多向發力，CCUS產業破繭成蝶

我國石化行業需協同發力，共同支撐CCUS產業升級。

文 ‖ 李明豐

當前，CCUS在石化行業已進入示范應用階段，是石化行業綠色轉型關鍵技術。石化行業需在國家政策導向、產業化機制建設、標準及規范制定、關鍵核心技術研發等方面協同發力，共同支撐CCUS產業升級。

源匯匹配是CCUS商業化發展的關鍵

源匯匹配是指將二氧化碳排放源與封存場地進行空間匹配。作為CCUS系統的核心環節，優化源匯匹配對于推動技術走向規模化、商業化具有重要意義。構建全生命周期、全流程的源匯匹配模型，不僅可實現碳源與碳匯的高效耦合、降低系統整體成本，還能提升碳減排部署的科學性和系統性，支撐區域乃至國家層面的碳減排網絡規劃。

目前，針對源匯匹配的研究主要集中在兩類建模方法：一是基于靜態條件的碳輸送網絡優化，旨在給定邊界條件下尋找一次性最優方案；二是基于多階段時間序列變化的動態優化方法，主要通過建立動態規劃（DP）模型實現系統演化路徑的最優設計。由于CCUS成本高、技術復雜性強以及排放源與封存點地理分散，現有源匯匹配模型在CCUS系統內部子系統的交互性和復雜性還存在進步空間，相關政策變化和技術進步對源匯匹配成本的影響未充分納入考量，限制了源匯匹配模型的準確性和實用性。

未來，CCUS源匯匹配亟須引入更多現實約束與優化思維，進一步強化模型的綜合決策能力，重點包括引入實際地理信息、納入“雙碳”目標約束及系統性分析政策驅動因素等，從而構建起更加科學合理、經濟可行的匹配方案，為CCUS系統的規模化部署和低碳發展戰略提供支撐。

二氧化碳化工利用技術是核心抓手

二氧化碳化工利用技術在CCUS體系中居于核心位置，通過將捕集的二氧化碳轉化為甲醇、聚碳酸酯等高附加值化學品，打造“以廢為材”的循環經濟。憑借石化行業現有裝置和供應鏈，該技術可快速產業化，提高生產效率、降低成本，成為石化行業實現可持續發展和碳中和目標的重要途徑。

目前，主流的二氧化碳化工利用技術路線主要有以下幾種。加氫轉化：已實現工業化規模應用，如冰島10萬噸/年甲醇項目，是目前最成熟的化工利用途徑。環氧化物共聚：利用二氧化碳合成可降解聚合物和高值有機碳酸酯，已在江蘇形成萬噸級產能。礦化利用：通過固廢或混凝土實現二氧化碳永久封存，目前示范項目已在山西、浙江落地。電化學/光催化：代表零碳化工的前沿方向，實驗室效率已接近工業化門檻，未來有望與可再生能源深度耦合。當前，主流技術成本較高，預計到2030年目標成本有所下降，但目前依舊面臨能源與氫源依賴、催化劑壽命短、系統集成難度大等挑戰。

作為石化行業實現“原料替代”與“過程脫碳”的核心抓手，二氧化碳制甲醇、礦化建材等二氧化碳化工利用技術已具備商業化條件，而電催化、光催化等前沿技術需進一步突破效率瓶頸。中國石化石油化工科學研究院（簡稱石科院）自主研發的FCC煙氣二氧化碳捕集利用技術是具有石化產業特色的CCUS技術，可利用流化催化裂化（FCC）技術生產過程中產生的煙氣中低濃度二氧化碳制備氧化鋁基質材料，在捕集二氧化碳的同時制備具有較高現實應用價值的催化劑基質材料。由于該技術無需對煙氣中低濃度二氧化碳提濃，可以直接利用FCC煙氣中的二氧化碳，受到業界廣泛關注。

著眼未來，石化行業需構建“捕集—轉化—應用”產業閉環，通過政策與市場機制協同，推動二氧化碳從“成本負擔”向“碳資產”轉型，最終支撐碳中和目標落地。

二氧化碳生物利用技術需攻克瓶頸

二氧化碳生物利用技術蓬勃發展，成本結構和產業化瓶頸是破題關鍵。該技術通過生物轉化實現碳循環，具有負碳潛力大（微藻固碳效率是陸生植物的10～50倍）、原料適應性強（可利用低濃度二氧化碳）、產品多元化等優點，是實現“雙碳”目標的重要技術手段。主要的技術路線有如下幾種。

微藻固碳：通過光合作用轉化二氧化碳，高效光生物反應器（如華潤的電力立柱式反應器）和基因編輯技術（如中國科學院海洋工程所培育的藻株）相對傳統跑道池，極大減少了占地面積，顯著增強了二氧化碳固定能力（已有國家能源集團的產業示范項目）。石科院結合合成生物學與生物反應器工程，在藻種選育、光生物反應器設計、規模化培養方面突破了微藻大規模養殖技術瓶頸，將螺旋藻價格降低到與進口魚粉相當的水平。該技術已進入工業示范階段，示范建成后每年可生產微藻約20噸，固定二氧化碳近40噸。此外，還有微生物電合成（MES）、生物炭制備與土壤改良技術和酶催化轉化技術等。

二氧化碳生物利用技術可實現二氧化碳到高值產品的綠色轉化，但其成本結構和產業化瓶頸是兩個亟待解決的關鍵技術問題。當前，微藻飼料、生物炭土壤改良已具備商業化條件，而電合成燃料、酶催化化學品等前沿方向尚需突破成本瓶頸。未來，石化行業需推動“二氧化碳—生物質—能源”三角循環，結合政策激勵與技術創新，助推生物利用成為石化行業碳中和重要路徑。

共同推動CCUS產業發展

目前，CCUS技術及產業發展還處于研發和示范階段，在大規模示范、普及、應用方面仍存在許多制約因素。

在國家政策方面，目前我國尚未單獨研究制定CCUS產業發展整體規劃，CCUS技術研發、二氧化碳源匯匹配、二氧化碳輸送管網、跨行業工程應用、政策法規等產業關鍵因素尚未有效統籌協調。

在產業化機制方面，目前尚缺乏跨行業協作機制，存在不少行業壁壘。CCUS產業鏈涉及電力、鋼鐵、油氣、化工、運輸等多個行業，二氧化碳源匯大部分情況下屬于不同企業或系統，存在源匯匹配共享、責權利分配、知識產權歸屬等多種挑戰，在現有管理體系及政策制度下難以實現跨行業協作，阻礙了CCUS產業的快速發展。

在標準規范方面，CCUS標準體系亟須推進，參與國際標準研制及國際碳規則制定的力度不夠，在一定程度上影響了我國的減排成效。

在技術研發方面，盡管我國已開展了大量的CCUS技術研發，但目前仍存在許多技術瓶頸，如二氧化碳捕集技術能耗和成本總體偏高，因此需進一步加強產業鏈合作，協同開展技術攻關。

本文作者為中國石化石油化工科學研究院院長、中國石油學會碳中和專業委員會主任