國(guó)際BECCS技術(shù)戰(zhàn)略部署及進(jìn)展分析

生物質(zhì)能碳捕集與封存技術(shù)（Bio-Energy with Carbon Capture and Storage, BECCS）作為實(shí)現(xiàn)“負(fù)排放”的關(guān)鍵路徑，在全球碳中和戰(zhàn)略中具有不可替代的作用。據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估（AR6）報(bào)告，多數(shù)1.5℃路徑情景中，BECCS需承擔(dān)全球年度CO₂移除量的30%以上，年均捕碳規(guī)模需達(dá)30~60億噸CO₂。本文梳理2024年以來歐盟、美國(guó)、英國(guó)等主要國(guó)家和地區(qū)的BECCS戰(zhàn)略部署特點(diǎn)，識(shí)別技術(shù)研究熱點(diǎn)，并跟蹤全球項(xiàng)目進(jìn)展，探討技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)，結(jié)合我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀提出對(duì)策建議。

一、主要國(guó)家和地區(qū)戰(zhàn)略部署特點(diǎn)

美國(guó)重視技術(shù)研發(fā)與政策激勵(lì)，自2021年啟動(dòng)“負(fù)碳攻關(guān)計(jì)劃”^[1]以來，持續(xù)強(qiáng)化資金支持力度，并通過如《通脹削減法案》等提供稅收抵免措施，支持商業(yè)化部署。重點(diǎn)攻關(guān)方向包括開發(fā)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)、運(yùn)輸和加工技術(shù)，并減少對(duì)水和土地的需求，以及CO₂去除量的監(jiān)測(cè)與核查等^[2]。

歐盟在“綠色新政”和“地平線計(jì)劃”等一系列加速綠色轉(zhuǎn)型的政策框架引領(lǐng)下，不斷加強(qiáng)BECCS的創(chuàng)新研究，完善和制定涵蓋BECCS技術(shù)實(shí)施和市場(chǎng)推廣的碳清除認(rèn)證框架（CRCF）^[3]。2024年11月，歐盟理事會(huì)批準(zhǔn)針對(duì)永久性碳移除、碳農(nóng)業(yè)及產(chǎn)品碳儲(chǔ)存的歐盟認(rèn)證框架，明確涵蓋BECCS在內(nèi)的永久性碳移除活動(dòng)^[4]。

英國(guó)不斷強(qiáng)化空間集群與資金投入力度，鼓勵(lì)生物質(zhì)利用與CCS相結(jié)合用于電力、熱力和運(yùn)輸，從長(zhǎng)期來看優(yōu)先考慮能夠產(chǎn)生負(fù)排放（即捕集和封存CO₂）的生物質(zhì)利用方式^[5]。預(yù)計(jì)到2027年，英國(guó)將投運(yùn)800萬噸/年CO₂捕集和封存能力的BECCS設(shè)備^[6]。

日本通過政策引導(dǎo)、碳排放交易體系（ETS）等措施，積極推動(dòng)BECCS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。2025年日本內(nèi)閣批準(zhǔn)了《第七次能源基本計(jì)劃》，明確生物質(zhì)發(fā)電的基本思路，要求使用可持續(xù)供應(yīng)的生物質(zhì)燃料、并強(qiáng)調(diào)提高生物質(zhì)的有效利用率^[7]。同年，日本通過ETS立法，允許企業(yè)使用四類碳清除信用進(jìn)行碳抵消，抵消上限為5%^[8]，其中就包括BECCS。

巴西依托其豐富的生物質(zhì)資源加速低碳能源轉(zhuǎn)型，不斷完善政策框架體系，積極與國(guó)際碳市場(chǎng)接軌，加強(qiáng)創(chuàng)新研究和試點(diǎn)應(yīng)用。2024年巴西批準(zhǔn)《未來燃料法案》^[9]，制定了綠色柴油、可持續(xù)航空燃料和生物甲烷的國(guó)家計(jì)劃，增加了乙醇和生物柴油在汽油和柴油中的摻混量，建立了碳捕集與封存的監(jiān)管框架，并計(jì)劃在可再生能源和生物經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域投資約0.92億美元。同年12月，巴西批準(zhǔn)碳市場(chǎng)監(jiān)管法案^[10]，建立巴西溫室氣體排放交易體系，鼓勵(lì)企業(yè)投資BECCS項(xiàng)目。

我國(guó)將BECCS技術(shù)發(fā)展納入國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略框架內(nèi)，BECCS迎來快速發(fā)展期?！犊萍贾翁歼_(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》^[11]中明確提及支持與生物質(zhì)結(jié)合的負(fù)碳技術(shù)（BECCS）研發(fā)。《國(guó)家發(fā)展改革委等部門關(guān)于大力實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)的指導(dǎo)意見》^[12]中提到穩(wěn)步發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電和燃料，推進(jìn)耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)改造和試點(diǎn)應(yīng)用?！吨泄仓醒?國(guó)務(wù)院關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》^[13]、《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)2024—2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案的通知》^[14]中均提到因地制宜開發(fā)生物質(zhì)能。這些文件為BECCS發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。

二、BECCS技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)

從全球發(fā)文趨勢(shì)來看（圖1），自2008年起B(yǎng)ECCS領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中2019—2022年發(fā)文數(shù)量增長(zhǎng)最快，2022—2024年平均發(fā)文數(shù)量高達(dá)1089篇，是2008年發(fā)文量（67篇）的16倍。從論文發(fā)表國(guó)（第一作者）來看，對(duì)該領(lǐng)域關(guān)注度排名前10位的國(guó)家依次為中國(guó)、美國(guó)、印度、英國(guó)、德國(guó)、巴西、意大利、西班牙、瑞典、韓國(guó)。

圖1 BECCS技術(shù)發(fā)文趨勢(shì)

基于對(duì)BECCS領(lǐng)域論文高頻關(guān)鍵詞的聚類分析（圖2），發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)包括：生物質(zhì)的開發(fā)與應(yīng)用（聚類1）、生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化（聚類2）、生物能源及其系統(tǒng)碳循環(huán)過程（聚類3）、微藻光合固碳生物制造技術(shù)（聚類4）、廢棄物循環(huán)利用及厭氧生物能源轉(zhuǎn)化（聚類5）等。

圖 2  BECCS領(lǐng)域論文高頻關(guān)鍵詞的聚類分析

（1）生物質(zhì)的開發(fā)與應(yīng)用。聚焦生物質(zhì)原料（如廢棄油脂、木質(zhì)素）高效轉(zhuǎn)化為清潔燃料（生物柴油、沼氣、生物航油），并進(jìn)行提純優(yōu)化；通過可再生能源驅(qū)動(dòng)制氫及合成燃料（如氨、甲醇），實(shí)現(xiàn)脫碳；系統(tǒng)集成與過程工程優(yōu)化。

（2）生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化。以廢棄資源為主，通過熱解、氣化等熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物提質(zhì)；構(gòu)建能—碳協(xié)同輸出系統(tǒng)，如與燃煤電廠聯(lián)合、生物質(zhì)碳固定等。

（3）生物能源及其系統(tǒng)碳循環(huán)過程。通過生物能源耦合碳封存（如土壤固碳、生物炭），實(shí)現(xiàn)碳負(fù)排放系統(tǒng)；通過全生命周期可持續(xù)性評(píng)估方法研究，量化生物能源從種植到終端的綜合可持續(xù)性；土地利用與資源沖突優(yōu)化；碳循環(huán)過程與生物地球化學(xué)反饋。

（4）微藻光合固碳生物制造技術(shù)。通過分子改造等手段提升微藻光合固碳能力；集成化生物過程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)廢料協(xié)同去除，以及能源和高值產(chǎn)物生產(chǎn)。

（5）廢棄物循環(huán)利用及厭氧生物能源轉(zhuǎn)化。厭氧生物過程強(qiáng)化以提高有機(jī)物轉(zhuǎn)化率和多元能（燃?xì)?、氫氣、電能等）輸出率；?shí)現(xiàn)廢棄物資源化閉環(huán)，構(gòu)建可持續(xù)能源體系。

三、國(guó)際BECCS項(xiàng)目進(jìn)展

全球BECCS項(xiàng)目正從技術(shù)驗(yàn)證轉(zhuǎn)向規(guī)?；渴痣A段。目前全球共有18個(gè)BECCS項(xiàng)目正在運(yùn)行^[15]（部分項(xiàng)目見表1），分別位于歐洲、美國(guó)、加拿大和日本，主要應(yīng)用于乙醇生產(chǎn)、發(fā)電和廢物轉(zhuǎn)化為能源。

表1  全球BECCS設(shè)施和示范項(xiàng)目

全球范圍內(nèi)大部分BECCS項(xiàng)目仍處于示范或試點(diǎn)階段，僅有個(gè)別已進(jìn)入商業(yè)化，技術(shù)成熟度評(píng)估見圖3^[27]。目前，從第一代生物乙醇生產(chǎn)中捕集CO₂是最成熟的BECCS途徑。生物質(zhì)燃燒廠的CO₂捕集已處于商業(yè)示范階段，但用于合成氣應(yīng)用的大規(guī)模生物質(zhì)氣化仍處于大型樣機(jī)階段。在工業(yè)領(lǐng)域，生物質(zhì)混燒已在造紙廠、水泥廠和鋼鐵高爐中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。然而，從窯爐和高爐廢氣中捕集CO₂仍處于樣機(jī)或示范階段。我國(guó)BECCS研究較晚，電力供應(yīng)仍然是以燃煤為主，“生物質(zhì)發(fā)電+CCS/CCUS”與“燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電+CCS/CCUS”是電力行業(yè)發(fā)展BECCS技術(shù)的兩條關(guān)鍵路線。

圖3  BECCS技術(shù)成熟度水平

四、BECCS產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景與建議

1、發(fā)展前景及挑戰(zhàn)

全球碳中和目標(biāo)推動(dòng)多國(guó)將BECCS納入關(guān)鍵技術(shù)體系，通過碳稅、綠色信貸等政策工具推動(dòng)技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用，并逐步從單一補(bǔ)貼轉(zhuǎn)向碳市場(chǎng)激勵(lì)以降低技術(shù)商業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)。BECCS產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)“資源—技術(shù)—市場(chǎng)”深度耦合趨勢(shì)，上游原料收儲(chǔ)嵌入智能化保障生物質(zhì)可持續(xù)供應(yīng)，中游依托石油、化工、能源企業(yè)的技術(shù)遷移實(shí)現(xiàn)降本增效，下游構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景，如農(nóng)電聯(lián)動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)、生物煉化耦合CCUS，形成覆蓋全生命周期的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模型。

BECCS技術(shù)的核心挑戰(zhàn)在于全產(chǎn)業(yè)鏈瓶頸的系統(tǒng)性解決方案。原料端存在可持續(xù)供應(yīng)壓力，非糧生物質(zhì)存在季節(jié)性波動(dòng)和集中收儲(chǔ)困難，且生物質(zhì)資源與碳封存點(diǎn)地理錯(cuò)位加劇運(yùn)輸能耗，大規(guī)模生物質(zhì)資源供應(yīng)可能導(dǎo)致土地利用沖突。技術(shù)端主要分為生物質(zhì)能利用和CCS 兩個(gè)部分，像費(fèi)托合成生物燃料、生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等生物質(zhì)利用環(huán)節(jié)，大多處于研發(fā)期或示范期，未來的發(fā)展仍存在較大不確定性；在CO₂的捕集、運(yùn)輸和封存環(huán)節(jié)，普遍存在能耗高、成本大、設(shè)備龐大等缺點(diǎn)，限制了其在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2、建議

BECCS技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要負(fù)排放技術(shù)，其發(fā)展需要綜合考慮技術(shù)、資源、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等多方面因素。建議：

（1）構(gòu)建生物質(zhì)資源監(jiān)測(cè)體系，全面評(píng)估生物質(zhì)資源的潛力和可持續(xù)供應(yīng)能力，并制定嚴(yán)格的生物質(zhì)資源可持續(xù)利用標(biāo)準(zhǔn)，避免過度開發(fā)對(duì)生態(tài)和糧食安全的影響。

（2）重點(diǎn)研發(fā)高效生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)和低成本碳捕集技術(shù)，降低技術(shù)成本。加快建設(shè)全流程BECCS示范項(xiàng)目，驗(yàn)證技術(shù)可行性并積累經(jīng)驗(yàn)。優(yōu)先在東北（生物質(zhì)資源富集區(qū)）、西部（封存潛力區(qū)）建設(shè)集成項(xiàng)目。

（3）設(shè)立BECCS專項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠或碳排放權(quán)交易激勵(lì)，降低企業(yè)應(yīng)用成本。

（4）參與國(guó)際BECCS技術(shù)研發(fā)合作項(xiàng)目，共享經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果。通過“一帶一路”綠色基金輸出秸稈氣化—CCUS等集成技術(shù)，推動(dòng)建立全球統(tǒng)一的BECCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系，促進(jìn)技術(shù)推廣。