我国碳捕获与封存(CCS)项目开展面临的问题及建议
摘要:本文是一份综述性研究报告,以国内外专家的研究成果为背景,介绍了ccs技术推广的影响因素,例如成本因素、技术因素等,在此基础上分析了现阶段ccs技术推广所面临的一系列难题,进而提出了对我国推广ccs技术的建议。
关键词:碳捕获与封存(ccs);二氧化碳(co2);成本
一、引言
为了保护和稳定人类的生存环境,世界各国都在为减少二氧化碳的排放而努力,2009年12月7日到18日,《联合国气候变化框架公约》缔约方第1次会议在丹麦首都哥本哈根召开,温家宝在会上说[1]“我国计划到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比200年下降40%至4%”。可见目前我国也是非常重视二氧化碳的减排工作,近年来兴起的二氧化碳捕获与封存(ccs)技术成为各国研究的热点和国际社会减少温室气体排放的重要策略。2009年10月29日到30日“中欧煤炭利用近零排放合作项目:第一阶段综合总结会与后续阶段合作展望”在中国首都北京召开,会上欧盟代表、中国政府代表以及各国专家学者就在中国开展ccs项目的可行性研究做了报告,
报告指出目前该项目的主要难题是资金和技术方面的困难。国际能源署对这一技术较为看好,并预测说,到200年,ccs技术可以减少全球20%的碳排放。本文将针对ccs现状、机理以及存在的问题进行综述和分析,进而谈谈对我国开展ccs项目的建议。
二、ccs的概念及机理
碳捕获与封存技术(carbon capture and storage,ccs) 即把工业生产中化石燃料燃烧产生的co2进行收集并将其安全地存储于地质结构层及其它可以封存co2的地方,从而达到减少co2排放、防止气候恶化的目的。
co2捕集和封存包括三个不同的阶段[]:一是从电厂中捕集co2;二是通过管道或油轮运输捕集的co2;三是在深海底、耗尽的油层气或可开采的煤矿底部储存co2。co2捕集的主要方法有燃烧后捕集、富氧捕集和燃烧前捕集,co2被捕获后,必须对其进行安全、长期的封存,才能最终完成控制co2进入大气的工作。中国华能集团作为国内最大的发电企业之一,于2007年在国内率先开展了燃煤电厂co2捕集技术研发与工程示范,并在中国华能北京热电厂建立了国内第一座燃煤电站烟气中co2捕集示范装置,co2捕集量为3000～000吨/年,标志着二氧化碳气体减排技术首次在我国燃煤发电领域得到应用。
三、ccs技术推广的影响因素
(一)成本因素
1、捕集成本
中欧煤炭利用近零排放项目组研究发现二氧化碳的捕集成本为18欧元/吨,减排二氧化碳的成本为22欧元/吨[2]。经项目组评估,捕集和封存二氧化碳的综合成本为2-30欧元/吨[3]。
2、运输成本
捕集的二氧化碳通过管道运输送到封存地点,管道运输一般分为路上管道运输和海上管道运输,陆上管道要比同样规模的海上管道成本高出40%～70%[4]。中欧煤炭利用近零排放项目组研究发现平均化得运输成本为每100公里每吨二氧化碳为12元人民币,或每200公里每吨二氧化碳为26元[3]。清华大学的陈文颖[4]研究发现对于20公里的运距,管道运输co2的成本一般为1～8美元/吨。
3、封存成本
碳的储存,是指将运送到储存地的二氧化碳注入到诸如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等可以储藏二氧化碳的地质结构层中。co2封存的成本取决于地点以及注射的方法。一般来讲大约每封存1吨co2需要1～2 美元,封存成本与捕集和运输成本比是很小的[]。中欧煤炭利用近零排放项目组根据草舍油田一项提高采收率的项目测算,注入设施将耗资2.28亿人民币,得出每封存一吨二氧化碳的平均化成本约为6元人民币[3]。
(二)技术因素
目前ccs项目的进展面临着许多技术难题,co2捕获技术发展的方向是降低技术的投资费用和运行能耗。从燃煤电厂中捕集二氧化碳要求既能有效的捕集二氧化碳,有要尽可能低的降低能效;二氧化碳的捕集量是比较大的,要想顺利的运输二氧化碳,必须将二氧化碳进行干燥和压缩处理,以节省运输能耗和费用;二氧化碳的封存更是需要相当高的技术标准,既要通过一定的技术手段找到适合二氧化碳封存的地质层,又要保证封存的二氧化碳不会泄露,因为容量巨大的二氧化碳一旦泄露,将对周边生物造成巨大的负面影响;因此二氧化碳从捕集、运输到储存都需要相当高的技术标准。比如co2的捕集和压缩是ccs系统中消耗成本最大的部分[11],这主要表现为整个电厂效率损失以及更多的能源消耗两个方面。效率损失主要有co2
回收需要的热量和动力以及压缩消耗的能量,要减小效率损失和降低成本,就必须不断开发新技术,世界各国必须加强合作,相互交流,才能使ccs技术尽快成熟起来。
四、ccs项目开展面临的主要问题
(一)经济性还不明确,还不能制定相关法律、政策来支持项目
目前ccs技术对于政府、对于国民来讲都是一个很新的概念,目前各国政府以及各研究组织还没有对相对比较大型的ccs项目进行全面的系统性研究,ccs项目目前更多的是一种展望。中国科技部社会发展司司长马燕合称[6]:“这项技术仍存在大量的相关未决问题,除了减少温室气体排放,大量的能源消耗很令人忧虑,对于该技术的长期环境影响也没有可靠的评估手段。” 因此目前ccs项目在开展过程中,缺少政策、法律等方面的支持,导致ccs技术目前在国内只是一种展望,该项目更多的停留在可行性研究阶段。
(二)ccs的商业模式尚不明确
