川海智库

报告概述

本报告系统梳理了碳中和目标下CO2捕集、利用与封存（CCUS）技术的全球进展与趋势。研究对象覆盖碳捕集、碳利用（地质、化学、生物、矿化）和碳封存全链条，分析了北美、欧洲、中东和中国等主要地区的政策导向、技术现状和重点工程。报告从技术性、经济性、安全性、系统性等角度评估了现有问题，并提出了低成本捕集、强化采油、绿色燃料合成、微生物转化、矿化协同产氢和储气库垫气置换等前沿方向，为CCUS规模化发展提供参考。

报告的核心结论

CCUS是实现碳中和目标的兜底技术，贡献未来主要减排量。

报告引用IEA数据指出，预计到2050年CCUS将贡献14%的CO2减排量，21世纪末贡献占比将达32%。在当前化石燃料仍占主导的背景下，CCUS是消除碳排放、实现净零排放的关键技术组合，也是中国从百万吨级向亿吨级跨越的战略选择。

低成本碳捕集技术突破是CCUS规模化应用的首要瓶颈。

捕集成本占CCUS总成本的50%～80%，现有化学吸收法能耗高、材料损耗大。直接空气捕集（DAC）和化学链燃烧等新技术虽能提高效率，但能耗和成本仍居高不下，需从材料、工艺和集成创新入手大幅降低捕集成本。

CO2地质利用（特别是驱油）技术成熟，但气源和波及体积是关键挑战。

CO2驱油占全球CCUS项目超45%，技术已验证，可提高原油采收率10～20个百分点。然而天然CO2气源稀缺、长距离输送成本高，中国陆相储层非均质性强导致气窜和混相难问题突出，需通过化学助混剂和扩大波及体积技术突破。

CO2化学利用市场前景广阔，但催化剂效率和稳定性是核心难题。

化学利用可将CO2转化为甲醇、甲酸、烯烃等高附加值产品，加氢制甲醇已实现工业应用。但CO2分子惰性强，转化率通常仅30%～40%，且催化剂存在成本高、稳定性差等问题，亟需开发高效、低成本的催化体系。

政策与市场机制双轮驱动是CCUS规模化的重要保障。

纯封存项目因缺乏经济效益，需依赖碳市场定价和补贴政策。报告建议加快完善碳市场、建立碳税与交易机制，并推动跨区域管网和集群化布局，通过政策引导与市场激励降低综合成本，加速CCUS商业化。

报告回答的关键问题

CCUS在碳中和目标中扮演什么角色？

CCUS被视为实现碳中和目标的“兜底”技术。报告指出，在化石燃料仍占主导的背景下，仅靠可再生能源无法快速实现深度减排，CCUS能从源头捕集、利用和封存CO2，贡献2050年14%、21世纪末32%的减排量，是实现零碳乃至负碳的关键环节。

中国CCUS发展面临哪些主要挑战？

中国CCUS面临技术、经济和政策三重挑战：捕集成本高（占CCUS总成本50%～80%）、能耗大；地质利用方面气源不足、储层非均质性强、CO2输送管网等基础设施薄弱；纯封存项目缺乏直接经济效益，碳市场机制不完善。报告强调需通过低成本技术创新和集群化布局破解难题。

CO2驱油技术如何提高原油采收率？

CO2驱油利用超临界CO2兼具气液特性，能降低原油黏度、使原油膨胀并实现混相，提高驱替效率。混相驱油状态下界面张力趋近零，驱油效率最高，可提高采收率10～20个百分点。当前技术难点在于扩大波及体积、抑制气窜。

直接空气捕集（DAC）技术现状如何？

DAC可直接从大气中捕集稀薄CO2，场地适应性强。目前技术路线以固态胺吸附和KOH溶液吸收为主，冰岛Climeworks的Orca和Mammoth项目已实现万吨级年捕集。但DAC能耗高（捕集1 t CO2需7～12 GJ）、成本达2000～4000元/t，仍处于工业示范阶段。

报告中的代表性数据

陆上6～42万亿吨，海底2～13万亿吨

全球CCUS封存潜力

资料未明确（来自生态环境部报告），全球陆上理论CO2封存容量约（6～42）×10¹² t，海底理论封存量约（2～13）×10¹² t，总量为未来50年全球预计累计CO2排放量的数十倍。

超1000万吨

中国石油累计封存CO2量

截至2025年5月，中国石油天然气集团有限公司累计封存CO2超1000×10⁴ t，占中国注入量的65%，累计增油超330×10⁴ t。

以上数据根据报告摘要整理，具体统计口径和数值请以完整报告原文为准。

完整报告包含什么

  • 引言：阐述全球增温危机、化石燃料主导现状及CCUS定义与战略意义，明确研究框架。
  • 主要国家及地区CCUS现状：详细分析北美（美国SACROC、加拿大Quest等）、欧洲（挪威Sleipner、冰岛CarbFix等）、中东（阿联酋Al Reyadah、沙特Ghawar等）和中国（煤电+CCUS、油气+CCUS模式）的典型项目、政策与产业布局。
  • CO2捕集技术进展：对比化学吸收、物理吸附、膜分离、深冷分离、直接空气捕集（DAC）和化学链燃烧等方法，涵盖材料体系、能耗、成本、成熟度及适用场景，并介绍MOFs、COFs等新型捕集材料。
  • CO2利用技术进展：分地质利用（CO2驱油与压裂）、化学利用（加氢催化、共聚合、光电催化）、生物利用（微藻、微生物转化）和矿化利用，详述各类反应路径、催化剂及工业案例。
  • CO2封存技术进展：阐述构造封存、溶解封存、毛管压力封存和矿化封存四类机理，分析枯竭油气藏、咸水层、深部煤层、玄武岩和海洋封存五类地质体，附全球典型案例。
  • CCUS技术发展挑战：从捕集（高能耗、材料寿命、低浓度源）、利用（气源限制、储层复杂、催化效率低）和封存（成本高、盈利不足、长期安全性）三大环节剖析瓶颈。
  • 重点技术发展方向：提出六大前沿方向——低浓度CO2捕集、CO2强化采油（扩大波及体积）、CO2绿色燃料合成（甲醇等）、CO2微生物转化、CO2矿化封存协同产氢、地下储气库CO2垫气置换。
  • 中国发展思路与对策：提出低成本技术创新、局域化管网及集群化布局、基于区域差异的技术组合、政策与市场双驱动、跨学科跨产业协同五条路径。

本页内容由川海智库整理，用于帮助读者快速了解报告主题、核心观点和主要内容。由于报告量大、人工能力有限，部分观点、数据、统计口径或表述可能存在偏差，具体内容请以完整报告原文为准。

相关报告