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国内外碳捕集、利用与封存(CCUS)项目开展及相关政策发展
总而言之,对于CCUS技术的发展,需要中国CCUS技术创新战略联盟的形成,需要加强“十二五”CCUS技术集成研发与示范,需要加强“软环境”研究与支持以及加强国际科技合作。 我国发展碳捕集、利用与封存(CCUS)技术有两个情景作为背景,第一是气候变化情景。联合国IPCC政府间气候变化专家委员会评估报告指出,气候变暖是真实的,是由于人类活动二氧化碳排放引起全球变暖。第二个背景是国际能源署的全球能源展望中提出2035年化石能源在全球能源的供应还将占到70%以上(中国工程院研究预测2050年煤炭还将占中国一次能源消费40%)。国际能源署(IEA)报告中提出本世纪末如果全球升温控制在2度以下,2050年大气CO 2浓度控制在450ppm,全球二氧化碳减排必须在1990年基础上减少50%,那
么,CCUS的技术要发挥19%的减排作用。
尽管CCS/CCUS技术投资高、能耗高、风险不确定,总体来看还处在研发与示范阶段,值得进一步探索。依据国际上具有工业规模的示范项目来讨论CCS/CCUS技术的发展,以及我国环境管理体系的建立
更
有实质性意义。
目前已经在运行中的工业化C C S /CCUS项目有8个,主要集中在挪威、美国和澳大利亚,捕集的类型主要还是气体加工,从燃煤电厂后捕集还较少。这些项目都是全产业链运营中的CCUS,不是一个单一的项目,除了一个化肥生产捕集项目以外,其他都是天然气的加工和燃料生产的燃烧前捕集技术,封存类型主要以驱油利用为主,少量的是在咸水层的封存。项目规模都在百万吨以上,已经达到了工业化的生产能力。还有一些在建项目,也是主要集中在加拿大、澳大利亚和美国这几个发达国家,发电厂捕集技术在产业链条当中已经开始部署。封存类型大部分还是以驱油为主,少量的在咸水层封存。
从主要的CCS项目的分布来看,大部分是在美国、欧洲、加拿大、澳大利亚等能源需求较大或者能源供应大国,CCUS技术已成为这些能源大国的能源安全的组成部分。从发电捕集技术来看,燃烧前、燃烧后和富氧以及其他各种捕集技术的选择呈现多
文/彭斯震
尽管CCS/CCUS 技术投资高、能耗高、风险不确定,总体来看还处在研发与示范阶段,值得进一步探索。
国内外CCUS项目开展现状
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样化的趋势,因而这是一条还没有定型的技术路径。燃烧前碳捕集技术稍微突出。从技术组合来看,使用最多的是燃烧前加上驱油的技术路线,目前还是在以减少捕集的能耗,增加二氧化碳的经济效益的技术路径向前发展。从国际上在建或者已经运营的项目来看,CCS/CCUS主要在针对它的能耗和成本这两大关键技术进行大规模的示范和研发。
在我国CCUS科技研发方面,“十一五”期间在973、863、支撑计划的部署以及相关国际科技合作项目的支持下,国内有关高校、研究院所、企业围绕CCUS开展了基础理论研究、技术研发和一些中小规模工程示范。技术研发与示范方面,863计划安排重点项目围绕二氧化碳矿化、微藻固定二氧化碳制备生物柴油、IGCC的二氧化碳捕集、利用与封存技术研究与示范等技术研发进行部署;通过国家科技支撑计划围绕高炉炼铁二氧化碳减排与利用、煤制油高浓度二氧化碳捕集与地质封存、富氧燃烧二氧化碳捕集等组织关键技术、装备研发与示范。在基础研究方面,973计划中部署了“温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存”项目,针对我国油田特点研究使用二氧化碳提高石油采收率的理论和相关技术。
在企业层面,国内目前也有一些比较大的国有企业,如华能和中电投,还有中石油、中石化都在做一些比较具有规模的研发示范活动。目前封存规模比较大的是神华集团的项目,计划达到每年12万吨的封存量,还有中石化计划建成100万吨的电厂燃气捕集驱油项目,这是目前国内两个比较大的CCUS项目。
目前我们国内在CCUS领域的国际合作也很普遍。中国21世纪议程管理中心牵头承担了中欧近零排放合作项目,第一期已经完成,第二期已经进入筛选示范工程的阶段;还有中澳二氧化碳地质封存能力建设项目,第一期已经完成,第二期正在开始;刚刚完成的中意二氧化碳捕集与封存技术合作项目,主要在捕集方面做得多一点;还有一些政策研究项目比如中欧COACH项目;一些多边合作平台,发改委正在与亚行描绘CCS示范工程的路线图。目前CCUS领域里合作比较多的平台其一是碳收集领导人论坛(CSLF),这是时间比较长、规模也较大的合作机制。另一个是IEA专门成立了CCS处,专门在全球范围内推动CCS技术,在行业应用CCS技术合作方面,我们也识别了二氧化碳利用、二氧化碳融资和电厂改造、CCS在高能耗行业应用等优先领域。中国21世纪议程管理中心最近将启动两个新的CSLF合作项目,一个是政策与管理体系的法规研究,第二个是资金融资研究,这两个研究项目希望未来有更多专家参与,也希望企业参与支持。没有完善的政策法规的支撑,没有好的商业模式,推动重大的技术非常困难。
特点一:美国、欧盟、加拿大、英国、日本、澳大利亚等国家,通过颁布CCS技术发展路线图、战略
规划,明确近期、中期、远期的技术方向和研发重点,设立跨部门的协调工作机制等措施加强国家层面的技术政策的指导和宏观协调。在美国,2010年2月,奥巴马总统以备忘录形式要求美国国务院、能源部、环保署、财政部、科技政策办公室等14个联邦部门或机构建立一个碳捕集与封存部际工作组。要求该部际工作确保到2016年美国至少有10个CCS商业化示范项目运行,在10年内使CCS在经济上可行。特别工作组由能源部和环
从技术组合来看,使用最多的是燃烧前加上驱油的技术路线,目前还是在以减少捕集的能耗,增加二氧化碳的经济效益的技术路径向前发展。
我国CCUS领域国际合作情况
欧美主要发达国家CCUS发展部署及政策
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保署共同牵头,目的是在联邦层面制定一个全面、可协调的CCS商业化发展战略。
特点二:进一步加大政府的投入,引导私有投资加快开展全流程CCS项目的示范,将推动CCS技术商
业化作为应对金融危机、促进国内经济复苏的手段。《美国复苏与再投资法案》中34亿美元拨款与CCUS相关,其中,18亿用于支持包括“未来发电2.0计划”在内的CCS项目。“欧洲能源福兴计划”批准了首批6个全流程CCS示范项目,资助共计10亿欧元。挪威投入数十亿挪威克朗建立蒙斯塔德碳捕集技术中心,做了一个很大的中试规模的捕集技术研发平台,而且计划在捕集的研发平台上再把运输和封存这两个流程的研发平台加上。蒙斯塔德碳捕集中心对CCUS技术的发展将在全球产生重大影响。英国投入10亿英镑支持境内4个全流程CSS示范项目。加拿大政府和阿尔伯塔省政府分别投入10亿加元和15亿加元支持3个CSS项目,从驱油、化肥到运输。
特点三:通过建立跨行业、跨领域的CCS合作平台,加强技术成果的转化,加强知识与经验的共享。美国区域性碳封存合作倡议,包括美国43个州、加拿大4个省共350多个组织;日本建立了由发电、石油、
工程等行业共37家公司联合成立的日本碳捕集与封存有限公司;欧盟“零排放合作平台”,由欧盟委员会与几十家欧洲能源企业、非政府组织、研究机构、学界和金融机构共同建立,推动欧盟CCS期间计划等。2010年9月,欧盟委员会又推出全球首个CCS示范项目网络平台——“CCS项目网络”,要求获欧洲能源复兴计划资助的6个CCS项目共享知识成果和示范经验。
2012年5月,挪威蒙斯塔德碳捕集技术中心(Technology Centre Mongstad,简称TCM)正式投入运行。
特点四:发达国家除了在技术方面开展CCS“硬技术”研发和示范以外,同时也对技术标准、法律法规、管理制度和规范以及公众接受度等进行技术应用“软环境”建设。欧盟于2009年制定了二氧化碳地质封存指令,规定了选址、许可证发放、监测、运营和责任、信息公开、建立起在欧盟内开展二氧化碳地质封存的法律和管理框架。2009年,英国能源与气候变化部宣布了一项新规定要求新煤电厂须具备碳捕捉和存储技术。澳大利亚已通过2006年外海石油法的修正案,澄清地产通行权与使用权、审核机制、二氧化碳输送、财务考量、场址选择步骤、风险识别与监测等问题。澳大利亚还专门出台了《二氧化碳捕集与封存指南-2009》,对CCS环境影响评价提出了相对具体可行的评价范围、措施等。美国已经通过一系列法律法规:2011年修订实施《安全饮水法》(Safe Drinking Water Act),针对封存二氧化碳的灌注井,规定设立广泛的场所,进行监测和监控规定,以防范外泄;《清洁能源与安全法案》中,专门设置一章规范碳捕集与封存,促进碳捕集与封存专案的发展与商业化,要求CCS项目必须满足清洁空气法和清洁水法,对所有项目都必须进行风险评价等;《安全碳存储技术行动条例》,要求二氧化碳存储设施密切监控汇报有关数据。强调确保资金用于设施维护和应对突发事故。
CCUS这样大规模的技术应用需要在公众接受程度方面开展大规模的工作,也需要一些技术应用方面的支持。目前我国科技部
CCUS这样大规模的技术应用需要在公众接受程度方面开展大规模的工作,也需要一些技术应用方面
的支持。
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发布了CCUS发展技术路线图,但主要还是从技术研发角度,还没有考虑到政策支持、资金支持、公众参与等措施。
第一,缺乏可以指导近、中、远期CCUS技术发展的系统性部署。对比国外对CCS/CCUS的重视程度,目前在国内,CCUS技术还不足以成为能源战略,在国家能源规划和能源长远规划里也没有将它视为重要技术的组成部分。
第二,现有研发和示范项目多聚焦单一技术环节,我们还是处在研发与示范早期阶段,尚无全流程工业规模的CCUS示范项目。在这方面我们经验还比较缺乏。以神华项目而言,碳的运输仍然使用槽车,这明显不是长久之计。我们对捕集到的二氧化碳的运输将是大规模的运送,首先需要管道运输,另外需要大容量的船舶运输。
第三,研发和示范活动多为单个企业主导,尚缺乏跨行业的合作与平台。目前,科技部正在酝酿推动创新联盟的成立,这将为推动CCUS跨行业合作奠定初步基础。
第四,对技术应用的“软环境”关注不够。现在我国尤其缺乏考虑CCUS技术的能源规划、产业规划,以及法律法规和环境管理制度。
目前我国开展CCUS技术的政策与法规研究,应从以下几个政策层面考虑:
第一,投融资政策,包括财税政策等。没有较好的经济政策驱动,这个技术在商业化的道路上还要走很久。
第二,环境管理。环境的监测和管理具有重要的社会意义。第三,安全管理。环境与安全怎么界定,也是政策需要解决的问题。
第四,地下空间的利用许可。地下空间利用许可需要跨部门协调,这些不是一个部门能做到的,需要包括环境、安全、地质、国土等部门形成合力,也需要很多技术研究的支持。
当然,目前我国开展CCS项目的法律风险主要有3个方面:1. CCS项目申请与核准、环境影响评估、技术标准统一的问题。2.封存的管辖问题、被封存二氧化碳的性质及所有权问题、安全责任归属、环境和气候破坏责任的界定。3.信息公开、技术方面知识产权保护、税收。
总而言之,对于CCUS的发展,需要中国CCUS技术创新战略联盟的形成,需要加强“十二五”CCUS技术集成研发与示范,需要加强“软环境”研究与支持以及加强国际科技合作。目前, CCUS技术的发展
在我国政府政策与管理方面还是远远落后于企业研发活动的蓬勃发展,希望有关部门进一步深入合作,争取将CCUS技术的环境影响评价指南和标准草案尽快出台,这也将对这项技术的安全、持续、稳定、健康的发展提供良好的保障。
(本文作者系中国21世纪议程管理中心副主任)
我国CCUS发展的启示与政策建议
目前,CCUS技术的发展在我国政府政策与管理方面还是远远落后于企业研发活动的蓬勃发展,希望有关部门进一步深入合作,争取将CCUS技术的环境影响评价指南和标准草案尽快出台,这也将对这项技术的安全、持续、稳定、健康的发展提供良好的保障。