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碳捕获产业发展态势:从研发进入示范阶段

供稿人:王德生 党倩娜  供稿时间:2011-1-30   关键字:碳捕获  战略性新兴产业  态势  
碳捕获,全称“二氧化碳捕获和封存”(CCS),是指将二氧化碳从工业或相关排放源中分离出来,压缩并输送到封存地点,从而长期与大气隔绝,避免造成温室效应的一个过程。CCS技术被认为是当前短期之内应对全球气候变化最重要的技术之一,不仅可对气候变化产生作用,还可实现一定的商业价值。被捕获的碳可用于石油开采、冶炼厂、汽车业等,将石油的采收率提高至40~45%。
 
碳捕获主要由三个环节构成,即CO2的捕获、运输和封存。CO2捕获有三条主流技术路径:燃烧后捕获、燃烧前捕获和富氧燃烧捕获,均已在一定范围内得到推广和使用;在运输环节上,由于CO2非爆炸气体,且无毒无味,适合铁路、公路、船运、管道等各种方式的大量运输;在多种封存技术当中,“注入地下岩层”方式最具潜力,尤其是向接近衰竭的油气层注入CO2,可以提高油气采收率。
大型示范项目启动
主要发达国家政府和国际组织已将碳捕获产业作为应对未来环境压力和碳排放压力的主要对策之一。2008年G8峰会上,八国集团提出在2020年前后普及CCS技术,并在2010年底前启动20个大型CCS示范项目。根据国际能源署的统计,截至到目前,全世界共有碳捕获商业项目131个,捕获研发项目42个,地质埋存示范项目20个,地质埋存研发项目61个。
 
而美国、欧盟、澳大利亚、挪威、加拿大等国家或组织都制订了相应的研究规划。其中,美国走在世界前列。美国于2000年由能源部正式开展碳封存研究项目,将地质封存和海洋封存列为主要研究方向,并制订了详细的技术路线图。2005年美国已开展了25个碳地下构造注入、储存与监测的现场试验,并已进入验证阶段。此外,为加强国际合作,2003年美国发起成立了“碳收集领导人论坛”,目前共有美国、欧盟等22个成员。
 
表1 部分国家或地区主要碳捕获项目一览
区域
主要项目
主要内容
美国
 
未来发电(Future Gen)计划
2003年开始到2008年不断修订,从最初建造1座转变为同时建造多座具备CCS能力的大规模IGCC商业示范电厂,每座商业规模发电厂装机容量至少为300MW,集CO2捕集和封存、发电、制氢于一体。预计耗资10亿美元,能源部负责74%成本,后续进一步增加。
复苏法案碳捕获与封存项目
2009年10月,能源部宣布从复苏法案中拨款14亿美元支持12个碳捕获与封存项目,用以捕获工业排放的二氧化碳。
国家碳捕获技术研究中心(NCCC)
2009年,美国能源部、美国电科院、南方公司及另4 家公司联合成立,开发和试验先进的燃煤电厂CO2捕获技术。
欧盟
海上风电场及碳捕集与封存项目
2008年宣布,2015年将运作10~12个大规模的碳捕集与封存项目。2009年12月,计划15亿欧元发展海上风电场以及碳捕获和封存项目。
经济复苏计划捕获试点项目
2009年经济复苏计划对5个国家的11个碳捕获试点项目投资12.5亿欧元。
Foster Wheeler公司项目
2010年5月,Foster Wheeler公司以独有技术获得欧洲委员会1.8亿欧元拨款,以在西班牙试点中展示商业潜力。
澳大利亚
Zero Gen项目
由澳大利亚昆士兰州政府下的电力公司Stanwell Corp牵头,荷兰皇家壳牌公司和美国通用电气公司提供技术支持。将成为世界上第一个通过结合煤气化和CO2捕集与储存技术来生产低排放电力的燃煤发电示范厂。目前,处于可行性研究阶段。
Kwinana计划
2007年5月,英国-澳大利亚矿业集团Rio Tinto和英国石油公司(BP)联合投资,该项目将柯林斯地区生产的煤炭进行气化,产生氢气和CO2。将是第一个将CO2埋存于盐水层的氢燃料电力项目。计划投资20亿澳元,最终投资决策到2011年完成。
碳捕获及封存基金
2009年7月,亚洲开发银行和澳大利亚政府签订信托基金协议,以支持对亚洲日益增加的碳排放进行捕获和封存。向亚行“碳捕获和封存基金”提供2150万美元赠款。
挪威
Sleipner天然气田 项目
世界首例CCS项目,于1996年投产,建有世界上第一个工业级CO2捕获设施。已有13个国家或地区参与。
挪威船级社碳捕获与封存标准指南
2010年5月,挪威船级社与国际知名油气企业,参考政府意见,共同发布《二氧化碳地质封存场地和项目的选择、特征描述和资格认证指南》。这是迄今世界上最全面的碳捕获与封存指导原则,有望全球推广。
挪威船级社航运业碳捕获与封存项目合作
2010年1月,挪威船级社和ProcESs Systems EnterprISe公司宣布开展研发合作,为船上碳捕获与储存技术制订蓝图设计方案。项目在Eurostars行动计划框架下,得到英国技术战略委员会和挪威研究委员会的资助。
加拿大
Project Pioneer    碳捕获项目
为埃德蒙顿市附近火电厂建设碳捕获与封存设施,将投入14亿加元(13.7亿美元)。
资料来源:上海科技情报所根据政府网站等进行分析整理
碳捕获面临商业化前的瓶颈问题
目前尽管CCS技术已从研发进入示范阶段,但还没有商业规模测试先例。据国际能源机构估计,到2050年,CCS要想对缓解气候变化产生显著影响,至少需要有6000个项目。每个项目每年在地下存储100万吨CO2,而目前全世界只有三个如此规模的项目。整体而言,目前CCS仍处于商业化前期阶段。
 
首先是高昂的成本问题。CCS技术无法迅速得到推广的主要原因是其高昂的成本,捕获成本占整个系统的60%左右。据联合国政府间气候变化专业委员会统计,碳捕获使天然气循环发电厂的发电成本增加35~70%,超临界火电发电厂的发电成本增加40~85%,煤气化循环发电厂的发电成本增加20~55%。
 
其次,对环境的可能影响不容忽视。其最大风险是封存在地质储层中的CO2可能发生泄漏,引发显著的气候变化,给生态系统和地下水系统造成危害。
 
第三,政府法律和监管框架缺乏。CCS技术到目前为止还没有一个有效的法律和法规框架,各国CCS项目缺乏统一准则,尤其是在CO2运输和长期储存方面,这造成长期财产权利和责任的不明确。
 
第四,公众认知不够。在世界范围内,民众对于CCS的认知还非常有限,据美国、英国、瑞典和日本开展的问卷调查及现有的研究表明,公众对CCS技术几乎没有了解。对公众进行CCS知识教育将是一项长期的、必要的工作。
 
 
参考文献:
1.李桂菊,张军,季路成. 美国未来零排放燃煤发电项目最新进展[J]. 中外能源,2009.5.
2.李雪静,乔明. 二氧化碳捕获与封存技术进展及存在的问题分析[J]. 中外能源,2008.10.
3.简讯.美国成立国家碳捕获技术研究中心[J].中国电力,2009.9.
4.简讯.澳大利亚和亚行设立碳捕获及封存基金[J].节能与环保,2009.9.
5.国家重大技术装备网. 美能源部拨款14亿美元支持工业碳捕获与封存项目[EB/OL]. 2009.12.15.
6.EcoSeed.加拿大建设13_7亿美金的碳捕获与储存设施[EB/OL].
http://www.ecoseed.org/zh/business/other-industries/article/26-other-industries/4739-canada-to-build-$-1-37-billion-carbon-capture-and-storage-facility
7.维基百科.碳捕获和存储[EB/OL]. http://zh.wikipedia.org/

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