（一）环境与现状

随着全球气候变暖，极端气候频发，气候变化对生态环境和经济社会的影响日益显著。自工业革命以来，化石燃料的大量消耗，导致大气中的二氧化碳（CO2）体积分数从1850年的280ppm增长到了2000的368ppm；20世纪地球平均温度上升约0.6℃，海平面平均每年以1mm-2mm的速度上升，因此，针对CO2减排的技术研究和政策推动已刻不容缓。

碳捕集与封存（CCUS/CCS）作为一项有望实现化石能源大规模低碳化利用的技术，已受到国际社会的广泛关注。国际能源署（IEA）指出，若要实现2℃和1.75℃的温升目标，CCS 的累计减排贡献分别可达到14% 和32%。鉴于CCUS 对应对气候变化和碳减排的重要作用，欧美发达国家已在探索给予CCUS 与其它清洁能源同等政策的支持力度，以加快CCUS 产业化进程。2012年4月13日德国政府通过的《二氧化碳捕集、运输与永久封存技术示范与应用法律草案》、欧盟的《碳捕集与封存指令》、美国的《CO2捕集、运输和封存指南》、澳大利亚《CO2捕集与封存指南-2009》以及IEA 提出的CCS技术路线，以上这些文件中，都强调了CCS 技术的环境安全问题。英国已实施了碳捕集预留（CCR，carboncapture readiness）制度，所有新建电厂都要符合碳捕集预留制度的要求，为未来实施CCS 预留空间。与此同时，多边国际合作机制，如碳收集领导人论坛（CSLF）、创新使命部长级会议（MI）、清洁能源部长级会议（CEM）等，都从不同方面推动了CCUS 的发展。

当前，我国以煤炭为主的能源结构短时间内将不会改变。大量煤炭的消耗已使我国成为了全世界CO2排放总量最多的国家，同时也是20年间排放增长最多的国家。我国对气候变化问题采取了一系列积极的战略措施。2007年，国家发改委提出的《中国应对气候变化国家方案》提出了到2020年，单位国内生产总值能源比2005年下降20%；而在哥本哈根召开的联合国气候变化大会第十五次缔约方会议（COP15）中，中国提出了到2020年，单位国内生产总值排放二氧化碳比2005年下降40%；在2015年巴黎气候大会上，中国承诺2030年排放总值将达到峰值，且单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。CCUS是我国减少CO2排放、保证能源安全、构建生态文明和实现可持续发展的重要手段，我国也将大力推动CCUS技术研究及工程示范。2011年，科学技术部社会发展科技司和中国21世纪议程管理中心共同发布了《中国碳捕集、利用与封存（CCUS）技术发展路线图研究》（以下统称“2011 版路线图”）报告。2013年3月11日，科技部发布了《“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展专项规划》、5月15日发改委发布了《关于推动碳捕集、利用和封存试验示范的通知》。2016年4月19日发改委发布了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》、10 月27日国务院印发《“十三五”控制温室气体排放工作方案》。上述政策的颁布，推动着CCUS 技术的发展，并将CCUS 技术纳入我国战略性新兴技术目录以及国家重点研发计划、科技创新2030-“煤炭清洁高效利用”重大项目的支持范畴。

近年来，CCUS在全球范围内得到快速发展，其中美国处于大规模CO2捕集、利用和封存的领导地位。2017年世界最大的燃烧后CO2捕集工程美国Petra Nova项目正式运行，设计规模140万吨/年，再生热耗2.8 GJ/t CO2，吸收剂损耗速率是传统MEA吸收剂的20%。2010年美国Kemper County捕集能力350万吨/年IGCC项目开始建设，尚未投运。CO2驱油（EOR）与封存技术已有十多个大规模项目在北美实现商业化运行。CO2陆地大规模运输主要采用管道输送，北美已建设6000多公里的管道系统。

“十三五”期间，我国加大了CCUS的技术研发与示范的支持力度。通过国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）和国家科技支撑计划，围绕CO2捕集、利用与地质封存等相关基础研究、技术研发与示范进行了系统部署。正在开展实施的“十三五”国家重点研发计划重点专项以及准备启动的科技创新2030--重大项目，也将CCUS 技术研发与示范列为重要内容。另外，我国还注重CCUS相关能力建设和国际合作交流，推动成立了中国CCUS产业技术创新战略联盟，加强国内CCUS技术研发与示范平台建设，促进产学研结合；参与国际标准制定，与IEA、CSLF等国际组织开展了广泛合作，与欧盟、美国、澳大利亚、加拿大、意大利等国家和地区围绕CCUS开展了多层次的双多边科技合作。

基于上述工作，中国企业积极开展CCUS技术研发与示范活动，针对CO2捕集方面，已建成多套十万吨级以上燃烧后捕集装置，捕集技术成本约300-450元/tCO2，能耗约为3.0 GJ/tCO2，发电效率损失10~13个百分点；建成IGGC电厂十万吨级燃烧前捕集装置，捕集技术的成本约为250~430 元/t CO2，能耗约为2.2 GJ/t CO2，发电效率损失7~10个百分点；建成0.3MW、3MW、35 MW的富阳燃烧试验装置，捕集技术的成本约为300~400元/t CO2，发电效率损失8~12个百分点。针对CO2封存方面，我国已完成了全国范围内CO2理论封存潜力评估，陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿t以上。陆上咸水层封存技术完成了10万t/a规模的示范，海底咸水层封存、枯竭油田、枯竭气田封存技术完成了中试方案设计与论证。基于当前技术水平，并考虑关井后20年的监测费用，陆上咸水层封存成本约为60元/t CO2，海底咸水层封存成本约为300元/t CO2，枯竭油气田封存成本约为50元/t CO2。

（二）技术发展趋势

2011版路线图发布以来，CCUS各环节关键技术取得较大进展，成本和收益已逐渐成为制约技术进一步发展的瓶颈，集成优化成为当务之急。2035年以前，亟需实现碳捕集关键技术突破、研发低成本低能耗的工艺设备，加块CO2利用技术研发、设备研制，以带动新一代CCUS技术的突破，为其后全流程多污染物与CO2协同脱除技术系统集成和大规模示范打下基础。

（1）碳捕集关键技术突破与低成本低能耗的工艺设备研发

我国目前CO2的排放源主要是燃煤发电厂，针对燃煤发电厂排放的CO2捕集主要分为三个途径，分别为燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。燃烧前捕集主要应用于IGCC系统，技术应用具有较大局限性，投资成本高，IGCC电厂效率降低7-10%。富氧燃烧利用制氧技术产生混合气代替空气燃烧，获得高浓度CO2烟气，可直接进行CO2捕集，该技术中制氧系统消耗大量能量，使电厂发电效率降低10-12%。燃烧后捕集是目前最成熟的技术，包括吸附法、物理/化学吸收法及膜分离法，该技术工艺相对简单，工艺适应性强，但能耗较高，发电效率降低8-13%。

目前高能耗的碳捕集技术是制约我国CCUS技术发展的重要因素，如何实现碳捕集关键技术的重大突破，开发低成本低能耗的工艺设备及材料，已成为我国未来研究重点。例如针对燃烧前捕集的低能耗CO2分离技术及设备、合成气高效转化技术及设备、化工-动力多联产的系统集成技术；针对富氧燃烧的低成本制氧技术及高效制氧机开发、增压富氧燃烧、富CO2烟气压缩钝化及高效富氧锅炉开发；针对燃烧后捕集的高效低成本吸附剂/吸附材料/吸收剂的研发、膜分离和固体吸附集成与耦合优化、高效低耗吸收塔/解吸塔研发等。

（2）加块CO2利用技术研发、设备研制

CO2捕集后的资源化利用有助于降低碳捕集的成本，推动燃煤电厂CO2捕集技术的升级，具有社会效益和经济效益“双赢”属性，主要包括地质利用和化工利用两方面。地质利用主要应用于强化多种类型石油、天然气、铀矿等资源开采。例如CO2强化石油开采（CO2-EOR）技术目前比较成熟，在我国具有巨大的应用潜力，未来研究重点在CO2脱水除尘技术升级、抗腐蚀注气管道及高效注气压缩机的研发。化工利用目前的研究方向主要包括合成甲醇技术、合成聚合物多元醇技术、合成有机碳酸酯技术等，重点研究可强化CO2转化的催化剂。

（3）全流程多污染物与CO2协同脱除技术系统集成及工程示范

我国燃煤电厂烟气主要污染物防控技术已经取得重大进步，烟气主要污染物超低排放技术实现了主要污染物达到天然气排放限值要求，但烟气中还存在含F、Cl的酸性气体、SO3、NH3、有机污染物等可凝结颗粒物前驱物，以及Hg、As、Se、Pb、Cr、Cd、Ni、Co等重金属，如何实现上述污染物深度脱除仍面临挑战。同时，燃煤烟气CO2捕集技术独立于现有烟气治理系统，如何实现多污染物和CO2协同减排，进一步降低投资运行成本，提高系统稳定性，仍需亟待解决。

针对燃煤烟气多污染物与CO2的高效低成本协同减排的重大需求，研发高性能复合吸收剂/吸附材料，实现多种污染物和CO2的低成本高效捕集-吸收-脱除；形成高性能复合吸附剂/吸附材料制备-分离提取-再生-有效资源利用的全生命周期绿色规模化的生产技术，实现有效资源的高效分离和循环利用；开发可独立可耦合的强化多污染物和CO2脱除的关键技术及新型反应器；集成优化多污染物高效脱除技术和可独立可耦合的CO2协同控制技术，在典型燃煤电站实现工业验证，对推动我国节能减排、低碳发展具有重大意义。

（三）法规与标准配套

目前我国还没有建立相关的法律法规及技术标准，随着CCUS技术的发展，技术标准将对产业的发展起着规范、提升以及引领作用。针对法律法规、技术标准的制定提供以下建议：

（1）结合我国国情，依据CCUS技术发展规划和《中国碳捕集、利用与封存技术发展路线图》，结合我国CCUS工程建设与示范应用经验，针对我国的环境影响评价、大气污染状况、地质矿藏开发等方面的具体情况，制定相关的法律法规及技术标准，规范我国的CCUS技术发展和示范工程建设。

（2）进行系统规划，加强CCUS 技术标准体系建设，形成CCUS的标准体系和框架，力争引导全球在这方面的发展趋势，发挥标准对技术和产业的引领作用。

（3）标准的制定应坚持“需求驱动”的原则。一方面调研CCUS示范项目产业链上各环节对标准的需求，为我国CCUS 国家标准和行业标准的立项和制定提供依据，特别针对碳捕集关键技术制定相应的技术标准、设计规范，对于重点工艺设备及材料，例如吸收塔、解吸塔、吸附剂/吸收剂制备等，应单独制定设备技术设计、选型及制备的标准；另一方面，应重点对全国乃至世界范围内CCUS示范项目进行深入的调研和梳理，积累全产业链的工程经验和技术数据，为我国CCUS技术标准制定及标准体系建设打下坚实的基础，也为我国大规模开展CCUS做好准备。

（4）国家应把握技术发展方向，协调各行业、企业间的利益分配，促进跨行业多部门联合攻关，建立协作机制，明确各相关部门CCUS技术标准具体工作事项，进而有效开展CCUS标准体系建设工作。