能源技术革命之四：二氧化碳捕集、利用与封存技术创新 ...

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（一）战略方向

1.CO2的大规模、低能耗捕集。重点在燃烧后CO2捕集上实现重大突破，并积极在燃烧前CO2捕集及富氧燃烧等方面开展研发与攻关。

2.CO2的大规模资源化利用。重点在CO2的驱油、驱气、驱水及CO2的矿化发电和生物化工规模化利用等方面开展研发与攻关。

3.CO2的安全可靠的封存、监测及运输。重点在封存机理、适合我国地质特点的封存理论和工程技术体系建设、全流程的监测和预测（警）、安全高效的CO2长管道运输及管网优化设计等方面开展研发与攻关。

（二）创新目标

1.2020年目标。突破低能耗捕集关键材料和工艺，验证基于IGCC系统的CCUS技术，初步掌握富氧燃烧系统的放大规律和设计方法。集成、配套和完善CO2综合利用与封存的产业化技术，初步建成涵盖石油、化工、电力、煤炭和生物工程等的CCUS技术示范工程。建立封存的监测、核证和计量系统，形成安全环保评价标准；突破CO2长距离安全运输技术。建成百万吨级全流程CCUS技术示范工程。

2.2030年目标。燃烧后捕集材料和工艺获得革命性进展，建成基于IGCC系统的全流量CO2捕集示范工程，实现大规模富氧燃烧系统长时间稳定运行。构建涵盖石油、化工、电力、煤炭和生物工程等的CCUS技术产业项目集群。建立系统的CO2地质封存技术规范和安全保障体系，掌握CO2长距离安全运输技术。商业化碳捕集和封存技术在煤电机组得到应用。

3.2050年展望。革命性捕集技术得到产业化应用，CO2减排成本较2015年降低60%以上，经济安全的CO2捕集和封存技术发展成熟；全流量的CCUS系统在电力、煤炭、化工、矿物加工等系统实现覆盖性、常规性应用。

（三）创新行动

1.新一代大规模低能耗CO2捕集技术。

研究新型高效CO2吸收（附）剂和材料，以及气、液二次污染物控制技术；研究新型捕集工艺及设备放大技术、吸收和再生过程强化技术、捕集系统与发电系统耦合集成技术，开发核心专有设备；研究CO2与细微颗粒物、SO2等污染物的协同脱除技术。

2.基于IGCC系统的CO2捕集技术。

研发新型吸附材料和膜分离材料、低能耗CO2吸收（附）剂、合成气的高效变换技术和净化技术、碳捕集与富氢气体燃烧技术、新型化学链气化技术；研究基于IGCC的CO2捕集系统集成优化技术。

3.大容量富氧燃烧锅炉关键技术。

研究大容量富氧燃烧系统放大技术、大容量富氧燃烧锅炉设计计算方法及工程放大规律、富氧燃烧用大型空分与锅炉系统动态匹配技术，研发适合于富氧燃烧烟气特点的压缩纯化技术（含酸性气体协同处理），以及富氧燃烧全厂系统动态特性、调节控制、节能（水）等技术。

4.CO2驱油利用与封存技术。

开发特殊油气藏CO2驱油技术，研究CO2与典型油藏混相机理，发展油藏多相多组分相态理论，开发适合驱油封存的调剖技术、混相促进技术、大规模驱油封存场地稳定性评价与控制技术，开发CO2驱油与封存的动态跟踪与调控技术，优化油藏开采方案及相关配套监测方案。研究CO2/油/水多相渗流及油气藏CO2封存机理，发展封存潜力评价、CO2驱油与封存协同优化方法。

5.CO2驱煤层气与封存技术。

研究低渗软煤的流固耦合作用理论，深化驱煤层气CO2封存潜力的评估方法；突破并验证适合深度1000米以上、渗透系数1mD以下煤层中驱煤层气的注入性增强技术；开发适合于吸附态CO2的监测技术，形成并验证驱煤层气监测技术体系。

6.CO2驱水利用与封存技术。

研究封存与驱水相互作用规律，提出驱水利用的潜力评价方法与选址准则，并应用于典型盆地的目标区圈定；提出安全性、稳定性评价方法，开发封存与产水协同优化模型，构筑驱水利用全流程系统工艺。

7.CO2矿物转化、固定和利用技术。

针对钢铁、化工等过程产生的大量工业固废，结合我国丰富的钾长石等天然矿物质，研发工业固废和典型钙镁基天然矿物中CO2矿化的高选择性产品分离技术，形成多级多相反应与分离一体化大型装备，实现矿渣的高效综合利用。

8.CO2矿化发电技术。

利用大规模工业碱性固废、天然碱性矿
物矿化CO2发电并联产化学品，研究CO2矿化电池（CMC）的化学反应过程、催化材料及传输机制，有效利用矿化反应低位化学能发电；研究CO2矿化电池的工程放大技术，形成可商业化电池堆；研发燃煤电厂低浓度烟气CO2直接矿化发电技术，以及纯碱、镁盐、硅氧化物等化工加工过程中应用CO2矿化电池发电的耦合技术。

9.CO2化学转化利用技术。

研发CO2与甲烷重整制备合成气技术，研究CO2与氢气制液体燃料、甲醇、碳酸酯、丙烯酸等高值化学品及可降解塑料的高效催化剂和专属反应器的放大技术，研究并验证光/电、光/热的CO2转化技术、电解水与CO2还原耦合的电能和化学能循环利用技术。

10.CO2生物转化利用技术。

研发高效低成本的固碳优良藻类（菌种）的大规模培育及高效生物光反应器放大技术，研究CO2微藻土壤改良、制备生物柴油和化学品、CO2气肥等技术。探索微藻基因工程改良前沿技术。

11.CO2安全可靠封存与监测及运输技术。

研究地质封存机理、长期运移规律及预测方法，以及封存地质学理论与场地选址方法；开发注入过程和关井后的长期监测、风险预测、预警与应急管理技术与方法，以及长寿命井下设备与工程材料；研究CO2有效封存的计量和验证方法。研究长距离大输量CO2运输的管道微损伤监测和止裂及自封堵技术、管线泄漏检（监）测技术、沿线高后果区智能报警技术。

12.建设百万吨级碳捕集利用和封存系统示范工程。

完成燃烧后CO2捕集技术的放大研究、脱碳工程与电厂系统的工程化集成技术研究；建设百万吨级大型CO2捕集系统示范工程，配合开展百万吨级CO2驱油和封存的协同优化，保证封存的长期安全性。