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离岸碳捕集、利用与封存（CCUS），是沿海国家及地区为达成二氧化碳（CO2）减排目标，经由工程手段精心构建的一项关键解决方案。本文旨在深入剖析中国沿海地区推行离岸CCUS的迫切性、潜在能力及产业未来展望。据评估，中国近海区域的沉积盆地蕴藏着巨大的CO2封存潜力，预计可封存量介于5.7至7.8千亿吨之间，这一数字足以满足中国沿海省市未来140至190年的CO2零排放需求，并有效规避复杂的陆地法律监管与社区影响等问题。然而，当前离岸CCUS的实施仍面临严峻的经济挑战，而这一现状亦为我国低碳技术领域与商业模式的创新开辟了宝贵的机遇之窗。
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中文题目：离岸CCUS潜力巨大！沿海地区碳中和必经之路
英文原题：Accelerate the offshore CCUS to carbon-neutral China
通讯作者/第一作者：李姜辉，厦门大学
关键词：碳中和；离岸；碳捕集、利用与封存；二氧化碳；沿海地区
概念介绍：
离岸CCUS，通过精密的工程技术手段，为碳减排目标的达成提供了有力支持，特别针对那些陆上封存条件受限的沿海国家和地区，该技术为其碳减排工作开辟了一条重要途径。离岸CCUS技术的概念提出及其实践应用已历经三十余载，其核心流程涵盖从沿海大型或近海碳排放源捕集CO2，随后进行加压处理并输送至离岸封存平台，最终将其注入海底地质储层，以实现与大气环境的永久隔离或转化为具有经济价值的产品（图1）。
时代背景：
我国沿海地区，作为经济发展的重要引擎，涵盖14个省级行政区，在推动经济高速增长的同时，也形成了显著的碳排放带，主要集中在东部及东南部沿海地区，年碳排放量高达42亿吨，占全国总量的41%（图2）。据国际能源署预测，CCUS技术的应用有望贡献碳减排总量的15%。基于此，我国沿海地区若大力发展离岸CCUS产业，预计每年可减少6.3亿吨CO2排放。然而，目前离岸CCUS项目面临投资成本高、资本周转期长及经济效益尚不明朗等挑战，多数项目仍处于示范阶段，尚未构建起完整的产业价值链。
碳汇潜力：
为有效缓解沿海地区CO2排放压力，并综合考虑距离、成本、技术及社会等因素，提出了将沿海地区工业生产产生的CO2捕集并运输至中国近海的大型沉积盆地进行地质永久封存的方案（图3）。近十年来，中国已对多个CO2地质封存区域进行了深入的适宜性与容量评估，结果显示，23个主要陆上沉积盆地及10个主要近海沉积盆地的CO2封存潜力分别可达1.3-2.3万亿吨和5.7-7.8千亿吨，相当于中国未来200至300年的CO2排放量。其中，珠江口盆地、莺歌海盆地、北部湾盆地及琼东南盆地的封存潜力尤为突出（图3b）。
成本评估：
在评估离岸CCUS全产业价值链时，规模效应的显现显著降低了运输及封存成本。例如，当年封存量由4000万吨提升至2亿吨时，每吨CO2的封存成本可降低约2/3至3/4（图4）。此外，估算结果还指出，海底管道运输相较于船舶运输更为经济；陆上封存成本通常低于离岸封存；而枯竭油气田封存则较咸水层封存更具成本优势，若能重复利用钻井及海上基础设施，则有望进一步降低成本。但需注意，此类估算仅提供了一般性成本参考，实际封存成本需综合考量多种实际因素以降低不确定性。
项目设计：
在离岸CCUS项目设计过程中，必须严格评估各关键流程潜在的风险因素，包括但不限于地质封存空间的安全性、碳源汇数据库的完整性、认知缺陷的避免、前端工程的可靠性、泄漏监测的有效性以及外部质控的严格性等（图5）。同时，还需关注与整个产业链紧密相关的监管政策、责任划分、财务规划及社会接受度等非技术指标。特别地，新离岸CCUS项目因技术与财务风险较高而需给予特别关注。为此，倡导多部门协同开发模式以有效降低此类风险，如将长期商业化应用与碳信用评分机制相结合以促进项目的可持续发展。
未来发展：
中国离岸CCUS的未来成长与深化，有赖于国家层面持续且坚定的政策扶持、商业投资模式的不断革新以及科学技术的快速迭代。在其逐步推进的过程中，将面临多重复杂因素的考量，涵盖碳排放源的精确核算、源-汇的精准匹配、捕集、运输及封存等关键技术的有效实施、项目设计的科学性、风险评估的全面性、经济影响的深入剖析、投融资回报的合理性评估、社会因素的广泛考量以及法律政策框架的完善等。唯有全社会共同努力，逐一理清并妥善应对上述因素，方能将离岸CCUS培育成为支撑我国低碳乃至负碳经济转型的核心产业链，进而为实现2060年碳中和的国家宏伟目标奠定坚实基础。
图1 离岸CCUS产业价值链示意图及关键时间节点上的重要里程碑事件。(a) 离岸CCUS技术主要聚焦于从工业排放源高效捕集二氧化碳（CO2），随后通过安全的管道或船舶运输方式，将其妥善输送至海底适宜的地质储层中。此过程旨在实现CO2与大气环境的永久隔离。(b) 在过去的十多年里，中国离岸CCUS领域的发展受到了多份重要刊物及相关政策的积极推动。
图2 在2017年的统计数据中，关于中国县级单位的CO2排放量分布情况（单位：万吨）呈现出一个显著特点，即约41%的CO2排放量源自于沿海省市地区。这一数据反映了沿海区域在经济发展过程中所面临的环境压力与挑战，同时也为制定区域性的碳减排策略提供了重要参考。
图3 中国近海十大主要沉积盆地及其分布。(a) 中国近海沉积盆地分布图；(b) 中国近海盆地CO2封存潜力估算统计，其中部分盆地因缺乏可靠数据源而未列估算区间。
图4 离岸CCUS运输及封存成本的估算。(a) 近海CO2运输主要通过管道与船舶。在运输距离的对比上，将沿海地区CO2运送至近海封存点的平均距离（约180公里）显著短于运送至我国北部陆上封存点的距离（750至1500公里）。这一距离差异对运输成本产生了直接影响。(b) 随着封存规模的扩大，即由4000万吨/年提升至2亿吨/年，各类海上平台所分摊的单位封存成本均展现出稳步下降的趋势。
图5 离岸CCUS全产业链项目开发模式路线图。严谨的质量控制应当贯穿于项目的全生命周期，从初期的可行性研究直至离岸CCUS项目的具体执行阶段。此过程中，各阶段之间需保持紧密的相互联系与及时有效的反馈机制，以确保项目质量得到全面、持续且有效的控制。
主要作者简介
李姜辉 厦门大学海洋与地球学院教授，中国工程前沿杰出青年学者。主持国家自然科学基金优秀青年科学基金等项目。研究方向包括离岸碳捕集、利用与封存，海洋声探测、监测与通信，发表学术论文近100篇，其中SCI论文60篇。
引用本文
J. Li. Accelerate the offshore CCUS to carbon-neutral China, Fundamental Research, doi: 10.1016/j.fmre.2022.10.015.
关于Fundamental Research
Fundamental Research是由国家自然科学基金委员会主管、主办的综合性英文学术期刊。创刊于2021年，期刊立足反映国家自然科学基金资助的优秀成果，全方位报道世界基础研究前沿重要进展和重大创新性成果，提升中国基础研究和中国科学家在国际科学界的显示度和影响力，为中外科学家打造一个高端的国际学术交流平台。内容涵盖数学物理、化学化工、生命科学、地球科学、工程与材料科学、信息科学、管理科学、健康医学、交叉科学等领域，设置Article、Review、Highlight、Perspective、Commentary等栏目。期刊已被ESCI、Scopus、DOAJ 、PubMed、CAS（美国化学文摘社）、CSCD（中国科学引文数据库）、CSTPCD（中国科技论文与引文数据库）等国内外知名数据库收录。2023年影响因子5.7，位于综合性期刊Q1区。欢迎广大科研工作者关注、投稿、引用！
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