CCUS产业浅析及发展前景

2024-02-27

【恒旭分享】

CCUS产业浅析及

发展前景

2024/02/27

2020年9月22日，习总书记提出了中国“碳达峰、碳中和”的战略目标。与发达国家相比，中国实现“双碳”目标时间更紧，任务更加艰巨。欧洲从碳达峰到目标碳中和时间为63年（1987年到2050年），美国为43年（2007年到2050年），中国只有30年（2030年到2060年）。2020年我国净碳排放量约为98.1亿吨，约占全球同期碳排放总量（约500亿吨）的五分之一，是碳排放绝对值最高的国家。国际能源署 (IEA) 认为全球实现净零排放主要手段包括可再生能源利用，提高能效和电气化，CCUS 是第四大贡献技术，占累积减排量的15%。

CCUS基本概念

CCUS技术，是指通过地质利用、化工利用和生物利用等资源化利用手段，将化石能源利用或工业过程排放的CO2以及从空气中捕集的CO2进行封存或转化为燃料和化工产品的技术手段，主要包括CO2捕集、输送以及封存及利用。

CCUS产业链详解

产业链上游是CO2捕集：是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程，主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链捕集。

产业链中游是CO2输送：是指将捕集的CO2运送到可利用或封存场地的过程。分为罐车运输、船舶运输和管道运输，其中罐车运输包括汽车运输和铁路运输两种方式。

产业链下游是CO2封存及利用：是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程。可分为CO2地质利用、CO2化工利用和CO2生物利用等。

图1：CCUS产业链详解

信息来源：《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》

CCUS的应用场景

CCUS的主要应用在利用环节，主要技术可分为CO2地质利用、CO2化工利用和CO2生物利用三大类。

CCUS应用探索主要集中在：

• CO2地质利用与封存技术：主要应用包括强化釆油、驱替煤层气、强化天然气开采强化页岩气开采地浸采铀技术、采热利用、强化深部咸水开采与封存等。

• CO2化学与生物利用技术：重整制备合成气、制备液体燃料、合成甲醇、制备烯烃、光电催化转化、合成有机碳酸酯、合成可降解聚合物、合成氰酸酯/聚氨酯、制备聚碳酸酯/聚酯材料、钢渣矿化利用、磷石膏矿化利用、钾长石加工联合矿化、混凝土养护利用、微藻生物利用、微生物固定合成苹果酸、气肥利用等。

CCUS发展历程

目前CCUS利用规模很小，2030年不同路径CCUS的减排量为1~4亿吨/年，2050年不同路径CCUS的减排量为30~68亿吨/年。

据IEA可持续发展情景，CCUS重要性随时间不断增加，CCUS的角色大致分为三个阶段：

• 第一阶段是2030年之前，重点将放在已有发电厂和工业过程的碳捕集，比如煤电、化学制品、肥料、水泥以及炼钢冶金。

• 第二阶段为2030年到2050年，CCUS部署将快速增加，尤其是在水泥、钢铁和化工产业中，将占到这个阶段中碳捕集增量的近三分之一。BECCS的部署也将快速增加，占到15%，尤其是在发电和低碳生物燃料方面。

• 第三阶段，2050年到2070年，捕集比前一阶段增长85%，其中45%来自于BECCS，15%来自于DAC。天然气相关的CO2捕集主要是来自于蓝氢(化石能源制氢+CCUS)生产及天然气发电。

图2：2050年和2070年CO2净排放量

信息来源：IEA

CCUS市场空间

根据IEA发展目标，2050年CCUS目标在15%，预计国内至少每年8亿吨。CCUS行业利用二氧化碳预计从2022年的985万吨/年提升到2050年的8亿吨/年，预计有80倍增长空间。

在一系列政策支持及技术进步推动下，我国CCUS市场规模逐步扩张，预计到2050年产值规模将达3,300亿元，2025-2050年GAGR约11.9%。

图3：中国CO2利用封存量以及产值规模预测

信息来源：IEA、海通证券等

无论在地质还是化工生物领域，二氧化碳的封存量和价值都在不断攀升。二氧化碳在地质利用和封存的价格预计从400下降到100元每吨；在化工和生物利用价格预计从每吨400下降到280元。

在化工和生物利用领域，二氧化碳最终产物的附加值较高，终端产品的产值预计是二氧化碳价格的10倍，预计到2050年，化工和生物利用领域预计到2050年带动相关产品产值560亿。

图4：中国地质利用封存以及化工和生物CO2利用量及价值

信息来源：IEA、海通证券等

CCUS技术发展

总体CCUS的技术利用，我国不弱于国外技术，但在地质利用领域弱于国外企业，目前有许多华人回国创业，带动国内技术发展。

图5：CCUS技术发展阶段

信息来源：《中国二氧化碳捕集利用与封存 (CCUS)年度报告 (2023)》

CCUS竞争格局

全球：世界上的CCUS项目超过400个，有65个商业CCS设施。正在运行中的CCS设施每年可捕集和永久封存约4000万吨CO2。在运行、在建和规划的项目中，年捕集量在40万吨以上的大规模综合性项目有43个，62%的捕集量集中在北美和欧洲地区，其次是澳大利亚和中国。

图6：2022年全球CCUS主要参与者市场份额

信息来源：弗若斯特沙利文《展望2040-全球二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)增长机遇》

CCUS未来发展前景趋势

强制性减排与碳交易市场推动行业发展：目前CCUS项目多处在研发和示范阶段，其主要的驱动力来源于政府的资金支持和国家激励政策，以及税收等因素。随着产业的发展，当从示范阶段走向大规模工业化推广和商业化运行阶段，强制性减排与碳交易市场可能成为其主要的驱动因素，转型减少碳排的企业则可以不用支付碳交易成本。
碳关税推动行业发展：欧洲碳边界调整机制（CBAM）协议，也被称作碳关税或碳边境调节税，是指在实施国内严格气候政策的基础上，要求进口或出口的高碳产品缴纳或退还相应的税费或碳配额，初步覆盖范围包括钢铁、铝、水泥、化肥、电力以及氢能等行业。碳关税实施后，中国出口企业需要缴纳碳关税，对企业的利润影响巨大，出口企业已缴纳的碳税可以抵扣，但中国碳价低，因此相关行业都在转型，减少自身碳排，否则需要按照欧洲高碳价支付碳排放。
碳交易市场未来覆盖面扩大：未来我国碳排放覆盖范围从45亿吨提升至80亿吨，覆盖行业扩大，CCER的抵扣比例增加，CEA减少。碳关税政策落地，倒逼国内加速碳市场建立。
CCUS项目未来有可能通过碳市场获得额外收益：中国有CCUS项目在报生环部沟通，如方法学通过，则可以通过碳市场获得碳交易收入。

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