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行业研究 丨深度报告 丨环保 Table_Title 探索 CCUS 系列（二）：CCUS 成本的决定性因素与盈利 性分析%1 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 2/28 丨 证券研 究报告 丨 报告要点 Table_Summary本文对 CCUS 的成本决定因素、技术盈利性进行探讨。成本端：1）捕集环节：碳源 CO2 浓度和碳捕集技术影响捕集成本；2）压缩运输：CO2 运输前需先压缩，源汇匹配可节约运输成本。盈利性：1）CO2 驱油项目：具有经济性，原油价格是关键；2）钢渣固碳项目：修正单价后盈利性降低，产品可助建材厂商 降本增效；3）降碳收益可对 CCUS 项 目经济性进一步赋能。关注具备技术、市场等先发优势的 CCUS 布局企业。分 析师及 联系人 Table_Author 徐科 任楠 贾少波 SAC：S0490517090001 SAC：S0490518070001 SAC：S0490520070003 SFC：BUV415 李博文%2ZXAZzQnQmPqRsMtQqNrOoPaQcM9PpNrRmOrNfQrRtOiNpNoM6MnNzQwMnNnMvPqRnO 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 丨证券研究报告丨 更多研报请访问 长江研究小程序 环保 Table_Title2 探索 CCUS 系列（二）：CCUS 成本的决定性因素与盈利性分析 行 业研究 丨 深度 报告 Table_Rank 投资评 级 看 好丨维 持 Table_Summary2 CCUS：能 源及 工业 系统 深度脱 碳 的 重要 抓手 CCUS 指碳捕集、封存及再利用技术，可分为捕集、输送、利用与封存等环节，主要目的是将CO2 从工业过程、能源利用或大气中分离出来，而后加以利 用 或注入地层、海底，以实现 CO2控制及减排。本篇文章将对 CCUS 的成本决定因素、技术盈利性进行探讨。什么决 定碳 排放 企业 的 CCUS 成 本？CCUS 成本=捕 集成本+压缩 成本+运输成本+封存/利用成本（封存/利用成本与 CO2 后端利用方式有关，暂不 泛化讨论）。捕集成本：受碳源 CO2 浓度和碳捕集 技术 影响。1）碳源浓度：CO2 捕集成本与碳源 CO2 排放 浓度成反比，如煤化工行业的排放浓度达 80%左右（火电、水泥、钢铁行业的 CO2 浓度均在 10%-20%左右），其耦合 CCUS 成本为四大高碳排放行业中 最低。2）捕集技术：碳捕集技术 种类繁多，材料成本及性能为成本影响关键 化学溶剂吸收法：吸收剂性能决定捕集成本；化学链燃烧技术：载氧体性能决定捕集成本；CO2 矿 化技术：矿化原料决定碳捕集成本。压缩运输：CO2 运输前 需先压缩，源汇匹 配可节约运输成本。1）压缩成本：CO2 异地运输前需压缩成液态，CO2 压缩设备成本及效率影响运输成本；2）运输成本：CO2 源汇匹配度影响 运输成本，若源汇匹配甚至源汇合一，能极大节省运输成本。CCUS 究竟 盈亏 几何？传统模式：CO2 驱油项目具有经济性，原油价格是关键。1）项目原理：CO2 驱油技术是 将 CO2注入油层中以提高油田采油率的技术，可使最终采收率提高大约 90%以上。2）经济性：参考我国 4 个典型 CO2 驱油项目，我国 CO2 驱油项目具备经济性，IRR 可达 11.2%，对原油价格、换油率、吨 CO2 成本、吨油建设投资四个 非油田客观条件、通过努力可以改善、或波动较大的因素 对项目 IRR 的影响进行分析，原油价格对项目盈利性影响相对较大，当原油价格大于 77.3美元/桶（贴现率取 8%）时可 实现项目 NPV 0。3）项目年限：前述考虑项目期 为 10 年，若项目折旧到期、继续出油运行，则若项目运行至 12/15 年，项目 IRR 为 13.0%/14.1%。新兴模式：钢渣 固碳技术变废为宝，修正单价后 盈利性降低。1）项目原理：使用废弃钢渣 捕集烟气中的 CO2，将其 转化成可出售 建材（胶凝材料、S95 复 合矿粉）。2）经济 性：仕净科 技公告其钢渣固碳项目 IRR 可达 26.6%，测算项目 NPV 为 0.83 亿元（折现率取 8%）、净利率可达 8.5%，具备经济性。当前项 目产品、原料价格较公告值有下降，对其 进行修正：当原材 料价格下降 10%时，S95 矿粉单价 在 256.3 元/吨以上，可实现项 目 IRR 0，若此基础上电价降至0.40 元/度，当 S95 矿粉单价 在 233.5 元/吨以上，可实现项 目 IRR 0。3）降本：当前价 格下使用胶凝材料/S95 复合矿粉代 替 10%熟料/20%水泥可实现水 泥/混凝土单吨降本 10/47 元。降碳收益对 CCUS 项目 经济性进一步赋能。1）若碳排放企业主动实施 CCUS 项目，则可通过出售多余配额 方式获得降碳收益；2）若第三方企业做 CCUS 项目可实现减碳但无法获得减排经济回报，可能获得 CCER 补偿。若前文钢渣固碳项目为碳排放企业 实施，测算 在碳价为 100元/吨时 加上碳配额收益后 项目 IRR 可提升 1.71pct 至 28.30%；当原材料价格下降 10%、电价降至 0.40 元/度、考虑碳收益 时，S95 矿粉单价在 230.9 元/吨以上 可实现项目 IRR 0。投资建议：关注具备技术、市 场等先发优势企业龙净环保、冰轮环境、华光环能、仕净科 技等。风险提 示 1、高排放行业降碳政策力度不及预期；2、碳捕集成本降低速度不及预期。Table_StockData 市场表现 对 比图(近 12 个月)资料来源：Wind 相关研究 Table_Report“双碳”跟踪：全国碳价缘何突破 100 元？2024-05-20 CCER 交易启动：与 碳排放权交易（CEA）构成中国完整的碳市 场交易体系2024-01-24 CCUS：能 源及 工业系 统深 度脱 碳重 要 抓手 2021-12-26-20%-12%-4%4%2023/5 2023/9 2024/1 2024/5公用事业 沪深300指数上证综合指数2024-05-21%3 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 4/28 行业研究|深度报 告 目录 CCUS：能源及工业系统深度脱碳的重要抓手.6 什么决定碳排放企业的 CCUS 成本？.6 捕集成 本：受碳 源 CO2 浓 度和碳 捕集 技术 影响.7 压缩运 输：CO2 运输 前需 先压缩，源 汇匹 配可 节约 运输成 本.14 CCUS 究竟盈亏几何？.14 CO2 驱 油项 目具 有经 济性，原油 价格 是关 键.15 钢渣固 碳技 术变 废 为 宝，修正单 价后 盈利 性降 低.19 降碳收 益 对 CCUS 项 目经 济性进 一步 赋能.23 多企业布局 CCUS.24 风险提示.26 图表目录 图 1：CCUS 全流 程各环 节.6 图 2：CCUS 各环 节成本 预测.7 图 3：中国 主要排 放源已 投运 CCUS 示 范项 目捕集 成本.7 图 4：不同 行业排 放 CO2 浓 度比较（%）.8 图 5：典型 煤化工 项目 CO2 排放 浓度（%）.8 图 6：CCUS 与主 要低碳 技术 边际减 排成本 对比.8 图 7：化学 溶剂吸 收法的 工艺 过程、原理及 成本构 成（以 有机胺 吸收剂 为例）.10 图 8：相变 类溶剂 与普通 的吸 收剂区 别.11 图 9：化学 链燃烧 技术原 理.12 图 10：CO2 矿化 技术原 理.13 图 11：CO2 驱油 技术原 理.15 图 12：不 同原油 价格（美元/桶）下的项目 NPV（亿元）和 IRR 情况.18 图 13：不 同换油 率下的 项目 NPV（亿 元）和 IRR 情况.18 图 14：吨 CO2 成 本（元）变 动对项 目 NPV（亿元）和 IRR 的敏 感性分 析.18 图 15：吨 油建设 投资（元）变动对 项目 NPV（亿元）和 IRR 的 敏感性 分析.18 图 16：钢 渣固碳 生产低 碳水 泥流程.19 图 17：S95 矿粉-原料 单价变 动对项 目 IRR 敏 感性.22 图 18：S95 矿粉-电价 变动对 项目 IRR 敏感性.22 图 19：全 国各地 S95 矿 粉单 价（元/吨）.22 图 20：全 国各地 粉煤灰 单价（元/吨）.22 图 21：使 用钢渣 固碳所 得凝 胶材料 对水泥 生产降 本（元/吨）敏感性 测算.23 图 22：使 用钢渣 固碳所 得 S95 复 合 矿粉 对混 凝土生 产降 本（元/吨）敏感性 测算.23 图 23：全 国碳交 易市场 碳价 及欧盟 碳价（截至 2024 年 5 月 16 日）.24 图 24：减 碳收益 为钢渣 固碳 项目（公告值）带来 的盈利 弹性情 况.24 表 1：碳捕 集技术 发展现 状.9%4oLPt98/jf4HJSQGnfzz0fZKvZxvDHl7CnYBIQwX/6MNMHDSj1GNXnQY8QfrDeSmd 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 5/28 行业研究|深度报 告 表 2：不同 吸收剂 的优缺 点比 较.10 表 3：不同 相变类 吸收剂 相比 传统的 MEA 溶 剂 的再生能 耗.11 表 4：单一 载氧体 的优缺 点比 较.12 表 5：不同 矿化原 料的反 应温 度、反 应压力、反应 时间、CO2 封 存能力、碳酸 化效率.13 表 6：CO2 运输方 式比较.14 表 7：我国 代表性 CCUS 项 目基本 情况及 盈利性 测算.16 表 8：典型 项目不 同贴现 率下 的净现 值（亿 元）.16 表 9：经济 性测算 参数设 置.17 表 10：CCUS 项 目经济 性测 算（参 数取行 业平均 水平）.17 表 11：仕 净科技 钢渣固 碳项 目参数.20 表 12：仕 净科技 钢渣固 碳项 目测算（单位：万元）.20 表 13：我 国 CCUS 相关 企业 布局及 进展.25%5 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 6/28 行业研究|深度报 告 CCUS：能 源及工 业系统 深度脱碳 的 重要 抓手 CCUS（Carbon Capture,Utilization and Storage）指碳捕集、封存及 再利用技术，可分为捕集、输 送、利 用与封存等环节，主要目的是将 CO2 从工业过程、能源利用或大气中分离出来，而后加以利 用 或注入地层、海 底，以实现 CO2 控制及减排。我国提出2030 年 前 实 现碳 达 峰、2060 年实现碳中和的战 略目标，在 迈向碳中和的过程 中，以CCUS 为代表的负碳技术将发挥至关重要的作用，是推动碳减排的重要补充。图 1：CCUS 全流 程各环 节 资料来源：中 国二氧 化碳捕 集利用 与封 存年度报 告（2023）中国 21 世 纪议程 管理中心 等，长 江证券 研究所 我们在此前发布的报告 CCUS：能源及工业系统深度脱碳重要抓手 中对 CCUS 的概念、项目情况、未来空间及成本进行了分析，本 篇文章将进一步研究，对 CCUS 的成本决定因素、技 术 盈利性 进行探讨。什 么决定 碳排放企 业的 CCUS 成本？为探讨何种 因 素 决定碳排放企业 的 CCUS 成本，我们 对 CCUS 的 各环节进行 拆分。目前捕集环节成本占比相对较高，约占整个 CCUS 工艺过程总成本的 60%-80%1，各环节成本影响因素不同：捕 集成本：不同二氧化碳源、不 同捕集技术的成本存在较大差异。我国煤化工和石油化工领域的一体化驱油示范项目捕集成本相对较低（105 250 元/吨 CO2），而电力（200 600 元/吨 CO2）、水泥（305 730 元/吨 CO2）行业的 CO2 捕集成本相对较高，这主要与目标尾气中 CO2 浓度有关；此外，不同捕集技术也对捕集成本存在影响对于捕集环节的成本分析需针对不同行业及不同捕集技术分别进行 探讨；1 燃煤烟气 CO2 化学吸收剂 研究进展 安山龙等 燃煤电厂地质/海水封存 CO2增强驱油 后再封存高纯度CO2直接利用 转化之后再利用其他工业过程CO2捕集（Carbon Capture）CO2运输罐车运输管道运输船舶 运输CO2封存（Storage）CO2利用（Utilization）钢铁冶炼%6 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 7/28 行业研究|深度报 告 运 输成本：运输方式分为管道 输送、罐车运输、船舶运输三 种，罐车和船舶运输主要应用于规模 10 万吨/年以下 的 CO2 输送2，运输成本与运输距离的远近也有关系 对运输 成本的 探讨需从运输方式的成本 和运输距离的远近（源汇匹配情况）两方 面入手；封 存成本：封存环节适用于 EOR（强化采油技术）和碳封存，不同的封存方法会对成本造成不同影响，使用何种封存方法主要与最终的 CO2 应用方式有关，不同项目存在差异，不可一概而论。下面将对占比较大的捕集、运输环节进行探究，深入分析 CCUS 成本影响因素。图 2：CCUS 各环 节成本 预测 图 3：中国主 要排放 源已投 运 CCUS 示范 项目捕 集成本 资料 来 源：中国 二 氧 化碳 捕 集利 用 与 封存 年 度 报告（2021）生 态环 境 部环 境规划院等，长江证 券研究 所 资料来源：中 国二氧 化碳捕 集利用 与封 存年度报 告（2023）中国 21 世纪议 程 管理中心等，长江 证券研 究所 捕集成本：受 碳源 CO2 浓度和碳捕集 技术 影响 碳源 浓度：碳捕集成本 与废气中 CO2 浓度成反比 CO2 捕集成本与碳源 CO2 排放浓度成反比。从高排放行业火 电、钢铁、水泥、化工行业的 CO2 排放浓度来看，煤化工行业的排放浓度达 80%左右，典型项目的低温甲醇洗环节 CO2 排放浓度高达 98%，而火电、水泥、钢铁行业的 CO2 排放浓度均在 10%-20%左右，根据 中国 21 世纪议程管理中心、全球碳捕集与封存研究院和 清华大学联合发布的 中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告（2023）公布 数据，化工行业耦合 CCUS成本在四大高碳排放行业中最低，水泥行业相对高（主要相关应用处于发展初期）。2 中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告（2023）中国 21 世纪议程管理中心等 2025 2030 2035 2040 2050 2060燃烧前 100-180 90-130 70-80 50-70 30-50 20-40燃烧后 230-310 190-280 160-220 100-180 80-150 70-120富氧燃烧 300-480 160-390 130-320 110-230 90-150 80-130罐车运输 0.9-1.4 0.8-1.3 0.7-1.2 0.6-1.1 0.5-1.1 0.5-1管道运输 0.9 0.7 0.6 0.5 0.45 0.450-60 40-50 35-40 30-35 25-30 20-25捕集成本（元/吨）封存成本（元/吨）运输成本（元/(吨km)）年份%7 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 8/28 行业研究|深度报 告 图 4：不同行 业排 放 CO 2 浓度比较（%）图 5：典型煤 化工项 目 CO 2 排放浓 度（%）资料来源：煤化 工行业 二氧化 碳利用 技 术的分析 研究 蔡 涛等，长江证 券研究 所 资料来源：煤化 工行业 二氧化 碳利用 技 术的分析 研究 蔡 涛等，长江证 券研究 所 图 6：CCUS 与主 要低碳 技术边 际 减排成本 对比 资料来源：中 国二氧 化碳捕 集利用 与封 存年度报 告（2023）中国 21 世 纪议程 管理中心 等，长 江证券 研究所 捕集技术：材料成本及性能为成本影响关键 碳捕集技术种 类 繁多，目前化学吸收法已达 商业应用阶段，应用相对较广。碳捕集方法分为燃烧前捕集、燃烧后捕 集、富氧燃烧、化学链和直接空气捕集等方法，其中燃烧前-物理吸收法 和燃烧后-化学吸 收法 目前已经 达到商业 应用 阶 段，尤其化学 吸收法目 前为应用最广泛的碳捕集技术。其他方法目前多处工业示范阶段，富氧燃烧-增压技术（概念阶段）和 化 学链 燃烧 技 术（中试 阶 段）是 较为 新兴 的 捕集 技术。碳捕 集 技术 种类 繁 多，8010-15201580102030405060708090煤化工 火电 水泥 钢铁 炼油87.9 88.1 87.698.2715.75615.18.99020406080100120煤制甲醇 煤制烯烃 煤直接液化 煤间接液化低温甲醇洗环节 锅炉排放%8 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 9/28 行业研究|深度报 告 过程中所用关键材料对捕集成本有重要影响，下面分别对广泛应用的化学吸收法及新兴的化学链法成本决定因素进行分析。表 1：碳捕集 技术发 展现状 概 念阶 段 基础 研 究 中试 阶段 工业 示范 商 业应 用 燃烧前-物 理吸收法 燃烧前-化 学吸附法 燃烧前-变 压吸附法 燃烧前-低 温分馏法 燃烧后-化 学吸收法 燃烧后-化 学吸附法 燃烧后-物 理吸附法 燃烧后-膜 分离法 富氧燃烧-常压 富氧燃烧-增压 化学链 直接空气 捕集 资料来源：中 国二氧 化碳捕 集利用 与封 存年度报 告（2023）中国 21 世 纪议程 管理中心 等，长 江证券 研究所 广泛应用 的化 学 溶剂 吸 收法：吸收剂 性能决 定 捕集成本 化 学 溶剂 吸 收法 的设 备 包含 脱硫 水 洗塔、胺液 吸收 塔、解 吸塔、冷却 装 置和 压缩 机 等。化学原理：以 广泛 应 用 的有 机胺 吸 收 剂 为 例，经 过 除尘 脱 硫脱 硝 处 理 后 的烟 气 从吸收塔底部进入胺液吸收塔，烟气中的 CO2 与塔顶喷淋的吸 收剂反应 生成氨基甲酸酯（富液），反应后的烟气从塔顶排出，吸收了 CO2 的吸收剂富液进入解吸塔通过蒸汽加热解吸为 CO2 和有机胺，在塔顶冷却后可得到较高纯度的 CO2，将 CO2压缩成液态后可进行运输，后续可加工为工业级 CO2 产品或食品级 CO2 产品。典型有机胺吸收剂乙醇胺（MEA，分子式为 HOCH2CH2NH2）捕集 CO2 的化学反应方程式如下：吸收：2R-NH2+CO2 R-NH3+R-NH-COO-解吸（乙醇胺 再生）：R-NH-COO-+R-NH3+CO2+2R-NH2 成本构成：化学溶剂吸收法成 本 为：1）捕集环节化学试剂的 消耗；2）解吸加热的能耗成本，再生环节 需要使用 蒸汽对氨基甲酸进行加热解吸；3）各环节的电费等。加热%9 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 10/28 行业研究|深度报 告 图 7：化学溶 剂吸收 法的工 艺过程、原理及 成本构 成（以 有机胺 吸收 剂为例）资料来源：燃 煤烟气 CO2 化学 吸收剂 研究进展 安山 龙 等，长江证 券研究 所 吸收剂 对碳捕 集 成本 的 影响，主要体现在 捕 集环节的捕集效率和再生环节 的能耗。常见的化学吸收溶剂包括 醇胺溶液、氨水、离子液体、氨基酸盐等，高性能吸收剂能够在相同时间内吸收更多 CO2，减少试剂的使用，同时兼顾解吸环节加热所需的能耗。相变类吸收剂由于可以大幅减少进入解吸塔中的溶剂量，使得再生有效性提升，再生能量消耗显著降低而受到青睐。表 2：不同吸 收剂的 优缺点 比较 吸 收 剂 优点 缺点 醇胺溶液 吸收效果 好，成 本低、吸收剂 循环 利用 单一有机 胺吸收 剂也存 在再生 能耗高、腐 蚀性强 氨水 吸收容量 大，腐 蚀小，再生能 耗低，抗氧化 降解和热降解 挥发性强，易造 成吸收 剂的损 失和二次污 染 离子液体 蒸汽压低、稳定 性好、分子结 构可 调 合成过程 复杂且 昂贵 氨基酸盐 其挥发性 低、抗 氧化降 解能力 强，且来源广 泛 再生能量 能耗相 对较高 相变类吸 收剂 CO 2 富液与吸收剂 在相变 装置中 分 层，进入 解吸塔的 溶 剂大 幅 减小，再 生能 耗 低 CO 2 富液黏度 通常较 大，流 动性差、混合 胺价格 高 资料来源：燃 煤烟气 CO2 化学 吸收剂 研究进展 安山 龙 等，长江证 券研究 所 近年兴起的相 变 类吸收 剂能够大幅降低再生 能耗，为化学吸收剂法降本的 重要改进方向。目前 单乙醇胺（MEA）吸收剂 被视为 CO2 捕集的基准吸收剂3，但其存在运行能耗较高的问题。传统吸收剂 MEA 溶 液总再生能耗为 4.22GJ/tCO2，远高于相变吸收体系，尤其 2-氨基-2-甲基-1-丙醇/哌嗪/二丙二醇二甲醚（AMP/PZ/DME）组成的液-固相变吸收剂能耗仅为 1.61GJ/tCO2，能 够较 30%质量分数的 MEA 溶液再生能耗降低 61.8%，未来在碳捕集方面具备良好应用前景。相 变类吸收 剂 原理：相变类吸 收剂在吸收塔与 CO2 发生接触 反应后会进入一个分相装置，吸收剂与 CO2 反应后 在此装置静置并分层（分为 CO2 贫液相和富液相），3 烟气二氧化碳捕集胺类吸收剂研究进展 林海周等 富液 贫液CO2烟气脱硫水洗塔胺液吸收塔反应后烟气换热解吸塔蒸汽加热塔顶冷却CO2压缩工业级CO2食品级CO2低温下：有机胺和CO2反应生成氨基甲酸酯高温下：氨基甲酸酯解吸为CO2和有机胺捕集：化学试剂消耗 再生：蒸汽能耗 电费 成本构成%10 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 11/28 行业研究|深度报 告 经分离后将 CO2 富液送入解吸 塔，CO2 贫液则返回吸收塔重 新利用。通过在相变分离器的处理，进入解吸塔的溶剂量减少，解吸所需的能耗因此降低。表 3：不同相 变类吸 收剂相 比传统 的 MEA 溶剂的 再生能 耗 试 剂 浓 度 相变形式 再 生能 耗（GJ/tCO 2）传统 MEA 吸收 剂 MEA 30%-4.22 相变类吸 收剂 TETADEEA 5 mol/L 液-液 2.70 MEA/环 丁矾 4mol/L 液-液 2.67 TETA/DMCA 4 mol/L 液-液 2.60 AEEADEEA 20%+60%液-液 2.46 MEA/1-丙醇/水 30%液-液 2.40 MAPADEEA 7 mol/L 液-液 2.202.40 DMCA/MCA/AMP（3+1+1）mol/L 液-液 2.00 牛磺酸钾 溶液 4 mol/L 液-固 3.25 肺氨酸钾/乙醇 3.35.9mol/kg 乙醇 液-固 2.002.50 K.CO.溶液 20%40%液-固 2.002.50 冷氨水溶 液 30%液-固 2.50 AMP/PZ/DME 1 mol/L 液-固 1.61 资料来源：相 变吸收 捕集烟 气中 CO2 技术的发 展现状 张卫 凤等，长江证 券 研究所 图 8：相变类 溶剂与 普通的 吸收剂 区别 资料来源：燃 煤烟气 CO2 化学 吸收剂 研究进展 安山 龙 等，长江证 券研究 所 胺液吸收塔洁净烟气换热解吸塔蒸汽加热塔顶冷却CO2烟气脱硫水洗塔相变分离器贫液相 CO2浓度低富液相 CO2浓度高相变分离器中,CO2富液与吸收剂分层仅有富液进入解吸塔，溶剂量减少 解吸能耗大大降低%11 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 12/28 行业研究|深度报 告 新兴的化学链 燃 烧技术：载氧体性能决定 捕 集成本 载氧体 为化学 链 燃烧 法 的关键因素。化学链燃烧技术是指利 用载氧体将空气中的氧传递到燃料中，燃料不与空气混合，燃烧产生的 CO2 不会被 N2 等稀释，而是集中在燃料反应器中，这样不需要额外的能耗 分离 CO2。载氧体是制约整个化学链燃烧系统的关键因素，它除了需具备良好的反应性能外，还 需要合理的经济性以及对环境友好的特点，载氧体反应性能的好坏直接影响整个化学链燃烧系统的运行，即载氧体性能对碳捕集成本有决定作用。图 9：化学链 燃烧技 术原理 资料来源：化 学链燃 烧技术 中载氧 体的 最新研究 进展 刘杨先 等，长 江证券 研 究所 复合金属氧化 物 载氧体 性能相对更优。当前应用较广的载氧 体多为 金属氧化物，主要包括 Ni、Fe、Co、Mn、Cu、Cd 等。载氧体性能主要包含 反 应性、载氧量、耐磨性（影响载氧体寿命）、抗积碳能力（影响捕集效率和反应活性）、环 保性和经济性等维度，由于各种单一金属氧化物构成的载氧体均有自身难以克服的缺点、无法同时满足需求，复合金属氧化物之间的协同作用能够有效抑制高温下的相态转变，使得载氧体维持高活性和高温稳定性，为未来碳捕集应用的重点研究方向。表 4：单一载 氧体的 优缺点 比较 材 料 优点 缺点 镍基载氧 体 很高的活 性、较 强的抗 高温能 力、较低的高 温挥发 性和较 大的载 氧量 价格昂贵，对环 境有害、碳沉 积严 重 铜基载氧 体 具有较高 的活性、较大的 载氧能 力、碳沉 积较少 较低的熔 点使得 其在高 温下易 发生 分解 降低 了在高 温下运行的 活性 铁基载氧 体 相对较高 的活性、其较 高的熔 点使 得其可以 在高温 下也能 维持较 好的 反应性，稳定 性好，不易发 生碳沉 积，来源广泛，经济 性 好 反应性稍 差 锰基载氧 体 相比镍、铜、铁 基等载 氧体各 自的 优缺点，相对折 中的性 价比使 得其 成为一种 良好的 载氧体 资料来源：化 学链燃 烧技术 中载氧 体的 最新研究 进展 刘杨先 等，长 江证券 研 究所 空气反应器燃料反应器N2+O2CO2+H2OMexOy载氧体MexOy-1空气 燃料冷凝器CO2压缩%12 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 13/28 行业研究|深度报 告 新兴的 CO2 矿化 技术：矿化原料决定 碳捕集 成本 技术原理系将 CO2 固 定 在 工业废物中，使得 工业废物再次具备经济价值。CO2 矿化封存是 模仿自然界中岩石风化并吸收 CO2 的过程，利用矿化原料与 CO2 气体进行碳酸化反应，得到稳定的固态碳酸盐。固碳后的产品可以用来生产绿色建材或者矿井填充材料，使得废弃材料再次具备经济价值。图 10：CO 2 矿化 技术原 理 资料来源：碱 性工业 固废矿 化封存 二氧 化碳研究 进展 王秋华 等，长 江证券 研 究所 矿化原料 性能 决 定碳捕集成本，钢渣固碳方式较 优。CO2 矿 化技术需要挑选 理想的矿化原料，以期可以缩短反应时间，降低反应压力，且碳酸化效率高的矿化原料能够 提升碳捕集效率，降低捕集成本。对比多种矿化原料（在不同反应器中）的反应温度、反应压力、反应时间、CO2 封存能力、碳酸化效率 可见，钢渣固碳 封存能力较强，且反应条件较为温和，即封存过程所需能耗少，成本低。尽管电石渣在 某些条件下 CO2 封存能力也较强，但其年产量较少，综合而言钢渣固碳方式更优。表 5：不同矿 化原料 的反应 温度、反应压力、反应 时间、CO 2 封存 能 力、碳酸 化效率 矿 化 原 料 年 产 量（Mt/a）反应 温 度（）反 应压力（Mpa）反应 时间（min）CO 2 封 存能 力（kg/t）碳酸化 效 率（%）粉煤灰 7501000 70 0.01 120270 230 75 粉煤灰 75 0.1 39 196 70.8 粉煤灰 275 2 120 102 79 粉煤灰 35 0.015 1440 55 19 粉煤灰 2560 14 120 26 82 粉煤灰 40 6 600 7.66 13.6 钢渣(超重力旋转 流化床)240 65 0.1 30 290 93.5 钢渣(高压釜反应 器)40-160 4.83 720 283 68 电石渣 2.8 常温 常压 10 一 93.58 电石渣 80 0.167 39 一 94.65 电石渣 25 一 470 一 资料来源：碱 性工业 固废矿 化封存 二氧 化碳研究 进展 王秋华 等，长 江证券 研 究所 钢渣、粉煤灰等工业废物净化处理过的CO2烟气生产建筑材料等生产矿井填充材料反应器%13 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 14/28 行业研究|深度报 告 压缩运输：CO2 运输前需先 压缩，源 汇匹配可 节约运 输成本 CO2 运输 是指将捕集到的 CO2 从捕集的地点运输到利用或者封存的场地，运输方式包括罐车、船舶、管道等方式。CO2 压缩设备成本 及效 率影响 运输成本：除管道可用气态方 式运输外（目前国内相关商业应用案例较少），其他运输方式都需先将 CO2 从气态 压缩成液态，因此目前CO2 压缩设备在 CCUS 行业具备刚需。CO2 源汇 匹 配度影响 运输成本：CO2 源汇匹配主要考虑排放 源和封存/利用场地的地理位置距离和环境适应性。若碳源和碳汇匹配，可以大大缩短 CO2 或富集 CO2载体的运输距离，从而减少运输成本。若使用 CO2 矿化技术，还需考虑矿化原料的距离问题。表 6：CO 2 运输 方式比 较 运 输 方 式 运 输规 模（万 t/a）优点 缺点 技术成 熟 度 管道运输 陆地 100 连续性强，运输 量大，运行成 本低安全性高，CO 2 泄漏量小，环境 污染较小 灵活性差，只能 用于固 定地点 之间 的运输；初始投资较 大 中试阶段 海上-研究阶段 罐车 公路 10 运输灵活，不受 地点限 制；前 期投资较小；适应性 强，灵 活性高 单位运输 成本高，不适 用于大 规模 CCUS 设施；CO。泄 漏量大，环境 污染较 大 商业应用 铁路 10100 相比于公 路运输 成本较 低，运 输距离较长 受铁路设 施建设 影响，运输成 本高 于管道运 输 商业应用 内陆船舶 运输 10 运输灵活，适用 于河网 分布密 集的封存点 受地理位 置限制，大规 模运输 时经 济性差 商业应用 资料来源：中 国碳捕 集、利 用与封 存技 术发展与 展望 贾子奕 等，长 江证券 研 究所 可见，CCUS 成 本=捕 集成本+压缩成 本+运输成本+封存/利 用成本。（封存成本/利用成本与 CO2 后端利用方式有关，此处暂不泛化讨论，在具体案例中进行讨论。）捕 集环节：碳源 CO2 浓度和碳 捕集技术共同决定捕集成本；压缩环节：所有的 CO2 异地运输前都需要压缩成液态，CO2 压缩设备成本及效率影响压缩 成本；运输环节：CO2 源汇匹配度影 响运输成本，若源汇匹配甚至源汇合一，能极大节省运输成本。CCUS 究 竟 盈 亏几 何？讨论盈利性前，需先了 解目前 CCUS 的几 种主要盈利模式：传 统模式：传统 CCUS 项目通 常使用 CO2 驱油，之后售卖原 油获得盈利。CO2 驱油技术的原理是通过向地层注入 CO2 气体的方式提高原油采收率。新 兴模式：目前较为新兴的 CCUS 盈利模式是售卖固碳产品，其原理是将 CO2 封存在钢渣类废弃物中，将废料转化为低碳建材进行售卖。降 碳收益：远期来看，CCUS 还可以通过将降碳所节省的碳配额或 CCER 在碳交易市场出售的方式获取降碳收益。%14 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 15/28 行业研究|深度报 告 下面将对三种 CCUS 的盈利方式逐个分析，寻找决定盈利性的关键要素。CO2 驱油项目具有 经济性，原油价 格 是关键 CO2 驱油 技术是 将 CO2 注入油层中以提高 油田采油率的技术。二氧化碳捕集、驱油利用与封 存（CCUS-EOR）为目 前最具创效潜力的 CCUS 应用 之一，CO2 驱油可使最终采收率提高大约 90%以上4。CO2 驱油技术 通过高压将 CO2 注 进还在生产的油井中，使原油在 CO2 驱动下可继续采集，该工艺在封存 CO2 的同时，将油驱替出来，从而提高原油采收率。图 11：CO 2 驱油 技 术原理 资料来源：Carbon Captures Moment in the Sun Alan Neuhauser，长江 证 券研究所 我国 CO2 驱油 项目具 备经济性，测算典型项 目 IRR 可达 11.2%。参考中国 CCUS-EOR 项目经济效果及其提升手 段研究 公布的参数，我国 4 个典型 CO2 驱油项目在一定情况下具备经济性。取项目年限均为 10 年，考虑第二年起 每年产油递减率为 5%、商品率为 96%，取原油价格 80 美元/桶、美元兑人民币汇率为 7：1、固定资产残值率为3%、折旧年限为 10 年、所得 税率为 25%，则当折现率为 8%时，4 个项目的净现值分别为 2.16 亿元、3.18 亿元、1.40 亿元、-12.55 亿元，项目 A/B/C 的 IRR 分别为20.8%/32.9%/26.4%。项 目 D：盈利性差主因 CO2 成本显著偏高，推断主因源汇不匹配造成运输费用偏高，故也说明应用时，源汇距离问题需重点考虑。在其他条件不变的情况下，项目D 可在原油价格高于 98.9 美元/桶或吨 CO2 成本低于 341.1 元时实现 NPV 大于0。行 业平均水 平：参考典型项目 样本参数的均值水平，取吨 CO2 成本为 300 元，推断样本平均条件下 IRR 可达 11.2%。在其他条件不变的情况 下，在原油价格高于77.3 美元/桶或 吨 CO2 成本低 于 328.2 元时，可实现 NPV 大于 0。4 当代化工研究 安泽鹏等%15 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 16/28 行业研究|深度报 告 表 7：我国代 表性 CCUS 项目 基 本情况及 盈利性 测算 项 目 注 气 规 模（万 吨/年）总注气 量（万吨）吨 CO 2 成本（捕 集+运 输+注 入，元/吨）累积 增油 量（万吨）换油率（吨CO 2/吨油）吨油建 设 投 资（元/吨）吨 油财务费 用（元/吨）吨油 其他 经 营成本（元）IRR NPV（贴 现率取8%，亿元）A 71.2 1068 300 227 4.7 425 82 648 20.8%2.16 B 52 365 111 56 6.5 513 137 517 32.9%3.18 C 6 25 200 14 1.8 715 226 643 26.4%1.40 D 87.2 839.4 650 331 2.5 795 104 651-12.55 平均案例 54.1 574 取 300 157 3.9 612 137 615 11.2%0.71 资料来源：中国 CCUS-EOR 项 目经济 效果及其 提升手 段研究 孟新，长江 证 券研究所 表 8：典型项 目不同 贴现率 下的净 现值（亿 元）贴 现 率 4%6%8%10%12%A 3.34 2.71 2.16 1.69 1.27 B 4.44 3.76 3.18 2.69 2.26 C 2.05 1.70 1.40 1.14 0.92 D-12.29-12.44-12.55-12.63-12.69 平均 案例 1.89 1.25 0.71 0.25-0.15 资料来源：长江 证券研 究所 盈利性影响因 素 讨论：收入角度看，原油价格易受 经济周期和外部环境影 响波动，对项目盈利性影响 较 大；成本角度看，吨 CO2 成本与不同项目条件决定的捕集、运输、注入等方面成本有 关，不同 项目存一定差异，对 项目盈利性 有一定影响。收 入角度分 析：CO2 驱油项目 的收入由 CO2 注气规模、换油率、商品率、产油递减率、原油价格等决定，其中 CO2 注气规模、产油递减率、商品率等主要与油田客观条件有关；换油率既受油田客观条件影 响，又 在一定 程度上 可以通过 技术提 高而 改善；原 油价 格 易受经济周期和外部环境 影响，波动较大。成 本角度分 析：CO2 驱油项目 的成本由 CO2 成本（即捕集+运输+注入成本）、经营成本和吨油建设投资等决定，其中经营成本变化相对小（4 个 典型项目的吨油 其他经营成本差异较小，均在 510-660 元间）；CO2 成本 差异推断主要 与运输距离 相关；吨 油建设投 资 可能随技术进步逐步降低。由此，我们选择非油田客观条件、通过努力可以改善、或波动较大的因素进行重点分析，在典型项目的均值水平基础上，对原油价格、换油率、吨 CO2 成本、吨油建设投资四个因素，对项目 NPV（贴现率取 8%）和 IRR 的影响进行敏感性 分析（基准情况下 4 个参数分别为 8
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