本报讯 在“2030碳达峰、2060碳中和”战略深入推进的背景下，高耗能行业低碳转型成为攻坚重点。碳捕集、利用与封存（CCUS）作为全球公认的唯一能实现大规模化石能源相关碳排放深度减排的技术路径，已成为我国“双碳”布局的核心支撑。当前，我国CCUS技术已实现全链条迭代升级，最新研究成果持续落地，产业化应用加速推进，逐步破解“高能耗、高成本、规模化难”的行业痛点，为各类高排放场景提供系统性减碳方案。本文结合最新技术突破与产业实践，全面详细解读CCUS技术的核心逻辑、发展现状与未来前景。
一、核心内涵解析：CCUS不是单一技术，而是全链条减碳系统工程
CCUS是Carbon Capture, Utilization and Storage的缩写，即碳捕集、利用与封存，本质是一套“捕获-分离-输送-利用/封存”的完整技术体系，核心目标是将工业生产、能源消耗、交通运输等场景中排放的二氧化碳（CO₂）进行高效捕获，通过资源化利用实现“变废为宝”，或通过地质封存实现长期固碳，从源头和末端双重减少碳排放对气候的影响。
通俗而言，CCUS相当于给高排放企业装上“碳漏斗”，精准捕捉原本要排入大气的CO₂，再通过“管道、罐车”等载体输送至目的地——要么转化为化工原料、燃料、建材等有经济价值的产品，要么送入地下深层地质结构长期“封存”，构建起“排放-捕获-利用/封存”的减碳闭环。
从价值维度来看，CCUS的核心价值体现在三大方面：一是生态价值，作为“双碳”兜底技术，可解决电力、钢铁、水泥、煤化工等难以通过电气化、可再生能源替代实现深度减排行业的减碳刚需，直接缓解温室效应；二是经济价值，推动CO₂从“污染物”向“碳资源”转型，带动上下游产业协同发展，催生新赛道与就业岗位；三是战略价值，兼顾化石能源合理利用与低碳转型，保障我国能源安全，同时提升我国在全球气候治理中的话语权。
二、全流程技术拆解：四大环节协同发力，最新突破持续破解行业痛点
CCUS全流程分为碳捕集、碳输送、碳利用、碳封存四大核心环节，每个环节均有多种技术路径适配不同场景，近年来随着科研攻关持续推进，各环节均实现关键性突破，技术成熟度、经济性大幅提升，逐步迈向规模化应用。
（一）碳捕集：源头减碳的“第一道关口”，高效与低成本双突破
碳捕集是CCUS的源头核心，核心任务是从排放源中高效分离、捕获CO₂，根据排放源浓度、温度等特性，分为传统主流技术与新型突破技术两大类，目前已实现“成熟技术规模化、新型技术产业化”的发展格局。
传统主流捕集技术以产业化应用为主，主要包括三种路径：一是燃烧后捕集，燃料燃烧后对烟气中的CO₂进行分离，适配燃煤电厂、垃圾焚烧厂、水泥厂等低浓度排放源（烟气中CO₂浓度5%-15%），技术最成熟、适配性强，可直接加装在现有工厂，捕集效率可达90%以上，目前占全球已投运项目的70%，但传统胺法存在能耗高（占电厂总发电量10%-15%）、成本高（300-400元/吨CO₂）的痛点；二是燃烧前捕集，燃料燃烧前转化为合成气，再分离其中的CO₂，适配煤化工、天然气发电等中高浓度排放源，捕集效率可达95%以上，能耗低于燃烧后捕集，还可同步生产氢气，但投资成本高、改造难度大，仅适合新建项目，应用占比约20%；三是富氧燃烧捕集，用纯氧或富氧空气替代空气燃烧，使烟气中CO₂浓度提升至80%以上，无需复杂分离，适配大型高排放源，捕集成本较低，但需配套大型制氧设备，投资与能耗较高，技术成熟度有待提升，应用占比约10%。
新型捕集技术是近年来的科研热点，逐步破解传统技术痛点：一是直接空气捕集（DAC），无需依赖工业排放源，可直接从空气中捕获CO₂，是实现“负排放”的核心技术，2025年Carbyon公司发布的模块化DAC系统，将成本降至50美元/吨以下，体积仅为传统系统的1/3，可分布式部署，适配城市、交通等无集中排放源的场景；二是无膜电化学捕集，用工程化气体扩散电极替代传统膜组件，解决膜分离易堵塞、寿命短的问题，CO₂去除率超90%，较传统技术提升50%，成本降至70美元/吨，系统紧凑可直接加装现有设备；三是化学链燃烧捕集，通过金属氧化物氧化-还原循环，实现燃料燃烧与CO₂分离同步进行，捕集能耗降至1.5GJ/tCO₂以下，节能30%，已在多个煤化工项目开展示范应用，逐步走向工业化。
此外，我国在捕集装备国产化方面也实现突破，2025年投运的全球最大规模（150万吨/年）复合吸收塔，捕集量相当于300MW火电机组年排放，压降降低25%、通量提升30%，已在华能正宁电厂落地应用，彻底打破国外装备垄断。
（二）碳输送：连接两端的“中间桥梁”，安全高效规模化输送能力提升
碳输送是衔接碳捕集与碳利用/封存的关键环节，核心要求是“安全、高效、低成本”，主要将捕集、压缩后的超临界CO₂（密度大、流动性好，便于输送），从捕集源输送至目的地，目前形成“管道为主、罐车为辅、船舶探索”的输送格局。
管道输送是规模化项目的主流选择，分为超临界CO₂管道和气态CO₂管道，超临界管道适配长距离、大规模输送（年输送量超百万吨），气态管道适配短距离、小规模输送。其优点是输送效率高、能耗低、成本低，长距离输送成本仅10-20元/吨CO₂，环保安全性高；缺点是前期投资大，管道铺设受地形限制，需配套防腐、泄漏监测设备。目前国内已建成多条CCUS专用管道，如长庆油田CO₂输送管道、山东能源集团CCUS管道等，2026年最新突破的超临界管输系统，通过专用管材与保温技术升级，长距离输送能耗降低15%，压力损失减少20%，可支持年输送量超千万吨级项目。
罐车输送适配短距离、小规模、分散式捕集源，将CO₂压缩为液态或固态（干冰），用专用罐车运输，优点是灵活性强、投资小，缺点是输送效率低、成本高（短距离50-80元/吨CO₂），存在一定泄漏风险，适合年输送量低于10万吨的项目。船舶输送则适配跨区域、远距离大规模输送，将CO₂液化后用专用船舶运输，不受陆地地形限制，但投资大、能耗高、运输周期长，目前全球仅有少量示范项目，国内仍处于研发阶段。
在核心装备国产化方面，国内首台超临界CO₂八级整体齿轮压缩机已正式投产，每压缩1吨CO₂省电10度，效率提升10%，全面替代进口，已应用于陕鼓-中石油CCUS项目；耐蚀合金“超级管道”研发成功，替代传统油管，彻底消除泄漏风险，内径更大且支持井下实时监测，已在长庆油田投运，推动注气技术从单点试验迈向规模化应用。
（三）碳利用：实现价值增值的“核心环节”，高价值路径多元化发展
碳利用是CCUS产业化的关键动力，核心是将捕集的CO₂转化为有经济价值的产品，实现“碳减排+碳增值”双赢，根据利用方式分为物理利用、化学利用、生物利用三大类，近年来高价值利用路径持续突破，逐步解决“利用价值低、规模化难”的痛点。
物理利用技术最成熟、规模化应用最广泛，不改变CO₂的化学性质，仅利用其物理特性，固碳周期较短但见效快。其中，油气田驱油（EOR）是国内目前CCUS利用的主流场景，将CO₂注入枯竭或低渗透油田，可显著提高原油采收率，同时实现部分CO₂长期封存，2026年长庆油田黄3区示范项目，CO₂驱油使单井日产油量提升3倍，延长石油百万吨级CCUS项目，年注入CO₂41万吨，原油采收率提升8个百分点，形成“减排+增产”的双赢模式；在食品与医疗领域，CCUS捕集的CO₂经提纯后（纯度达99.99%），可作为食品级CO₂用于碳酸饮料、啤酒、食品保鲜，也可作为医疗级CO₂用于腹腔镜手术、人工呼吸辅助等；在消防与焊接领域，CO₂灭火器可用于扑灭电气、油类火灾，焊接时可作为保护气，替代传统惰性气体，降低成本同时减少碳排放。
化学利用是高价值发展方向，近年来突破最多，通过化学反应将CO₂转化为化工原料、燃料、聚合物等产品，改变CO₂化学性质，实现长期固碳的同时创造更高经济价值。2026年中科院山西煤化所实现中试突破，通过痕量卤素调控费托合成反应，使CO选择性从30%降至≤1%，烯烃选择性≥85%，为CO₂制燃料、化学品开辟新路径；在制燃料领域，微生物电合成（MES）技术突破效率瓶颈，电能-化学品转化效率提升至35%，可直接利用风电、光伏等可再生电力，将CO₂转化为乙醇、乙酸等燃料和化学品，实现“绿电+绿碳”协同；在制塑料领域，2025年《Journal of Cleaner Production》报道，新型催化剂实现CO₂与环氧丙烷直接聚合，产品性能超传统塑料，固碳率达30%，可替代化石原料制备高性能塑料，目前已进入小规模示范阶段。
生物利用是绿色环保方向，适配农业、林业等场景，利用植物、微生物的光合作用或代谢作用，将CO₂转化为生物质，实现自然固碳同时带动产业升级。其中，微藻固碳技术实现成本突破，石科院破解微藻养殖瓶颈，使螺旋藻成本降至与进口鱼粉相当，20吨/年示范项目年固碳40吨，即将进入大规模应用；钢渣烟气碳化技术实现工业示范，河钢集团2026年1月贯通相关工程，以钢渣和烟气中的CO₂制备建材，固碳量达20%，抗压强度超30MPa，已应用于绿色建筑领域。
（四）碳封存：长期固碳的“最后一道防线”，安全与规模化双保障
碳封存是实现CO₂长期固碳的核心手段，核心是将无法利用的CO₂注入地下深层地质结构，通过地质屏障实现长期封存，确保不泄漏，主要适配枯竭油气田、深部咸水层、不可采煤层等地质场景，目前已实现“技术成熟化、监测智能化”。
在地质封存技术方面，我国实现多项突破：长庆油田2025年12月投运首个连续油管注气完井平台，耐蚀合金“超级管道”替代传统油管，彻底消除泄漏风险，内径更大且支持井下实时监测，标志着注气技术从单点试验迈向规模化应用；国内建成封存层位最深、单井规模最大的深部咸水层CCUS工程，单井年封存能力达100万吨，成本降至100元/吨以下，配合多层含水层体系，确保CO₂长期安全封存。
在监测技术方面，实现“空-天-地-井”一体化智能化监测，构建起网格数超50万个的“透明碳封存体”，监测精度达0.1ppm级，可实现CO₂封存全过程实时三维可视化；2026年1月发布的AI驱动预测性监测系统，通过机器学习分析地震、压力、化学传感器数据，可提前72小时预警潜在泄漏，准确率达98%，为碳封存安全提供全方位保障。
三、产业发展现状：示范项目遍地开花，产业化格局初步形成
近年来，随着政策扶持力度加大、技术持续突破，我国CCUS产业进入快速发展期，示范项目覆盖电力、钢铁、水泥、煤化工等多个高排放行业，形成“产学研用”协同发展的良好格局，逐步从“示范试点”向“规模化应用”转型。
从示范项目来看，国内已建成多个标志性CCUS项目：华能正宁电厂CCUS项目2025年9月投运，是全球最大煤电碳捕集项目，年捕集能力达150万吨，核心装备100%国产化，年减排CO₂150万吨；延长石油百万吨级CCUS项目2026年1月落地，实现全流程一体化，年捕集30万吨CO₂、注入41万吨CO₂用于驱油，累计注入超50万吨，原油采收率提升8%；长庆油田黄3区CCUS示范项目，通过CO₂驱油与封存，累计封存CO₂38.9万吨，单井日产油量提升3倍；河钢唐钢CCUS项目2026年1月贯通，采用钢渣烟气碳化技术，年捕集CO₂超10万吨，制备固碳建材，实现“捕集-利用零运输”。
从产业生态来看，我国已形成“上游装备制造、中游全流程服务、下游应用落地”的完整产业链，参与主体涵盖企业、科研院所、高校等，国家能源集团、中石油、中石化、河钢集团等龙头企业牵头布局，西安交通大学、中科院山西煤化所等科研机构持续开展技术攻关，形成多项自主知识产权，核心技术逐步实现自主可控。同时，行业标准体系不断完善，2026年1月我国发布多项CCUS国家标准，包括《燃烧后二氧化碳捕集系统通用要求》《二氧化碳地质封存》等，规范技术要求、安全管理和工程标准，为规模化应用提供保障。
四、政策支撑与未来趋势：多重利好加持，规模化、低成本、高价值是核心方向
作为“双碳”重点技术，CCUS得到国家及地方多重政策扶持，为产业发展保驾护航。国家层面，《“十四五”现代能源体系规划》《“双碳”技术路线图》等文件均明确将CCUS作为核心减碳技术，提出加快推进技术研发与规模化应用；地方层面，陕西、山东、山西、河北等工业大省出台专项政策，设立CCUS产业基金、出台专项补贴，打通项目审批绿色通道，推动CCUS项目落地。
展望未来，结合最新技术突破与产业实践，CCUS将朝着“规模化、低成本、高价值”三大方向发展，未来三年将实现多项关键突破：一是捕集成本持续下降，通过新型吸附剂、膜材料研发与AI工艺优化，2027年将捕集成本降至150元/吨以下；二是利用价值持续倍增，CO₂制高价值化学品、航空燃料等技术逐步成熟，经济性提升50%，推动利用场景多元化；三是负排放技术深度融合，直接空气捕集（DAC）与生物质能结合，2028年前实现大规模负排放，年减排超1000万吨；四是跨领域协同发展，“新能源+煤电+CCUS”“CCUS+工业固碳”等融合模式逐步推广，实现全产业链减碳。
业内专家表示，CCUS作为全球气候治理的核心技术之一，也是我国实现“双碳”目标的关键支撑，当前我国CCUS技术已实现全链条突破，产业化应用进入加速期。随着技术持续迭代、政策持续加持、产业生态不断完善，CCUS将逐步成为高耗能行业深度减碳的核心手段，为我国“双碳”目标落地提供坚实保障，同时为全球气候治理贡献中国技术与中国方案。