2021年9月，習(xí)近平總書記在陝西考察時(shí)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(shí)現(xiàn)煤炭等化石能源脫碳，實(shí)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(huì)期間發(fā)佈強(qiáng)化氣候行動(dòng)聯(lián)合宣言，也把CCUS列為合作重點(diǎn)之一。光大綠色基金從國際實(shí)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(shí)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(gè)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。隨後，將壓縮後的CO2通過管道、船舶、卡車等運(yùn)輸方式從捕獲地運(yùn)送至利用或封存地。最後，將捕獲的CO2作為原料生產(chǎn)化肥、食品飲料、用於油田提高原油採集率?；?qū)O2永久封存於陸地或海上的地質(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)被捕集後，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(yùn)行的火電項(xiàng)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(jì)到2050年，仍將有60%的煤電項(xiàng)目運(yùn)行。通過CCUS手段降低排放，對實(shí)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)模製造低成本“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(shí)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)深度減排的手段。

二、CCUS各環(huán)節(jié)技術(shù)整體發(fā)展處於初期，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後進(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：對於CO2濃度較高的天然氣，捕集成本在15-25美元/噸。對於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(yùn)輸可依靠現(xiàn)有交通運(yùn)輸工具，管道是最經(jīng)濟(jì)方式。一般情況下，CO2捕集與封存利用不在同一地點(diǎn)，需要依靠現(xiàn)有交通運(yùn)輸方式進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。對於大規(guī)模運(yùn)輸需求，管道是最經(jīng)濟(jì)、最成熟的方式，此外船舶運(yùn)輸也較為常見。對於短距離、小規(guī)模的運(yùn)輸需求，可以使用卡車或鐵路，但相對成本更高。相比於CCUS其他環(huán)節(jié)，運(yùn)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，全生命週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、提高油田採油率等。其中，提高採油率（EOR）技術(shù)在大型CCUS項(xiàng)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(dòng)性，進(jìn)而提高採集率。根據(jù)國際能源署統(tǒng)計(jì)，全球超過50%CCUS項(xiàng)目使用EOR進(jìn)行末端處理。但也有觀點(diǎn)認(rèn)為，EOR的使用促進(jìn)了化石能源開採，從全週期的角度未達(dá)到“負(fù)碳”效果。

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圖3：目前CO2的主要用途分佈。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(chǔ)存化石燃料的機(jī)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）低於海上（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，但由於促進(jìn)了更多化石能源開發(fā)，實(shí)際減排貢獻(xiàn)有限，可以作為封存的補(bǔ)充，但無法替代。

三、全球大型CCUS項(xiàng)目多集中於北美，我國增長潛力大

（一）全球CCUS呈現(xiàn)“三多”特點(diǎn)：CO2多捕集於天然氣處理項(xiàng)目，多用於EOR目的，多位於北美。根據(jù)國際能源署統(tǒng)計(jì)，2020年全球共21個(gè)在運(yùn)營的大型CCUS項(xiàng)目，展現(xiàn)出三個(gè)明顯特點(diǎn)：一是CO2大多捕集於天然氣處理項(xiàng)目。原因一方面是在於必要性：天然氣在管道運(yùn)輸前需去除含有的CO2，否則易造成對管道的損壞。另一方面在於難度?。禾烊粴庵蠧O2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大多用於EOR驅(qū)油，而非封存?！敖?jīng)濟(jì)賬”是最重要原因：CO2 用於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(gè)純封存目的項(xiàng)目——挪威Slipner海上氣田項(xiàng)目才投入運(yùn)營。三是大部分CCUS項(xiàng)目位於北美。主要原因是美國對該類型項(xiàng)目的財(cái)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(xiàng)目規(guī)模目前普遍較小，未來發(fā)展?jié)摿Υ?。根?jù)生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)已投運(yùn)或建設(shè)中的CCUS示範(fàn)項(xiàng)目約40個(gè)，總處理能力300萬噸/年（全球大型項(xiàng)目單體處理規(guī)模一般在100萬噸/年以上）。主要呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一是項(xiàng)目規(guī)模普遍較小，與全球單體項(xiàng)目動(dòng)輒上百萬噸/年的處理能力有差距。近年來，國內(nèi)大型項(xiàng)目加速落地，中石油吉林油田EOR項(xiàng)目於2018年投運(yùn)，是亞洲最大的同類型項(xiàng)目，目前已封存200萬噸CO2。國家能源集團(tuán)國華錦界電廠15萬噸/年是國內(nèi)最大的火電CCUS項(xiàng)目，已於今年6月投運(yùn)。二是與煤炭相關(guān)項(xiàng)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(xiàng)目值得期待。

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圖4：國內(nèi)CCUS項(xiàng)目分佈。圖片來源：《中國CCUS年報(bào)（2021）》

四、CCUS技術(shù)設(shè)備項(xiàng)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(diǎn)。CCUS技術(shù)設(shè)備整體處於發(fā)展初期。碳捕集、碳利用是短期內(nèi)決定CCUS經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(xiàng)目煙氣中90%的CO2，並與末端碳利用環(huán)節(jié)形成良性聯(lián)動(dòng)，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(jì)性的同時(shí)，在全生命週期實(shí)現(xiàn)碳減排的技術(shù)，如建築材料、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(qiáng)度，並將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(cái)政支持、碳定價(jià)是構(gòu)建商業(yè)模型的關(guān)鍵。一類是財(cái)政補(bǔ)貼措施，如美國推出的45Q稅收抵免計(jì)畫：為CO2的地質(zhì)封存項(xiàng)目提供50美元/噸、EOR或其它利用項(xiàng)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(xiàng)目因此願(yuàn)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(diǎn)。另一類是碳定價(jià)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(jià)，在“買碳（配額）有成本，賣碳有收益”的機(jī)制下，推動(dòng)企業(yè)自願(yuàn)考慮採用包括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(jī)構(gòu)、個(gè)人參與意願(yuàn)為商業(yè)模型提供補(bǔ)充。全球來看，一些國外創(chuàng)投項(xiàng)目通過向機(jī)構(gòu)、個(gè)人出售減排憑證，獲得額外收入來源，對項(xiàng)目商業(yè)模型提供有力補(bǔ)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，並向企業(yè)和個(gè)人出售減排憑證。微軟、奧迪、科技金融獨(dú)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)勢在於“產(chǎn)品”透明性高、可計(jì)量，一些大型跨國企業(yè)、個(gè)人願(yuàn)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(dòng)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(diǎn)，機(jī)構(gòu)和個(gè)人自願(yuàn)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(xiàng)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)化升級和氫能並行發(fā)展機(jī)遇。相較於國際市場，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(diǎn)，具備制取“藍(lán)氫”的先天優(yōu)勢。投資機(jī)構(gòu)可因地制宜，結(jié)合各地特點(diǎn)，以CCUS技術(shù)作為平臺，推動(dòng)煤炭能源轉(zhuǎn)化升級和氫能並行發(fā)展，使我國在CCUS、氫能等實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域佔(zhàn)據(jù)領(lǐng)先。