中國密集試水“ 碳捕獲”

閆 巖

2011年3月10日，上，大型油田和煤層開發(fā)重大專項技術亮相北京“十一五”國家重大科技成就展。 攝影/阿青/CFP

短短半年時間，相繼有三個CCS（碳捕獲與封存）示范項目在中國投產或開建，中國能源企業(yè)在CCS項目上的試水熱情達到前所未有的高度。

2010年6月，神華集團CCS工業(yè)化示范項目在鄂爾多斯高原開工。此前，中國已有三個CCS示范項目投產，分別為：2008年投產的位于北京東郊的高碑店熱電廠項目，2009年歲末投產的上海石洞口第二熱電廠項目和2010年1月20日投產的重慶合川雙槐電廠項目。其中前兩個項目均隸屬于華能集團，第三個項目則是中國電力投資集團所運營。

尚需打通技術鏈

所謂CCS技術，就是將能源生產和利用過程中產生的二氧化碳捕集后進行封存，避免其排放入大氣，引起或加劇氣候變化。

在全球應對氣候變化的的前提下，CCS技術似乎成為一個必須被考慮的節(jié)能減排途徑。科學界最為樂觀的估計是，地下可埋存10萬億噸二氧化碳，保守估計亦達2000億噸，這相當于未來數百年通過燃煤產生的二氧化碳排放的總量，或截至目前人類的二氧化碳總排量。

這讓很多科學家對CCS技術的運用前景持樂觀態(tài)度，“CCS技術可以快速、大規(guī)模地降低大氣的二氧化碳濃度，在繼續(xù)使用煤作為主要能源的條件下，實現二氧化碳減排目標?！敝袊茖W院南海海洋研究所研究員周蒂這樣評價。

CCS技術可以分為二氧化碳的捕集、運輸以及封存三個步驟。讓神華集團自豪的是，與其他三個CCS示范項目僅進行碳捕獲相比，其新開工的CCS工業(yè)化示范項目還將會把捕集到的二氧化碳封存在咸水層中。這將是中國第一個全流程的CCS示范項目。

雖然二氧化碳的捕捉和運輸技術都比較成熟，地質埋存也有先例，但到目前為止，碳封存仍舊是CCS技術中最復雜的環(huán)節(jié)。目前常見的三種封存方式，是碳封存于地下底層的自然孔隙中、地質深層鹽水層及深海封存。

二氧化碳的海洋封存分為海底以下封存和海水層封存。將二氧化碳封存在海底以下，從技術上來講是完全可行的。但在海水層中封存碳還有很大的不確定性。“因為碳溶于水后，質量變大會下沉到海底。這是否影響海底生態(tài)有待考證?！敝艿僬f。

除海洋封存外的另外兩種封存方式，也同樣存在著不確定性。

科技部21世紀議程管理中心副主任彭斯震不久前在《CCS在中國：現狀、挑戰(zhàn)和機遇》報告發(fā)布會上表示，從全球范圍來看，CCS技術仍處于研發(fā)和示范階段，該技術的發(fā)展和大規(guī)模應用還存在一些突出的問題。

但是，作為華能高碑店熱電廠和石洞口熱電廠兩個CCS示范項目的總工程師，許世森對CCS技術充滿信心，“中國在CCS技術上沒有太多的瓶頸。”

“目前的難點是對地質的勘探是否準確，對一個地點的地質構造是否有把握；埋存下去后要進行監(jiān)測，到底能保存多久，可能會從什么地方泄漏？所有這些都需要進行示范。”許世森說。

2011年3月10日，北京“十一五”國家重大科技成就展上，大型油田和煤層開發(fā)的二氧化碳捕集、驅油和埋存技術展臺。 攝影/阿青/CFP

大規(guī)模應用前路坎坷

雖然一些大型國有能源企業(yè)在CCS示范項目上做著積極的嘗試，但CCS項目還未獲得中國政府的大力支持。

由于CCS技術是由各國達成的二氧化碳減排協議所強制創(chuàng)造出來的，它缺乏一個自然需求的市場，因此政府是推動CCS技術發(fā)展的關鍵力量。

“之所以我們的兩個項目僅作捕集，是由于封存成本太高。目前中國掌握第一步——捕獲，首先需要二氧化碳得到利用。只有得到利用，捕獲才能實現穩(wěn)定運行，通過穩(wěn)定運行才能考驗工藝是否合理?！痹S世森說。

“CCS技術建立在高能耗和高成本的基礎上，該技術在中國的大范圍推廣與應用是不可取的，中國當前應當更加重視拓展二氧化碳資源性利用技術的研發(fā)?！迸硭拐鹫f。

能源損耗是CCS技術存在的一個局限因素。二氧化碳的收集和壓縮有可能會使燃煤電廠的燃料需求增加25%。

科技部21世紀議程管理中心副主任彭斯震22日在《CCS在中國：現狀、挑戰(zhàn)和機遇》報告發(fā)布會上表示，目前中國的首要任務是保障發(fā)展，CCS(碳捕獲和封存)技術建立在高能耗和高成本的基礎上，該技術在中國的大范圍推廣與應用是不可取的，中國當前應當更加重視拓展二氧化碳資源性利用技術的研發(fā)。

首先，CCS技術在減排之外的可持續(xù)效益不明顯，也就是說，將二氧化碳封存后，無法產生持續(xù)性的收益。其次，該技術成本較高，將提高電價，同時還將增加大量的額外能源消耗，高達20%以上?！斑@是一個兩難的問題。”彭斯震表示。此外，CCS技術應用的安全性也還沒有經過檢驗。

他認為，CCS技術發(fā)展和應用的程度最終取決于技術自身的競爭力,即需要通過大量開展研發(fā)與示范，促進能耗降低，拓展二氧化碳應用途徑。“如果沒有技術上的突破，二氧化碳捕集能耗和成本并不能隨著大規(guī)模示范項目的開展而顯著下降。必須不斷加快技術的研發(fā)和創(chuàng)新?！?/p>

他表示，目前中國的首要任務是保障發(fā)展，如果單純?yōu)榱丝刂贫趸嫉呐欧?，要額外增加20%以上的能源消耗和較高的投資和運營成本為代價，則該技術在中國的大范圍推廣與應用是不可取的。

而加強國家層面對不同低碳技術間的部署與協調也至關重要。彭斯震表示，在低碳技術的推廣應用方面，現階段仍應以提高能源效率、可再生能源、新能源技術等更加成熟，環(huán)境與經濟效益更加顯著的領域優(yōu)先，而不應盲目跟風新概念，而大范圍倉促上馬大規(guī)模的CCS項目。

在彭斯震看來，與重視和關注CCS相比，目前我國更應該重點開發(fā)CCUS(碳捕獲、利用和封存)技術，即重視拓展二氧化碳資源性利用途徑?！霸谥袊l(fā)展CCUS要結合國情，并處理好與其他減排技術的關系?！?/p>

碳捕獲與封存技術（CCS）投資缺口巨大。從2010年至2020年，CCS項目投資需1300億美元，而目前各國承諾投資總額約為400億美元（僅占31%），存在約900億美元缺口。

上述表述來自于國際環(huán)保NGO氣候組織（Climate Group）7月22日發(fā)布的最新報告，即《CCS在中國：現狀、挑戰(zhàn)和機遇》。該報告稱，在世界范圍內發(fā)展CCS都存在著巨大的資金缺口，且缺乏明確的投融資機制，尚需加強公共資金投入、吸引私人資金進入。

2010年6月，鄂爾多斯，國內第一個二氧化碳捕集與封存（CCS）工業(yè)化示范項目奠基現場。 攝影/鄒庭龍/CFP

戰(zhàn)略性技術儲備

在新建的電廠項目中，做好CCS部署的預留工作。該研究還將包括對火電廠(燃氣或燃煤)潛在的二氧化碳封存地點，以及未來對二氧化碳運輸與封存所需的投資進行評估。該服務旨在促使電廠今后向碳捕捉與封存的轉變，確保獲得環(huán)境許可，同時對裝備碳捕捉與封存的時間及相關成本進行優(yōu)化。

目前中國碳捕集與封存無論在技術研發(fā)或項目示范上，均已有一定成果。一旦未來國際氣候政策明朗化，碳捕集與封存技術開始大規(guī)模應用，借助在碳捕集與封存技術領域的優(yōu)勢，以及過去30年中積累起來的裝備制造能力，中國具有在未來世界碳捕集與封存市場中占領一席之地的巨大潛力。

2010年3月18日，一項名為《廣東省二氧化碳捕集與封存可行性研究》項目在廣東宣布正式啟動。由英國外交部戰(zhàn)略項目基金和澳大利亞全球碳捕集與封存研究院共同出資。中科院海洋研究所、中科院廣州能源研究所，中科院武漢巖土力學研究所，領先財納投資顧問有限公司、英國愛丁堡大學及劍橋大學共同開展。

據介紹，該項目將會對廣東省碳捕集與封存技術的可行性進行研究，并在廣東省的兩個電廠設立示范項目?！拔覀兊膱F隊里有世界上最有經驗的專家，將會對選定的新建電廠做CCS技術的‘捕集預留’建議。考慮進行捕集預留的電廠需要什么樣的設計，成本會增加多少，并與未作捕集預留的而在后期進行強制添加碳捕集裝置所需成本進行對比?！敝艿龠@樣介紹道。

上：2010年6月1日，鄂爾多斯，由十建公司承建的國內第一個二氧化碳捕集與封存（CCS）工業(yè)化示范項目，在神華集團煤直接液化現場開工。 攝影/鄒庭龍/CFP

下：2010年6月，國內第一個二氧化碳捕集與封存（CCS）工業(yè)化示范項目開工現場。攝影/鄒庭龍/CFP

“捕集預留”戰(zhàn)略是指在設計新電廠時就預留將來安裝捕集設備的空間并選擇相應的設計方案?！皳烙嬕虼硕黾拥某杀緝H0.5%,但卻為將來帶來極大的效益……可以預期,國內任何一個二氧化碳排放量高的大型企業(yè),只要其壽命在50年以上,就必定在其生存期間承擔二氧化碳減排任務。二氧化碳捕集預留將可以減少企業(yè)因改造而引發(fā)的成本和時間?！敝艿僭@樣表述。

此時，兩個示范項目將落戶的電廠并未確認，“這要看企業(yè)的態(tài)度，以及新建的火電廠是否有這方面的考慮和計劃而定?！敝艿僬f。

早在2007年5月，廣東省便公布了《廣東省節(jié)能中長期專項規(guī)劃》，規(guī)劃指出廣東省是國內常規(guī)能源資源最短缺的省份，并提出每萬元GDP能耗由2005年的0.79噸標準煤下降到2020年0.57噸標準煤的目標。其中電力工業(yè)則是節(jié)能的重點領域的第一位。但是在這份規(guī)劃中并未涉及到減排已經CCS技術的應用。而時至今日，在周蒂看來在廣東開展CCS的一大阻礙也在于當地對于CCS的認知度不高。

目前廣東省正在編制新能源路線圖，作為該項目的負責人周蒂希望自己的研究將能為未來廣東省未來的節(jié)能減排路線的提供科學的依據?！皬V東省在未來是否需要CCS，如何實現減排目標，這都需要一個科學的評估決策。”

在周蒂看來，廣東省在發(fā)展CCS上存在著一定的優(yōu)勢，如廣東省經濟基礎好，政府有著良好的意識，以及臨近海洋將為二氧化碳的封存提供存儲地。

“碳封存的技術并不成問題，重點是看要做不要做。”在周蒂看來，由于數量巨大，未來被捕集的碳還是要被封存，而決定碳封存的進度的將是政府在種種情況下作出的決策。

許世森則樂觀估計，中國在CCS技術上沒有太多的瓶頸，最大的問題是國家在政策和資金上的支持，以及部門間的協作。國家以前對CCS的投入很少，僅有的一些也是用在實驗室研究上。

監(jiān)管真空亟待填補

自建成使用至今，位于北京東部的高碑店熱電廠碳捕獲裝置已經連續(xù)運轉近2年時間，得到了一些碳捕獲的數據。

要在電廠原有的設備上增設碳捕獲裝置，就會降低五至八個百分點的能效，這使得有人質疑碳捕獲的成本問題。許世森就此表示：“絕對成本是始終存在的，要減排肯定要花代價。”

不過，從示范到大規(guī)模工業(yè)化，碳捕獲的消納方法必須尋找新的路徑?！跋乱徊轿覀冇媱澓褪凸竞献鳎_展二氧化碳驅油示范項目。雖然這對電力行業(yè)和石油部門都是雙贏，但還是需要國家層面的協調?！痹S世森說。

所謂的二氧化碳驅油，是將二氧化碳注入油井，使得采油效率更高。不過，即使將二氧化碳驅油與二氧化碳商業(yè)利用加在一起，也只能消納二氧化碳排量的少數?！白罱K的做法還是要進行封存?！痹S世森最大的擔心是，二氧化碳的封存沒有經濟利潤可言。

在他看來，“要想減排，就要實現大量封存。屆時只能是政策方面的支持了，比如說通過收碳稅的方式。另外，也要靠大家認知的轉變?！?/p>

實際上，中國發(fā)展CCS技術仍面臨著技術、資金、政策以及項目執(zhí)行層面等諸多挑戰(zhàn)。

在英國、澳大利亞等，已著手建立CCS相關法規(guī)和標準，中國這方面尚未起步。如此真空領域，監(jiān)管部門很難對CCS的選址、運輸、運行以及后續(xù)活動進行合理、準確的評估和管理。