3 全球CCUS现状
3.1 CCUS在全球应对气候变化中的作用
CCUS能够实现化石能源利用产生的CO2近零排放，在各类减排技术中，被认为未来将填补能效和可再生能源技术减排的不足。2014年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在第五次评估报告中指出，CCUS对于全球温室气体减排具有非常重要的意义。IPCC综合评估各类2100年减排情景的权威模型结果（模型的个数见图3-1中的n），认为在2100年实现450ppm❶ CO2当量浓度（控制升温2℃目标）的情景中（简称450情景），CCUS技术发挥至关重要的作用。绝大多数不考虑CCUS技术的模型，都无法在2100年实现450ppm CO2当量浓度（图中模型个数大幅降低）的目标。
图3-1 实现450情景下不同模型模拟的排放水平
注：450情景：实现2100年控制升温2℃（450ppm CO2当量浓度）情景。
IPCC认为，CCUS技术对于全球温室气体减排成本也具有重要影响。如图3-2所示，如果没有CCUS，实现450情景目标的成本将会上升1.5～4倍。图中展示了相对2100年的理想情景［控制CO2当量浓度在430～480ppm（右）和530～580ppm（左）两种情景］，关键技术的变化将大幅提高减排成本。CCUS技术在2030年相对于其他低碳技术，将更具有市场竞争力，在2030年以后将在全球温室气体减排中发挥重要作用。
图3-2 2100年有CCUS和没有CCUS的减排成本情景
注：箱线图展示了各类模型模拟情景的结果范围。纵坐标轴是相对于2100年的理想情景的成本倍数。
国际能源署（IEA）认为，只要化石燃料和碳排放密集型产业继续在经济中发挥主导作用，CCUS就是一项重要的温室气体减排解决方案。CCUS减排CO2的总量将快速增加。IEA在2016年的能源技术展望中提出，2013年到2050年，CCUS技术需要实现12%的累计减排量，捕集和封存累计940亿吨的CO2（大约到2030年，实现80亿吨累积量），才能实现450情景的目标（图3-3）。
图3-3 相对基准情景实现450情景各种减排技术的贡献度
注：相对基准情景，在实现2100年控制升温2℃（450ppm CO2当量浓度）目标中，各类减排技术的贡献占比。
在IEA控制升温2℃目标中，2040年全球430GW的电厂要采用CCUS技术，这些电厂中的60%是煤电厂，其中75%采用CCUS技术的煤电厂在中国。675GW煤电产能将在2040年前提前退役。2040年，采用CCUS技术电厂的发电量占全球总发电量的10%。中国是在国家自主贡献（INDC）中明确提出CCUS的10个国家之一，充分显示了中国对CCUS的重视。CCUS到2050年的累计减排量将达到520亿吨，主要来自燃煤发电厂。燃煤电厂的CCUS减排量在2050年达到400亿吨，占电力行业CCUS减排量的80%。到2050年，有850GW的电厂要采用CCUS技术，生产5000TW·h或者全球12%的电力。2050年，570GW运行的煤电产能安装CCUS技术，占总煤电产能的四分之三。这些采用CCUS技术的煤电厂产生3300TW·h电力，占全球电力生产的8%（图3-4）。
图3-4 全球450情景下2040年电力行业的减排
注：新政策情景指当前已经宣布或者规划（尚未实施）的各类低碳政策以及在2016年《巴黎协定》上的国家自主贡献（INDC）。
在IEA的控制升温2℃目标中，CCUS对于电力行业，尤其是煤电行业减排具有决定性的作用。2050年，如果没有CCUS，煤电基本上没有存在的空间。煤电在没有CCUS的情景下，发电量将从3340TW·h下降到21TW·h，而可再生能源的占比将大幅增加，从67%提高到75%。如果没有CCUS，2050年电力行业额外增加的投资（不包括电力储存和网络建设）至少有3.5万亿美元（图3-5）。
图3-5 2050年不同450情景下电力行业各种能源占比
在IEA的控制升温2℃目标中，到2040年，CCUS将在工业部门（不包括电力行业）的减排中占据非常重要的地位，承担的减排量（相对于新政策情景）占工业部门总减排量的30%，减排量达到50亿吨CO2。CCUS技术使得工业部门每年平均以1.4%的速率实现去碳化（图3-6）。
图3-6 全球450情景下2040年工业行业（不包括电力行业）的减排情景
在控制升温2℃目标中，到2050年，CCUS要在工业部门贡献290亿吨的CO2减排量，相比基准情景的累积减排量占工业行业累积减排量的20%。CCUS主要应用在三个行业（石油化工、钢铁和水泥）。到2050年，石油化工行业有110亿吨的CO2减排量，是工业部门中利用CCUS技术实现减排量最大的行业。CCUS主要考虑布局在氨生产、甲醇生产以及高附加值的化工品生产等产业中。到2050年，钢铁行业有100亿吨的CCUS的CO2减排量，占钢铁行业累积减排量的19%；水泥行业有80亿吨的CCUS的CO2减排量。CCUS在水泥行业中的减排有着非常特殊的作用，CCUS技术的减排占水泥行业累积减排量的48%（图3-7）。
图3-7 全球450情景下2050年的工业部门（不包括电力行业）减排情景
尽管研究人员和公众对于CCUS重要性的认识日益加深，但由于全球气候政策和经济发展原因，对于CCUS的政策和资金支持却总有波动。在2010年，全球对于CCUS的资金支持达到300亿美元，但此后CCUS的发展却不容乐观。2014年IPCC第五次评估报告第三工作组明确肯定了CCUS的重要作用，再次提高了社会对CCUS的关注。2015年《联合国气候变化框架公约》第二十一次缔约方会议（COP21）通过了《巴黎协定》，2016年在纽约签署该协定，2016年11月4日，《巴黎协定》正式生效。《巴黎协定》为2020年后全球应对气候变化行动做出重要安排，对于推动CCUS发展具有重要的意义（图3-8）。IEA的最新研究表明，为了达到《巴黎协定》的目标，到2040年需要开展超过2000个CCUS项目，CCUS技术需要贡献14%的减排量。澳大利亚全球碳捕集与封存研究院（GCCSI）2017年年度报告认为，在完全相同的能源供应基础上，CCUS的成本比间歇的可再生能源的成本低，而且CCUS的成本在持续下降。
图3-8 全球不同时期针对CCUS的态度和政策
注：NER 300是全球最大的资助创新低碳能源技术的计划。COP会议是指联合国气候变化框架公约缔约方会议。FutureGen计划是燃煤电厂建立CCUS技术从而使其接近CO2零排放。