二氧化碳捕捉封存技術(shù)與中國“綠色煤電”

1、二氧化碳捕捉封存技術(shù)與中國二氧化碳捕捉封存技術(shù)與中國“綠色煤電綠色煤電”一、氣候變化的現(xiàn)實性和減排溫室氣體現(xiàn)狀的嚴峻性一、氣候變化的現(xiàn)實性和減排溫室氣體現(xiàn)狀的嚴峻性2009年12月，聯(lián)合國氣候談判會議將在哥本哈根召開。這是繼京都議定書之后，世界各國關(guān)于氣候談判最重要的一次會議。全球氣候變暖已經(jīng)成為人類生存的一大威脅，是世界各國，包括發(fā)達國家和發(fā)展中國家，面臨的一個亟待人類共同努力來解決的嚴重問題。引發(fā)全球氣候變化的主要原因是，過去一百多

2、年間，人類一直依賴石油煤炭等化石燃料來提供生產(chǎn)生活所需的能源，燃燒這些化石能源排放的二氧化碳（CO2）等溫室氣體，使得溫室效應(yīng)增強。因此，國際社會在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》基礎(chǔ)上對全球氣候變化問題進行了廣泛合作。締約國于1997年簽定的《京都議定書》設(shè)定了主要工業(yè)化國家減少溫室氣體排放的目標。降低碳排放從此成了全球應(yīng)對氣候變化共同努力的目標。如果將全球溫室氣體排放量按行業(yè)統(tǒng)計，發(fā)電行業(yè)是最大的排放源，它還將是在2050年前增長最快的排

3、放源。而燃煤發(fā)電又是發(fā)電行業(yè)中碳排放的最主要來源。全球發(fā)電行業(yè)燃煤發(fā)電占40%。全球有大量的化石燃料電廠在運行，發(fā)展中國家如印度和中國，新建電廠仍以化石燃料為主。這就需要找到一種針對化石燃料發(fā)電的脫碳解決方案。在減少碳排放的過程中，發(fā)電廠所肩負的責任最為重大，而在煤電當?shù)?，替代發(fā)電無法短期內(nèi)實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)的情況下，就引出了本文要討論的碳捕集和儲存（CarbonCaptureStageCCS）技術(shù)。二、碳捕集和儲存是一種主要針對燃煤發(fā)電碳排

4、放的解決方案二、碳捕集和儲存是一種主要針對燃煤發(fā)電碳排放的解決方案CCS定義定義對于CCS的定義有許多，目前被廣泛接受的定義是“一個從工業(yè)和能源相關(guān)的生產(chǎn)活動中分離二氧化碳，運輸?shù)絻Υ娴攸c，長期與大氣隔絕的過程”。CCS的產(chǎn)業(yè)鏈由四部分組成，即（1）捕集、（2）運輸、（3）存儲和監(jiān)測，用于（4）增加石油采收率（E）。通俗而言，CCS就是在二氧化碳排放之前就對其捕捉，然后通過管線或船舶運到封存地，最后壓縮注入地下，達到徹底減排的目的。如果

5、技術(shù)發(fā)展成熟，CCS將成為一個可以使燃煤發(fā)電接近“零碳”排放的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈。目前實驗中的CCS技術(shù)可消除85~95%的二氧化碳。另外一些處于研發(fā)階段的技術(shù)（化學(xué)循環(huán)）已證明可以消除99.5%的二氧化碳。1)捕集捕集這是最初的一步，在化石燃料燃燒發(fā)電之前或之后將CO2分離出來。目前正在進行試點的有三種捕集技術(shù)，每種技術(shù)適用于不同類型的發(fā)電廠：燃燒后處理（在燃燒后捕捉），能夠滿足常規(guī)的電廠，是最容易理解的技術(shù)。目前CCS在世界范圍內(nèi)所取得的成

6、果還只是萬里長征的第一步。根據(jù)國際能源機構(gòu)的估計，到2050年，CCS要想對緩解氣候變化產(chǎn)生顯著影響，至少需要有6000個項目。每個項目每年在地下存儲100萬噸CO2，而目前全世界只有三個如此規(guī)模的項目?？梢哉f，如果CCS在未來20年不能進化為主流技術(shù)，情況將不容樂觀。目前CCS技術(shù)無法迅速得到推廣的主要原因是其高昂的成本，其推廣過程還存在諸多不確定因素，下面我們就對這些因素一一進行論述。技術(shù)成本技術(shù)成本在CCS過程中，最大的成本支出在

7、捕集階段，主要有兩個原因：部署CCS需要增加資本成本，資本的開支取決于具體的捕集技術(shù)（燃燒前，燃燒后，氧化燃料），但基本上都是將CO2從煙道中分離出來、壓縮、最后運輸。初步估計，對捕集技術(shù)進行改造會增加50%~100%的成本。長期的熱效率損耗，對運營成本有持續(xù)影響。分離和壓縮CO2都需要大量能量，致使發(fā)電損耗增加約6~12%。英國氣候變化委員會對CCS成本的總體估算約為8美分千瓦時（基于改造粉末煤電廠，85%捕集效率，英國能源和氣候變化

8、部主要礦物燃料價格假設(shè)）。這正是國際能源機構(gòu)預(yù)測未來波浪和潮汐發(fā)電所處的范圍，略微高于核電7.5美分千瓦時的上限。長期儲存的可行性長期儲存的可行性CCS的一個關(guān)鍵問題是在地質(zhì)學(xué)上審核安全長期儲存CO2的場地。根據(jù)本文技術(shù)部分的闡述，有理由認為成功存儲是可行的。國際能源機構(gòu)指出，初步估計22世紀以前地球上的CCS儲存總?cè)萘款A(yù)計將足以滿足全球人口的需求。從長遠看，沒有任何已證實的方法證明儲存CO2的安全性，泄露風(fēng)險大量存在，如廢棄的注水井，

9、毗鄰的鉆井或未被發(fā)現(xiàn)的地震造成的巖層斷裂。因此需要采取監(jiān)控措施，以保證每個CO2儲存場地的選擇和運營，以減少CO2泄露到大氣或其他物質(zhì)中的可能性。政府法律和監(jiān)管框架政府法律和監(jiān)管框架CCS技術(shù)到目前為止還沒有一個有效的法律和法規(guī)框架，各國CCS項目缺乏統(tǒng)一的準則，尤其是在CO2運輸和長期儲存方面。目前所存在的監(jiān)管條例，大多是在處理個案的基礎(chǔ)上針對具體項目的合同，并且僅限于那些必需解決的問題，以滿足現(xiàn)有法規(guī)的要求。對于法規(guī)之外的問題，比如