2021年9月，習(xí)近平總書記在陜西考察時指出，“煤炭能源發(fā)展要轉(zhuǎn)化升級，走綠色低碳發(fā)展的道路”。碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)是實現(xiàn)煤炭等化石能源脫碳，實現(xiàn)工業(yè)脫碳的必要技術(shù)手段之一，對碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。從全球來看，發(fā)展CCUS技術(shù)同樣凝聚了各國應(yīng)對氣候變化的共識。11月10日，中、美兩國在聯(lián)合國氣候變化格拉斯哥大會期間發(fā)布強化氣候行動聯(lián)合宣言，也把CCUS列為合作重點之一。光大綠色基金從國際實踐出發(fā)，站在PE/VC投資角度開展相關(guān)研究，現(xiàn)將成果簡要分享如下：

一、CCUS是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)手段

（一）CCUS是指對CO2進(jìn)行捕集、利用和封存的相關(guān)技術(shù)組合。具體分為四個環(huán)節(jié)：首先，由化石燃料以及生物質(zhì)燃料電站、工業(yè)設(shè)施煙氣中捕集CO2 ，或直接從空氣中捕集CO2。隨后，將壓縮后的CO2通過管道、船舶、卡車等運輸方式從捕獲地運送至利用或封存地。最后，將捕獲的CO2作為原料生產(chǎn)化肥、食品飲料、用于油田提高原油采集率?；?qū)O2永久封存于陸地或海上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。2020年，全球產(chǎn)生337億噸CO2，僅有1.6億噸通過CCUS技術(shù)被捕集后，被利用或封存。

（二）CCUS對能源脫碳、工業(yè)脫碳具有重要意義。一是CCUS是降低已運行的火電項目（以煤電為代表）碳排放的最重要方式。這些電站碳排放量大，僅煤電就貢獻(xiàn)了全球三分之一的CO2。為了保障電網(wǎng)穩(wěn)定和供電需求，這些電站無法大面積迅速關(guān)停，預(yù)計到2050年，仍將有60%的煤電項目運行。通過CCUS手段降低排放，對實現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。二是CCUS能夠迅速提供大規(guī)模制造低成本“藍(lán)氫”方式?！八{(lán)氫”是指裝備CCUS的化石燃料制氫手段，比“灰氫”（未裝備CCUS的化石燃料制氫方式）更有效控制碳排放，同時成本僅為“綠氫”（可再生能源電解水制氫）一半。在至少10年內(nèi)，是最具優(yōu)勢的制氫方式。

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圖1：綠氫、藍(lán)氫、灰氫的成本下降預(yù)測曲線。圖片來源：Hydrogen Council

三是CCUS是水泥鋼鐵等項目的關(guān)鍵脫碳方式。水泥和鋼鐵生產(chǎn)排放的CO2占全球總排放約15%。在其生產(chǎn)過程中，因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量CO2，無法單純通過清潔能源替代避免碳排放。CCUS是唯一或最高效實現(xiàn)深度減排的手段。

二、CCUS各環(huán)節(jié)技術(shù)整體發(fā)展處于初期，降本是關(guān)鍵

（一）CO2捕集是成本最集中環(huán)節(jié)，不同煙氣濃度的捕集成本區(qū)別較大。CO2捕集成本一般占總成本的60%至85%。按處理階段主要分為兩類：一是在化石燃料燃燒后進(jìn)行捕集，具體手段包括化學(xué)吸收、物理吸附、膜分離等。二是在燃燒前進(jìn)行捕集，具體手段如富氧燃燒、煤氣化等。根據(jù)煙氣中CO2的濃度不同，捕集成本也有很大差別：對于CO2濃度較高的天然氣，捕集成本在15-25美元/噸。對于CO2濃度較低的電站、煉鋼廠煙氣，捕集成本一般超過40美元/噸，甚至可能超過100美元/噸。

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圖2：碳排放主要部門在不同濃度下CO2捕集成本。圖片來源：國際能源署，光大綠色基金整理

（二）CO2運輸可依靠現(xiàn)有交通運輸工具，管道是最經(jīng)濟方式。一般情況下，CO2捕集與封存利用不在同一地點，需要依靠現(xiàn)有交通運輸方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運。對于大規(guī)模運輸需求，管道是最經(jīng)濟、最成熟的方式，此外船舶運輸也較為常見。對于短距離、小規(guī)模的運輸需求，可以使用卡車或鐵路，但相對成本更高。相比于CCUS其他環(huán)節(jié)，運輸環(huán)節(jié)的技術(shù)發(fā)展空間較為有限。

（三）CO2利用已有近50年歷史，全生命周期下的脫碳效果存爭議。每年全球?qū)O2的使用量達(dá)到2.3億噸，主要用途包括作為原料生產(chǎn)化肥、食品飲料、提高油田采油率等。其中，提高采油率（EOR）技術(shù)在大型CCUS項目中最為常見：70年代起，國際石油公司就通過將超臨界CO2注入到枯竭油井，提高原油流動性，進(jìn)而提高采集率。根據(jù)國際能源署統(tǒng)計，全球超過50%CCUS項目使用EOR進(jìn)行末端處理。但也有觀點認(rèn)為，EOR的使用促進(jìn)了化石能源開采，從全周期的角度未達(dá)到“負(fù)碳”效果。

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圖3：目前CO2的主要用途分布。圖片來源：光大綠色基金整理

（四）CO2封存能夠有效產(chǎn)生“負(fù)碳”效果，需突破成本瓶頸。封存就是將捕集到的CO2注入地下或海底的自然“容器”中，進(jìn)行長期保存，避免釋放到空氣中。適合CO2封存的地形主要包括兩種：一是地質(zhì)封存，即模仿自然界儲存化石燃料的機制，把CO2封存在地層中，具體包括廢棄油氣層、深層鹽水層。二是海洋封存，基本原理是利用深海龐大的水體體積及CO2在水體中較高的溶解度，使海洋成為封存CO2的容器。成本方面，利用廢棄油氣層封存成本最低，而陸上封存成本（中位數(shù)10美元/噸）低于海上（中位數(shù)35美元/噸）。值得注意的是，在CO2利用環(huán)節(jié)提及的EOR技術(shù)體現(xiàn)了一定的封存理念，且能產(chǎn)生正收益，但由于促進(jìn)了更多化石能源開發(fā)，實際減排貢獻(xiàn)有限，可以作為封存的補充，但無法替代。

三、全球大型CCUS項目多集中于北美，我國增長潛力大

（一）全球CCUS呈現(xiàn)“三多”特點：CO2多捕集于天然氣處理項目，多用于EOR目的，多位于北美。根據(jù)國際能源署統(tǒng)計，2020年全球共21個在運營的大型CCUS項目，展現(xiàn)出三個明顯特點：一是CO2大多捕集于天然氣處理項目。原因一方面是在于必要性：天然氣在管道運輸前需去除含有的CO2，否則易造成對管道的損壞。另一方面在于難度小：天然氣中CO2濃度較高，捕集難度較小、成本較低（15美元/噸）。二是捕集到的CO2大多用于EOR驅(qū)油，而非封存?！敖?jīng)濟賬”是最重要原因：CO2 用于EOR驅(qū)油可帶來收益，在上世紀(jì)70年代就開始被使用；CO2封存造成成本，直到1996年，全球首個純封存目的項目——挪威Slipner海上氣田項目才投入運營。三是大部分CCUS項目位于北美。主要原因是美國對該類型項目的財政支持手段在前期相對充分，且CO2管道較為發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施較為完備。

（二）我國CCUS項目規(guī)模目前普遍較小，未來發(fā)展?jié)摿Υ蟆８鶕?jù)生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)計，國內(nèi)已投運或建設(shè)中的CCUS示范項目約40個，總處理能力300萬噸/年（全球大型項目單體處理規(guī)模一般在100萬噸/年以上）。主要呈現(xiàn)兩個特點：一是項目規(guī)模普遍較小，與全球單體項目動輒上百萬噸/年的處理能力有差距。近年來，國內(nèi)大型項目加速落地，中石油吉林油田EOR項目于2018年投運，是亞洲最大的同類型項目，目前已封存200萬噸CO2。國家能源集團國華錦界電廠15萬噸/年是國內(nèi)最大的火電CCUS項目，已于今年6月投運。二是與煤炭相關(guān)項目比例較高，這與我國“富煤貧油少氣”的資源情況密切相關(guān)，未來圍繞CCUS+化石能源制氫的“藍(lán)氫”項目值得期待。

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圖4：國內(nèi)CCUS項目分布。圖片來源：《中國CCUS年報（2021）》

四、CCUS技術(shù)設(shè)備項目受到風(fēng)投資金關(guān)注。

（一）碳捕集和碳利用相關(guān)技術(shù)設(shè)備是創(chuàng)投資金關(guān)注重點。CCUS技術(shù)設(shè)備整體處于發(fā)展初期。碳捕集、碳利用是短期內(nèi)決定CCUS經(jīng)濟性高低的關(guān)鍵，投資案例相對較多。一是在碳捕集環(huán)節(jié)，重點關(guān)注低CO2濃度的捕集技術(shù)降本增效。2021年3月， Svante完成1億美元規(guī)模的D輪融資，由淡馬錫領(lǐng)投。其設(shè)備通過固體吸附劑，分離水泥廠等項目煙氣中90%的CO2，并與末端碳利用環(huán)節(jié)形成良性聯(lián)動，形成成本較低的CCUS解決方案。二是在碳利用環(huán)節(jié)，關(guān)注增加CCUS經(jīng)濟性的同時，在全生命周期實現(xiàn)碳減排的技術(shù)，如建筑材料、衍生燃料的制取。2021年初，Carboncure獲得亞馬遜、三菱投資。該公司設(shè)備將已捕獲的CO2以精確劑量注入濕水泥，生成碳酸鈣，作為混凝土的成分使用，提升混凝土強度，并將CO2以固體形式進(jìn)行封存。

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圖5：CCUS技術(shù)成熟度。圖片來源：國際能源署，光大綠色基金整理

（二）財政支持、碳定價是構(gòu)建商業(yè)模型的關(guān)鍵。一類是財政補貼措施，如美國推出的45Q稅收抵免計劃：為CO2的地質(zhì)封存項目提供50美元/噸、EOR或其它利用項目提供最多35美元/噸的稅收抵免優(yōu)惠。部分電力、工業(yè)項目因此愿意配置CCUS設(shè)施，活躍在北美的CCUS技術(shù)設(shè)備企業(yè)也將50美元/噸視為關(guān)鍵的盈利平衡點。另一類是碳定價措施，如全國碳排放權(quán)交易市場在今年正式啟航，為碳排放合理定價，在“買碳（配額）有成本，賣碳有收益”的機制下，推動企業(yè)自愿考慮采用包括CCUS在內(nèi)的減排手段，為技術(shù)設(shè)備供應(yīng)商提供訂單來源。

（三）機構(gòu)、個人參與意愿為商業(yè)模型提供補充。全球來看，一些國外創(chuàng)投項目通過向機構(gòu)、個人出售減排憑證，獲得額外收入來源，對項目商業(yè)模型提供有力補充。瑞士Climeworks近期完成1.1億美元融資，是目前最大規(guī)模的CCUS技術(shù)設(shè)備投融資案例之一。該公司利用地?zé)岬惹鍧嵞茉?，由空氣中直接捕集CO2，并向企業(yè)和個人出售減排憑證。微軟、奧迪、科技金融獨角獸Stripe都是其客戶。由空氣中直接捕集CO2的技術(shù)成本雖然較高（空氣中CO2含量極低，捕集難度大），但優(yōu)勢在于“產(chǎn)品”透明性高、可計量，一些大型跨國企業(yè)、個人愿為其“埋單”。

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圖6：Climeworks的直接由空氣捕捉CO2（DAC）設(shè)備

五、對我們的啟示

一是持續(xù)關(guān)注國際市場動態(tài)，預(yù)測未來投資方向。CCUS是未來確定發(fā)展方向，在國內(nèi)也存在巨大增長空間。各國的政策支持手段各有特點，機構(gòu)和個人自愿參與碳減排意識也有差別。單從CCUS相關(guān)技術(shù)設(shè)備的投資來看，歐美市場的創(chuàng)投項目和資金相對更加活躍，可以對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、投資形成參考。

二是關(guān)注國內(nèi)煤炭能源轉(zhuǎn)化升級和氫能并行發(fā)展機遇。相較于國際市場，我國具備煤資源豐富、對氫能產(chǎn)業(yè)政策支持力度大等特點，具備制取“藍(lán)氫”的先天優(yōu)勢。投資機構(gòu)可因地制宜，結(jié)合各地特點，以CCUS技術(shù)作為平臺，推動煤炭能源轉(zhuǎn)化升級和氫能并行發(fā)展，使我國在CCUS、氫能等實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先。