CCUS重要性的認識日益加深，但由于全球氣候政策和經濟發展原因，對于CCUS的政策和資金支持卻總有波動。在2010年，全球對于CCUS的資金支持達到300億美元，但此后CCUS的發展卻不容樂觀。2014年IPCC第五次評估報告第三工作組明確肯定了CCUS的重要作用，再次提高了社會對CCUS的關注。2015年《聯合國氣候變化框架公約》第二十一次締約方會議（COP21）通過了《巴黎協定》，2016年在紐約簽署該協定，2016年11月4日，《巴黎協定》正式生效。《巴黎協定》為2020年后全球應對氣候變化行動做出重要安排，對于推動CCUS發展具有重要的意義（圖3-8）。IEA的最新研究表明，為了達到《巴黎協定》的目標，到2040年需要開展超過2000個CCUS項目，CCUS技術需要貢獻14%的減排量。澳大利亞全球碳捕集與封存研究院（GCCSI）2017年年度報告認為，在完全相同的能源供應基礎上，CCUS的成本比間歇的可再生能源的成本低，而且CCUS的成本在持續下降。

?圖3-8　全球不同時期針對CCUS的態度和政策

注：NER 300是全球最大的資助創新低碳能源技術的計劃。COP會議是指聯合國氣候變化框架公約締約方會議。FutureGen計劃是燃煤電廠建立CCUS技術從而使其接近CO₂零排放。