碳捕获在欧盟工业脱碳中的作用：对2030年和2050年预测的回顾

《Carbon Capture Science & Technology》：The role of carbon capture in decarbonising EU industries: a review of projections for 2030 and 2050

能源密集型行业在欧盟碳中和中的CO2捕获部署潜力及挑战。通过分析17个行业情景和820个聚合情景，发现水泥行业捕获率最高（70%），但2030年各行业平均捕获率仅5%-10%，远低于NZIA目标。长期看，2050年总捕获量达148Mtpa，但存在技术路径差异和基础设施瓶颈。需加速部署并加强政策灵活性。

　　### 碳捕集在欧盟工业中的部署前景

在应对全球气候变化和实现碳中和目标的过程中，能源密集型行业被认为在碳捕集技术（CCS）和碳捕集与利用（CCU）的部署中扮演重要角色。欧盟工业每年排放约600百万吨（Mtpa）的二氧化碳（CO?），占欧盟总温室气体排放量的约20%。其中，钢铁、水泥和化工行业是主要的直接工业排放源，占据了大部分排放。这些行业在技术和经济上面临着巨大的脱碳挑战，因为其排放主要来自于生产过程中的化学转化以及高温工艺需求，这些特性使得传统的化石燃料燃烧减排手段难以有效应用。

碳捕集技术被认为是这些难以减排行业的关键解决方案之一，尤其是在长期减排目标的背景下。根据欧盟委员会（EC）2024年的工业碳管理战略（ICMS），到2040年，欧盟工业需要捕集约280 Mtpa的CO?，到2050年则需达到450 Mtpa。这些预测不仅考虑了欧盟工业的总体减排需求，还结合了《净零工业法案》（NZIA）设定的2030年50 Mtpa的捕集能力目标。尽管这些预测提供了重要指导，但碳捕集在不同行业间的部署情况仍存在不确定性。这种不确定性主要源于技术特性、地理位置以及其他减排技术的可用性等因素。

为了更好地理解碳捕集在关键工业部门的部署情况，本文对欧盟钢铁、水泥和化工行业进行了详细的分析。通过对来自不同来源的17个行业情景进行整合和比较，本文揭示了碳捕集在这些行业中的潜力与挑战。同时，这些行业情景还与820个欧盟整体工业情景进行了对比，从而评估碳捕集在整个工业体系中的作用。研究发现，尽管长期预测显示碳捕集将在这些行业中实现大规模部署，但短期内的预期仍相对保守，可能无法满足2030年的减排需求。

### 行业情景分析

#### 水泥行业

水泥行业是本文分析的重点之一。根据映射的情景，水泥行业的碳捕集部署到2030年平均为8 Mtpa，到2050年则上升至60 Mtpa。其中，POTEnCIA情景预计到2050年将捕集92 Mtpa，成为预测中最高的值。这一结果反映了水泥行业在实现碳中和目标过程中对碳捕集的高度依赖。与其他行业相比，水泥行业在减排技术上的选择较为有限，因此碳捕集成为其主要的减排手段之一。此外，一些情景（如ICFISI-Mix95）预计水泥行业在2050年的碳捕集率将超过95%，这表明在某些假设下，水泥行业可能实现几乎全面的碳捕集。

值得注意的是，水泥行业的碳捕集率在2030年为7%，到2050年则显著上升至70%。这一趋势表明，水泥行业在长期目标下对碳捕集的依赖程度较高。同时，水泥行业也显示出较低的预测变异性，这可能与其相对单一的排放源有关。在多数情景中，水泥行业的碳捕集部署被看作是实现碳中和目标的重要支柱。

#### 钢铁行业

钢铁行业在碳捕集的部署上呈现出更大的不确定性。根据情景分析，钢铁行业的碳捕集在2030年平均为8 Mtpa，到2050年则预计为58 Mtpa。然而，不同情景之间的差异较大，反映出钢铁行业在减排技术上的多样性。例如，POTEnCIA情景预计到2050年钢铁行业的碳捕集将减少到5 Mtpa，但该情景假设了从高炉炼钢向氢基直接还原铁（H?-DRI）的转变，从而减少了对碳捕集的依赖。

钢铁行业的碳捕集率在2030年为5%，到2050年则上升至32%。这一变化表明，随着更多减排技术的引入，钢铁行业对碳捕集的依赖可能逐渐减少。然而，目前的预测显示，钢铁行业仍然需要大量的碳捕集来实现其长期减排目标。同时，钢铁行业在减排技术上的多样性也导致了碳捕集部署的不确定性，这使得在不同情景下的预测结果存在较大差异。

#### 化工行业

化工行业在碳捕集的部署上同样表现出较大的不确定性。根据情景分析，化工行业的碳捕集在2030年平均为9 Mtpa，到2050年则预计为38 Mtpa。其中，ICFISI-CCS情景预计到2050年将捕集85 Mtpa，成为预测中最高的值。这一结果表明，化工行业在实现碳中和目标的过程中对碳捕集的依赖程度较高。

化工行业的碳捕集率在2030年为10%，到2050年则上升至37%。这一变化反映了化工行业在减排技术上的多样性，以及碳捕集在其中的作用。尽管化工行业在碳捕集上的部署前景较为乐观，但其排放分布广泛，使得碳捕集的经济可行性受到一定限制。此外，化工行业还面临其他减排技术的竞争，如化学回收和电能替代等。

### 行业情景与整体情景的比较

为了更全面地评估碳捕集在欧盟工业中的作用，本文还比较了行业情景与整体工业情景。整体工业情景显示，到2030年，欧盟工业的碳捕集部署预计达到50-60 Mtpa，而到2050年则可能达到136-148 Mtpa。这些预测与欧盟委员会的2040年气候目标一致，表明碳捕集在工业脱碳中的重要性。

然而，行业情景与整体情景之间也存在显著差异。例如，水泥行业的碳捕集在整体情景中占比较高，而在钢铁和化工行业中则相对较低。这表明，尽管碳捕集在工业脱碳中具有重要作用，但其在不同行业中的部署情况仍需进一步研究。

### 技术与政策的互动

本文的研究还揭示了碳捕集技术与政策之间的互动。在一些情景中，碳捕集被看作是实现碳中和目标的关键手段，而在其他情景中，则被其他技术（如可再生能源和氢基技术）所取代。这种差异反映了不同政策环境对碳捕集部署的影响。例如，在一些情景中，碳捕集的部署受到可再生能源渗透率的限制，而在另一些情景中，则受到氢基技术的推动。

此外，本文还指出，碳捕集技术的部署不仅受到技术因素的影响，还受到社会接受度、基础设施建设和政策支持等多方面因素的制约。因此，在推动碳捕集技术的部署过程中，需要综合考虑这些因素，以确保其在工业中的广泛应用。

### 结论

本文的研究结果表明，尽管长期预测显示碳捕集将在欧盟工业中实现大规模部署，但短期内的预期仍相对保守，可能无法满足2030年的减排需求。因此，加快碳捕集技术的早期部署，特别是在水泥行业中，将是实现碳中和目标的关键。同时，政策的灵活性和对技术不确定性的适应能力也将在钢铁和化工行业中发挥重要作用。

总的来说，本文的研究为欧盟工业的碳捕集部署提供了重要的理论支持和实践指导。通过对比不同情景，本文揭示了碳捕集在不同行业中的潜力与挑战，为政策制定者和行业参与者提供了有价值的参考。未来的研究应进一步关注碳捕集技术的经济可行性、社会接受度以及基础设施建设等方面，以推动其在工业中的广泛应用。