我國碳捕集與封存技術(shù)發(fā)展前景及行動(dòng)
中國的國情、發(fā)展階段和能源結(jié)構(gòu)決定了碳捕集與封存技術(shù)（CCS）是中國應(yīng)對(duì)氣候變化的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略選擇，也是全球碳捕集與封存最具潛力的市場(chǎng)；雖然該技術(shù)仍處于研發(fā)和示范階段，但國內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已積極行動(dòng)，取得進(jìn)展，中國CCS中心籌建的可行性研究也在進(jìn)行之中；全面認(rèn)識(shí)CCS技術(shù)本身及發(fā)展中存在的問題，對(duì)于中國提高技術(shù)研發(fā)能力、應(yīng)對(duì)氣候變化能力和綜合競(jìng)爭力具有重要意義。
中國應(yīng)對(duì)氣候變化的重要選擇：碳捕集與封存
《京都議定書》的生效為人類共同應(yīng)對(duì)氣候變化提供增添了希望，但通過提高能效、使用可再生能源等來減少二氧化碳排放的技術(shù)手段仍比較單一，而以能源驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)代社會(huì)，化石燃料仍將繼續(xù)是主要的能源供給，二氧化碳等溫室氣體的減排面臨巨大壓力。要實(shí)現(xiàn)溫室氣體濃度穩(wěn)定在一定水平，還需要采用綜合的減排措施，在這樣的背景下，IPCC特別推薦碳捕集與封存技術(shù)，以期來共同靈活應(yīng)對(duì)溫室氣體到減排。
所謂二氧化碳的收集與儲(chǔ)存，及時(shí)收集化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，并在天然地下儲(chǔ)層
中長期儲(chǔ)存，以減少二氧化碳向大氣排放。這項(xiàng)技術(shù)手段不但是全球溫室氣體減排的重要選擇，而且是減少大氣中二氧化碳濃度的根本措施，能夠真正實(shí)現(xiàn)能源利用的近零排放。
近年來，中國快速的經(jīng)濟(jì)增長對(duì)能源的需求日益增加，溫室氣體排放量已位居世界前列，而中國又是一個(gè)深受氣候變化影響的發(fā)展中國家，極端天氣事件頻發(fā)。目前以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源結(jié)構(gòu)，使碳捕集與封存在中國應(yīng)用前景極其廣闊，也必將成為中國碳減排和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要技術(shù)選擇。
中國CCS：仍處于研發(fā)階段
從20世紀(jì)70年代起，我國開始注意二氧化碳提高石油采收率的研究工作。但與國際先進(jìn)的做法相比，中國的CCS研究與開發(fā)還處于前期。二氧化碳捕集只適用于一些二氧化碳純度高、比較容易捕集的煉油、合成氨、制氫、天然氣凈化等工業(yè)過程。整體看，目前我國的二氧化碳捕集與封存仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，而且大都采用燃燒后捕集的方式，工業(yè)上的應(yīng)用也主要是提高采油率。
但是近年來中國在CCS的研究上作了很多工作，從2003年開始中國政府就參加了碳捕集
領(lǐng)導(dǎo)人論壇。“973計(jì)劃”、“863計(jì)劃”在內(nèi)的國家重大課題都對(duì)CCS進(jìn)行了研究。此外，華能和神華等大型公司也對(duì)CCS進(jìn)行規(guī)劃、研究和示范。2008年7月16日，我國首個(gè)燃煤電廠二氧化碳捕集示范工程——華能北京熱電廠二氧化碳捕集示范工程正式建成投產(chǎn)，標(biāo)志著二氧化碳?xì)怏w減排技術(shù)首次在我國燃煤發(fā)電領(lǐng)域得到應(yīng)用。
作為發(fā)展中國家第一個(gè)CCS中心，煤炭信息研究院將與國際能源署合作開展籌建“中國CCS中心”的工作。它將積極推動(dòng)中國CCS技術(shù)的研發(fā)與示范、技術(shù)轉(zhuǎn)移和信息共享。
CCS面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)
雖然CCS作為一種消除溫室氣體的根本技術(shù)途徑，具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ膽?yīng)用將極大地改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式，影響經(jīng)濟(jì)成本；對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、海洋生態(tài)、人體健康和地球循環(huán)系統(tǒng)具有極大不確定性，影響人類生存環(huán)境；它的應(yīng)用還將改變?nèi)藗儸F(xiàn)有認(rèn)知、現(xiàn)存法律法規(guī)及政策，影響社會(huì)承受度。所以，CCS面臨一下問題：
成本太高。目前估計(jì)CCS的應(yīng)用將使發(fā)電成本增加大約0.01-0.05美元/千瓦時(shí)，并消耗20%以上的能源，這將阻礙CCS的發(fā)展。
健康、安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在CCS的應(yīng)用中，將存在管道運(yùn)輸相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)、地質(zhì)封存滲漏引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)、二氧化碳注入海洋的風(fēng)險(xiǎn)等，這些風(fēng)險(xiǎn)將不可預(yù)見地影響人體健康、安全和生態(tài)環(huán)境。CCS所具有的潛在風(fēng)險(xiǎn)一直是社會(huì)難以接受的主要顧慮，也阻礙著CCS的發(fā)展。
相關(guān)法律與法規(guī)的欠缺，沒有一個(gè)合適的法律框架以推進(jìn)地質(zhì)封存的實(shí)施，也沒有考慮到相關(guān)的長期責(zé)任。
認(rèn)識(shí)不足、源匯匹配、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)等其他問題。目前對(duì)CCS的認(rèn)識(shí)存在不足；對(duì)捕獲、運(yùn)輸和封存技術(shù)本身還要深入研究；還要更好地了解和封存地點(diǎn)的主要二氧化碳源的距離并建立捕獲、運(yùn)輸和封存的成本曲線；并需要在全球、地區(qū)和局部層面上改進(jìn)對(duì)封存能力估算，要更好地了解長期封存、流動(dòng)和滲漏過程等等。
因此在CCS的發(fā)展上，我們要加強(qiáng)與國際合作，積極利用國外的資金和技術(shù)，適應(yīng)中國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)行謹(jǐn)慎部署、推廣應(yīng)用。
國家對(duì)CCS技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視，CCS技術(shù)作為前沿技術(shù)已被列入國家中長期科技
發(fā)展規(guī)劃；在國家科技部2007年的《中國應(yīng)對(duì)氣候變化科技專項(xiàng)行動(dòng)》中，CCS技術(shù)作為控制溫室氣體排放和減緩氣候變化的技術(shù)重點(diǎn)被列入專項(xiàng)行動(dòng)的四個(gè)主要活動(dòng)領(lǐng)域之一。“十一五”期間，國家“863”計(jì)劃也對(duì)發(fā)展CCS技術(shù)給予很大支持。2007年6月國家發(fā)改委公布的《中國應(yīng)對(duì)氣候變化國家方案》中強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)開發(fā)CO2的捕獲和封存技術(shù)，并加強(qiáng)國際間氣候變化技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用與轉(zhuǎn)讓。
我國與國際社會(huì)一起積極開展了CCS技術(shù)研究與項(xiàng)目合作。2007年啟動(dòng)了“中歐碳捕獲與封存合作行動(dòng)fCOACH)”，12個(gè)歐方機(jī)構(gòu)和8個(gè)中方機(jī)構(gòu)參與了COACH行動(dòng)。2007年11月20日，啟動(dòng)了“燃煤發(fā)電二氧化碳低排放英中合作項(xiàng)目”。2008年1月25日，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司以下簡稱“中聯(lián)煤”與加拿大百達(dá)門公司、香港環(huán)能國際控股公司簽署了“深煤層注入/埋藏二氧化碳開采煤層氣技術(shù)研究”項(xiàng)目合作協(xié)議。自2002年以來，中聯(lián)煤和加拿大阿爾伯達(dá)研究院已在山西省沁水盆地南部合作，成功實(shí)施了淺部煤層的CO2單井注入試驗(yàn)。中國石油作為肩負(fù)經(jīng)濟(jì)、政治和社會(huì)責(zé)任的大型國企．為展現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的良好社會(huì)形象，率先在國內(nèi)開展了利用CCS技術(shù)提高油田采收率的研究與應(yīng)用工作，于2007年4月啟動(dòng)了重大科技專項(xiàng)及資源綜合利用研究”。
朱倍賀：2015年碳捕捉有望全面商業(yè)化
21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道 于海濤 瑞士巴登報(bào)道 2010-06-21 23:00:25
“Clean Power Today（清潔電力始于今日）！”無論在阿爾斯通的巴黎總部，還是位于瑞士巴登的阿爾斯通電力總部，這一標(biāo)語隨處可見。
的確，當(dāng)今能源市場(chǎng)面臨兩大挑戰(zhàn)：一是要保證能源供應(yīng)可靠且價(jià)格合理；二是促進(jìn)其向低碳、高效、環(huán)保的能源供應(yīng)系統(tǒng)快速轉(zhuǎn)化。
在阿爾斯通電力全球總裁朱倍賀（Philippe Joubert）看來，對(duì)于任何經(jīng)濟(jì)體，其關(guān)鍵且必要條件便是使發(fā)電來源多元化，而均衡能源組合是可靠能源供應(yīng)并降低二氧化碳排放的解決方案之一。
于1986年加盟阿爾斯通的朱倍賀，自2000年進(jìn)入阿爾斯通集團(tuán)執(zhí)行委員會(huì)并被任命為阿爾斯通總部輸配電的總裁，便與電力結(jié)緣。
自2009年3月19日起，隨著所有電力相關(guān)業(yè)務(wù)整合為一個(gè)新的實(shí)體，朱倍賀被任命為新成立的阿爾斯通電力業(yè)務(wù)的總裁。
在朱倍賀看來，過去幾年全球能源市場(chǎng)發(fā)生了深刻變化，一方面是電力需求的急劇增長。
2000到2006年間，全球電力需求增長近1/4，其中大約75%來自非經(jīng)合組織國家。總體而言，2000到2006年，世界電力需求年均增長3.6%。電力需求的增長，使得燃煤發(fā)電市場(chǎng)持續(xù)堅(jiān)挺。中國和印度新安裝設(shè)施、歐洲和北美地區(qū)老化設(shè)備的更換也極大促進(jìn)了燃煤發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展。
按照國際能源署的參照情景預(yù)測(cè)，自2006到2015年，世界電力需求年增長率將達(dá)到3.2%，而從2015年起至2030年，年增長率將放緩至平均2%。其中絕大多數(shù)電力需求增長出現(xiàn)在非經(jīng)合組織地區(qū)（預(yù)計(jì)需求年增長率為3.8%）。
另一方面，全球變暖敦促人們尋找新型脫碳發(fā)電方案。
朱倍賀認(rèn)為, 技術(shù)組合將在未來發(fā)揮重要作用，“沒有哪種單一的發(fā)電形式能夠同時(shí)應(yīng)對(duì)這樣的雙重挑戰(zhàn)：既要保證可靠且價(jià)格合理的能源供應(yīng)，又要實(shí)現(xiàn)向低碳能源供應(yīng)系統(tǒng)的快速轉(zhuǎn)變。”朱倍賀強(qiáng)調(diào)。
朱倍賀率領(lǐng)的阿爾斯通電力團(tuán)隊(duì)針對(duì)二氧化碳而定的戰(zhàn)略有三項(xiàng)內(nèi)容：一是提倡使用可再生資源，諸如水電、風(fēng)電、能源管理等；二是開發(fā)先進(jìn)技術(shù)，提高現(xiàn)有燃煤電廠的發(fā)電效率；三是致力于碳捕捉與封存（CCS）技術(shù)。
生物質(zhì)助提能效
《21世紀(jì)》：阿爾斯通電力團(tuán)隊(duì)針對(duì)二氧化碳的三個(gè)戰(zhàn)略中，第二項(xiàng)戰(zhàn)略是提高燃煤發(fā)電效率，這一目標(biāo)如何實(shí)現(xiàn)？
朱倍賀：在提高現(xiàn)有燃煤電廠發(fā)電效率方面，阿爾斯通有一個(gè)減少二氧化碳排放的技術(shù)，也是未來的發(fā)展趨勢(shì)之一，就是在現(xiàn)有的燃煤電廠中加入10%-20%的生物質(zhì)，就可以提高發(fā)電效率。
提高效率意味著降低生產(chǎn)每兆瓦電力所使用的燃料，同時(shí)減少二氧化碳排放。我們提出的清潔電力的一個(gè)關(guān)鍵問題就是使現(xiàn)有電廠變得清潔。
《21世紀(jì)》：這項(xiàng)技術(shù)能減少多少的二氧化碳排放量？
朱倍賀：阿爾斯通首先關(guān)注的是如何能夠使用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，改造已有的裝機(jī)并提高其效率，從而在如今的化石燃料電廠中生產(chǎn)出更清潔的能源。包括燃料轉(zhuǎn)換、生物質(zhì)混燒、鍋爐和蒸汽機(jī)改造等在內(nèi)的解決方案，可將二氧化碳排放量減少5%-30%，如果從使用煤變成使用天然氣，并提高效率，甚至可以高達(dá)60%到80%。
全球首例項(xiàng)目：每年捕碳十萬噸
《21世紀(jì)》：阿爾斯通是二氧化碳捕捉與封存技術(shù)的領(lǐng)先者，請(qǐng)介紹一下這項(xiàng)技術(shù)的情況。
朱倍賀：目前共有三種二氧化碳捕捉技術(shù)：燃燒前捕捉、燃燒后捕捉和富氧燃燒。我們投入了大量的研發(fā)力量，現(xiàn)階段我們專注于兩種捕捉與封存技術(shù)：燃燒后捕捉和富氧燃燒技術(shù)。相比較于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC），燃燒后捕捉和富氧燃燒技術(shù)既適用于新建電廠，也可用于現(xiàn)有的已建電廠改造。這兩種技術(shù)非常重要。
《21世紀(jì)》：這兩種技術(shù)的基本原理是怎樣的？
朱倍賀：富氧燃燒是使用純凈的氧氣而不是空氣燃燒燃料。該技術(shù)可以通過二氧化碳煙氣再循環(huán)進(jìn)行控制。富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣主要由水和二氧化碳組成，而通過水分離，可以在后端輕松捕捉二氧化碳。此技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)是制氧成本。
燃燒后捕捉是使用溶劑在反應(yīng)塔里捕捉煙氣中的二氧化碳，最廣泛使用的燃燒后捕捉溶劑是胺類，胺類捕捉面臨的主要挑戰(zhàn)是能源成本問題：這是由于在再生階段，要分離胺類溶
劑和二氧化碳需要大量熱量，因此導(dǎo)致電廠產(chǎn)出降低了20%到25%。在進(jìn)行胺類燃燒后解決方案的同時(shí)，阿爾斯通還在開發(fā)一個(gè)使用冷氨技術(shù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以顯著降低與碳捕捉相關(guān)的能源成本。
《21世紀(jì)》：據(jù)我所知，德國黑泵電廠（Schwarze Pumpe）的試驗(yàn)裝置采用了富氧燃燒技術(shù)。
朱倍賀：的確如此。該電廠配備了用于演示完整的富氧燃燒流程所需的全部組件。富氧燃燒技術(shù)是使用氧氣而不是空氣燃燒燃料，從而產(chǎn)生容易捕捉的高濃度二氧化碳。【21世紀(jì)網(wǎng)】本文網(wǎng)址：www.21cbh/HTML/2010-6-22/xOMDAwMDE4MzAxOQ.html
