水（shuǐ）泥行業是我國重要的基礎原材（cái）料產業，水泥廣泛應用於（yú）土木建築、水利（lì）工程（chéng）等領域，在改善民（mín）生、推動國家經（jīng）濟建（jiàn）設方麵（miàn）發揮了重要作用。我（wǒ）國是全球最大（dà）的水泥生（shēng）產和消費國，連續十餘年保持世（shì）界（jiè）首位。據（jù）統計，2023年全國水泥產量達到20.23億噸，占全球（qiú）總產量的49.68%。

    水泥生產消耗大量的煤炭（tàn）、電力（lì）及（jí）石灰石原材料，是我國能源消耗和碳排放量較高（gāo）的工業之一，也是建材行業中碳排放量最大（dà）的行業。2020年（nián），我（wǒ）國建材行業二氧化碳排放總量為14.8億噸（dūn），其（qí）中水泥行業的直接二氧化碳排放量為12.3億噸，占建材行業總碳排放的83.11%，占全國碳（tàn）排放總量的12.4%。

水泥行（háng）業CCUS發展前景

    二氧（yǎng）化碳捕集利用與封（fēng）存（CCUS）作為一項能夠實現二氧化碳深度（dù）減排並資源化利用的關鍵技術，在全球範圍內備受關注。鑒於我國能源結構以高碳為主，工（gōng）業製造碳排放量較大，大力推動減汙減碳（tàn）和末端固碳的（de）CCUS技術，將為我國生態文明建設（shè）以及實現碳達峰碳中和目標提供有力（lì）支撐。

    水泥燒成碳排放量大，CCUS既是水泥行業實現碳中和（hé）目標的必然選擇，也是亟需發展的對象。近年來，在雙碳目標的推動下，國家加大了對CCUS的係統性支持，從政策、技術、產業、標準、金融等（děng）多個角度推動CCUS發展。水泥行業也積極推進CCUS項目建設並取（qǔ）得了一係列重要進展和成果。但是，由於水泥窯煙氣成分複雜、粉（fěn）塵量大且（qiě）二氧化碳濃度低等技術特點，導致CCUS在水泥（ní）行業的項目應用案例較少，並存在生（shēng）產運營成本高、技術推廣難等問題（tí）。

二氧化（huà）碳捕集利用（yòng）與封存（CCUS）

    中國建築（zhù）材料聯合會通過調研國內（nèi）外水（shuǐ）泥行業CCUS技術現狀，采用環比法對（duì）影響技術應用的主要因素進行了權重評價，並作出了深度的報告。結果（guǒ）表明，技術成熟度、政策（cè）支持和項目利潤是目前水泥行業最關心的三個方麵（miàn）。報告預測，在2060年（nián）碳中和情景（jǐng）下，單位（wèi）水泥碳排放仍有約270kgCO₂/t需要依CCUS實現碳（tàn）中和，水泥行業CCUS布（bù）局需要加快（kuài）。

    二氧化碳（tàn）捕集、利用與封存（CCUS）介紹

    二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將（jiāng）二氧化碳從工業過程、能源利用或大氣中分離出來，直（zhí）接加以利用（yòng）或注入地層以實現（xiàn）二氧化碳（CO₂）永久減排的過（guò）程（chéng）。CCUS是（shì）在（zài）二氧化碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，CCS）的基礎上增加（jiā）了“利用”（Utilization，U），CCUS按技術流程主要（yào）分為捕集、輸送、利用與封存環（huán）節。

CCUS技術環節

    二氧化碳捕集技術（shù）是指將二氧化碳從工業生（shēng）產、能源利用或（huò）大氣中（zhōng）分離出來並捕集的過程，是CCUS技術係統中的（de）關鍵環節，同時也是耗（hào）能和成本較大（dà）的部分（fèn）。碳捕集方式主要包括燃燒前捕集、燃燒（shāo）中捕集和燃燒後捕集。其中，燃燒（shāo）後捕集的常用方（fāng）法有化學吸收法、物理吸附（fù）法、吸附分離法(變溫（wēn）吸附法和變壓吸附法)、膜（mó）分離法、鈣循環法和低溫蒸餾法等。

    二氧化碳運輸是指將捕集或純化後的二氧化碳通過公路、鐵路、船（chuán）舶、管道等方式運輸到可利用或封存場地等指定地點的過程，是CCUS技術係統的（de）中間（jiān）環節。鑒於不同運輸方式的優缺點，CCUS項目（mù）的運輸需要從運輸容（róng）量（liàng）、運輸距離、運輸成本、市場因素以及（jí）運輸沿線交通布局等方麵綜合考慮。

    二氧化碳利用是（shì）指通過工程技（jì）術手段將捕集的二氧化碳，實現資源化利用的過程，利用方（fāng）式主要包括：

    1、物理利用

    主要（yào）應用於食（shí）品、製冷、發泡材料、焊接等行業。例如，在食品行業中，二氧化碳被用作碳（tàn）酸飲料（liào）、啤酒的添加劑，以及在食品冷鏈運輸過（guò）程中作為製冷劑（幹冰）；在（zài）發泡材料領域，二氧化碳被用作發泡劑以生產擠塑板保溫材料；在金屬加工領域，二氧化（huà）碳（tàn）被用（yòng）作惰性氣體用於焊接。但是，利用後的二氧化碳最終依然會排放到大（dà）氣中。

    2、化工利用

    化工利用是指以二氧化碳為原料，與（yǔ）其他物質發生化學反應（yīng），產出附加值較高的化工產品。目前二（èr）氧化碳作（zuò）為（wéi）化工原料被廣泛應用（yòng）於多種生產過程（chéng）中。如（rú）通過加（jiā）氫（qīng）合成甲烷（wán）、醇類（如（rú）甲醇、乙醇等）、醚類（如二甲醚）、有（yǒu）機（jī）酸（如甲酸（suān））及低碳（tàn）烷烴等工業合成氣。此外，二氧化碳還用於生產純堿、小蘇打（dǎ）、白炭（tàn）黑、硼砂及各種金屬碳酸鹽等大宗無機化工產品。然而，部分化工產品（pǐn）在之後的應用過程中，仍可能因化學反應再次釋放二（èr）氧化碳。

    3、礦化利用

    礦化利用是指利用富含鈣、鎂的大宗固體廢（fèi）棄物（wù）（如（rú）煉鋼廢渣、水泥窯灰、粉（fěn）煤灰、磷（lín）石膏等）將二氧化碳化學吸收轉化成穩定的無機碳酸（suān）鹽的過程，在實現二氧化碳（tàn）減排的（de）同（tóng）時得（dé）到具有一定價值的無機建築材料產品（pǐn），以提高二氧化碳和（hé）固體廢棄物資源化利用（yòng）的經濟性。

    4、生（shēng）物利用

    生物利用主（zhǔ）要是指生物固（gù）碳，利用生態係統中植物的光合作（zuò）用吸收二氧化碳。目前研究（jiū）主要（yào）集（jí）中在微藻固（gù）碳和農作物（wù）二氧化碳氣肥使用上。目前（qián）微藻固碳技術主要通過微藻（zǎo）將二（èr）氧化碳固定後轉化（huà）為液體（tǐ）燃料、化學品、生物肥料、食品和飼料添加劑等，通過微藻的固（gù）碳實現人工碳循環（huán）。農作物（wù）二氧化碳氣肥技術是將來自能（néng）源和工（gōng）業生產過程中（zhōng）捕集的二氧化碳調節到一定濃度注入溫室，來提升作物光合作用速率，以提高作物產量。

    5、地（dì）質利用

    主要（yào）是用二氧化（huà）碳來驅（qū）油/氣（石油/煤層氣、天然氣、頁岩氣等）。二氧（yǎng）化碳驅油/氣是一種把二氧化（huà）碳注入油層（或煤層（céng））中以提高油氣采收（shōu）率的技術，其主要（yào）目的是最大限度地（dì）提高（gāo）油氣采（cǎi）收率，而不是儲存二（èr）氧化碳，雖然在實現驅油/氣後有一部分二氧化碳被永久儲存在以前含有碳氫化合物的孔（kǒng）隙空間中，但是二氧化碳（tàn）封存量少、封存時間短，且可能會從（cóng）鑽井中泄（xiè）漏出（chū）來。因此，二氧化碳驅油/氣隻能看作是部分消納二氧化碳的（de）過程。

    二氧化碳封存，是通過一定技（jì）術手段將（jiāng）捕集的二氧化碳注入深部地質儲（chǔ）層，使其與大氣長期或永久隔絕，從而（ér）實現碳減排的過程，封（fēng）存方式主要包括地質封（fēng）存和海洋封存：

    1、地質封存

    地質封（fēng）存是將捕（bǔ）捉到的二氧化碳壓縮（不小於CO₂的（de）臨界壓力74bar，通常為100bar或更高，以提供（gòng）適當（dāng）的安全裕度並考慮管道中的壓降）儲存在（zài）至少800m深度的地質構造當中（目前主（zhǔ）要有鹹水層、油氣層、煤層和頁岩（yán）氣層匹種），實現與大氣長期或（huò）永久隔（gé）絕，目前主要采（cǎi）用油氣層封存方式（shì）。

    2、海洋封存

    海洋封存（cún）主（zhǔ）要有兩種方式：“溶解型”海洋封存和“湖泊型”海洋封（fēng）存。“溶解型”海洋封存是將二氧（yǎng）化碳通過固定管道或移動（dòng）船隻注入海洋深層（水深（shēn）1000m以下較為常見）並使其溶解到水體中；“湖泊型”海洋封存是將（jiāng）二氧化碳通（tōng）過固定管道或者安裝（zhuāng）在海床深度3000m以下的沿海平台注入海底，使其沉降。初始狀態（tài）下，二氧（yǎng）化（huà）碳以液體形式（shì）沉積在海床上，由於其密度高於水，因此會形成一個“湖（hú）”，從而延緩二氧（yǎng）化碳向周圍環境的分解和擴散（sàn）。

    二氧化碳（tàn）捕集、利用與封存（CCUS）定（dìng）位

    聯（lián）合國政府間（jiān）氣（qì）候變化專（zhuān）門委員會（IPCC）曆次評估報（bào）告中對（duì）CCUS技術定位演（yǎn）變大致可以分為三個階段，從最初（chū）的“可行方案”到（dào）“關鍵技術”，再到如今的“不可或缺”，逐步明確了CCUS技（jì）術在各領域（yù）實現碳（tàn）中和目標（biāo）進程中的（de）關鍵性和（hé）重要性。

IPCC曆次報告中對CCUS技術的（de）定位演變

    隨著CCS技術（shù）的發（fā）展以及認識的不斷深化，我國於2006年在北京香山會議首次（cì）提出（chū）二（èr）氧化（huà）碳捕獲、利用與封存（cún）技術，引入了二氧化碳資源化利用技術。在雙碳目標的驅動下，隨著（zhe）新的（de）應用場景不斷湧現（xiàn）和深度減（jiǎn）排需求的增加，CCUS技術的內涵和外延得到了（le）豐富與拓展，我國對CCUS技術的（de）定位也在（zài）不斷被重新審視和調整，已經從碳（tàn）減排儲備技術變成了碳中和關鍵碳減排技術。

    二氧化碳捕集、利用（yòng）與封存（CCUS）政（zhèng）策

    1、國際政（zhèng）策（cè）

CCUS政策支持體（tǐ）係

    為推動CCUS技（jì）術研（yán）發和項目建設，美國、歐盟、加拿大在產業發展、技術（shù）研發、標（biāo）準規（guī）範以及資金稅收等方麵建（jiàn）立了“四（sì）位（wèi）一體”的CCUS支持政策體係，有效促進了CCUS技術（shù）的研（yán）發創新和建設應用（yòng）。其中，稅收抵免、直接資（zī）金支持以及碳稅等資金支持政策在CCUS項（xiàng）目的前期建（jiàn）設中發揮了重（chóng）要作（zuò）用（yòng）。

    （1）美國

    美國在CCUS領域處於全球領先地位，這主要得益於美國在財（cái）政和稅收方麵對CCUS技術研發和應用的大力支持。自2008年起（qǐ），美國通過《國內稅收法》第45Q條款為二氧化碳封存提供稅收抵免(45Q稅收抵免)。2018年，美國政府加大了對CCUS項目的（de）支持力度，實施了更高的45Q稅收抵免，對實施二氧化碳驅油（yóu）的項目提供每噸35美元的稅收抵免，對（duì）鹹水（shuǐ）層封存的項目提供（gòng）每噸50美元的稅收（shōu）抵免。2022年8月，美國頒布了《通貨膨脹削減（jiǎn）法（fǎ）案》（IRA），進一步增強了45Q條款的稅（shuì）收（shōu）抵免政策:將工（gōng）業用（yòng）途CCS的稅收抵免從每噸35美元提高到每噸60美（měi）元，將用於地（dì）質存儲CCS的稅收（shōu）抵免從每噸50美元提高到每噸85美元；並為直接空氣捕捉（DAC）項目提供（gòng）高額補貼，將直（zhí）接從大氣（qì）中捕獲並封存（cún）的CCS的稅收抵免從每噸50美元提高到每噸180美元，45Q稅收抵免政策加速（sù）了（le）CCUS項目的部署。

    （2）歐盟

    歐盟在CCUS製度化和規範化方麵走在全球前列。2009年歐盟製定了“二氧化碳捕捉（zhuō）和儲存指令”（2009/31/EC），是世界第一部關於CCS的法律，對二氧化碳的運輸、封存場地選址、勘探和封存許可證發放、二氧化碳監測以及信息公開（kāi）等方（fāng）麵的要求（qiú）作（zuò）出了明確（què）規定。歐盟的碳排放（fàng）交易體係(（EU-ETS）是全球首個區域性、強製（zhì）性的碳排放交易體係。在第三階段（2013-2020）期間，歐盟將捕獲、管道輸送和二（èr）氧化碳（tàn）的地質儲存項目納入了該體係，並將其作為聯合履行機製（zhì）(JI)項目的減（jiǎn）排（pái）量（ERU）來處理。歐盟還通過多項研發資助計劃來支持（chí）CCUS的研發和部署：一（yī）方麵，通過（guò）“創新基金”為CCUS項目提（tí）供資金支（zhī）持。2022年11月，歐盟委員會將“創新基金”規模提升（shēng）至30億歐元。另（lìng）一方（fāng）麵，通過科研資助計劃“地平線歐（ōu）洲”推進CCUS技術的發展，該計劃在2021年和（hé）2022年分別為CCUS技術研發提供（gòng）了3200萬歐元和5800萬歐元的資金支持。

    （3）加（jiā）拿（ná）大

    為了鼓勵私人投資CCUS項目，加拿大通過碳排放定價、投資稅收抵免以及要求降（jiàng）低燃料（liào）排放強度的清潔燃料法（fǎ）規（CFR）等措（cuò）施大力推動CCUS的發展。2020年11月，加拿大政府宣布了一項為期10年、總（zǒng）額約1.5億美元的低碳和零排放燃（rán）料基金，用於（yú）支持（chí）CCUS等清潔能源技術的發展。此外（wài），加拿大政府還宣布，到2030年二氧化碳捕集項目設備成本最高可獲得50%的稅收抵免。2021年，加拿大最（zuì）高法院通（tōng）過了《2018年溫室氣體汙染定價法》，將碳稅（shuì）從2021年的每噸40加元提（tí）高到2030年的每噸170加元，高昂的碳稅和嚴苛的環保政策驅動企業（yè）（尤其（qí）是油氣（qì）企業）積極發展CCUS項目。在碳市場方麵，加拿大阿爾伯塔碳市場也是國際上（shàng）納入CCUS項目最多的碳市場，CCUS項目可通過阿爾伯塔排放抵消體係（AEOS）進行認證，簽發核證減排（pái）量，在阿爾伯（bó）塔碳市場進行碳排放抵消。

    2、國內政策

    在我國“雙碳”目標提出後，各部委和地方圍繞碳達峰碳中和目標，陸續出台了一（yī）係列政策（cè），構建了“1+N”政策體係，從科技研（yán）發、示範應用、財政補貼、綠色金融、標準規（guī）範等多方麵對CCUS技術進行係統性支（zhī）持。雖然（rán）全國範圍內尚未（wèi）有稅（shuì）收減免政策，但一些省市率先推出了補貼措施（shī）。例如，深圳市對CCUS示範項目可提供最高（gāo）達（dá）1000萬元的資（zī）助，投產後每噸（dūn）二氧化碳補貼20元（yuán）。中國人民銀（yín）行創設（shè）了“碳減排支持工具”，商業銀行可以從人民銀行獲批資金，為符合條件的CCUS示範項目提供綠色金融支持，如中石化齊魯石化-勝（shèng）利油田百萬噸CCUS項目獲得了中國（guó）建設銀行的綠色貸款服務。

    目前（qián），我國相關政策大多集（jí）中在CCUS相關技術（shù）的研（yán）發（fā）、試點應用以及加快標準研製（zhì）方麵，在支（zhī）持CCUS項目基礎設施建設方麵相對（duì）薄弱。這主要是（shì）因為我國CCUS產業（yè）仍處於起（qǐ）步階（jiē）段，與（yǔ）發達國家相比，技術發展時間較短，整體技術水平相（xiàng）對較低。

    二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）項目概況

    1、全球CCUS項目概況

    在全球層麵，截止2024年3月，全球共有564個處於不同階段的（de）CCS/CCUS項目，其中，已投運項目43個，年（nián）捕（bǔ）集能力（lì）5039萬噸；開（kāi）工建設中的項（xiàng）目33個，年捕集能力3452萬噸；在開發項目488個，年捕集規模3.4億噸；合計年捕集能力4.2億噸，較2022年增加（jiā）75%。從項目碳源看，在運行項目碳源以油氣生產等能源（yuán）行業為主，約（yuē）占60%；在建與規劃（huá）的項目碳源以工業、發電為主，約占70%。從項目碳匯看，在運（yùn）行項（xiàng）目的碳匯主要以（yǐ）采用二氧化碳提高采收率（lǜ）的油氣藏（cáng）頭主，約占70%；在建與（yǔ）規劃項目的碳匯以二氧化碳地質封存為主，接近80%。從地區分布（bù）來看，最多的是美（měi）洲，其次是歐洲。

    在國家層麵，美國目前是全球開展CCUS項目最多的國家。CCUS項目涉及水（shuǐ）泥製（zhì）造、燃煤發電、燃氣發電、垃圾發電及化學工業等多個行業，總計有154個項目，處於（yú）不同（tóng）發展（zhǎn）階段，其（qí）中在運營的項目數量占（zhàn）全球一半。這主要得益於美國（guó）對CCUS技術的（de）政策支持，並獲得了商界、學術界（jiè）和政府的廣泛（fàn）支持，形成了一定規模（mó）的CCUS產業鏈。歐盟各成員國大力推動CCS項目產業鏈的發展，積極建設工業集群和運輸設施，推進CCs產業規模（mó）化、商業化（huà）發展（zhǎn）。同時，歐盟在CCUS相關知識產權方麵具有顯著的領先優勢。目前，德國、法國等是全球CCUS專利的主要來源國。CCUS專利申（shēn）請主要集中在二氧化碳捕集領域，其次是二氧（yǎng）化碳轉化利用和二氧（yǎng）化碳地質利用與封存，而（ér）二氧化碳輸送領（lǐng）域的專利申請則（zé）相對較（jiào）少。

    我國的CCUS項目涵蓋（gài）電力、油氣、化工、水（shuǐ）泥和鋼鐵等多個行業，其中電力行業示（shì）範項目（mù）數量最多，超過20個。自2022年以（yǐ）來，水泥、鋼鐵等難減排行業中的CCUS示範項目數量逐步增多。截（jié）至2024年8月，我國（guó）已投運CCUS項目67個，包括61個投運中項目和6個間歇運行項目。二氧化碳捕集能（néng）力約700萬噸/年，驅油封存能力約（yuē）420萬噸/年，碳利用產能約190萬噸/年。碳利用或封存方式主（zhǔ）要包括（kuò）提高石油采收率（EOR）、礦化利用、化學品製備（bèi）等”。EOR是（shì）最主要、也是技術最成熟的碳利（lì）用方式。

    2、我國水泥行業CCUS項目概況

    我國是最早（zǎo）在水（shuǐ）泥行業開展（zhǎn）CCUS項目示範的國家。在（zài）雙碳目標（biāo）的推動下，我國水（shuǐ）泥行（háng）業的產、學、研各方正圍繞一係列CCUs技術加快研發攻關，重點聚焦在碳捕集和碳利用領域，並已取得了（le）積極成效。

我國水泥行業CCUS項目建設情況

    （1）海螺集團白馬山水泥（ní）廠水泥窯尾煙氣（qì）碳（tàn）捕集項目

    該項目於2018年投（tóu）產，是全球水泥行（háng）業首個煙氣二氧化碳捕集純化示範項目，采用化學（xué）吸收法，設計年產（chǎn）5萬噸液態二氧化碳，其中食品級（jí）3萬噸，工業級2萬噸。項目總投（tóu）資5775萬元，在（zài）建設過（guò）程中獲（huò）得了400萬元的重大科技專項補貼資金。2021年，海螺集（jí）團研究開發（fā）了新一代水（shuǐ）泥窯低耗高效二氧化碳捕集化學吸收劑，進一步降低了捕集能耗，降低至2.1GJ/t.CO₂。

    （2）青州中聯水泥二氧（yǎng）化碳全氧燃燒富集提純示範項目

    該項目於2024年投產，年產二（èr）氧化碳20萬噸，是目前我國水泥行業規模最大的碳捕集利用項目，其中（zhōng）15萬噸工業（yè）級、4.5萬噸食品級和0.5萬噸幹冰。項目總投資（zī）約2.6億元，采用（yòng）“全（quán）氧燃燒+變（biàn）壓（yā）吸附（fù）濃縮+變溫變壓吸附淨化+低溫精餾提（tí）純”技術，可大幅提高煙氣中二氧化碳的濃度（dù），捕集綜合（hé）能耗降至（zhì）1.6GJ/t.CO₂以（yǐ）下，顯著降低運行成本。

    （3）金隅北水環保科技二氧化碳捕集示範項目

    該項目是國（guó）內首個水泥窯協同處（chù）置複（fù）雜煙氣環境下（xià）碳捕集及資源化利（lì）用研究示範（fàn）項目，年產二（èr）氧化碳10萬噸，項目總投資約1.8億元（yuán），其中約10%資金來（lái）自政府和科技項目補貼。

    二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）標準

    國際標準

    ISO/TC 265國際標準化組織二氧化碳捕集、運輸與（yǔ）地質封存技術委員（yuán）會（Carbon dioxide capture， transportation，and geological storage）負責製定CCS領域的國際標準，涵蓋設計、施工、運營（yíng）、環境規劃與管理、風險管理、量化、監（jiān）測和驗證等相關活（huó）動。目前，該委員會（huì）已發布13項國際（jì）標準，另有8項在研國際（jì）標準。這些（xiē）標準主要包括技術指導標準、量化驗證標準、安全標準、運行設計標準、監測和事故處（chù）理標準、管理和責任（rèn）標（biāo）準等。

CCUS相關已發布國際標準

CCUS相（xiàng）關在研國際標準

    總之，我國的水（shuǐ）泥行業（yè）CCUS技術已初步進行到了商業（yè）化應用階段，未來會在降（jiàng）低成本、產業鏈穩定性、跨行業領域（yù）中（zhōng）作重點（diǎn）關注（zhù）。預計到2060年，CCUS技（jì）術在水泥行業碳中和中的貢獻將超過50%。為推動CCUS技術的發展，建議（yì）進行頂層規劃（huá）和健全項目（mù）管理體係，加強標準頂層設計（jì），促進與碳市場銜接，提供融資能力和（hé）資（zī）金支持，並加強國際合作。

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