第四届全球生物质能创新发展高峰论坛 生物质能碳捕集与封存（BECCS）在 实现碳中和目标中的作用 常世彦 清华大学能源环境经济研究所 2023年4月18日 IPCC 1.5℃特别评估报告（2018年）的主要结论  气候变化已经不是未来的挑战，而是眼前的威胁：全球气温2017—2018 年已比工业化前高出1℃，按照这一排放速度，2040年左右将比工业化前 高出1.5℃，2065年左右可能达到甚至超过2℃。  实现1.5℃温升控制目标要求从现在起就采取大规模的减排措施：到2030 年实现全球净人为CO2 排放量在2010年水平上减少约45%，到2050年左 右达到净零排放，同时要求非CO2温室气体排放大幅下降。  依靠常规的减排措施可能不足以实现温升控制目标，还需要发展碳移除技 术以更为快速地实现温室气体减排。  生物质能结合碳捕集与封存（BECCS）是当前最受关注的一项碳移除技术， 也是一项具有负排放特征的可再生能源技术，有必要对其技术路径、影响 因素和可能潜力进行评估。 2 生物质能耦合碳捕集与封存技术（BECCS） • BECCS是通过捕获生物质能利用过程中的CO2，并将CO2永久封存在地质构造中的一项负排放技术。生 物质能结合碳捕集与封存（BECCS）技术包括生物质能利用和碳捕集与封存（CCS）两个阶段。 • 在负排放技术中，BECCS是目前唯一能够在移除大气中的CO2的同时提供持续的能源供应的技术 ①生物质生长过程吸收CO2 ②生物质能利用中排放CO2 ③捕获CO2并封存在地质构造中 BECCS示意图（GCCSI，2019） 3 BECCS发展规模的2个认识 通常而言， • 更为严格的减排目标下，未来大规模运用BECCS的可能性就越 大，规模化部署的时间点也越靠前； • 在相同减排目标下，近中期越是沿着高排放的路径前进，未 来BECCS的利用规模也可能越大。 4 引自：常世彦, 郑丁乾与付萌, 2℃/1.5℃温控目标下生物质能结合碳捕集与封存技术(BECCS). 全球能源互联网, 2019. 2(03): 第277-287页. 认识一：减排目标越严格，BECCS发展潜力越大 • AR5情景数据库（249 组2 ℃ 情景） • Rogelj等（2015）（37 组1.5 ℃ 情景） Source:崔学勤, 王克, 傅莎, 邹骥. 2℃和1.5℃目标下全球碳预算及排放路径. 中国环境 科学 2017;37:4353-62. Fig. Breakdown of cumulative 2016–2100 CO2 emissions into sectoral Res-FFI-CO2 and negative CDR components Source：Luderer G, Vrontisi Z, Bertram C, Edelenbosch OY, Pietzcker RC, Rogelj J, et al. Residual fossil CO2 emissions in 1.5-2 degrees C pathways. Nat Clim Change 2018;8:626 5 认识二：剩余化石燃料排放越多，BECCS发展潜力越大 IPCC.全球1.5℃温升特别报告 路径分类 P1: No or limited overshoot P2: No or limited overshoot P3: No or limited overshoot P4: Higher overshoot 2030年生物质能相对于2010年的% -11 0 36 -1 2050年生物质能相对于2010年的% 累积的BECCS移除量： -16 累积的BECCS移除量： 49 0 Gt CO2 到2100年累积的BECCS 2050年能源作物的土地面积 Gt CO2 0 GtCO151 2 0.2 million km2 151 GtCO2 0.9 million km2 累积的BECCS移除量： 121 414 Gt CO2 414 GtCO 2 2.8 million km2 418 累积的BECCS移除量： 6 1191 Gt CO 1191 2 GtCO2 7.2 million km2 全球主要区域BECCS发展潜力(SSP数据库) 区域 包括的国家和地区 阿尔巴尼亚，澳大利亚，奥地利，比利时，波黑，保加利亚，加拿大，克罗地亚，塞浦路斯，捷克，丹麦，爱沙尼亚，芬兰，法国，德国，希腊，关岛，匈牙利， OECD 冰岛，爱尔兰，意大利，日本，拉脱维亚，立陶宛，卢森堡，马耳他，黑山，荷兰，新西兰，挪威，波兰，葡萄牙，波多黎各，罗马尼亚，塞尔维亚，斯洛伐克， 斯洛文尼亚，西班牙，瑞典，瑞士，马其顿，土耳其，英国，美国 REF 亚美尼亚，阿塞拜疆，白俄罗斯，格鲁吉亚，哈萨克斯坦，吉尔吉斯斯坦，摩尔多瓦共和国，俄罗斯，塔吉克斯坦，土库曼斯坦，乌克兰，乌兹别克斯坦 阿富汗，孟加拉国，不丹，文莱，柬埔寨，中国，朝鲜，斐济，法属波利尼西亚，印度，印度尼西亚，老挝，马来西亚，马尔代夫，密克罗尼西亚，蒙古，缅甸， ASIA 尼泊尔，新喀里多尼亚，巴基斯坦，巴布亚新几内亚，菲律宾，韩国，萨摩亚，新加坡，所罗门群岛，斯里兰卡，泰国，东帝汶，瓦努阿图，越南 阿尔及利亚，安哥拉，巴林，贝宁，博茨瓦纳，布基纳法索，布隆迪，喀麦隆，佛得角，中非共和国，乍得，科摩罗，刚果，科特迪瓦，刚果民主共和国，吉布提， 埃及，赤道几内亚，厄立特里亚，埃塞俄比亚，加蓬，冈比亚，加纳，几内亚，几内亚比绍，伊朗，伊拉克，以色列，约旦，肯尼亚，科威特，黎巴嫩，莱索托， MAF 利比里亚，利比亚，马达加斯加，马拉维，马里，毛里塔尼亚，毛里求斯，马约特岛，摩洛哥，莫桑比克，纳米比亚，尼日尔，尼日利亚，巴勒斯坦，阿曼，卡塔 尔，卢旺达，留尼汪，沙特阿拉伯，塞内加尔，塞拉利昂，索马里，南非，南苏丹，苏丹，斯威士兰，叙利亚，多哥，突尼斯，乌干达，阿拉伯联合酋长国，坦桑 尼亚，西撒哈拉，也门，赞比亚，津巴布韦 LAM 阿根廷，阿鲁巴，巴哈马，巴巴多斯，伯利兹，玻利维亚，巴西，智利，哥伦比亚，哥斯达黎加，古巴，多米尼加共和国，厄瓜多尔，萨尔瓦多，法属圭亚那，格 林纳达，瓜德罗普岛，危地马拉，圭亚那，海地，洪都拉斯，牙买加，马提尼克岛，墨西哥，尼加拉瓜，巴拿马，巴拉圭，秘鲁，苏里南，特立尼达和多巴哥，美 属维尔京群岛，乌拉圭，委内瑞拉 引自：郑丁乾, 常世彦，蔡闻佳等. 温升2 ℃/1.5 ℃情景下世界主要区域BECCS发展潜力评估分析. 全球能源互联网, 2020. 3(04): 第351-362页. 7 我国BECCS利用规模或将全球最大 8 Source: Peters, G.P. and O. Geden, Catalysing a political shift from low to negative carbon. NATURE CLIMATE CHANGE, 2017. 7(9): p. 619-621. 我国BECCS的碳减排潜力 • 国内外学者对我国BECCS发展潜力的多项最新研究显示，中长期我国BECCS发展规模将显著增加， 2050年BECCS的年碳移除量约为2~28亿吨CO2（国内学者的估算量约为2-9亿吨CO2 ）。意味着我 国应将BECCS作为实现2060年前碳中和目标的一项重要措施，提前进行战略部署。 9 Cross-model analysis of distributions of mitigation contributions under the warming limits in 2050 Source：Duan H, Zhou S, Jiang K, Bertram C, Harmsen M, Kriegler E, et al. Assessing China's efforts to pursue the 1.5 degrees C warming limit. Science 2021;372:378. 我国BECCS减排的经济效益 情景设计 模型部门 农业部门 能源部门 • CPS(当前政策情景) • 2C-BECCS(实现2℃温升目标下BECCS规模化发展情景) • 2C-NoBECCS(实现2℃温升目标不考虑BECCS规模化发展情景) • 1.5C-BECCS(实现1.5℃温升目标下BECCS规模化发展情景) • 1.5C-NoBECCS(实现1.5℃温升目标不考虑BECCS规模化发展情景) 高耗能部门 其他工业部门 服务业部门 能源经济模型（C-GEM） 消费部门 子部门 农业 (AGR) 煤炭 (COAL) 原油 (OIL) 天然气 (GAS) 成品油 (ROIL) 电力 (ELEC) 非金属 (NMM) 钢铁(I&S) 有色金属(NFM) 化工 (CRP) 食品加工业 (FOOD) 采矿业 (Mining) 电子装备制造业 (ELE) 交通装备制造业 (TEQ) 其他机械（OME） 纺织业（TWL） 建筑业(CNS) 其他工业 (OTHR) 交通运输业 (TRAN) 公共服务（SER） 房地产业(DWE) 政府消费 (GOV) 家庭消费 (HH) Source：Huang, X., Chang S., Zheng D., et al., The role of BECCS in deep decarbonization of China's economy: A computable general equilibrium analysis. Energy Economics, 2020. 92: p. 104968. 10 我国BECCS减排的经济效益 不同情景下的碳减排边际成本 11 不同情景下的GDP损失 碳中和目标下的能源相关碳排放 引自：张希良等. 碳中和目标下的能源经济转型路径与政策研究. 管理世界 2022;38:35-66. 12 碳中和目标下的能源系统转型 2020 2035 2050 2060 核电 2% 5% 10% 15% 可再生 14% 29% 53% 65% 煤 57% 34% 17% 10% 油 19% 17% 12% 6% 天然气 8% 14% 7% 4% 13 引自：张希良等. 碳中和目标下的能源经济转型路径与政策研究. 管理世界 2022;38:35-66. 碳中和目标下的碳移除技术 引自：张希良等. 碳中和目标下的能源经济转型路径与政策研究