在9月28日的新能源双碳论坛上，沙利文大中华区合伙人兼董事总经理陆景先生发布了《展望2040：全球二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)增长机遇》（以下简称《报告》）。
沙利文大中华区合伙人兼董事总经理 陆景先生
该报告对全球二氧化碳捕集利用与封存行业进行深入分析，从行业增长环境、增长机会及未来展望等多方面挖掘蓝氢应用碳捕集的行业价值，探究行业发展背后的驱动力，追踪生产工艺技术的市场发展。本报告关注二氧化碳捕集利用与封存行业整体运行态势的同时，聚焦各个二氧化碳捕集利用与封存行业细分领域的发展现状。
1 CCUS的定义
CCUS是指一系列可有效用于捕集大型点源（包括使用化石燃料或生物质作为输入燃料的发电厂和工业装置）中的二氧化碳的技术。从大气中捕集剩余的二氧化碳被称为直接空气捕获（DAC）。捕集后二氧化碳经过进一步处理，通过脱水除去其中的水分，然后压缩成致密相，再通过船舶或管道运输进行利用。
捕集
二氧化碳从各种工业源排放，如水泥生产、钢铁、石油和天然气生产、化石燃料制氢、天然气加工和火力发电。
根据排放强度的不同，二氧化碳在进入大气之前就会被捕获、压缩，然后被储存或利用。
通过采用不同的工程方法，可从点源中有效捕集高达90%的二氧化碳。
利用
二氧化碳可以贮存在地质贮存器中，地质贮存器使用的温度和压力与石油和天然气数百万年来固有的贮存温度和压力相同。
油田和气田是储存捕集后二氧化碳的首选地点，主要有两个原因：一是它们有能力将二氧化碳封存数百万年；二是数百年的石油和天然气勘探积累了大量研究经验。
盐碱地层在全球分布更广，具有数千亿吨的二氧化碳封存能力。
封存
二氧化碳可以贮存在地质贮存器中，地质贮存器使用的温度和压力与石油和天然气数百万年来固有的贮存温度和压力相同。
油田和气田是储存捕集后二氧化碳的首选地点，主要有两个原因：一是它们有能力将二氧化碳封存数百万年；二是数百年的石油和天然气勘探积累了大量研究经验。
盐碱地层在全球分布更广，具有数千亿吨的二氧化碳封存能力。
2 CCUS的分类
按技术类型分类，CCUS可分为化学吸收、物理吸收、物理吸附、纯氧燃烧、钙循环、化学循环、低温分离、DACCS、膜分离以及其他技术类型：其他包括直接分离、脱水和压缩、阿拉姆循环和清洁能源系统 (CES) 循环等。
来源：沙利文分析
3 全球CCUS行业增长因素分析
《报告》将从气候行动目标、低碳氢气生产技术、去碳化作用、中心枢纽和产业集群、负排放技术加速部署以及DACCS这六个核心角度切入CCUS行业发展背后的驱动因素。
来源：沙利文分析
符合《巴黎协定》的气候行动目标
2015年12月12日，全球196个缔约方通过了一项具有法律约束力的气候变化国际条约，以确保全球气温升幅不超过20℃。《巴黎协定》被誉为气候变化进程中的重要里程碑，它首次促使世界各国共同应对气候变化，并推动世界各国在2050年前实现净零排放。
CCUS是生产低碳氢气的重要技术
氢被认为是电力的化学孪生兄弟，其具有使包括交通、重工业、电力和建筑在内的一系列行业脱碳的潜力。目前生产的氢气约98%来自天然气或煤炭，每年排放800兆吨二氧化碳。这类氢产品被称为灰氢。在蓝色氢气生产中使用CCUS将有助于降低一半成本。预计到2050年，低排放氢气的年需求量将达到530百万吨/年（减排量为60亿吨），蓝色氢气可作为一种低成本/低碳选择。然而，只有使用近零排放工艺生产氢气，包括使用CCUS生产蓝色氢气，才能实现长期效益
CCUS在难以消减的行业中去碳化中的作用
要实现净零排放目标，必须针对所有能源密集型行业的排放，包括水泥、钢铁、肥料和化工等难以消减的行业。在占全球排放量20%的重工业中，化石燃料的替代品（如利用热能或工艺电气化产生的可再生能源）仍然非常昂贵。
利用用于运输和储存二氧化碳的CCUS中心枢纽和产业集群
通过降低捕集、运输和封存成本，可以提高CCUS的长期效益。这可以通过大规模压缩、脱水、管道输送和储存二氧化碳来实现，从而降低每吨二氧化碳的成本。CCUS中心枢纽枢纽有可能汇集、压缩、脱水和运输来自不同工业场所或产业集群的二氧化碳。除了管道的运营和维护成本外，还可以通过减少或分担电力消耗来降低压缩厂的资金成本。中心枢纽可以在碳捕集设施和贮存地点之间起到中枢的作用，与每个地点的单个压缩厂相比，枢纽可以实现灵活的压缩操作和更大的周转率。
更快地部署负排放技术
随着工业、能源和农业系统大气温室气体排放量的净增长，低排放技术，如核能、水电、碳捕获与封存、风能和太阳能，将不足以实现净零排放目标。要实现净零排放目标，必须采用负排放技术，如BECCS和DAC。负排放技术是从大气中净清除二氧化碳。
直接空气捕集与二氧化碳封存（DACCS）
从大气中捕集二氧化碳的直接空气捕获设施，从长远来看有可能捕集2,900万吨到3,000万吨的二氧化碳。DACCS是一种非常灵活的技术，具有很多优势：工厂可以与封存地点同处一地；可以部署在多风的地方，也可以与可再生电力一起使用。然而，与烟道气相比，大气中的二氧化碳浓度非常低；因此，浓缩二氧化碳所需的能量非常高。
4 整体及细分领域分析
在未来全球面临的挑战和发展趋势下，未来成功的关键增长机会包括可持续性即服务、中小型企业的数字技能提升和微型工厂的兴起。
01 细分领域——电力行业
全球电力需求预计将从2020年的22,500太瓦时增至2030年的28,611.1太瓦时，年复合增长率为2.4%。发电量占全球二氧化碳排放量的33%。
尽管由于向可再生能源和天然气的转移，燃煤发电厂的比例预计将在本十年内减少，但目前仍有约2,000千兆瓦的燃煤发电厂在运营，在退役前还有几十年的经济寿命。
02 细分领域——重工业
全球工业每年直接排放约80亿吨二氧化碳，其中水泥制造、钢铁生产和肥料与化学制品占70%。
随着发展中经济体人口和消费能力的增长，对工业产品的需求预计至少在2050年前还会增长；这将促使更多的捕集量增加，最终导致更多的二氧化碳排放。
根据国际能源机构的预测，工业排放量将从2020年的80亿吨增加到2060年的100亿吨。为了遵守《巴黎协定》并实现气候目标，到2060年，这些排放量应减少到47亿吨。
03 细分领域——石油和天然气行业
石油和天然气行业的业务活动占全球二氧化碳排放量的9%。这些排放主要来自开采和钻探、燃烧、逃逸性排放、原油运输、冶炼厂热能和电力以及氢气生产。
据预测，通过对现有工厂进行碳捕集技术改造，可减少石油和天然气行业33%的排放量。
预计石油和天然气行业的碳捕集市场收入将从2022年的8,230万美元增至2040年的24.3亿美元，年复合增长率为20.7%。
04 细分领域——生物质能综合碳捕获与封存(BECCS)
尽管低排放技术将有助于减少温室气体排放以及工业、电力和农业系统对能源的持续需求，但对实现气候目标至关重要的是负排放技术。
生物能CCS通过燃烧生物质生产的生物燃料来捕获生物源二氧化碳。如果这些二氧化碳被捕获和储存，则被视为净负排。
05 细分领域——直接空气碳捕获与封存(DACCS)
与BECCS不同，DACCS工厂直接从大气中提取二氧化碳。从大气中捕获二氧化碳非常困难，因为二氧化碳非常稀薄，需要高能量才能将其浓缩。
预计DACCS市场将从2024年的8亿美元急剧增长到2040年的106.8亿美元，年复合增长率为17.6%。
06 细分领域——CCUS产业集群
通过将工业中心与共享的二氧化碳运输和封存基础设施整合在一起，产业集群和枢纽将在加速采用和部署CCUS项目方面发挥关键作用。通过大规模压缩、脱水、运输和封存工业产业集群排放的二氧化碳，CCUS产业集群有助于降低成本。
07 细分领域——氢气制造
氢气目前的用途有限，但具有成本效益、低排放的蓝色氢气潜力巨大。在电池不可行的重型运输车辆中，氢有望在替代石油产品方面发挥关键作用。世界上98%的氢气来自煤（通过气化）和天然气蒸汽甲烷重整（SMR）。这两种方法都会在不使用CCS的情况下排放大量二氧化碳，因此是部署CCS的理想选择。
随着到2050年实现净零排放的压力不断增大，现有的大量天然气和煤炭制氢厂将必须改装碳捕集设备。应对这一挑战的方法之一是部署模块化解决方案，以节省时间和成本。
08 细分领域——垃圾发电
2050年，全球将产生34亿吨垃圾。目前，70%的垃圾被填埋或倾倒，这两种方式都会释放二氧化碳和甲烷等大量污染物。目前，全球有2,430多家垃圾发电厂在运营，预计到2027年将达到2,700家，城市固体废物（MSW）处理能力将达到5.3亿吨。
09 细分领域——利用
10 细分领域——封存
二氧化碳的地质封存利用的是地球地下数百万年来封存石油和天然气的相同压力和过程。只要有足够的深度（深度超过800米）和足够的孔隙度和渗透性，大大小小的封存地点都适合注入二氧化碳。
5 增长机会展望
《报告》将从气候行动目标、低碳氢气生产技术、去碳化作用、中心枢纽和产业集群、负排放技术加速部署以及DACCS这六个核心角度切入CCUS行业发展背后的驱动因素。
01 负排放技术
当我们实现净零排放时，仍有2.9Gt的二氧化碳将来自运输和工业部门。负排放技术，如生物能源捕获与封存（Bioenergy CCS）和直接空气捕获与封存（Direct Air Capture CCS），如果部署成功，可以帮助抵消这些难以消减的排放。
负排放技术是从大气中净清除二氧化碳。就生物能CCS而言，燃烧加工生物质产生的生物燃料所排放的二氧化碳被称为生物源二氧化碳。这种二氧化碳被认为是净零排放，如果这种生物源二氧化碳被捕获和储存，则被认为是负排放。
DACCS有潜力捕获29到36千兆吨二氧化碳，但捕获成本非常高，每吨在140到400美元之间，这是因为提高二氧化碳浓度需要大量能源。
02 CCUS即服务
高昂的资本成本和可预见的投资风险促使CCUS市场进行商业模式创新。CCUS即服务（CCUSaaS）是一种综合服务，将涵盖运营商减少二氧化碳排放所需的一切。
在这种商业模式中，客户只需为每吨二氧化碳付费，而服务提供商将在整个价值链中处理二氧化碳—从排放点到永久封存。
03 CCUS工业综合产业集群和中心枢纽
早期的CCUS项目采用点对点模式。过去，储存场地只有单一的源和汇。在许多情况下，这种模式在经济上并不可行，特别是对于较小的场地而言。
通过将工业中心与二氧化碳运输和储存基础设施共享，产业集群和中心将在加速CCUS项目部署方面发挥关键作用。
