多元技术赋能传统能源清洁转型

来源：能源中国客户端 时间：2026-03-25 14:26

　　碳捕集利用与封存技术发展持续加速

　　在全球能源转型进程中，传统能源清洁利用技术持续创新发展，全球碳捕集与封存（CCS）发展持续加速，区域差异化特征明显。根据全球碳捕集与封存研究院《2025年全球CCS现状》报告，目前，全球CCS项目总数达734个，同比增长17%。报告显示，全球处于运营状态的CCS项目已增至77个，同比增长54%。

　　从区域分布来看，美洲地区总体朝规模化应用方向推进。报告显示，2023年，美洲地区碳封存总量已超223亿吨，目前共有39个CCS项目投入运营。其中，美国与加拿大凭借税收优惠、审批提速等政策在北美地区发展尤为迅速。欧洲工业碳管理已成为其气候与产业政策的核心，自2024年7月以来，欧洲已有5个CCS项目投入运营，7个进入建设阶段。中东和非洲正从战略规划向具体实施阶段过渡。

　　亚太地区发展不均衡现象突出。报告预计，中国将在2030年前后实现CCS的规模化部署。日本已确立CCS在2050年“净零”战略中的核心地位，通过专项立法和企业主导推动其商业化进程，到2050年实现2.4亿吨/年的碳封存目标。

　　在技术研发方面，碳捕集技术正从第一代技术向新一代技术过渡。新型吸附剂研究集中在金属有机框架、共价有机框架等先进结构化材料领域。吸收溶剂研发重点转向离子溶液、胺基吸收剂等高效绿色溶剂体系。膜分离技术致力于开发混合基质膜、聚合物膜等高渗透率膜材料。化学链燃烧技术作为最具应用前景的碳捕集技术之一，研究热点包括镍基、铜基、铁基金属氧化物载氧体以及钙基载氧体。

　　地质利用与封存技术研究重点包括二氧化碳提高采收率技术、采热技术以及注入与封存技术监测。地质封存安全性及泄漏风险研究受到特别关注，长期可靠的监测手段和二氧化碳—水—岩石相互作用成为重点研究方向。目前，二氧化碳提高采收率技术在发达国家已实现商业化应用，驱替煤层气开采、强化深部咸水开采与封存等技术处于工业示范或试点阶段。

　　二氧化碳化学与生物利用技术面临提高转化效率和选择性的挑战。研究热点集中在热化学、电化学、光化学转化机理研究，以及高效催化剂的可控合成方法和构效关系建立。二氧化碳制尿素、合成气、甲醇等技术已进入工业示范阶段，制备液体燃料、烯烃技术处于中试示范阶段。生物转化利用从简单化学品向复杂生物大分子发展，微藻固定二氧化碳转化制备生物燃料和化学品技术达到工业示范水平。

　　生物质能碳捕集与封存技术（BECCS）等新型碳去除技术日益受到重视。直接空气捕集技术研究重点包括金属有机框架材料、固态胺、沸石等固态技术，以及碱性氢氧化物溶液、胺溶液等液态技术。目前，全球有18个BECCS项目处于运行状态，主要应用于乙醇生产、发电和废物转化为能源领域。第一代生物乙醇生产中的二氧化碳捕集是最成熟的BECCS路线，生物质燃烧厂的二氧化碳捕集处于商业示范阶段。

　　新一代清洁高效煤电技术发展路径多元化

　　美国通过系统化的政策支持和资金投入，大力推动先进煤电技术研发。美国能源部化石能源办公室和国家能源技术实验室主导的“煤炭优先”计划，旨在开发能提供安全、稳定的电力且近乎“零碳”排放的燃煤电厂。2019年至2020年，美国能源部累计投入2.18亿美元，重点支持超临界二氧化碳涡轮机高温密封件等关键部件的研发，以及先进燃煤电厂的概念设计和系统集成研究。

　　这些投入推动了多个技术领域的进展，包括先进整体煤气化联合循环技术商业示范、碳捕集增压流化床燃烧发电系统设计、超超临界锅炉耐腐蚀涂层材料等。值得注意的是，美国还通过税收优惠政策推动CCUS技术发展，对二氧化碳提高采收率项目给予每吨35美元税收抵免，地质封存项目税收抵免达到每吨50美元。

　　欧盟成员国根据各自能源结构和政策目标，采取了差异化的清洁煤电技术发展路径。德国重点开发高效灵活的超超临界机组，在提高发电效率的同时，注重与可再生能源的协同运行。英国将研发重点放在CCUS技术上，投入大量资源推动燃煤电厂“近零”排放转型。作为煤炭依赖度较高的国家，波兰着力推进循环流化床燃烧技术优化升级，显著提高机组运行的灵活性和环保性能。这些技术路线虽然各有侧重，但都体现了欧盟国家在保持能源安全的同时实现减排目标的战略考量。

　　中国在清洁高效煤电技术领域取得了显著进展。通过持续的节能降耗技术改造，先进煤电机组的供电煤耗已降至每千瓦时300克以下。650摄氏度超超临界发电技术的开发应用，预计可将供电煤耗进一步降低至每千瓦时254克，发电效率提升至50%的水平。在循环流化床技术方面，中国不仅完成了300兆瓦等级机组的自主研制与示范运行，还实现了600兆瓦超临界循环流化床锅炉的商业化运营。此外，在煤气化技术领域，中国自主研发的煤气化与甲烷化关键技术、焦炉煤气制天然气技术等均已建立中试装置或进入工艺试验阶段。

　　在煤电碳捕集利用与封存技术领域，全球主要国家都在积极布局。美国能源部近年来投入约2.41亿美元支持碳捕获技术研发，包括前端工程设计、工业烟气捕集和燃烧后捕集等技术示范。中国CCUS技术虽然起步较晚但发展迅速，燃烧前捕集技术整体处于工业示范阶段，与美国先进水平基本同步；燃烧后捕集技术处于中试或工业示范阶段，相比美国还存在一定差距；富氧燃烧技术国内外均处于中试阶段。

　　燃煤残渣资源化利用技术得到多个国家重视。美国能源部在“碳利用计划”框架下支持多个研发项目，包括合成高价值有机产品、开发藻类固碳技术、生产碳纳米管以及提高建筑材料二氧化碳吸收量等技术方向。这些技术不仅有助于降低碳排放，还能实现燃煤副产品的增值利用。

　　数智赋能油气行业多能协同清洁利用技术

　　多能协同发展已成为油气行业绿色转型的重要方向。在风光储一体化应用方面，油气企业通过智能调度和数字化管理技术，实现了风电、光伏与储能系统的高效协同。国际领先企业如Equinor公司成功将海上风电与油气平台相结合，通过先进的能量管理系统动态平衡发电、储能和用电需求。油田联合站通过余热回收等创新技术，显著提高了能源利用效率。道达尔能源在海岛油气平台部署的风光发电系统，结合电解水制氢技术，将多余电力转化为氢气储存起来，增强了能源系统的稳定性和灵活性。

　　风光水储一体化模式充分利用现有电网基础设施和水电资源，构建多元协同的清洁能源供应体系。该模式通过改造油田设施和利用地下空间，大幅提升了能源存储和调节能力。中国海油渤海油田“岸电入海”项目采用高压直流输电技术，实现了岸电向海上油田的高效输送。

　　美国Quidnet Energy公司创新利用废弃油气井进行地下抽水蓄能，为能源储存提供了新的技术路径。巴西国家石油公司则通过浮式生产储油装置，整合海上风电、光伏和海水势能回收技术，构建了综合能源供应系统。

　　风光热储一体化技术重点关注地热资源的开发利用，通过改造废弃油井构建地热循环系统。沙特阿美公司在胡莱斯油田建设的智慧油田，采用数字孪生和人工智能技术，实现了能源的实时监测和优化调度。美国克恩河油田将废弃的稠油油藏转化为增强型地热系统，为油田生产和生活区域提供热能和电力。中国石油大庆油田通过多能协同系统，实现了风光热储等多种能源的高效集成利用。

　　风光气氢储一体化模式充分发挥天然气发电的调峰调频作用，结合绿色制氢技术提升系统灵活性。奥地利利用枯竭气田开展地下储氢示范项目，为大规模氢能储存积累了宝贵经验。挪威海上油气平台通过风电制氢技术，构建了离网型能源供应系统。中国石化在西北油田建设的“风光气储”离网系统，集成了多种能源技术，保障了油田生产的电力供应。（作者系邱丽静 中能传媒能源安全新战略研究院)

　　责任编辑：江蓬新