碳捕(bu)獲、利(li)用和儲存(CCUS)技術為在關鍵工業流程和在電力部門使用化石燃料方面實現深度二氧化碳(CO2)減排提供了重要機會。CCUS還可以實現新的清潔能源途徑,包括低碳氫氣生產,同時為許(xu)多(duo)二氧(yang)化(hua)碳去除(chu)(CDR)技術提供基礎。 在(zai)清潔技(ji)術(shu)情景(CTS)中,到2060年,CCUS部署達到115億噸CO2(GtCO2),捕獲的CO293%被永久儲存。清潔技術情景中,CCUS的部署水平需要從目前的水平<目前有18個大型項目捕獲約3300萬噸CO2/年>迅速增加。 顯然,在(zai)化石燃料消(xiao)費有(you)增無(wu)減之間(jian)切換(huan)本身并不能為(wei)氣候變化提供長期答案,但(dan)是在(zai)具體國家(jia)、部門和時(shi)間(jian)范圍內,使用排放強度較(jiao)低的(de)燃料,CO2和空氣質量可能從中獲益。對煤炭和天然氣進行碳捕獲、利用和儲存技術的部署是未來的另一個關鍵變量。 限(xian)(xian)制二(er)氧化(hua)碳儲(chu)存(cun)的(de)(de)(de)可(ke)用性(xing)將增(zeng)加能源轉(zhuan)換(huan)的(de)(de)(de)成本和(he)復雜性(xing)CO2儲(chu)存(cun)是CCUS機會(hui)的(de)(de)(de)關鍵組(zu)成部(bu)分(fen)。為了更好地了解CCUS作(zuo)為氣候緩解技(ji)術組(zu)合的(de)(de)(de)一(yi)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)價值,作(zuo)為清潔技(ji)術情景的(de)(de)(de)變量—到2060年(nian)將CO2儲(chu)存(cun)可(ke)用性(xing)限(xian)(xian)制在(zai)(zai)(zai)10Gt CO2—限(xian)(xian)制性(xing)CO2儲(chu)存(cun)方案(LCS)中的(de)(de)(de)變量。這增(zeng)加了實現與CTS相同的(de)(de)(de)減(jian)排(pai)的(de)(de)(de)成本和(he)復雜性(xing),特別是對(dui)于(yu)水(shui)泥生產等(deng)關鍵工(gong)業部(bu)門(men)而言。LCS的(de)(de)(de)電力、燃料(liao)轉(zhuan)型和(he)工(gong)業部(bu)門(men)的(de)(de)(de)額外(wai)投(tou)資需(xu)求為13.7萬(wan)億美(mei)元(yuan)(yuan)(yuan),比(bi)實現CTS所需(xu)的(de)(de)(de)額外(wai)投(tou)資高出40%(4萬(wan)億美(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)),而基準(zhun)則要高參考技(ji)術方案(RTS)。限(xian)(xian)制二(er)氧化(hua)碳儲(chu)存(cun)的(de)(de)(de)可(ke)得(de)性(xing),由(you)于(yu)依賴更昂(ang)貴和(he)新的(de)(de)(de)技(ji)術,工(gong)業部(bu)門(men)在(zai)(zai)(zai)2060年(nian)相對(dui)于(yu)CTS的(de)(de)(de)邊際減(jian)排(pai)成本將翻(fan)一(yi)番,從每噸(dun)CO2(tCO2)約250美(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)增(zeng)至500美(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)。選項。在(zai)(zai)(zai)電力部(bu)門(men),2060年(nian)的(de)(de)(de)邊際減(jian)排(pai)成本將從CTS的(de)(de)(de)250美(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)/噸(dun)CO2增(zeng)至450美(mei)元(yuan)(yuan)(yuan)/噸(dun)CO2。 整個能源(yuan)系統都(dou)會感(gan)受到(dao)這種影響(xiang),直接依賴CCUS的部(bu)門(men)邊際減(jian)排成本較高,將(jiang)導致(zhi)整個能(neng)源系統的緩(huan)解活動(dong)(dong)發生變化(hua)。在LCS中,燃油轉化(hua)部(bu)門(men)的累計(ji)CO2排放(fang)量(liang)比(bi)CTS增加55%(17Gt CO2),工業部(bu)門(men)增加2%(4.8GtCO2),電力(li)(li)部(bu)門(men)增加2%(5.7GtCO2)。這(zhe)將(jiang)需(xu)要作出更多努(nu)力(li)(li),減(jian)少建(jian)筑物(wu)和(he)運(yun)(yun)輸部(bu)門(men)的排放(fang)量(liang),相較于CTS,排放(fang)量(liang)分(fen)(fen)(fen)別低15%和(he)6%。在建(jian)筑部(bu)門(men),這(zhe)些努(nu)力(li)(li)將(jiang)包(bao)括進(jin)一步加速(su)逐步淘汰(tai)化(hua)石供(gong)熱技術。積極部(bu)署非常高效的技術(發光(guang)二(er)極管、熱泵(beng)和(he)空(kong)調)需(xu)要立即(ji)開始(shi),并比(bi)CTS更快地擴大規(gui)模。在運(yun)(yun)輸部(bu)門(men),需(xu)要改變行為,并大力(li)(li)推動(dong)(dong)政策,使鐵路(lu)活動(dong)(dong)增加8%,2060年(nian)公共(gong)汽車活動(dong)(dong)(行駛車輛公里數)比(bi)CTS增加16%,同(tong)時增加電氣化(hua)和(he)減(jian)少小型(xing)輕型(xing)小型(xing)車輛的活動(dong)(dong)。2060年(nian),貨(huo)運(yun)(yun)卡車活動(dong)(dong)也將(jiang)減(jian)少9%。到(dao)2060年(nian)的全球CO2排放(fang)量(liang),按情景和(he)累計(ji)排放(fang)量(liang)劃分(fen)(fen)(fen)(按部(bu)門(men)和(he)情景劃分(fen)(fen)(fen)) 限(xian)制CO2儲存將推動新的電力需求,即(ji)使采取(qu)強有力的效率措施,LCS的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力部門(men)也需(xu)(xu)(xu)要(yao)大(da)(da)量新(xin)的(de)(de)(de)投(tou)資,與CTS相(xiang)比(bi),2060年發(fa)(fa)電(dian)(dian)量將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)額(e)(e)外(wai)增(zeng)加6130太(tai)瓦(wa)時(TWh)(增(zeng)加13%)。這(zhe)將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)需(xu)(xu)(xu)要(yao)額(e)(e)外(wai)的(de)(de)(de)3325吉(ji)瓦(wa)(GW)的(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)機容量,接近(jin)2017年全球(qiu)裝(zhuang)(zhuang)機容量的(de)(de)(de)一半。幾乎所(suo)有(you)新(xin)增(zeng)的(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)機將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)是風(feng)能(neng)(neng)(neng)和太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)光伏(PV),到(dao)(dao)2060年LCS的(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)機容量將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)提(ti)高25%。這(zhe)些技術如此迅速和廣泛地擴(kuo)大(da)(da)規模(mo),可能(neng)(neng)(neng)對(dui)某些地區(qu)的(de)(de)(de)土(tu)地使用、許可和基(ji)礎設(she)施發(fa)(fa)展產(chan)(chan)生影(ying)響。例如,與CTS相(xiang)比(bi),LCS中需(xu)(xu)(xu)要(yao)增(zeng)加大(da)(da)約(yue)(yue)173000臺陸上風(feng)力渦輪(lun)機(假設(she)平均尺寸(cun)為5兆瓦(wa))。在國內可再生能(neng)(neng)(neng)源能(neng)(neng)(neng)力受(shou)到(dao)(dao)限制的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)下,進口氫(qing)(qing)基(ji)燃料可能(neng)(neng)(neng)是一種可行的(de)(de)(de)替代辦法(fa)。LCS的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力需(xu)(xu)(xu)求(qiu)增(zeng)長大(da)(da)部分將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)由工業和燃料轉(zhuan)型部門(men)推動,特別是由于(yu)對(dui)電(dian)(dian)解氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)依賴程度更高。到(dao)(dao)2060年,LCS中,全球(qiu)約(yue)(yue)9%的(de)(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)(dian)量將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)用于(yu)生產(chan)(chan)合(he)(he)成碳氫(qing)(qing)化(hua)合(he)(he)物(wu)燃料,由專用的(de)(de)(de)離網可再生發(fa)(fa)電(dian)(dian)提(ti)供支持。這(zhe)將(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)需(xu)(xu)(xu)要(yao)大(da)(da)規模(mo)擴(kuo)大(da)(da)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan),并擴(kuo)大(da)(da)氫(qing)(qing)運輸的(de)(de)(de)相(xiang)關基(ji)礎設(she)施,或進一步轉(zhuan)換合(he)(he)成碳氫(qing)(qing)化(hua)合(he)(he)物(wu)燃料或氨。LCS情(qing)(qing)景相(xiang)對(dui)于(yu)CTS情(qing)(qing)景的(de)(de)(de)全球(qiu)最終能(neng)(neng)(neng)源需(xu)(xu)(xu)求(qiu)變化(hua)(2060年) 限(xian)制二氧化碳儲(chu)存的可用(yong)性意味(wei)著,與CTS相比,LCS中二氧化碳捕獲的發電幾乎將消失,在CTS情景中,在2060年,涉及CCUS的煤電、氣電和生物質設施的裝機容量約為615GW。在LCS中,燃煤發電廠將分階段實施CCUS,2025~2040年的年均裝機容量為60GW,而在CTS中的年均裝機容量為45GW。提前的退役將導致2017年至2060年間收入損失約1.8萬億美元。LCS和CTS情景中全球裝機容量變化,按燃料劃分 工業需要重大技術變革,在LCS中,鋼鐵(tie)和(he)化(hua)(hua)工(gong)行業的(de)生產將(jiang)更加顯著(zhu)地轉向非化(hua)(hua)石燃料路(lu)線和(he)更新穎的(de)技術(shu)選擇。到(dao)2060年,25%的(de)液態鋼、大約5%的(de)氨(an)和(he)25%的(de)甲醇(chun)生產將(jiang)依賴于電解(jie)氫。就鋼鐵(tie)而言,雖然(ran)這一過程還有待大規模試驗,但已計(ji)劃進行試點。水(shui)泥生產排放(fang)的(de)三分之二(er)是工(gong)藝排放(fang),由于缺乏具有競爭力(li)的(de)CCUS替代品,該部門將(jiang)吸收LCS中幾乎一半的(de)可用二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)儲存能力(li)。相對(dui)于CTS,在這一部門使用二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)儲存將(jiang)到(dao)2060年,減少約15%(0.7GtCO2),水(shui)泥部門的(de)排放(fang)量將(jiang)同時增加(水(shui)泥排放(fang)量累計(ji)增加1%)。 合成碳氫化合物燃(ran)料將(jiang)取得突破,CCUS是燃料轉(zhuan)化行業(ye)的(de)低成(cheng)本減(jian)排(pai)(pai)選(xuan)擇(ze),為(wei)CTS部門實現的(de)減(jian)排(pai)(pai)量貢獻了近一(yi)半。這包(bao)括通過部署具有(you)(you)碳捕獲(huo)和儲(chu)存的(de)生物(wu)能源,支持該(gai)行業(ye)到2060年成(cheng)為(wei)凈碳負數(shu)。由于CO2儲(chu)存有(you)(you)限,基于生物(wu)二(er)氧化碳的(de)合成(cheng)碳氫化合物(wu)燃料將更大規模地作為(wei)替代BECCS.在LCS中,這些燃料需(xu)要大約4700TWh的(de)電力,并取(qu)代全(quan)球化石(shi)(shi)初級石(shi)(shi)油需(xu)求的(de)9%和天(tian)然氣需(xu)求的(de)2%。 實(shi)現凈零排放(fang)將更(geng)具挑(tiao)戰性,限制二氧化碳儲存的(de)可得性將(jiang)增加在水泥生產等關鍵部門(men)直接(jie)減排的(de)挑戰,同時(shi)將(jiang)限制采(cai)用(yong)CDR或"負排(pai)放(fang)"技(ji)術(shu)。在碳中和能源系統中,這些技(ji)術(shu)需要補償(chang)難以直(zhi)接減少的(de)(de)剩余排(pai)放(fang)。在將未來(lai)溫度限(xian)制(zhi)在1.5°C的(de)(de)許多途徑(jing)中,全球(qiu)排(pai)放(fang)量在本世(shi)紀后半葉變為凈負值,這將取決于CDR技(ji)術(shu)和CO2儲存的(de)(de)大(da)量部署。因此,2060年以后對二氧化(hua)碳儲存的(de)(de)持續限(xian)制(zhi)不太可能符合長期氣(qi)候目標。
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