文章导读

碳密集型生活方式导致的全球气候变化及其后果正威胁着我们的社会。未来如果我们不走向脱碳经济，我们将面临水资源短缺、饥饿、海平面上升和生物多样性下降(政府间气候变化专门委员会，2018年)等问题，因此需要向使用清洁能源转变。迄今为止，欧盟、中国、日本、韩国和新西兰都宣布他们将在2050年或2060年实现碳中和。为了实现这一目标，各国政府正在努力定义并提出通过碳中和实现可持续发展的途径，而这些都可以通过能源模型进行评估和确定。

值得注意的是，现在人们已经认识到，我们应该大规模地将能源系统电力化，依靠负排放来抵消我们无法轻易减少的污染。因此，无论是通过直接空气捕捉(Direct Air Capture，DAC)，还是碳捕捉和存储(Carbon Capture and Storage，CCS)都是传递负排放的决定因素。最近的文献总结了二氧化碳利用方面的进展，但也揭示了其部署的三大障碍:技术准备、高能耗以及高成本。

虽然碳捕捉与利用（Carbon Capture and Utilization，CCU）是未来的一个主要研究问题，但在文献中对这项技术的建模很有限。为了给CCU的进一步建模建立一个里程碑，本文对能源模型中CO2利用的最新进展进行了描述。

文章亮点

我们的回顾表明，能源模型中缺乏CCU的完整表示形式。

为了更好地量化二氧化碳捕获能力，我们认为CCU需要在所有可能的捕获地点和所有的二氧化碳利用过程中建模；

本文为CCU建模人员提供了参考，并为CCU建模有更好的发展和实践提供了建议。

中文摘要

      在与全球变暖的对抗、斗争中，二氧化碳的回收利用愈发受到人们的关注。二氧化碳有望在未来生产清洁燃料，以及生产化学品、塑料和建筑材料中被视为是一种机会，而不是废物或污染物。由于碳捕捉集与利用(CCU)与能源系统的其他部分之间存在许多相互作用，因此其产生的效益仍不确定，相关能源模型正在试图研究这一领域。随着全球气候问题成为一个紧迫的政策优先事项，科学界也正在帮助决策者选择最佳技术实现社会脱碳和气候目标。本文回顾了将CCU作为脱碳解决方案的能源模型，以努力理解和识别现有知识和建模的差距。研究结果首先表明，二氧化碳的利用仍然很差，很少被充分整合。截至目前，将二氧化碳转化为燃料或化学品是CCU所包含的所有选项中建模最多的，而工业部门脱碳的其他关键技术几乎没有被考虑。我们将讨论当前的CCU建模方法，并为希望在其模型中实现这组技术的建模人员提供建议。此外，我们还讨论了可能支持或阻碍CCU在未来能源结构中部署的社会经济驱动因素和障碍。

原文摘要

The recycling and utilization of CO2 is gaining interest in the fight against global warming. Considering CO2 not as a waste or a pollutant but as an opportunity is a concept that could prove promising for producing clean fuels in the future, as well as for producing chemicals, plastics and building materials. The extent of the benefits of Carbon Capture and Utilization (CCU) is still uncertain due to its many interactions with the rest of the energy system, and several energy models are trying to explore this area. As the global climate issue becomes an urgent policy priority, the scientific community is helping decision-makers choose the optimal technologies to successfully meet climate targets and decarbonize society. This paper reviews energy models that represent CCU as a decarbonization solution in an effort to understand and identify knowledge and modeling gaps. The results first show that CO2 utilization is still poorly represented, and that when it is, it is rarely fully integrated. The conversion of CO2 into fuels or chemicals is by far the most modeled of all the options CCU encompasses, while other key technologies for the decarbonization of the industry sector are barely considered. We discuss current CCU modeling methods and provide recommendations for future modelers who want to implement this set of technologies in their models. Additionally, we discuss the socioeconomic drivers and barriers that could support or discourage the deployment of CCU in the future energy mix.