跨越低碳技术死亡谷：“碳寻计划”首期回顾、思考和展望

翟永平 黄新我

应对气候变化、实现碳中和目标需要在全球范围内大规模部署一系列新兴的低碳技术。其中，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术对于实现碳中和具有关键作用。根据国际能源署测算，2050年全球能源系统净零排放情景下，全球2050年CO2的年度捕集量需要达到 60.4 亿吨，其中包括从化石能源捕集37.36亿吨、从生物质能源捕集12.63亿吨、空气直接捕集（DAC）10.41亿吨。整体而言，从现在到2050年全球实现净零经济，CCUS的减排贡献占比可达8%。1根据清华大学能源环境经济研究所的研究2，在2060年实现碳中和的情景下，我国将通过CCUS和碳移除技术分别捕集约14亿和9亿吨CO2。

近年来国内CCUS技术取得了一定的进展，但各环节技术发展并不均衡，与实现碳中和目标的减排需求相比仍有很大差距。回顾近代科技发展史，很多创新技术都是从高等院校和研究机构的实验室中诞生，并通过初创公司进行成果转化，伴随着风险投资的支持得以实现产业化和市场化的。在此背景下，2023年3月，腾讯联合产业、投资和生态合作伙伴，在业内专家的指导下，发起了支持低碳初创技术发展的“碳寻计划”，首期聚焦CCUS技术。

首期“碳寻计划” 实施的基本情况

具体来说，“碳寻计划”针对不同阶段与类别的项目开放三大通道，分别为试点支持、初创孵化、能力建设。评审标准涵盖创新性、可执行性、影响力、经济性和团队背景等方面，评审的总体要求是项目的技术路线在规模化后可以带来中国1亿吨/年的减碳量的应用潜力，且通过适量投资便能带来显著成本下降。

2023年3月23日“碳寻计划”正式启动，得到CCUS领域的高校、科研院所、初创企业以及相关机构的热烈反响。到2023年6月30日申报截止，共收到320个项目申请，所涉及技术领域的深度和广度都大大超出预期。经过认真评估，首先筛选出165份符合要求的申报项目入围专家函评，其中包括试点支持赛道79个项目、初创孵化赛道49个初创公司，能力建设赛道37个项目。从所涉及细分领域和技术路线的角度看，165份申请中包括了物理吸附法碳捕集（16个）、化学吸附法碳捕集（17个）、富氧燃烧碳捕集（3个）、化学链燃烧碳捕集（6个）、直接空气碳捕集（11个）、捕集利用一体化（8个）、化工合成（30个）、矿化利用（19个）、生物固碳（15个）、地质封存及监测（22个）、源汇匹配/数据库（16个）、方法学开发（2个）。总起来看，碳捕集的项目占比32%、CO2利用占39%，捕集利用一体化占5%，其他24%；可见我国CCUS领域在U（利用）方面活跃度大于碳捕集，同时通过数据库、平台建设支持地质封存和监测。

经过3个月的函评、线上答辩、线下路演，专家咨询委员会与合作伙伴严格按照标准评审，从165个团队中选出Top30获奖团队，于2023年9月18日正式对外公布，每个优胜团队各获得50万元奖金。其中，试点支持赛道获奖团队14个、初创孵化赛道9个、能力建设赛道7个。2023年9月至当年底，腾讯“碳寻计划”团队与专家咨询委员会、合作方的代表一起深入各个项目单位现场，进一步考察调研了Top30获奖团队的技术发展现状和潜力，在此基础上，确认了下一步重点支持的终选项目。

通过一年来“碳寻计划”的实施，我们对我国CCUS技术研发的现状、趋势有了更深的理解。在此基础上，我们对于CCUS行业的进一步发展提出若干思考和建议。

我国CCUS技术发展现状与趋势

第一，碳捕集是CCUS系统中能耗与成本产生最高的环节，捕集部分的成本占总成本的三分之二甚至更多，因此提高捕集效率、降低捕集能耗和成本是目前碳捕集技术的主要研发方向。通过对“碳寻计划”申报项目的评估分析，我们看到近几年国内有创新型低能耗的捕集技术不断涌现，并开始走出实验室进入实际工程示范阶段，例如，华北电力大学“相变吸收—催化解吸—转化利用技术示范”，创建了相变吸收—催化解吸脱碳新技术，利用分相效应大幅减少解吸液体积，同时构筑“反应型”解吸催化剂加快CO2富液解吸，能耗降低了50%～60%；深碳科技公司以工业固废为原料制备基体材料，自主研发系列低成本、高性能的碳捕集材料及核心技术装备，填补了固态胺 CO2捕集工程应用领域的技术空白，可为煤电、钢铁、水泥和化工等行业生产过程中产生的CO2实现高效、低成本捕集提供工艺设计、耗材供应和装备集成等成套解决方案。

第二，中国有最丰富的工业场景，催生了一系列有行业特色的CO2利用的创新方案。例如，北京科技大学“钢渣选择性调控碳化及资源化一体化技术” 基于自然界岩石风化反应开发了适用于钢铁行业低浓度 CO2直接利用—钢渣固碳技术，兼顾高固碳量和高产品活性且为无废碳化，可有效解决钢铁行业碳减排难题；中国科学院过程工程研究所“钢铁行业CO2吸附捕集及炉渣循环利用技术”，匹配钢铁高炉余热余压资源，CO2捕集能耗降低25%开发炉渣基CO2吸附材料，捕集成本降低29%实现高炉工序原位减碳，提供CO2规模化消纳途径，形成闭环式减碳固碳技术方案。

第三，二氧化碳利用 （CCU） 技术短期内有商业机会，从“碳寻计划”的申报和获奖项目来看，电化学利用、矿化利用、合成生物利用三个赛道，在现有政策环境下已经可以看到可行的商业模式和市场潜力。例如，天津费曼动力 “绿电电解CO2制取廉价绿色航空燃油”，产出的廉价绿色一氧化碳可以匹配绿氢，显著降低可持续航空燃油、绿色甲醇以及绿色塑料的成本，为燃油、化工、冶金等场景提供绿色低碳解决方案；南京食气生化 “合成生物技术驱动CO2固定与高值化利用”，开发了具有高技术壁垒的特种食气微生物基因编辑技术和气体发酵技术，将富碳工业尾气转化为化学品，生产过程安全，能耗低；苏州坤晟以回收工业废弃的CO2和环氧丙烷为原料，采用原创性自主知识产权的高效聚合催化剂及聚合工艺，生产环境友好型新材料——聚碳酸亚丙酯多元醇（简称PPC），同时衍生出一系列环保型的产品。

第四，相对于美国和欧洲一些国家直接空气捕捉（DAC）技术的开发热度，我国碳捕集主要聚焦在工业源捕集出现更多创新，这是由于产业结构、发展阶段等因素所决定的。但是，通过“碳寻计划”，我们也看到国内开始涌现出DAC创新技术，在技术水平上与国际同步，在成本上更具下降的潜力。例如，浙江大学“柔性模块化超低能耗直接空气碳捕集装备”项目采用超低能耗变湿吸附技术，从热力学层面突破对热源的依赖，大幅降低运行能耗，以“即插即用”式工程理念设计，开发高通量、低压损的高效空气碳捕集反应器，以柔性模块化功能实现对可再生能源波动性的高度适应，并形成耦合可再生能源、生物转化等技术的多场景资源化利用；霖和科技公司基于干湿法捕集CO2技术，通过控制湿度实现CO2捕集及收集，具有模块化、撬块化的特点，适用于分布式捕集、无运输成本，全面衔接下游CO2利用，打通CCUS各个环节形成新的产业链。

第五，在国际上，低碳技术特别是CCUS技术往往由私人投资者承担开发前沿创新的风险，然后通过公共和私人投资相结合的方式扩大创新规模。考虑我国的国情，我国CCUS技术的发展更多的是靠民营的初创公司和大型企业（包括国有、民营）的配合：前者从高校和科研机构获取技术进行商业转化，后者则提供应用场景包括部分配套资金。例如，原初科技“大规模低成本二氧化碳化学链矿化永久封存利用技术”，该项技术以电石渣、钢渣、粉煤灰、炉渣、废混凝土等含钙镁的工业固废或富含钙镁的自然矿石为原料，通过专利专有设备和专有循环介质，高效矿化利用不同应用场景、工况条件和浓度的二氧化碳，生成具有经济价值的绿色、低碳碳酸钙产品。公司与国电电力和中石化集团合作，通过了中试验收与技术鉴定，并进入10万吨级与百万吨级的产业化部署。

第六，二氧化碳大规模地质封存是长期的必然路线，集群化（Hub）发展是趋势，源汇匹配、封存选址、地质数据库等基础能力亟须完善，其中数字化平台可以起到关键的支撑作用，为政府决策、行业减排提供依据，并为碳交易市场提供方法学支撑。例如，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心“碳封存选址与地下空间利用综合服务系统”融合地质、碳封存潜力等多源数据，通过多源数据融合与分析、多级别潜力动态评价、多尺度目标逼近选址等方法创新，实现全国多级别碳封存潜力国情数据“一张图”，并建立全国多尺度碳捕集与封存产业集群网络，为碳封存智慧选址和地下空间资源科学管理与辅助决策提供服务。

CCUS技术发展需要加大激励政策与国际合作力度

通过“碳寻计划”的实施，我们清楚地看到，国内CCUS技术进一步发展需要得到更多的政策扶持、更广泛的国际合作。

第一，CCUS的技术研发和扩大应用需要更好的激励政策。从政策层面来看，2021年CCUS技术被首次写入“‘十四五规划和 2035年远景目标纲要”；国家发布的《2030年前碳达峰行动方案》，以及各部委和地方政府出台的碳达峰碳中和相关政策文件均对CCUS技术发展做出积极部署。欧美经验表明，国家通过税收减免、强制性约束等手段支持CCUS，能提高企业积极性，加速CCUS技术商业化。建议考虑实施符合中国国情的激励措施，例如，给予实施CCUS的火电厂优先分配发电量和进行绿色电力认证；积极探索通过将CCUS纳入碳交易市场以及设立CCUS专项基金等方式逐步降低CCUS项目投融资成本。

第二，CCUS的进一步发展需要更广泛的国际合作。2023年11月“中美关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明”，特别提出“两国争取到2030年各自推进至少5个工业和能源等领域碳捕集利用和封存（CCUS）大规模合作项目”。同时，中法碳中和中心、中英碳中和专家组相继成立，也确认CCUS是中法、中英双方合作的重要领域。对比国内和国际，我们看到我国CCUS技术路线的多样性和创新方向整体上和国际有很强的一致性，同时我国CCUS技术应用具有一定的成本优势。从已投运示范项目捕集成本来看，电力、水泥仍是国内捕集成本较高的行业，捕集成本分别 为200～600元/吨CO2和305～730元/吨CO2，但整体均低于国外350～977 元/吨CO2和686～1280元/吨CO2的捕集成本。3相比之下，在CCUS系统集成优化方面，国内技术发展仍与国际水平存在明显差距。美国在CCUS管网优化和集群枢纽、CO2捕集—转化一体化等CCUS集成优化技术方面已有布局和应用，而国内大规模全链条示范经验不足。因此，进一步扩大我国与其他国家在CCUS技术领域的知识交流和合作有助于扩大CCUS的应用，迅速降低CCUS的成本。

第三，固碳或减碳效益的科学验证对于CCUS技术的应用极其关键。在首期“碳寻计划”收到的申报项目中，相当一部分在能耗、固碳、成本等关键指标上存在定义不统一、算法不严谨、结果不可靠等问题，不同技术路径效益、国内外技术的先进性难以客观比较。因此，对于CCUS技术来说，需要在技术创新的同时，系统化搭建MRV（测量、报告、核查）体系。我们在能力建设赛道与清华大学碳中和研究院合作建立MRV Lab，针对碳捕集（包括工业源、空气源）、利用（包括地质、化工和生物利用）和封存（包括地质和矿化封存）开发和验证新的减碳量计算方法，模拟不同工况下的碳捕集、运输、利用和封存过程，确保CCUS项目的碳减排量能够准确测量和报告，以及对碳利用和封存效果的长期监测。通过这些研究方向和应用场景的探索，MRV Lab将为CCUS技术的商业化和规模化应用以及进入碳市场提供坚实的科学基础。

腾讯与多家合作伙伴共同推出的“碳寻计划”是落实“双碳”目标的一个创新举措。“碳寻计划”最主要的特点是在政府政策的引导下，推动建立低碳技术创新生态，推动高等学校、科研机构、初创企业、人才团队、金融机构等相互配合、协同发力，由大型国企、民企提供低碳技术应用场景，展示技术的实际效果，加速低碳技术的规模化应用。

“碳寻计划”的实施对推动科技成果的转化、示范和商业化进程发挥了积极作用，得到了政府有关部门的高度认可以及业界和学界的热烈反响。“碳寻计划”专家委员会指出，“碳寻计划”的重要意义在于探索一种市场、资本、技术、企业、公益组织的多方合作新模式。应对气候变化技术的公益特性以及CCUS技术的特殊角色，决定了以往CCUS技术主要支持大部分来自公共资金（纵向科研经费，即便是企业经费也大多来自国企、央企），同时也表明在我国科技创新体制中，资本、市场的潜力还可以进一步挖掘。“碳寻计划”的设计是对既有的国家科技创新体系的补充，比如多个参与方的不同角色、未来技术不确定性对合作的影响、不同类型的交付物等，这样的产业化、商业化命题对许多科研人员是全新概念。

“碳寻计划”的首期聚焦CCUS技术，取得了阶段性的成果。同时，CCUS技术需要与其他碳减排技术相结合，在全球范围内进行合作和应用，才能产生更大的效应。因此，在2023年启动的首期“碳寻计划”成功实施的基础上，未来“碳寻计划”将在两个维度上扩大实施范围。一方面，从技术的角度看，“碳寻计划”涵盖的低碳技术范围的扩大，在继续征集CCUS技术的同时，也将征集长时储能技术、氢能技术的解决方案，支持大数据、人工智能等新兴技术与低碳技术的融合应用。另一方面，新的一期“碳寻计划”将力求扩大其国际影响力，通过国际版的“碳Live”平台4在全球范围内征集和支持前沿的低碳技术。

编辑|胡文娟 wenjuan.hu@wtoguide.net