我國碳捕獲與封存(CCS)項目開展面臨的問題及建議
摘要:本文是一份綜述性研究報告,以國內外專家的研究成果為背景,介紹了ccs技術推廣的影響因素,例如成本因素、技術因素等,在此基礎上分析了現階段ccs技術推廣所面臨的一系列難題,進而提出了對我國推廣ccs技術的建議。
關鍵詞:碳捕獲與封存(ccs);二氧化碳(co2);成本
一、引言
為了保護和穩定人類的生存環境,世界各國都在為減少二氧化碳的排放而努力,2009年12月7日到18日,《聯合國氣候變化框架公約》締約方第1次會議在丹麥首都哥本哈根召開,溫家寶在會上說[1]“我國計劃到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比200年下降40%至4%”。可見目前我國也是非常重視二氧化碳的減排工作,近年來興起的二氧化碳捕獲與封存(ccs)技術成為各國研究的熱點和國際社會減少溫室氣體排放的重要策略。2009年10月29日到30日“中歐煤炭利用近零排放合作項目:第一階段綜合總結會與后續階段合作展望”在中國首都北京召開,會上歐盟代表、中國政府代表以及各國專家學者就在中國開展ccs項目的可行性研究做了報告,
報告指出目前該項目的主要難題是資金和技術方面的困難。國際能源署對這一技術較為看好,并預測說,到200年,ccs技術可以減少全球20%的碳排放。本文將針對ccs現狀、機理以及存在的問題進行綜述和分析,進而談談對我國開展ccs項目的建議。
二、ccs的概念及機理
碳捕獲與封存技術(carbon capture and storage,ccs) 即把工業生產中化石燃料燃燒產生的co2進行收集并將其安全地存儲于地質結構層及其它可以封存co2的地方,從而達到減少co2排放、防止氣候惡化的目的。
co2捕集和封存包括三個不同的階段[]:一是從電廠中捕集co2;二是通過管道或油輪運輸捕集的co2;三是在深海底、耗盡的油層氣或可開采的煤礦底部儲存co2。co2捕集的主要方法有燃燒后捕集、富氧捕集和燃燒前捕集,co2被捕獲后,必須對其進行安全、長期的封存,才能最終完成控制co2進入大氣的工作。中國華能集團作為國內最大的發電企業之一,于2007年在國內率先開展了燃煤電廠co2捕集技術研發與工程示范,并在中國華能北京熱電廠建立了國內第一座燃煤電站煙氣中co2捕集示范裝置,co2捕集量為3000～000噸/年,標志著二氧化碳氣體減排技術首次在我國燃煤發電領域得到應用。
三、ccs技術推廣的影響因素
(一)成本因素
1、捕集成本
中歐煤炭利用近零排放項目組研究發現二氧化碳的捕集成本為18歐元/噸,減排二氧化碳的成本為22歐元/噸[2]。經項目組評估,捕集和封存二氧化碳的綜合成本為2-30歐元/噸[3]。
2、運輸成本
捕集的二氧化碳通過管道運輸送到封存地點,管道運輸一般分為路上管道運輸和海上管道運輸,陸上管道要比同樣規模的海上管道成本高出40%～70%[4]。中歐煤炭利用近零排放項目組研究發現平均化得運輸成本為每100公里每噸二氧化碳為12元人民幣,或每200公里每噸二氧化碳為26元[3]。清華大學的陳文穎[4]研究發現對于20公里的運距,管道運輸co2的成本一般為1～8美元/噸。
3、封存成本
碳的儲存,是指將運送到儲存地的二氧化碳注入到諸如地下鹽水層、廢棄油氣田、煤礦等可以儲藏二氧化碳的地質結構層中。co2封存的成本取決于地點以及注射的方法。一般來講大約每封存1噸co2需要1～2 美元,封存成本與捕集和運輸成本比是很小的[]。中歐煤炭利用近零排放項目組根據草舍油田一項提高采收率的項目測算,注入設施將耗資2.28億人民幣,得出每封存一噸二氧化碳的平均化成本約為6元人民幣[3]。
(二)技術因素
目前ccs項目的進展面臨著許多技術難題,co2捕獲技術發展的方向是降低技術的投資費用和運行能耗。從燃煤電廠中捕集二氧化碳要求既能有效的捕集二氧化碳,有要盡可能低的降低能效;二氧化碳的捕集量是比較大的,要想順利的運輸二氧化碳,必須將二氧化碳進行干燥和壓縮處理,以節省運輸能耗和費用;二氧化碳的封存更是需要相當高的技術標準,既要通過一定的技術手段找到適合二氧化碳封存的地質層,又要保證封存的二氧化碳不會泄露,因為容量巨大的二氧化碳一旦泄露,將對周邊生物造成巨大的負面影響;因此二氧化碳從捕集、運輸到儲存都需要相當高的技術標準。比如co2的捕集和壓縮是ccs系統中消耗成本最大的部分[11],這主要表現為整個電廠效率損失以及更多的能源消耗兩個方面。效率損失主要有co2
回收需要的熱量和動力以及壓縮消耗的能量,要減小效率損失和降低成本,就必須不斷開發新技術,世界各國必須加強合作,相互交流,才能使ccs技術盡快成熟起來。
四、ccs項目開展面臨的主要問題
(一)經濟性還不明確,還不能制定相關法律、政策來支持項目
目前ccs技術對于政府、對于國民來講都是一個很新的概念,目前各國政府以及各研究組織還沒有對相對比較大型的ccs項目進行全面的系統性研究,ccs項目目前更多的是一種展望。中國科技部社會發展司司長馬燕合稱[6]:“這項技術仍存在大量的相關未決問題,除了減少溫室氣體排放,大量的能源消耗很令人憂慮,對于該技術的長期環境影響也沒有可靠的評估手段。” 因此目前ccs項目在開展過程中,缺少政策、法律等方面的支持,導致ccs技術目前在國內只是一種展望,該項目更多的停留在可行性研究階段。
(二)ccs的商業模式尚不明確
