碳中和转型过度依赖碳捕集、利用与封存（CCUS）的风险

摘要

在全球气候治理迈向碳中和的进程中，碳捕集、利用与封存（CCUS）已从边缘化的减排方案跃升为支撑重工业脱碳的战略基石，但其日益凸显的路径依赖风险正受到学术界的严厉审视。本综述旨在系统剖析过度依赖CCUS在社会政治、经济锁定、技术瓶颈及生态约束等多维度的系统性挑战。研究发现，对未来大规模碳移除能力的过度承诺正诱发“减排震慑”风险，通过构建技术幻觉模糊了短期减排与长期移除的界限，客观上为化石能源利益格局的存续提供了策略性延迟的借口。在经济与技术维度上，CCUS不仅面临显著的“能量惩罚”与高昂的物流配套成本，更可能通过资源误分配产生碳锁定效应，挤出可再生能源的投资与演进空间。此外，BECCS等负排放技术在大规模部署时面临严峻的生态承载力红线与资源竞争冲突。本文认为，CCUS应回归为难减排部门的末端补充定位，而非转型的核心支柱。未来政策设计亟需确立减排与移除的“目标分离”原则，重构非等效核算体系，从而推动从单一的技术修补转向以能源结构激进削减为核心的理性协同路径，确保转型进程的公正性与透明度。

1. 引言：碳中和转型中 CCUS 的角色演变与过度依赖现状

在全球迈向碳中和的进程中，CCUS 已由边缘化的前沿技术跃升为支撑重工业脱碳及能源系统转型的战略基石。本章旨在揭示这一角色演变背后的逻辑，首先分析 CCUS 在难减排行业及宏观路线图中不可或缺的策略定位，阐明其在实现 1.5°C 控温目标下的预期功能。然而，当这种战略必要性演变为对未来减排潜力的过度预支时，转型路径便面临系统性偏移的威胁。通过引入“减排震慑”这一核心概念，本章进一步界定了过度依赖的本质，即技术承诺如何与既有利益格局交织，从而在政策设计与社会认知层面诱发延迟变革的风险。这种从功能预期到风险界定的逻辑铺陈，不仅构建了理解 CCUS 转型陷阱的理论框架，也为后文深入探讨多维度的代际、经济及生态风险提供了逻辑起点。

1.1 CCUS 在减排路径中的功能预期与战略地位

在应对全球气候变化的宏观背景下，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术已逐渐被国际社会视为最具减排潜力的核心路径之一。随着中国自2016年加入《巴黎协定》以来对生态文明建设及“双碳”目标的持续推进，CCUS的定位已从一种单纯的前沿技术探索演变为国家能源转型与工业升级的战略支柱性选择 1。这种战略定位的形成，本质上源于中国工业体系中“难减排”行业庞大的排放基数及其对化石能源的路径依赖。

相关研究通过机器学习分析指出，电力行业中的火电排放贡献了全国工业总排放的50%以上，而钢铁行业则占据了全国总排放的15%至18%，其排放总量甚至达到了全球该行业总量的60%以上 2。此外，水泥生产过程中因物料分解产生的固有高排放（排放因子高达0.86，即每吨水泥约产生620公斤二氧化碳）以及石油化工行业占全国约9%的排放占比，共同构成了CCUS在实现深度脱碳过程中的“理论必要性”。在现有技术架构下，这些关乎国民经济命脉的重工业部门若缺乏CCUS的介入，将难以在维持产业竞争力的同时完成极高难度的碳中和转型。

为了支撑这种高预期的战略蓝图，CCUS的技术部署展现出清晰的阶段性演进特征。

从2020年至2025年的研发与示范阶段（预期年规模1500万吨），到2025年至2035年的工业化推广阶段（预期年规模5000万吨），直至2035年至2050年的全面部署阶段，其减排规模预计将实现跨越式增长 2。在更为积极的激进减排模型下，CCUS被赋予了到2050年承担约25亿吨二氧化碳直接减排潜力的重任。这种大规模部署计划不仅是基于环境目标的倒逼，更通过与各省份碳达峰目标、地理封存资源及产业结构的匹配，被深度嵌入到国家《十四五规划》及区域CCUS集群的战略布局中。通过对国内外政策、法规及碳交易系统的对比分析可以发现，CCUS已成为各国在衡量未来工业竞争力时的关键筹码，这种国内外政策演进的协同效应进一步推高了社会各界对该技术的战略预期 1。

然而，这种基于技术潜力的战略依赖正使CCUS从一种“辅助手段”转变为能源系统转型的“关键锚点”。当减排路径规划在很大程度上预支了未来三十年CCUS能够如期实现大规模、低成本部署的愿景时，这种高预期的稳固性往往忽略了技术成熟度、经济性及封存安全性等方面的潜在脆弱性。虽然当前的战略路线图详细描绘了从研发演示到全面部署的阶段性路径，但其在重化工业中的核心地位愈发强化，意味着社会经济系统对该路径的路径依赖正在加深。这种将碳中和目标的实现高度锁定在CCUS技术演进上的做法，在为产业转型提供缓冲空间的同时，也可能诱发出深层的社会、政治及环境风险。

1.2 依赖风险的初步界定与论证逻辑

在碳中和转型路径中，过度依赖碳捕集、利用与封存（CCUS）并非仅仅是一个技术可行性问题，其核心在于对“减排震慑”（Mitigation Deterrence）风险的界定与评估。减排震慑描述了这样一种系统性现象：对未来大规模二氧化碳移除（CDR）技术能力的预期和承诺，可能会削弱、延迟或替代当下的深度减排努力。这种风险的界定在学术界存在两种主要视角：个体主义视角将其简化为类似于保险市场的“道德风险”，即主体因预见未来的补救措施而降低当前的谨慎程度；然而，这种狭窄的界定往往忽略了支撑减排实践的宏观背景。更为深刻的结构性视角则指出，减排震慑根植于特定的政治经济结构与社会技术想象之中，通过构建“未来可以低成本移除碳”的幻觉，掩盖了现有化石燃料利益格局的稳固性 3。

这种技术幻觉并非偶然，而是通过社会技术想象与文化政治经济逻辑的交织得以固化。当CCUS等移除技术被纳入气候模型并作为政策制定的核心支柱时，它们从纯粹的技术手段转化为一种政治修辞，赋予了推迟激进减排政策的合理性。在实际政策设计中，这种风险往往具象化为“目标等效性”问题，即政策框架未能将“常规减排目标”与“碳移除目标”进行严格分离，从而在制度层面允许了两者之间的模糊替代 4。例如，在欧盟《可持续碳循环战略》及相关碳移除认证框架（CRCF）的早期讨论中，尽管决策者意识到相关风险，但在目标表述与政策设计上依然错失了建立防御机制的关键契机，使得常规减排与碳移除在政策实践中产生了危险的耦合，进一步模糊了向零碳转型的紧迫边界 4。

上述减排震慑的界定及其在政策层面的目标模糊化，构成了本综述深入剖析依赖风险的核心逻辑起点。通过批判性地审视这种“以未来抵消现在”的逻辑，可以发现其影响远超单纯的政策实施进度。这种由技术承诺引发的延迟效应，首先在政治道德层面诱发了严重的代际公正风险（第2章）；随后，这种依赖性通过市场机制与技术锁定，逐步渗透至经济决策与能源系统的技术演进路径中（第3-4章）；最终，由于大规模部署CCUS所面临的物理与生态局限，这种路径依赖可能导致转型方案在生态维度上的系统性失效（第5-6章）。由此，减排震慑不仅是一个理论假设，更是贯穿于政治、经济、技术与生态多维度的现实威胁。

2. 社会政治风险：减排震慑（Mitigation Deterrence）与策略性延迟

在探讨CCUS的技术与经济局限性之余，本章将视角转向更为复杂的社会政治维度，重点剖析对未来技术路径的过度承诺如何演变为“减排震慑”并诱发策略性延迟风险。逻辑上，本章首先从制度与认知层面切入，审视CCUS在政策叙事中诱发的道德风险，揭示“碳等效”逻辑如何模糊了短期减排与长期移除的界限，进而削弱政策目标的严肃性。随后，分析视角将由抽象的政策设计转入具象的权力博弈，探讨特定行业如何通过重构“循环碳”等修辞框架来锚定既有的化石利益格局，并揭示叙事承诺与实际财务决策间的深刻断裂。通过这种从政策逻辑到行业策略的递进论证，本章旨在阐明社会政治力量如何利用CCUS的技术想象来维系现状，从而在更深层次上消解碳中和转型的实质动能。

2.1 技术承诺带来的道德风险与目标模糊化

在碳中和转型的政策叙事中，碳二氧化碳移除（CDR）与碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的整合引发了关于“减排震慑”（mitigation deterrence）的深刻忧虑，即对未来技术潜力的预期可能削弱或推迟当前的减排行动。这种现象不仅是技术不确定性的产物，更体现为一种“延迟的诱惑”，即在存在多种拖延激励的政治经济环境中，技术承诺成为一种策略性修辞，掩盖了立即采取减排措施的紧迫性 5。通过公众与利益相关者的审议发现，尽管减排震慑的机制多样且具有历史持续性，但倡导者往往利用特定的叙事策略来转移这种担忧，使得政策制定者在面对复杂的减排压力时，倾向于选择看似更灵活但实则充满风险的未来技术路径 5。

这种风险的核心在于“等效性”逻辑在碳核算中的广泛应用，即将温室气体减排与碳移除视为可以在净零框架下互换的同等努力。这种逻辑掩盖了碳移除在物理属性、地理分布以及时间尺度上与直接减排的本质差异 6。通过批判性地审视这种等效性谬误，可以发现其不仅模糊了削减化石能源的明确边界，还可能引发环境正义风险，因为这种核算方式允许高排放部门通过购买未来的移除承诺来维持现状。

为了应对这一挑战，学术界和政策建议中提出了“目标分离”（target separation）的方案，旨在限制减排与移除之间的可替代性 7。然而，在实际的政治博弈中，目标分离的实施面临重重阻力。以欧盟2040年气候目标的制定过程为例，尽管多数利益相关者支持分离目标以确保减排的诚意，但决策机构因担心这种做法过于复杂、缺乏灵活性且可能影响产业竞争力，最终选择了不进行目标分离，这反映出政治经济压力如何进一步固化了技术承诺对减排目标的稀释效应 7。

在国家层面的实践中，对特定技术如生物质能碳捕集与封存（BECCS）的过度乐观，进一步具体化了减排震慑的风险。以瑞典为例，尽管该国拥有丰富的生物源排放点和巨大的BECCS理论潜力，但政府在推进相关政策时，往往对运输、储存基础设施的建设以及长期责任分配等现实难题缺乏足够规划 8。这种对技术潜力的过度依赖导致了政策制定中的责任模糊，使得决策者可能忽视其他部门残余排放的最小化。与此同时，这种从现实减排向虚拟额度的转向，在林业等自然碳汇领域表现为一种“碳在认知中增长而非在现实中增长”（known not grown）的现象 9。在苏格兰的森林碳信用案例中，先进测量技术被用来通过改变知识实践而非增加实际生物量来创造更多的碳信用。这种知识治理的异化不仅是新自由主义环境治理下的产物，更构成了减排震慑的新形式，通过修辞与数据的操纵维持了现状，并预示着行业叙事将如何利用技术手段来消解实质性的产业转型。

2.2 行业叙事差异与现状维持策略

在当前的碳中和转型进程中，石化与能源行业正面临着碳减排压力与维持化石基商业模式之间的深刻矛盾。为了化解这一困境，行业领先者通过构建“循环碳”（circular carbon）的愿景，成功地在修辞层面重塑了其行业合法性。这种“循环碳经济”的想象将气候危机窄化为纯粹的碳管理问题，使得二氧化碳、石油化工产品和塑料都被重新定义为碳循环中可流动的资源，而非必须消除的污染源10。通过这种叙事，CCUS技术不再仅仅是减排的辅助手段，而是被提升为“未来化” fossil world order 的核心逻辑，使持续生产化石燃料与实现碳中和在修辞上达成逻辑自洽。这种话语策略不仅使替代性的深度减排路径显得不再紧迫，更在实质上为石化行业的产能扩张提供了“绿色担保”。

然而，这种修辞上的繁荣与企业的实际财务决策之间存在着显著的断裂。对BP、壳牌（Shell）、雪佛龙（Chevron）及埃克森美孚（ExxonMobil）等跨国油气巨头的实证研究表明，尽管其年度报告中“气候”、“低碳”和“转型”等关键词的使用频率显著增加，但这些话语主要停留于承诺阶段，缺乏与之匹配的实质性行动11。

财务数据揭示，这些巨头的业务结构依然高度依赖化石能源，在清洁能源领域的投资不仅规模微小且缺乏透明度。这种“叙事与行动”的脱节揭示了CCUS在很大程度上被作为一种维持现状的战略工具，即利用对未来技术的承诺来换取当前高碳业务的继续经营，从而引发了严重的“减排威慑”（mitigation deterrence）风险。

这种由叙事诱发的风险并非孤立存在，而是受到深层政治经济权力的驱动与形塑。从文化政治经济学的视角来看，负排放技术（NETs）替代实质性减排的潜力往往被过分夸大，而这种夸大背后反映了技术、社会与经济权力之间的复杂交互作用12。更深层次的分析表明，种族资本主义（racial capitalism）等现存利益结构在很大程度上预设了减排威慑的形成条件，使得这种以CCUS为核心的叙事在维护全球北方的工业利益时，可能进一步加剧环境不平等与气候不公13。这种话语权力的运用不仅延迟了及时的气候行动，更通过固化既有的利益分配格局，为后续章节将讨论的碳锁定（carbon lock-in）风险埋下了伏笔。

3. 碳锁定风险：化石能源路径依赖与系统存续

在碳中和转型过程中，“碳锁定”风险是审视CCUS技术定位的核心维度。过度依赖CCUS不仅可能掩盖能源结构的根本矛盾，更可能通过强化既有化石能源体系的路径依赖，延缓向零碳系统的实质性飞跃。本章旨在揭示这种依赖背后的系统性逻辑及其潜在负向影响。首先，通过分析化石能源行业在减排叙事下的自我延续机制，探讨特定利用模式如何陷入“以封存换产油”的逻辑悖论，进而使传统能源资产在技术修补中获得长期存续的合法性。随后，讨论将从微观的技术选择上升至宏观的资源配置视角，剖析大规模基础设施投入与资本绑定如何产生挤出效应，从而削弱可再生能源的替代动力。这种从微观产业悖论到宏观系统错配的逻辑演进，共同勾勒出CCUS可能诱发的系统性转型滞后风险，为重新评估其在转型路径中的权重提供理论依据。

3.1 二氧化碳强化采油（CO2-EOR）的减排悖论

二氧化碳强化采油（CO2-EOR）在当前的减排叙事中占据了矛盾的核心位置，它既被视为加速深度脱碳的技术杠杆，也被批评为维持化石能源霸权的权宜之计。从短期技术效应来看，CO2-EOR 在项目运行的最初几年内具备实现“负排放石油”生产的潜力，即封存在地层中的二氧化碳总量在量级上超过了生产相应石油所产生的生命周期排放量14。这种早期减排效应为化石能源行业提供了一种“低碳化”的合法性基础，使其能够在不改变能源供给结构的前提下，通过负排放技术储备来应对日益紧迫的气候压力。

然而，这种基于“封存换产油”的逻辑在深层系统转型中引发了深刻的悖论。尽管 CO2-EOR 被认为能够通过财政与监管激励措施在全球范围内扩展，并为现有社会运行所需的能源基础提供所谓的平稳过渡支持14，但其核心驱动力仍是原油产量的最大化。

这种经济逻辑与绝对减排目标之间存在显著的张力，特别是对于像中国这样面临巨大“双碳”压力的排放大国，对二氧化碳循环利用（CCU）与部分地质封存（CCCUS）的庞大技术需求，既体现了在可再生能源存储与碳循环经济方面的雄心，也揭示了其在利用地下空间进行大规模能源存储与维持传统能源资产价值之间的复杂权衡。研究表明，仅生物甲烷化等新型循环利用技术在理论上就对应着 t 至 t 的碳存储潜力15，这种巨大的技术容量若被过度引向强化化石能源采收，而非纯粹的碳中和支撑，将进一步模糊技术创新与碳排放权之间的界限。

这种对 EOR 模式的过度依赖实际上产生了一种强烈的路径锁定效应。通过提升化石能源生产的“环境友好度”，现有的经济与监管框架不仅在客观上减缓了能源系统与化石燃料彻底脱钩的进程，还可能导致资金和政策资源过度向此类“改良型”技术倾斜。现有的法律和监管体系在平衡经济增长与环境完整性方面仍存在局限，过度强调 CO2-EOR 的近短期减排贡献，往往掩盖了其在长期内如何通过延长化石燃料生命周期而固化现有碳排放基数14。这种以维持石油产业生命力为代价的“碳中和”策略，使得能源系统的替代性变革面临被此类技术叙事所排挤的风险，从而在宏观层面上延宕了零碳能源系统的全面构建。

3.2 能源系统的替代性风险与资源误分配

在实现2050年全球净零排放目标的进程中，能源系统的结构性替代面临着紧迫的时间压力与资源约束。根据对全球能源转型路径的评估，若要完全摆脱对化石燃料的依赖，在保持或适度增加能源需求的前提下，可再生能源的生产规模需实现相较于2020年水平6至8倍的爆发式增长16。在这种极高倍率的增长需求下，CCUS作为八大转型路径之一，其定位本应是处理难以减排部门的辅助手段，但在实际决策中，过度依赖CCUS可能导致资源向“技术修补”倾斜，进而削弱能源系统根本性转型的动力。这种倾向不仅体现在资本投入的优先级上，更通过对化石能源基础设施的“锁定效应”，诱发了严重的资源错配风险。

这种资源错配在电力与天然气耦合的综合能源系统（EGC-IES）中表现得尤为显著。将传统火电厂改造为碳捕集电厂（CCPP）并结合电转气（PtG）技术，虽然在短期内能够利用现有设施降低排放并提升系统灵活性，但其经济可行性高度依赖于碳价波动及相关政策补贴的不确定性17。这种基于现有化石能源架构的二阶段规划方案，实质上是将大量的研发资金与社会资本绑定在日趋过时的热力循环系统上。当政策资金过度向此类耦合系统倾斜时，原本可用于突破可再生能源波动性治理或长时储能技术的关键资源被占用，导致能源系统在路径选择上陷入了对旧有基础设施的过度保护，从而抑制了替代性技术的成熟。

此外，CCUS的大规模部署还涉及极其宏大的基础设施布局，这进一步加剧了系统性的资源竞争。以中国电力部门的CCUS布局为例，为支撑不同水平的减排目标，所需建设的二氧化碳运输管网总长度预计在5,100公里至37,000公里之间，年捕集量最高可达1.7 Gt 18。这种长距离、高投资的管网建设不仅在工程规模上蔚为大观，更在空间布局上形成了长期的物理锁定。这种庞大的社会资本投入一旦完成，为了回收成本，系统将被迫维持化石能源的使用年限，从而挤占了原本属于分布式可再生能源和柔性电网的投资空间。

这种资金与空间的双重占用，不仅抬高了整个能源系统的转型成本，还可能因基础设施的冗余而导致社会总福利的损失。随着资源的持续误分配，CCUS技术本身难以规避的能量惩罚问题将进一步浮现，使得系统在维持碳中和假象的同时，承受着更高的能耗负担与经济代价。

4. 技术经济局限性：昂贵且复杂的转型路径瓶颈

尽管CCUS被广泛视为实现深度脱碳的关键技术支撑，但其在实际规模化部署过程中面临着严峻的技术经济制约，这些瓶颈可能演变为转型路径中的系统性风险。本章将从微观过程能效与宏观系统耦合两个维度深入剖析这一困境。首先，探讨碳捕集过程中不可避免的“能量惩罚”如何从根本上削弱工业生产的热力学效率，并揭示该技术路径对外部低成本能源供应的高度依赖性。随后，逻辑将由单一工艺转向系统工程，进一步分析跨区域基础设施建设中的地理空间错配与物流调度复杂性，说明非线性的成本增长与市场波动如何共同抬高了社会减排的实际门槛。通过对上述技术障碍与经济负担的系统梳理，本章旨在论证：若过度依赖尚未成熟且经济性欠佳的CCUS路径，不仅会面临极高的转型不确定性，更可能导致全球气候治理成本的剧烈攀升。

4.1 捕集能耗与转换效率的“能量惩罚”

实现碳中和目标的转型路径中，碳捕集、利用与封存（CCUS）常被视为不可或缺的技术保障，但其在捕集与转化环节中所产生的“能量惩罚”（Energy Penalty）效应极大地限制了其大规模部署的经济可行性与热力学效率。这种能量减损主要源于从排放源分离二氧化碳、随后的脱附以及压缩过程，这些环节显著增加了工业设施的整体能源消耗。在钢铁等能源密集型行业中，由于生产过程高度依赖化石燃料，其二氧化碳排放量约占全球人为排放的7%，尽管通过提高能效和最佳可行技术（BAT）的普及可实现约15-20%的减排，但若要实现更为彻底的排放削减，则必须依赖于CCS或CCU技术 19。然而，在钢铁工业现有的热力学框架下强行引入捕集工艺，其极高的能源消耗与运营成本往往成为企业难以负担的重置，使得CCS在许多场景下很难作为一种普适性的长期解决方案 19。

二氧化碳捕集与转化的复杂性在分子层面表现得尤为突出，尤其是在从集中排放源或大气中直接捕集二氧化碳后，通常需要经历高能耗的解吸与压缩步骤，才能进入封存或下游利用环节 20。虽然将二氧化碳转化为甲醇或甲酸等高价值化学品被认为具有巨大的市场潜力——这些化学品不仅是重要的化工原材料，还可以作为高质量的氢载体（甲醇和甲酸的储氢质量比分别为12.6%和4.4%）——但其转化路径受制于二氧化碳分子极高的热力学稳定性 20。

尽管目前已有研究尝试通过集成工艺将二氧化碳的捕集与加氢环节相结合，利用胺类或碱金属氢氧化物作为捕集剂来省去传统流程中高能耗的解吸过程，但整体转换效率依然受到催化剂活性及溶剂再生能耗的制约 20。

从技术成熟度（TRL）的角度来看，碳利用（CCU）与碳封存（CCS）之间存在显著差异，这种差异进一步放大了能量惩罚带来的风险。目前的评估表明，虽然CCS技术在石油等行业已相对成熟，但CCU技术在降低未来碳排放方面的贡献高度依赖于外部能源输入的经济性 21。例如，通过萨巴蒂尔反应（Sabatier reaction）实现电转气（Power-to-Gas）或电转燃料（Power-to-Fuel）的路径，其经济合理性与热力学增益完全取决于绿氢（Green Hydrogen）的成本与供应充足度 21。在绿氢成本尚未降至竞争区间之前，CCU技术因其极高的能量需求，可能在实际运行中反而导致碳足迹的增加。这种对低成本可再生能源的极度依赖，揭示了CCUS技术在缺乏廉价清洁能源支持下，难以独立承担起碳中和转型的重任，其在能量平衡上的脆弱性可能成为转型过程中的潜在陷阱。

4.2 基础设施物流与源汇匹配的复杂性

在大型经济体实现碳中和的过程中，CCUS的大规模部署并非简单的技术堆栈，而是一个涉及地理源汇匹配、多模态物流调度及极高经济不确定性的复杂系统工程。在领土辽阔的国家（如中国），碳源（如热电厂、钢铁厂和水泥厂）与碳汇（封存场地）之间存在严重的地理错配，导致其供应链设计面临规模化的严峻挑战 22。研究表明，随着部署目标的提升，基础设施建设的边际成本呈现出显著的非线性增长态势；当部署能力从 601.8 Mt/year 翻倍至 1203.5 Mt/year 时，单位净供应链成本将从 28.5 /tonCO2，涨幅高达 26% 22。

这种成本结构暗示，过度依赖CCUS可能导致减排路径在边际上变得极其昂贵，尤其是当低成本的近距离源汇匹配耗尽后，跨区域远距离运输的需求将进一步放大经济压力。

基础设施物流的复杂性不仅体现在物理建设上，更源于运输网络与动态市场环境之间的深度耦合。利用基于主体建模（Agent-based modeling）的分析工具可以发现，CO2的跨区域流动受限于复杂的运输路径选择，包括管道、铁路及多种运输模式的组合，其决策逻辑高度依赖于匹配算法（如最短距离优先或最大利润优先） 23。这种多模态运输系统的盈亏平衡极度脆弱，对外部政策补贴（如美国的45Q税收抵免）表现出高度敏感性 23。如果政策支持或碳价激励出现波动，前期投入巨大的源汇网络可能因运输盈利性不足而面临陷入“搁浅资产”的风险。此外，这种物流体系的稳健性在复杂的能源网融合中进一步受到考验，碳价与碳税的随机波动会直接冲击源汇匹配的鲁棒性，反映出系统设计在面对市场不确定性时的脆弱本质 17。

尽管学术界已开发出多种源汇匹配模型以优化路径，但当前的研究仍面临处理复杂网络动态时的局限性，尤其是在处理具有多时间尺度、多主体互动特征的全局碳中和目标时，现有模型在缓解目标不确定性与提升系统韧性方面仍显不足 24。目前，中国等国家虽然在政策框架和示范项目上取得了长足进步 1，但在实际推进大规模基础设施建设时，昂贵的运输成本和僵化的路径决策依然是制约CCUS从实验室走向全面商业化的核心壁垒。这种由物理空间限制和经济成本激增交织而成的系统性阻力，使得单纯通过CCUS实现深度脱碳的路径充满了基础设施层面的技术性风险。

5. 重点行业路径争议：CCUS 与替代技术路径的博弈

在碳中和转型的关键阶段，CCUS 在“难减排”行业中的功能定位已成为技术路径博弈的焦点。本章旨在通过多维度的对比分析，揭示过度依赖捕集技术所蕴含的战略风险。论述首先聚焦于钢铁与化工等高耗能重工业，剖析企业在维持现有工艺进行末端治理与实施全流程结构重构之间的深度抉择，并探讨由此引发的资产锁定与资本错配问题。在此基础上，讨论将从具体的工业部门进一步升华至宏观能源系统的构建维度，通过辨析“去化石化”愿景与“碳依赖型”模式的效率差异，论证 CCUS 作为过渡性补充工具而非系统支柱的逻辑必要性。通过这种从微观生产范式到宏观能源架构的层层推进，本章将清晰地勾勒出 CCUS 与替代技术路径之间的博弈逻辑，进而阐明过度偏好末端捕集可能对低碳转型效率及工业核心竞争力造成的深远影响。

5.1 钢铁与化工行业的路径抉择

在钢铁与化工等高耗能重工业的脱碳进程中，企业面临着通过碳捕集、利用与封存（CCUS）技术对现有高炉或裂解装置进行“末端修补”，还是进行根本性的“工艺重构”这一战略抉择。尽管CCUS在短期内被视为实现减排目标的权宜之计，但从长远来看，过度依赖此路径可能导致企业在技术范式变革中错失先机。钢铁行业的低碳转型正从传统的预防和治理策略向“碳-电-氢”关系的结构性转变演进，虽然富氢还原与CCUS技术的结合能满足当前的部分减排需求，但其本质仍是基于化石燃料工艺的改良，并非近零排放的终极方案 25。随着全球能源结构的重塑，碳还原工艺将逐渐被氢电协同工艺所取代，这种基于氢能冶金的工艺重构才是实现钢铁工业长久竞争力的核心。

现有的高炉（BF）流程即便在结合顶燃气循环或生物质替代等改进措施后，其减排幅度依然受限，而单纯依靠CCS技术的普及在长期内缺乏普适性 19。相比之下，氢直接还原铁（DRI）技术通过将特定的二氧化碳排放量从世界平均水平的 t CO/t 钢大幅削减至 – t CO/t 钢，展现出了更优的减排潜力和技术韧性 19。

化工行业同样呈现出类似的趋势，虽然CCUS在目前的脱碳路径中贡献了约 30% 的减排份额，但可再生能源与电气化方案的成本降幅远超预期，其在全生命周期减排中的潜力已占据半数以上 26。由于可再生能源成本的持续走低，基于电气化的生产模式在经济性上已开始优于传统的捕集技术，若企业仍盲目扩张CCUS基础设施，极易陷入资产锁定效应，导致在未来的绿色化学品市场中丧失成本优势。

这种路径抉择的风险进一步上升到资本错配的层面。对于像中国这样面临重工业减排瓶颈的国家，清洁氢能不仅是重要的能源载体，更是替代化石燃料作为原料的关键支撑。研究表明，在重工业和重型运输等难减排行业中，采取以清洁氢能为主导的转型场景，相较于缺乏氢能参与的场景，到 2060 年可累计节省约 万亿美元的新增投资成本 27。这充分说明，忽视氢能及电气化路径而过度向CCUS领域倾斜资源，不仅会面临技术落后的风险，更会造成巨大的宏观经济损失。CCUS在这些行业中应当仅被视为一种过渡性的补充手段，而非延缓工业流程深度电气化和去碳化的借口。这种对生产范式的根本性转变，不仅关乎排放水平的下降，更决定了在全球工业绿色转型中能否占据投资回报与产业链竞争的高地，从而避免在去化石化浪潮中面临由于技术路径误判而引发的系统性风险。

5.2 去化石化与净零能源系统的构建

在构建净零能源系统的进程中，去化石化（De-fossilization）的核心逻辑在于通过系统性的能源转型，从根本上消弭碳排放的来源，而非单纯依赖末端捕集技术来维持现有的碳基架构。在被普遍视为“难以减排”的化学与石化行业，通过可再生能源、电气化与绿色氢能的深度耦合，已展现出超越传统认知的减排潜力。研究表明，在实现该行业 2050 年全生命周期脱碳的路径中，可再生能源供应方案结合直接电气化可贡献约 40% 的减排量，若进一步整合生物质能源与绿色氢能，基于可再生能源的综合解决方案对总减排潜力的贡献将超过 50% 26。这种转型路径要求电解槽容量在 2050 年达到 2435 GW 的规模，并伴随着循环经济模式下回收率的六倍提升。这一愿景不仅证明了以可再生能源为核心的系统在技术上的可行性，更反衬出 CCUS 并非工业脱碳中不可逾越的“唯一技术节点”。

然而，这种从化石燃料转向可再生原料的路径面临着极高的碳核算复杂性，尤其是在处理非能源用途的化石燃料（如塑料和合成纤维中的固碳）时，如何精准界定全生命周期的碳足迹依然是政策制定的难点 26。与追求深度去化石化的路径不同，另一种“碳依赖型”的净零愿景则试图通过大规模部署碳捕集与利用（CCU）技术，在保留碳基燃料消费习惯的同时实现净零排放。在这种情景下，若限制需求侧的电气化进程和生物能源的使用，合成燃料可能占据全球能源需求的 30%，但这将导致系统对可再生能源装机和直接空气捕集（DAC）技术的极度消耗，预计到 2050 年分别需达到 600 EJ 的能源供应和每年 10 Gt-CO 的捕集规模 28。

这种对 CCU 技术的高度依赖揭示了碳中和转型中的一种本质冲突：尽管 CCU 提供了一种无需剧烈改变需求侧行为或基础设施的替代方案，但它在能源供给侧施加了巨大的转型压力和投资负担。

维持化石能源框架的“合成燃料路径”实际上是将减排成本转嫁给了极其低效的能量转化过程，其巨大的能源消耗量可能延缓整体能源系统的去碳化进度。相比之下，以效率提升、需求侧管理（如产品需求削减三分之一）和物质循环为核心的去化石化系统，在经济性上表现出更强的竞争力，其 2050 年的平均减排成本预计仅为 64 美元/吨 CO 26。即便如此，由于能源与原料成本可能因此上升超过 35%，这种转型仍需强大的政策框架来克服初期投资的行业壁垒。

从批判性视角来看，CCUS 技术在净零系统中的角色应被定位为“补充性”而非“支撑性”。过分强调 CCU 的应用容易产生化石能源锁效应，使得能源系统被禁锢在高能耗、高成本的碳循环中，从而削弱了向高效、低碳依赖型系统转型的动力。未来的能源系统构建应优先考虑利用可再生能源直接重塑生产流程，通过需求侧响应与循环经济减少原始原料需求，以此对冲 CCUS 技术在环境影响、能源效率及长期经济性上的不确定性风险。这种从“碳捕集优先”向“去化石化优先”的策略转变，不仅是降低转型风险的关键，更是确保能源系统实现真正可持续性的必然选择。

6. 生态与资源约束：负排放技术（BECCS）的可持续性风险

在深入探讨了碳捕集技术的工业应用与地质封存风险后，本章将视角转向与生物能结合的负排放技术（BECCS），重点审视其在生态维度与资源配置中的可持续性瓶颈。由于BECCS的效能深度锚定于自然资本的投入，其大规模部署必然引发复杂的生态权衡。本章首先从系统层面剖析BECCS对土地、水资源及生物多样性的刚性需求，论证这种技术路径如何因触及生态承载力红线而面临效能逆转的风险。在此基础上，逻辑进一步延伸至生物质资源的全局优化分配问题，通过对比BECCS与生物炭、资源化矿化等替代路径的减排潜力与多维价值，揭示过度锁定于单一负排放方案可能产生的机会成本与系统性资源误配。通过这一双重维度的考察，旨在为评估碳中和转型中BECCS的合理定位提供一个超越纯技术视角的资源约束框架。

6.1 生态承载力与资源足迹瓶颈

在追求《巴黎协定》1.5°C控温目标的排放情景中，大规模部署生物能源与碳捕集与封存（BECCS）被视为实现净负排放的核心路径。然而，这种路径依赖背后隐藏着深刻的生态承载力瓶颈，尤其是大规模土地利用变化（LUC）带来的负反馈效应。研究表明，虽然BECCS在某些情景下能加速净负排放的实现，但其对生物燃料产地地理位置的高度敏感性决定了其效能的极度不稳定性 29。在特定情景下，因种植生物能源作物而导致的土地利用变化排放以及森林碳汇功能的削弱，甚至可能完全抵消其通过捕集所实现的减排贡献，导致全球碳循环出现逆转风险。即便是在中纬度地区通过优化种植布局实现的正面效益，对于温室气体浓度的降低作用也相对有限，且始终面临着自然保护与粮食安全之间的剧烈冲突 29。

这种资源竞争并非局限于碳汇总量，更深入地触及了生态系统服务评价体系中的多个维度。通过对不同陆地温室气体移除（GGR）方案的综合评估发现，相比于湿地修复或土壤碳封存等“无悔”方案，BECCS的大规模应用在自然对人类的贡献（NCPs）以及联合国可持续发展目标（SDGs）的达成上表现出显著的负面权衡 30。

这种负面影响主要源于其对土地资源的极度占有，不仅威胁生物多样性，还可能通过改变区域水文循环而产生复杂的生态级联效应。由于BECCS在资源占用与生态稳健性之间存在天然的博弈，其作为技术修复手段的可靠性在学术界仍面临高度质疑，尤其是在尚未充分开展大规模实证研究的背景下，过度依赖此类高风险方案可能导致生态系统服务的系统性崩溃 30。

进一步从资源足迹的物理局限来看，BECCS所面临的资源约束具有不可逾越的红线。虽然过去五十年间，农业生产体系通过育种技术改良和精细化管理，在资源利用效率上取得了巨大飞跃——例如加州乳业生产中每单位产品的温室气体排放强度降低了约45%至47%，土地和水资源的需求强度更是下降了约90% 31。然而，这种基于技术进步带来的效率红利，在BECCS所需的全球尺度资源投入面前显得杯水车薪。BECCS对水土资源的巨大吞噬量极有可能迅速突破现有农业技术改进所腾挪出的生态空间，将全球资源足迹推向物理极限。这种技术修复引发的二次生态风险，不仅反映了碳中和路径选择中对生物质资源分配逻辑的失衡，更揭示了生态承载力作为刚性约束在长期气候战略决策中的核心地位。

6.2 生物质资源的更优分配：超越 BECCS 的视角

在追求碳中和的转型路径中，当前对生物能源与碳捕集与封存（BECCS）的重度依赖往往忽视了生物质资源在多维生态应用中的潜在最优分配。相比于BECCS将生物质能量单一转化为电力并进行末端碳封存的线性模式，生物炭（Biochar）展示了更为多元化的减排潜力与生态价值。

研究表明，生物炭系统每年可抵消高达 吨 的温室气体排放，约占全球排放总量的5.0% 32。这种价值不仅体现在长期碳封存上，更在于其对土壤健康的修复作用、作为缓释肥料对 和 等强效温室气体排放的抑制，以及在畜牧业中作为饲料添加剂减少反刍动物排放的协同效应。此外，生物炭在绿色催化、新型电池及超电容器等储能领域的应用，使其成为连接农业废弃物处理与高价值工业生产的关键环节，这种多维度的资源利用效率是功能单一的BECCS难以企及的 32。

进一步从循环经济的维度审视，生物质资源在低碳建筑材料领域的矿化应用，为缓解资源压力与降低行业碳足迹提供了超越传统CCS的视角。目前，大量农业废弃物在发展中国家往往被露天焚烧或任其自然分解，造成了严重的资源浪费与环境负荷。通过生物质矿化技术将这些废弃物转化为高密度的建筑产品，不仅能有效固定碳元素，还能通过替代天然石材、土壤等原生资源，显著降低建筑行业的“隐含碳”排放 33。这种资源化路径将生物质视为可持续原材料的供给源，而非仅仅是能源转化的燃料，从而在减少碳排放的同时，增强了基础设施应对气候变化的韧性，实现了从单纯的减排目标向资源循环利用的深度演进 33,32。

然而，过度锁定于BECCS路径不仅会挤压上述高价值应用的生存空间，还面临着严峻的资源硬约束与经济不确定性风险。尽管利用熔融盐吸附剂等创新材料可以提升BECCS的 分离效率并降低技术成本，但BECCS的度电成本（LCOE）仍高度依赖于生物质原材料的获取成本，表现出极强的波动性 34。更深层次的风险在于，大规模部署BECCS受限于土地、淡水及营养物质（如氮、磷）的全球承载力，其总可达市场潜力存在明显的物理极限。当有限的生物质资源被大规模导向电力生产以获取所谓的负排放额度时，由此产生的资源竞争可能导致生态系统的机会成本激增，甚至削弱其他低碳技术在硬减排领域的竞争优势。这种资源误分配不仅可能导致减排效率的下降，更可能引发农业、生态与能源系统之间难以调和的权衡难题。

7. 结论：从过度依赖走向理性协同的均衡路径

在系统审视了过度依赖CCUS所带来的多维风险后，本章旨在为碳中和转型构建一条从技术依赖回归理性协同的均衡路径。通过对前述气候失灵与系统性危机的深刻反思，本研究认为，治理路径的重塑应从制度约束与范式转型两个维度展开。首先，政策层面的修正刻不容缓，核心在于通过确立“目标分离”原则与重构非等效核算体系，从机制上消解“减排威慑”并提升转型的透明度与真实性。其次，这种制度化的纠偏应进一步上升为长期的系统性愿景，即超越“技术修补”的路径依赖，推动以能源结构激进削减为核心的根本性转型。通过理顺制度保障与结构变革的逻辑关系，本章将明确CCUS作为末端补充手段的边际定位，从而确保碳中和进程在科学、公正且具韧性的框架下推进。

7.1 政策建议：目标分离与透明度核算

在碳中和转型路径中，碳捕集、利用与封存（CCUS）及相关碳移除（CDR）技术的过度嵌入，正逐渐引发学界对“减排威慑”（mitigation deterrence）的深切忧虑。这种威慑源于对未来碳移除能力的预期可能削弱当下减少化石燃料排放的紧迫性。为了化解这一风险，政策设计的首要任务在于实现减排目标与移除目标的“目标分离”（separate targets），从而限制减排量与移除量之间的盲目替代。以欧盟2040年气候目标的政策讨论为例，尽管多数利益相关者（包括企业界）倾向于设立独立目标以提升减排计划的可信度与透明度，但决策层在实际操作中仍面临政策复杂性、成本压力以及对经济竞争力的担忧。这种政治阻力反映出，尽管目标分离在逻辑上能有效防止“净零”目标掩盖减排延迟，但在现有的行政与经济框架下，如何平衡政策的透明度与执行的灵活性依然是一个亟待解决的政治经济学课题 7。

深化目标分离政策的核心在于对现行碳核算体系中“等效性”（equivalence）逻辑的批判性重构。现行的“净零”核算体系通常假设一吨碳移除等同于一吨碳减排，这种简化的核算逻辑掩盖了碳移除在环境风险与社会公正方面的复杂性。事实上，碳核算中存在四种隐性等效性风险：

首先是移除与减排的等效，它直接导致了减排威慑；其次是不同碳库之间性质的等效，忽略了地质碳库与生物碳库在稳定性上的本质差异；此外还涉及空间等效与时间等效，即假设在不同地点或不同时间发生的移除具有相同的气候价值。打破这些等效性幻觉（undoing equivalence）是构建公正气候行动的关键，这要求核算体系不仅要区分减排与移除，还应反映出不同移除技术在碳封存持久性、地理影响及跨代正义方面的差异。只有通过“去等效化”的核算方案，才能确保CCUS等技术不会成为维持化石燃料依赖的借口，从而规避潜在的环境损害与伦理风险 6。

然而，将这种精细化的核算逻辑转化为具有政治可行性的政策工具，仍需克服巨大的制度惯性。当前的政策环境倾向于通过立法简化和去监管化来缓解企业的合规压力，而高度透明且独立的目标设定往往被视为增加了监管成本和政策复杂性。在面对气候政策回潮以及对经济增长担忧的背景下，决策机构往往倾向于选择更具弹性但透明度较低的综合目标 7。因此，未来的政策演进不仅需要从技术层面完善碳、空间与时间的非等效核算准则，更需要在政治层面探索如何将这些科学共识嵌入到具有韧性的法律框架中，确保CCUS的部署能够作为直接减排的补充而非替代，从而在保障气候正义的前提下实现长期的理性协同路径。

7.2 长期愿景：根本性转型替代技术修补

实现碳中和的长期愿景不应被简化为现有化石能源体系的延续与末端捕集技术的叠加，而必须从“技术修补”的逻辑转向以系统性变革为核心的范式转型。这种转型的本质在于通过设定明确且刚性的化石能源削减基准，替代对高不确定性碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的过度承诺。研究表明，在限制温升至 1.5 °C 且无超调或低超调的路径中，全球煤炭、石油和天然气的供应量到 2050 年需在 2020 年基础上分别平均削减 95%、62% 和 42% 35。值得警惕的是，许多允许较高天然气留存比例的路径往往建立在对大规模 CCUS 和碳二氧化移除（CDR）技术的乐观预设之上，这不仅可能低估了区域性二氧化碳封存容量的限制，还可能因忽略技术扩散的路径依赖而导致转型滞后。一旦考虑到专家共识下 CDR 技术的发展极限，化石能源的削减需求将变得更为剧烈，届时煤炭、石油和天然气的降幅分别需要达到 99%、70% 和 84% 35，这进一步印证了通过激进的源头削减而非末端修补来对冲技术风险的必要性。

这种系统性转型在区域层面的落实，要求能源基础设施、生产模式以及消费习惯发生深刻重构，而非单纯依赖负排放技术来抵消持续的排放。以中国等主要排放体为例，实现碳中和目标的关键在于推动深度电气化与能源结构转型，预计到 2050 年需实现 45%—62% 的电气化率，并将一次能源供应中可再生能源的比例提升至 47%—78% 36。这种转型逻辑强调了早期达峰对降低长期转型成本和减少福利损失的决定性作用，因为更早的排放达峰能够显著减少对后期负排放规模的需求，从而规避因过度依赖尚未成熟的 CCUS 技术而带来的锁定风险。与之相匹配的是生产与消费模式的根本变革，通过技术突破提升能源利用效率，并辅以协同减少 80% 左右地方大气污染物的环境治理策略 36。在这种愿景下，CCUS 的定位应当从维持化石能源现状的“救生圈”回归为难以减排行业的“补充工具”，其应用规模应严格受限于物理封存条件与经济可行性的边界内。