CCUS是指将二氧化碳从工业排放源中分离后直接加以利用或封存以实现二氧化碳减排的工业过程。CCUS作为一项有望实现化石能源大规模低碳化利用的新兴技术，受到国际国内社会的高度关注，其技术流程及分类示意图如下： 图 1:CCUS 技术流程及分类示意图
二氧化碳捕集是指将电力、钢铁、水泥等行业利用化石能源过程中产生的二氧化碳进行分离和收集的过程,是CCUS项目能源消耗和成本产生的主要环节。根据能源系统与二氧化碳分离过程集成方式的不同，碳捕集技术可分为燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。
燃烧后捕集发展相对成熟，不改变化石能源的燃烧流程，只是在燃烧后对尾气进行二氧化碳捕集，可用于大部分火电厂、水泥厂和钢铁厂的脱碳改造。
燃烧前捕集相对复杂，需要改变化石能源的燃烧流程。燃烧前先把化石能源气体化，然后从混合气体中将二氧化碳提前分离出来，只燃烧剩下的清洁氢气，主要用于整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)、多联产和部分化工过程。
富氧燃烧捕集技术发展迅速，也需要改变化石能源的燃烧流程，将用于化石能源助燃的气体从普通空气换成纯氧气，让化石能源在纯氧气环境中充分燃烧，排除其他气体的干扰和稀释，确保产生的烟气是高浓度的二氧化碳和水蒸气，然后将烟气中的水蒸气冷凝成水后，剩下的几乎就是纯二氧化碳，很容易就能压缩和捕捉起来，主要用于新建燃煤电厂及部分改造后的火电厂。
二氧化碳输送是指将捕集的二氧化碳运送到利用或封存地的过程，与油气输送有一定的相似性，有陆地或海底管道、船舶、铁路和公路车载等输送方式。二氧化碳陆路车载运输和内陆船舶运输技术已成熟，主要应用于规模10万吨/年以下的二氧化碳输送。二氧化碳海底管道输送技术在国内尚处于概念研究阶段。二氧化碳陆地管道输送技术是最具应用潜力和经济性的技术，输送理论成本低于1.0 元/吨·千米。
二氧化碳地质利用是将二氧化碳注入地下，生产或强化能源、资源开采的过程。相对于传统工艺，地质利用技术可减少二氧化碳排放，主要用于强化多种类型石油、天然气、地热、地层深部咸水、铀矿等资源开采。随着上述资源需求的持续增长和油气资源类型的多样化，将为二氧化碳地质利用提供更大发展空间。 近年来，二氧化碳强化石油开采技术（二氧化碳-EOR）已应用于多个驱油与封存示范项目；铀矿地浸开采技术处于商业应用初期；强化煤层气开采技术正在现场试验和技术示范；强化天然气开采、强化页岩气开采、强化地热开采技术处于基础研究阶段；强化深部咸水开采技术是近几年提出的新方法，尚未开展现场试验，其大部分关键技术环节可借鉴咸水层封存和强化石油开采，但需要开发相应的抽注控制及水处理工艺。 二氧化碳化工利用是以化学转化为主要手段，将二氧化碳和共反应物转化成目标产物，实现二氧化碳资源化利用的过程，主要产品为有合成能源化学品、高附加值化学品以及材料三大类。化工利用不仅能实现二氧化碳减排，还可以创造额外收益，对传统产业的转型升级发挥重要作用。 近年来，我国二氧化碳化工利用技术取得了较大进展，整体处于中间性试验阶段。部分技术完成了产业示范，如重整制备合成气技术、合成可降解聚合物技术、合成有机碳酸酯技术等;部分技术完成了中间性试验阶段，如合成甲醇技术、合成聚合物多元醇技术、矿化利用技术等；大批新技术涌现，如二氧化碳电催化还原合成化学品、基于二氧化碳光催化转化的“人工光合作用”等完成了实验室验证。 二氧化碳生物利用是以生物转化为主要手段，将二氧化碳用于生物质合成，实现二氧化碳资源化利用的过程，主要产品为食品、饲料、生物肥料、化学品与生物燃料和气肥等。生物利用技术的产品附加值较高，经济效益较好。目前转化为食品和饲料的技术已实现大规模商业化，但其他技术仍处于研发或小规模示范阶段。 二氧化碳地质封存是指通过工程技术手段将捕集的二氧化碳储存于地质构造中,实现与大气长期隔绝的过程。按照封存地质体的特点，主要划分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、枯竭油气田封存等方式。我国陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿吨以上。陆上咸水层封存技术完成了 10 万吨规模化示范，海底咸水层封存、枯竭油田、枯竭气田封存技术完成了中间性试验方案设计与论证。 当前 CCUS 相关政策逐步完善，示范项目持续推进，但CCUS 技术成本高、商业模式不明确等因素制约较突出，实现工业等领域广泛应用、大规模减碳仍面临一定挑战。 碳捕集技术部署仍面临高昂初期成本投入挑战，已成为发展工业排放源捕集和直接空气捕集最具挑战难题，高成本主要来源于设备购置、运营维护及能源消耗，加之部分技术成熟度不足,尤其对于低浓度排放源（热电厂、水泥行业），碳捕集总成本大大高于其他行业。 关键不确定性影响因素包含技术进步速度、项目投融资成本、市场和基础设施完善程度、政策环境等。反过来，高成本与高不确定性又将进一步影响企业部署碳捕集技术积极性，从而制约CCUS大规模发展。 我国可部署碳捕集技术碳排放源空间分布广且类型复杂，涵盖煤电、钢铁、水泥、化工等多个行业。各行业碳排放浓度和捕集需求差异显著，各项技术在成熟度、适用场景和成本效益方面各具特点，导致碳捕集技术在与碳汇的空间匹配性、成本效益性以及技术适配性等方面存在严峻挑战。 目前多数技术仍处于中间性试验或工业示范阶段，尽管许多碳捕集技术已经在实验或示范阶段取得了进展，但其长期运行中的系统稳定性、材料耐久性等关键指标安全性和可靠性仍然不足。缺乏长时间实地验证数据使得这些技术在实际部署中的风险难以准确评估，从而影响了大规模应用的推进速度。 将二氧化碳转化为高附加值化学品和液体燃料，既能创造经济效益，又能实现环境效益，近年来已成为技术研发的热点。但由于二氧化碳转化学性质和反应路径复杂，其转化利用依然面临挑战。为此，需优化二氧化碳转化利用路径，以及基于二氧化碳转开发有机酸、醇、酯等高附加值化学品定向转化新途径，对于提升其上游捕集环节经济价值具有重要意义。 目前，针对CCUS全过程的统一标准尚不完善，多数标准仍处于起草、征求意见或审批阶段。加之,地方标准和行业标准存在不统一，可能导致技术执行和评估标准在不同地区和项目间存在差异。此外，碳捕集项目的减排核算方法尚未形成统一的评估体系，缺乏对不同捕集技术效率的定量评估标准，存在碳减排量核算不准确、减排效益评估方法不一致等问题进而可能导致碳减排量双重计算或漏算。
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