我國(guó)碳捕獲與封存(CCS)項(xiàng)目開(kāi)展面臨的問(wèn)題及建議
摘要:本文是一份綜述性研究報(bào)告,以國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的研究成果為背景,介紹了CCS技術(shù)推廣的影響因素,例如成本因素、技術(shù)因素等,在此基礎(chǔ)上分析了現(xiàn)階段CCS技術(shù)推廣所面臨的一系列難題,進(jìn)而提出了對(duì)我國(guó)推廣CCS技術(shù)的建議。
關(guān)鍵詞:碳捕獲與封存(CCS);二氧化碳(CO2);成本
一、引言
為了保護(hù)和穩(wěn)定人類(lèi)的生存環(huán)境,世界各國(guó)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(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》締約方第15次會(huì)議在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_(kāi),溫家寶在會(huì)上說(shuō)[1]“我國(guó)計(jì)劃到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”。可見(jiàn)目前我國(guó)也是非常重視二氧化碳的減排工作,近年來(lái)興起的二氧化碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)和國(guó)際社會(huì)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(xiàng)目:第一階段綜合總結(jié)會(huì)與后續(xù)階段合作展望”在中國(guó)首都北京召開(kāi),會(huì)上歐盟代表、中國(guó)政府代表以及各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者就在中國(guó)開(kāi)展CCS項(xiàng)目的可行性研究做了報(bào)告,報(bào)告指出目前該項(xiàng)目的主要難題是資金和技術(shù)方面的困難。國(guó)際能源署對(duì)這一技術(shù)
較為看好,并預(yù)測(cè)說(shuō),到2050年,CCS技術(shù)可以減少全球20%的碳排放。本文將針對(duì)CCS現(xiàn)狀、機(jī)理以及存在的問(wèn)題進(jìn)行綜述和分析,進(jìn)而談?wù)剬?duì)我國(guó)開(kāi)展CCS項(xiàng)目的建議。
二、CCS的概念及機(jī)理
碳捕獲與封存技術(shù)(carbon capture and storage,CCS) 即把工業(yè)生產(chǎn)中化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2進(jìn)行收集并將其安全地存儲(chǔ)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)層及其它可以封存CO2的地方,從而達(dá)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(gè)不同的階段:一是從電廠中捕集CO2;二是通過(guò)管道或油輪運(yùn)輸捕集的CO2;三是在深海底、耗盡的油層氣或可開(kāi)采的煤礦底部?jī)?chǔ)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(duì)其進(jìn)行安全、長(zhǎng)期的封存,才能最終完成控制CO2進(jìn)入大氣的工作。中國(guó)華能集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)最大的發(fā)電企業(yè)之一,于2007年在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了燃煤電廠CO2捕集技術(shù)研發(fā)與工程示范,并在中國(guó)華能北京熱電廠建立了國(guó)內(nèi)第一座燃煤電站煙氣中CO2捕集示范裝置,CO2捕集量為3000～5000噸/年,標(biāo)志著二氧化碳?xì)怏w減排技術(shù)首次在我國(guó)燃煤發(fā)電領(lǐng)域得到應(yīng)用。
三、CCS技術(shù)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(xiàng)目組研究發(fā)現(xiàn)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。經(jīng)項(xiàng)目組評(píng)估,捕集和封存二氧化碳的綜合成本為25-30歐元/噸。
2、運(yùn)輸成本
捕集的二氧化碳通過(guò)管道運(yùn)輸送到封存地點(diǎn),管道運(yùn)輸一般分為路上管道運(yùn)輸和海上管道運(yùn)輸,陸上管道要比同樣規(guī)模的海上管道成本高出40%～70%。中歐煤炭利用近零排放項(xiàng)目組研究發(fā)現(xiàn)平均化得運(yùn)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。清華大學(xué)的陳文穎研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于250公里的運(yùn)距,管道運(yùn)輸CO2的成本一般為1～8美元/噸。
3、封存成本
碳的儲(chǔ)存,是指將運(yùn)送到儲(chǔ)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(chǔ)藏二氧化碳的地質(zhì)結(jié)構(gòu)層中。CO2封存的成本取決于地點(diǎn)以及注射的方法。一般來(lái)講大約每封存1噸CO2需要1～2 美元,封存成本與捕集和運(yùn)輸成本比是很小的。中歐煤炭利用近零排放項(xiàng)目組根據(jù)草舍油田一項(xiàng)提高采收率的項(xiàng)目測(cè)算,注入設(shè)施將耗資億人民幣,得出每封存一噸二氧化碳的平均化成本約為6元人民幣。
(二)技術(shù)因素
目前CCS項(xiàng)目的進(jìn)展面臨著許多技術(shù)難題,CO2捕獲技術(shù)發(fā)展的方向是降低技術(shù)的投資費(fèi)用和運(yùn)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(yùn)輸二氧化碳,必須將二氧化碳進(jìn)行干燥和壓縮處理,以節(jié)省運(yùn)輸能耗和費(fèi)用;二氧化碳的封存更是需要相當(dāng)高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),既要通過(guò)一定的技術(shù)手段找到適合二氧化碳封存的地質(zhì)層,又要保證封存的二氧化碳不會(huì)泄露,因?yàn)槿萘烤薮蟮亩趸家坏┬孤?將對(duì)周邊生物造成巨大的負(fù)面影響;因此二氧化碳從捕集、運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存都需要相當(dāng)高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。比如CO2的捕集和壓縮是CCS系統(tǒng)中消耗成本最大的部分[11],這主要表現(xiàn)為整個(gè)電廠效率損失以及更多的能源消耗兩個(gè)方面。效率損失主要有CO2回收需要的熱量和動(dòng)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(kāi)發(fā)新技術(shù),世界各國(guó)必須加強(qiáng)合作,相互交流,才能使CCS技術(shù)盡快成熟起來(lái)。
四、CCS項(xiàng)目開(kāi)展面臨的主要問(wèn)題
(一)經(jīng)濟(jì)性還不明確,還不能制定相關(guān)法律、政策來(lái)支持項(xiàng)目
目前CCS技術(shù)對(duì)于政府、對(duì)于國(guó)民來(lái)講都是一個(gè)很新的概念,目前各國(guó)政府以及各研究組織還沒(méi)有對(duì)相對(duì)比較大型的CCS項(xiàng)目進(jìn)行全面的系統(tǒng)性研究,CCS項(xiàng)目目前更多的是一種展
望。中國(guó)科技部社會(huì)發(fā)展司司長(zhǎng)馬燕合稱:“這項(xiàng)技術(shù)仍存在大量的相關(guān)未決問(wèn)題,除了減少溫室氣體排放,大量的能源消耗很令人憂慮,對(duì)于該技術(shù)的長(zhǎng)期環(huán)境影響也沒(méi)有可靠的評(píng)估手段。” 因此目前CCS項(xiàng)目在開(kāi)展過(guò)程中,缺少政策、法律等方面的支持,導(dǎo)致CCS技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)只是一種展望,該項(xiàng)目更多的停留在可行性研究階段。
(二)CCS的商業(yè)模式尚不明確
目前CCS面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是,發(fā)電廠為什么要開(kāi)展CCS項(xiàng)目,作為發(fā)電廠的工作應(yīng)該的是采煤、發(fā)電、供電。而開(kāi)展CCS項(xiàng)目毫無(wú)商業(yè)利益可言,或者很少利益,研究表明捕集1噸CO2的運(yùn)行消耗成本為170元,捕集二氧化碳使得電價(jià)成本增加元/(kW?h) ,從而使電廠的上網(wǎng)電價(jià)提高了29%。在全球范圍內(nèi),大多數(shù)CCS項(xiàng)目還在規(guī)劃研究階段。據(jù)澳大利亞全球CCS研究所統(tǒng)計(jì),世界上有270個(gè)CCS項(xiàng)目,其中70個(gè)達(dá)到每年封存超過(guò)100萬(wàn)噸二氧化碳的商業(yè)級(jí)規(guī)模。然而,真正在運(yùn)行的商業(yè)化項(xiàng)目不超過(guò)10個(gè),因此發(fā)電廠一般不會(huì)主動(dòng)去開(kāi)展CCS項(xiàng)目。
(三)推廣CCS的成本太高
目前每捕集和封存一噸二氧化碳的成本約為50到90美元,而專(zhuān)家們通過(guò)對(duì)能源經(jīng)濟(jì)模型的研究表明,只有當(dāng)捕集和封存二氧化碳的總成本降到25～30美元/噸時(shí), CCS技術(shù)才可能大規(guī)
模推廣。同時(shí)中歐煤炭利用近零排放項(xiàng)目組的研究表明,在舊電廠中推廣CCS成本太高,甚至無(wú)法推廣,而目前的經(jīng)濟(jì)條件、政策條件以及利益沖突等條件決定了不可能建立更多的新電廠而取締舊電廠。
(四)沒(méi)有充足的資源完成一個(gè)比較全面的CCS項(xiàng)目
CCS技術(shù)項(xiàng)目投資較大, 而且在短期內(nèi)投資難以回收, 目前開(kāi)展的一些項(xiàng)目都是由政府提供資金支持下的示范性項(xiàng)目。如果沒(méi)有政府在立法和稅收機(jī)制上的激勵(lì)與優(yōu)惠措施配套, CCS技術(shù)就無(wú)法真正進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段[10]。目前CCS面臨的主要難題是缺少資金支持,盡管各國(guó)政府都比較重視溫室氣體的排放和氣候的變化,但政府在這方面的投入的資金實(shí)在有限,不能很好的完成一個(gè)全面的CCS示范項(xiàng)目。
五、對(duì)我國(guó)推廣CCS技術(shù)的建議
(一)建立CCS項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)投資基金
我國(guó)已有各種形式基金的發(fā)行和管理經(jīng)驗(yàn),例如社保基金、證券投資基金以及一些扶農(nóng)基金等,在開(kāi)展低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面,我們國(guó)家也對(duì)碳匯基金的建設(shè)進(jìn)行了積極探索,例如2007年成立的中國(guó)綠色碳基金,號(hào)召個(gè)人和企業(yè)購(gòu)買(mǎi)碳匯,但這不是一種投資基金,只是一種個(gè)人或企業(yè)對(duì)碳匯項(xiàng)目的捐款,因此投資者積極性很低。對(duì)于CCS項(xiàng)目的投資基金,目前較為穩(wěn)妥
的做法是積極進(jìn)行試點(diǎn),政府出面,通過(guò)一個(gè)大型的CCS試點(diǎn)項(xiàng)目,吸收各種投資者的資金,在一個(gè)項(xiàng)目上全國(guó)各地的投資者共同分享利益和承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn),然后在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以推廣。
(二)建立CCS項(xiàng)目補(bǔ)償機(jī)制
氣候資源或者說(shuō)生態(tài)環(huán)境是一種公共資源,由于市場(chǎng)缺位,無(wú)法在市場(chǎng)上進(jìn)行交易。即使存在市場(chǎng),也不可能把所有愿意購(gòu)買(mǎi)的人和從事建設(shè)的人聚集起來(lái)簽訂合約,其交易成本也會(huì)非常之高。因此,可以建立碳匯補(bǔ)償機(jī)制,通過(guò)碳匯項(xiàng)目補(bǔ)償機(jī)制來(lái)保障CCS項(xiàng)目建設(shè)有穩(wěn)定的資金渠道。
(三)樹(shù)立典范,號(hào)召國(guó)有大型企業(yè)率先推廣CCS項(xiàng)目
CCS目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)成型的完整項(xiàng)目,政府應(yīng)該號(hào)召國(guó)有大型企業(yè)首先表現(xiàn)自己的社會(huì)責(zé)任感,積極投資CCS項(xiàng)目的研究和建設(shè),為全國(guó)的企業(yè)樹(shù)立良好的典范,形成一種人人參與節(jié)能減排的氣氛,進(jìn)而形成一種文化氛圍, CCS項(xiàng)目的推廣就不難實(shí)施。
(四)整合熱電廠
我國(guó)目前有從事電力行業(yè)的企業(yè)近10萬(wàn)家,其中很大一部分是熱電廠,從事燃煤發(fā)電的電廠
占了很大一部分,像華能集團(tuán)能夠推進(jìn)CCS項(xiàng)目的大型熱電廠,少之又少,鑒于目前對(duì)CCS項(xiàng)目的研究結(jié)果,在小型電廠和舊電廠中很難實(shí)施CCS項(xiàng)目,可以將各小型的電廠進(jìn)行整合或兼并,建立大型電廠,從而增強(qiáng)電廠的資金實(shí)力和技術(shù)實(shí)力,使CCS項(xiàng)目順利推廣。
(五)加強(qiáng)國(guó)際間的交流與合作,爭(zhēng)取國(guó)際投資
我國(guó)已加入世界貿(mào)易組織,我們應(yīng)充分利用這個(gè)機(jī)會(huì)。要大力發(fā)展、開(kāi)拓現(xiàn)有多邊和雙邊的外資利用渠道,迄今為止,我國(guó)已成為亞洲開(kāi)發(fā)銀行的最大受惠國(guó)之一,但對(duì)世界銀行、國(guó)際開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)、國(guó)際金融公司等國(guó)際金融機(jī)構(gòu)的資金利用顯然不足。目前我國(guó)在尋求國(guó)際金融機(jī)構(gòu)的資金支持方面還有很大潛力可以挖掘,因此吸引擴(kuò)大國(guó)際金融機(jī)構(gòu)的資金支持也是推進(jìn)我國(guó)CCS項(xiàng)目建設(shè)的重要手段之一。
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