※ 作为实现碳中和的战略性“托底”技术，国家在CCUS领域发展新质生产力的政策导向愈发清晰

※ 源汇匹配，即将二氧化碳排放源与封存场地进行空间匹配，是CCUS系统的核心环节，也是CCUS技术商业化发展的关键环节，目前源汇匹配模型在系统内部子系统交互性、政策与技术进步影响考量上存在不足，未来需引入更多现实约束与优化思维，进一步强化模型的综合决策能力

※ 二氧化碳捕集是CCUS的首要环节及能耗和成本主要来源，物理吸收法、吸附法、膜分离法、低温法四大技术各有特点但均面临技术难题，未来需与新能源、大气污染物协同控制、碳交易等领域相结合

※ 二氧化碳化工利用技术在CCUS体系中居于核心位置，通过将捕集的二氧化碳转化为甲醇、聚碳酸酯等高附加值化学品，该技术可以打造“以废为材”的循环经济。着眼未来，石化行业需构建“捕集—转化—应用”产业闭环，推动二氧化碳从“成本负担”向“碳资产”转型

※ 二氧化碳生物利用技术通过生物转化实现碳循环，具有负碳潜力大、原料适应性强、产品多元化等优点。着眼未来，石化行业需推动“二氧化碳—生物质—能源”三角循环，助推生物利用成为碳中和重要路径

CCUS（全称Carbon Capture Utilization and Storage）是通过分离工业排放的二氧化碳并进行封存或利用的技术体系，包含捕集、利用与封存三个核心环节。作为实现碳中和的战略性“托底” 技术，国家在CCUS领域发展新质生产力的政策导向愈发清晰。国务院发布的《2030年前碳达峰行动方案》中，CCUS被明确为绿色低碳科技创新的重要内容，提出“加快CCUS技术研发与示范”。国家能源局发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》中，CCUS被列为重点攻关方向。

当前，CCUS在石化行业已进入示范应用阶段，是石化行业绿色转型关键技术。石化行业需在国家政策导向、产业化机制建设、标准及规范制定、关键核心技术研发等方面协同发力，共同支撑CCUS产业升级。

源汇匹配是CCUS技术商业化发展的关键环节

CCUS源汇匹配是指将二氧化碳排放源与封存场地进行空间匹配。作为CCUS系统的核心环节，优化源汇匹配对于推动技术走向规模化、商业化具有重要意义。通过构建全生命周期、全流程的源汇匹配模型，不仅可以实现碳源与碳汇的高效耦合，降低系统整体成本，还能够提升碳减排部署的科学性和系统性，支撑区域乃至国家层面的碳减排网络规划。

CCUS源汇匹配主要需考虑排放源和封存场地的地理位置关系和环境适宜性，将二氧化碳排放源（如炼油厂、煤化工、钢铁等）和地下封存库（油气藏、深层含水层等）在空间、时间上进行最优“配对”， 使得捕集—运输—封存的整体成本最低、碳减排量最大，并满足技术、经济、政策等约束条件。

目前，针对源汇匹配的研究主要集中在两类建模方法：一类是基于静态条件的碳输送网络优化，旨在给定边界条件下寻找一次性最优方案；另一类是基于多阶段时间序列变化的动态优化方法，主要通过建立动态规划（DP）模型实现系统演化路径的最优设计。

由于CCUS成本高、技术复杂性强，以及排放源与封存点地理分散，现有源汇匹配模型在CCUS系统内部子系统的交互性和复杂性还存在进步空间，相关政策变化和技术进步对于源汇匹配成本的影响未充分纳入考量，限制了源汇匹配模型的准确性和实用性。

未来CCUS源汇匹配亟须引入更多现实约束与优化思维，进一步强化模型的综合决策能力，重点方向包括引入实际地理信息、纳入“双碳”目标约束及系统性分析政策驱动因素等，从而构建起更加科学合理、经济可行的匹配方案，为CCUS系统的规模化部署和低碳发展战略提供支撑。

二氧化碳捕集技术的四大技术方向各有所长，面临不同的技术难点和挑战

二氧化碳捕集既是CCUS的首要环节，也是CCUS流程中能耗和成本主要来源。目前，二氧化碳捕集主要有物理吸收法、吸附法、膜分离法、低温法四种技术，均有不同的特点，面临不同的技术难点和挑战。

物理吸收法：利用醇胺、甲醇等液体吸收二氧化碳。中石化南京化工研究院有限公司的NCMA法脱碳技术和专利溶剂，可以将天然气中的二氧化碳由20%左右降到3%以下，已用于松南气田、胜利电厂等低压或烃类气源示范工程，但其高能耗、高腐蚀性的问题尚需解决。

吸附法：依靠固体剂变压或变温吸附二氧化碳，优点是无溶剂相变、能耗低，目前已有多个大型工业化吸附装置投入应用，如山东东营港城热力公司的精馏装置，但是仍面临吸附剂的循环容量不够与制备成本过高的问题。

膜分离法：依据分子透过速率差实现二氧化碳的分离，占地小、前景广，中国石化、中国海油等还有多个示范项目投运，但在当前技术体系下，由于同时具备高渗透性与高选择性兼具长使用寿命且成本低廉的膜材料仍存在缺位，因此还需配套开发高效的多级分离工艺以弥补这一短板。

低温法：主要针对二氧化碳浓度大于等于80%的高浓度气源二氧化碳回收。目前国内低温法已处于商用推广阶段，在中国石化齐鲁石化—胜利油田CCUS项目中，齐鲁石化化工厂提纯的二氧化碳经管道输送至胜利油田用于驱油。但低温法仍需进一步降低设备投资成本，并充分利用余热余冷资源。

石化行业具有碳源成分复杂、组分浓度范围大的特点。对于吸收法碳捕集技术，开发新型高效低能耗吸收剂、降低运行过程能耗、降低投资成本，以及解决有机胺降解、污染物排放和水平衡等长周期运行问题是亟须解决的技术难题。

着眼未来，碳捕集技术还需与新能源、大气污染物协同控制、碳交易等领域相结合，以更好地发挥CCUS在石化行业碳减排中的作用。

二氧化碳驱油封存技术前景光明，是现阶段石化行业最现实有效的减排利用途径

碳捕集、利用与封存—提高石油采收率（CCUS—EOR）技术可大大提高油田采收率/增加产量，同时大量埋存二氧化碳，实现增油、埋碳、增效等多重功能，是目前阶段石化行业最现实有效的二氧化碳减排利用途径。

截至2023年，全球运行的二氧化碳捕集封存项目共计43个，年二氧化碳封存能力6481万吨，其中29个为CCER—EOR项目，年封存能力5348万吨，占比83%。

2021年，我国首个二氧化碳捕集、利用与封存技术全流程国家级示范工程在吉林油田成功建成，为我国二氧化碳驱油技术的工业化推广应用打下坚实基础，为石化行业展示了二氧化碳驱油技术的广阔应用前景。2022年，中国石化齐鲁石化—胜利油田CCUS项目正式运行，标志着我国二氧化碳驱油产业迈入百万吨级新阶段。

尽管国内大部分二氧化碳驱油试验项目已达到工业示范水平，但与“双碳”目标的减排需求仍有巨大差距。特别是由于二氧化碳捕集和运输成本高昂及埋存风险等问题，我国二氧化碳驱油技术的研发和应用大多还处在室内试验和矿场试验阶段，规模性的推广应用还需要时间。

二氧化碳化工利用技术是石化行业实现“原料替代”与“过程脱碳”的核心抓手

二氧化碳化工利用技术在CCUS体系中居于核心位置，通过将捕集的二氧化碳转化为甲醇、聚碳酸酯等高附加值化学品，该技术可以打造“以废为材”的循环经济。凭借石化行业现有装置和供应链，二氧化碳化工利用技术可快速产业化，提高生产效率、降低成本，成为石化行业实现可持续发展和碳中和目标的重要途径。

目前，主流的二氧化碳化工利用技术路线有以下几种：

加氢转化：已实现工业化规模应用，如冰岛10万吨/年甲醇项目，是目前最成熟的化工利用途径。

环氧化物共聚：利用二氧化碳合成可降解聚合物和高值有机碳酸酯，已在江苏形成万吨级产能。

矿化利用：通过固废或混凝土实现二氧化碳永久封存，目前示范项目已在山西、浙江落地。

电化学/光催化：代表零碳化工的前沿方向，实验室效率已接近工业化门槛，未来有望与可再生能源深度耦合。当前主流技术成本较高，预计到2030年目标成本有所下降，但目前依旧面临能源与氢源依赖、催化剂寿命短、系统集成难度大等挑战。

作为石化行业实现“原料替代”与“过程脱碳”的核心抓手，二氧化碳制甲醇、矿化建材等二氧化碳化工利用技术已具备商业化条件，而电催化、光催化等前沿技术需进一步突破效率“瓶颈”。中石化石油化工科学研究院（以下简称“石科院”）自主研发的FCC烟气二氧化碳捕集利用技术是具有石化产业特色的CCUS技术，可利用流化催化裂化（FCC）技术生产过程中产生的烟气中低浓度二氧化碳制备氧化铝基质材料，在捕集二氧化碳的同时制备具有较高现实应用价值的催化剂基质材料。由于该技术无需对烟气中低浓度二氧化碳提浓，可以直接利用FCC烟气中的二氧化碳，受到业界广泛关注。

着眼未来，石化行业需构建“捕集—转化—应用”产业闭环，通过政策与市场机制协同，推动二氧化碳从“成本负担”向“碳资产”转型，最终支撑碳中和目标落地。

二氧化碳生物利用技术蓬勃发展，成本结构和产业化“瓶颈”是破题关键

二氧化碳生物利用技术通过生物转化实现碳循环，具有负碳潜力大（微藻固碳效率是陆生植物的10～50倍）、原料适应性强（可利用低浓度二氧化碳）、产品多元化等优点，是实现“双碳”目标的重要技术手段。主要的技术路线有如下几种：

微藻固碳技术：通过光合作用转化二氧化碳，高效光生物反应器（如华润的电力立柱式反应器）和基因编辑技术（如中国科学院海洋工程所培育的藻株）相对传统跑道池，极大减少了占地面积，显著增强了二氧化碳固定能力，已经有国家能源集团的产业示范项目。石科院结合合成生物学与生物反应器工程，在藻种选育、光生物反应器设计、规模化培养方面突破了微藻大规模养殖技术“瓶颈”，将螺旋藻价格降低到与进口鱼粉相当的水平。该技术已进入工业示范阶段，示范建成后每年可生产微藻约20吨，固定二氧化碳近40吨。

微生物电合成（MES）技术：通过微生物在电极上转化二氧化碳，天津大学通过混合菌群、新型电极材料提升效率，但面临系统能耗高、反应器成本高的挑战。

生物炭制备与土壤改良技术：生物质热解制生物炭，可改良土壤，大庆油田项目使土壤有机质提升300%，农田施用1吨生物炭可以获得300元的碳汇收益。

酶催化转化技术：利用酶催化二氧化碳转化，诺维信公司开发的工程酶CA-3效率高，可通过不同循环合成高值化学品。

二氧化碳生物利用技术可实现二氧化碳到高值产品的绿色转化，将石化行业的“碳负担”转化为“碳资产”，但其成本结构和产业化“瓶颈”是两个亟待解决的关键技术问题。当前微藻饲料、生物炭土壤改良已具备商业化条件，而电合成燃料、酶催化化学品等前沿方向尚需突破成本“瓶颈”。

着眼未来，石化行业需推动“二氧化碳—生物质—能源”三角循环，结合政策激励与技术创新，助推生物利用成为石化行业碳中和重要路径。

石化行业需多向发力推动CCUS产业破茧成蝶

CCUS作为碳达峰、碳中和必不可少的减排固碳技术，目前技术及产业发展还处于研发和示范阶段，在大规模示范、普及、应用方面仍存在许多制约因素。

在国家政策方面，目前我国尚未单独研究制定CCUS产业发展整体规划，CCUS技术研发、二氧化碳源汇匹配、二氧化碳输送管网、跨行业工程应用、政策法规等产业关键因素尚未有效统筹协调。

在产业化机制方面，目前尚缺乏跨行业协作机制，存在不少行业壁垒。CCUS产业链涉及电力、钢铁、油气、化工、运输等多个行业，二氧化碳源汇大部分情况下属于不同企业或系统，存在源汇匹配共享、责权利分配、知识产权归属等多种挑战，在现有管理体系及政策制度下，难以实现跨行业协作，阻碍了CCUS的快速发展。

在标准规范方面，CCUS标准体系亟须推进，参与国际标准研制及国际碳规则制定的力度不够，一定程度上影响我国的减排成效。

在技术研发方面，尽管我国已开展了大量的CCUS技术研发，但目前仍存在许多技术“瓶颈”，如二氧化碳捕集技术能耗和成本总体偏高，需进一步加强产业链合作，协同开展技术攻关。

总而言之，我国石化行业需集聚全行业乃至跨行业力量，在CCUS领域进一步培育壮大新质生产力，在国家政策导向、产业化机制建设、标准及规范制定、关键核心技术研发等方面协同发力，共同支撑CCUS产业破茧成蝶，支撑引领我国石化行业高质量发展。

（本文第一作者李明丰：中石化石油化工科学研究院院长、中国石油学会碳中和专业委员会主任）