碳封存技術(shù)對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的潛在作用

劉 嘉陳文穎劉德順

(1.清華大學(xué)公共管理學(xué)院;2.清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院北京100084)

碳封存技術(shù)對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的潛在作用

劉 嘉1陳文穎2劉德順2

(1.清華大學(xué)公共管理學(xué)院;2.清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院北京100084)

碳捕獲和封存技術(shù)(CCS)是一項新興的碳減排技術(shù),對于發(fā)展低碳經(jīng)濟而言或許是一項技術(shù)創(chuàng)新的解決方案。本文介紹了低碳經(jīng)濟的提出和我國的應(yīng)對措施,從發(fā)展低碳經(jīng)濟對我國的機遇與挑戰(zhàn)入手,分析了CCS技術(shù)對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的潛在作用,并結(jié)合中國當前CCS技術(shù)的研究進展對未來該技術(shù)在中國的研究與應(yīng)用提出了一些建議。

碳封存;低碳經(jīng)濟;低碳發(fā)展;低碳技術(shù)

近年來,低碳經(jīng)濟的概念引起了國際社會各界的廣泛關(guān)注。以英國為代表的眾多發(fā)達國家紛紛呼吁全球經(jīng)濟應(yīng)向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,并有很多研究機構(gòu)對實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的措施和成本進行了測算。面對國際社會中低碳經(jīng)濟的迅速升溫,我國也很快采取措施予以應(yīng)對。2007年,我國公布了國家氣候變化應(yīng)對方案,首次正式提出并從能源政策、能源利用和改進的角度闡述了低碳發(fā)展。

我國正處于工業(yè)化、城市化和現(xiàn)代化加快推進的發(fā)展階段,能源需求正在快速增長,同時考慮到我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和以工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)特點,我國發(fā)展低碳經(jīng)濟還將面臨著很多特殊考驗和挑戰(zhàn)。其中,最核心的問題就是如何在“碳約束”下更有效地利用以煤為主的化石資源來滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展目標。要想解決這個難題,創(chuàng)新才是根本出路。而碳捕獲和封存技術(shù)(Carbon capture and storage,CCS)作為一項新興的減排技術(shù),或許就是一個技術(shù)創(chuàng)新的解決方案。如果CCS技術(shù)能夠解決目前能耗和成本較高的問題,進一步提高技術(shù)可靠性和安全性,加強社會公眾對其風險和影響的了解,那么它的大規(guī)模應(yīng)用將有望實現(xiàn)化石能源的碳近零排放,這對于我國未來的低碳發(fā)展將具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

1 低碳經(jīng)濟的提出

“低碳經(jīng)濟”最早由英國工貿(mào)部在其能源白皮書《我們能源的未來——創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》中提出[1]。這一概念一經(jīng)提出就引起了國際社會各界的廣泛關(guān)注。尼古拉斯·斯特恩爵士在其斯特恩報告中指出,全球以每年GDP中1%的投入,可以避免未來每年5～20%的GDP損失,呼吁全球向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,并在“全球應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵要點”報告中進一步測算了為實現(xiàn)低碳經(jīng)濟所應(yīng)達到的溫室氣體穩(wěn)定濃度的減排量[2]。

面對國際社會中低碳經(jīng)濟的迅速升溫,我國也迅速宣布并采取了一系列政策和行動來予以應(yīng)對。2006年底我國由科技部和中國氣象局等六部委聯(lián)合發(fā)布了第一部《氣候變化國家評估報告》;2007年公布了國家氣候變化應(yīng)對方案,首次正式提出并闡述了低碳發(fā)展,并設(shè)定了2010年能源強度要在2005年的水平上減少20%;2009年11月,國務(wù)院宣布,中國將在2020年將碳強度在2005年的水平上降低40～45%;今年8月,國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《關(guān)于開展低碳省區(qū)和低碳城市試點工作的通知》。陜西和天津等五省八市,成為了中國的第一批低碳試點地區(qū)。這意味著中國已將低碳發(fā)展提上具體議程,中國從此正式邁上低碳發(fā)展之路。

2 低碳經(jīng)濟的機遇與挑戰(zhàn)

所謂低碳經(jīng)濟,就是指通過提高能效、開發(fā)新能源以及發(fā)展CCS技術(shù)等各種手段,以低能耗、低排放為基本特征,順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展理念在保護生態(tài)和環(huán)境的前提下達到經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。雖然低碳經(jīng)濟是近幾年提出的新的經(jīng)濟發(fā)展形態(tài),但其核心是發(fā)展以低碳的最主要特征的能源、技術(shù)和消費的可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)體系,因此就其本質(zhì)而言仍是可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟。這對于面臨著國際社會要求承擔溫室氣體限排義務(wù),國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展以及資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展三重壓力的我國來說,可謂是機遇與挑戰(zhàn)并存。

2.1 低碳經(jīng)濟的機遇

低碳經(jīng)濟之所以一經(jīng)提出就受到國際社會的廣泛關(guān)注,主要原因就在于在當前全球碳排放受到限制的局面下,提升低碳技術(shù)競爭力就是提升了國家核心競爭力。因此,對于在低碳技術(shù)和市場發(fā)展相對落后的我國來說,發(fā)展低碳經(jīng)濟有利于提升我國低碳技術(shù)競爭力。我國如能后來居上搶占到這個領(lǐng)域的先機和制高點,對于國家形成新的經(jīng)濟增長點,有效提高該領(lǐng)域的科技競爭力,以及為企業(yè)在國際市場創(chuàng)造機遇,為國家在國際政治博弈中爭奪話語權(quán)都是大有裨益的。其次,發(fā)展低碳經(jīng)濟也有利于保障我國的能源供應(yīng)和安全。發(fā)展低碳經(jīng)濟可有效提高能源利用效率、發(fā)展替代能源,這對于能源利用效率偏低、能源結(jié)構(gòu)以煤為主的我國來說,可有效促進能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和效率的提高,從而保障能源的供應(yīng)和安全。

另外,發(fā)展低碳經(jīng)濟還有助于改善我國的投資和生態(tài)環(huán)境。低碳的核心特征將要求我國目前以高能耗、高污染的重工行業(yè)的“高碳”投資向低能耗、低排放的低碳行業(yè)轉(zhuǎn)移,這將有效改善我國目前高耗能行業(yè)過快發(fā)展的“行業(yè)鎖定”狀態(tài)。同時,發(fā)展低碳經(jīng)濟還可有效減少其他污染氣體,這與我國當前落實科學(xué)發(fā)展觀,建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會都是不謀而合的。

2.2 低碳經(jīng)濟的挑戰(zhàn)

與發(fā)達國家相比,我國在發(fā)展低碳經(jīng)濟方面將面臨著許多階段性的特殊考驗。

首先,我國正處于工業(yè)化、城市化和現(xiàn)代化加快推進的發(fā)展階段,能源需求正在快速增長中,大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可能停止。以“高碳”為主要特征突出的“發(fā)展排放”問題,將成為中國可持續(xù)發(fā)展和外交談判中的重點問題。

其次,我國“富煤、貧油、少氣”的資源條件,決定了中國能源結(jié)構(gòu)以煤為主,可替代的低碳能源十分有限。在電力結(jié)構(gòu)中,火電占七成以上,“高碳”占絕對的統(tǒng)治地位。在火電中,燃煤發(fā)電又占九成以上,而煤炭的單位二氧化碳排放要明顯高于比石油和天然氣。由于石油和天然氣的發(fā)展在我國面臨著巨大的缺口,優(yōu)先供交通和民用,因此未來仍以煤炭為主的火電的大規(guī)模發(fā)展對發(fā)展低碳提出了很大挑戰(zhàn)。

再次,當前階段中國經(jīng)濟的主體和能源消費的主要部門仍是工業(yè),而工業(yè)的整體技術(shù)水平落后,加重了中國“高碳”經(jīng)濟的特征。數(shù)據(jù)顯示[3],近年來中國工業(yè)能源消費長期占據(jù)能源消費總量的70%左右。其中,鋼鐵、水泥、電力等高耗能行業(yè)又長期占工業(yè)總用能一半以上,重工業(yè)在我國工業(yè)增加值中的比重逐漸攀升,因此如何調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,如何在工業(yè)化推進過程中調(diào)整工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu),提升工業(yè)技術(shù)水平和能源利用效率,使碳排放增長與經(jīng)濟增長逐步“脫鉤”,也是發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要挑戰(zhàn)。

最后,作為一個發(fā)展中國家,中國發(fā)展低碳經(jīng)濟的最大挑戰(zhàn),是如何利用有限的投資去提升整體科技水平,加強低碳技術(shù)的研發(fā)能力。盡管《聯(lián)合國氣候變化框架公約》規(guī)定,發(fā)達國家有義務(wù)向發(fā)展中國家提供技術(shù)轉(zhuǎn)讓,但實際情況與之相去甚遠,中國不得不主要依靠商業(yè)渠道引進。據(jù)估計,以2006年的GDP計算,中國由高碳經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)變,年需資金250億美元[4]。如此的巨額投入,顯然是中國發(fā)展低碳經(jīng)濟的沉重負擔。

其實,通過擴展Kaya恒等式[5]可知,一個國家能源相關(guān)的排放量是該國人口與人均GDP、能源強度和單位能耗碳排放量四者的乘積。我國正邁向小康社會的關(guān)鍵階段,龐大的人口基數(shù)和現(xiàn)行政策在人口控制方面的良好效果,決定了我國人口的穩(wěn)定性和人均GDP穩(wěn)定增長的必要性。另外,我國能源結(jié)構(gòu)以煤為主,可替代的低碳能源有限決定了單位能耗碳排放量的下降空間。因此,大幅降低碳排放的因素就是能源強度,這將成為我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的核心要素。

綜上所述,我們在發(fā)展低碳經(jīng)濟時必須考慮如何在“碳約束”下更有效地利用以煤為主的化石資源來滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展目標。我們需要通過政策創(chuàng)新來解決口號與行動脫節(jié),低碳經(jīng)濟建設(shè)缺乏系統(tǒng)性的問題;需要通過理念創(chuàng)新來倡導(dǎo)人們以綠色生活方式和消費模式來低碳生活;需要通過宣教創(chuàng)新來引領(lǐng)每個人從自身做起共同為發(fā)展低碳經(jīng)濟做出貢獻。最重要的,是通過技術(shù)創(chuàng)新,來推動低碳技術(shù)的發(fā)展。而CCS技術(shù)或許就是一個技術(shù)創(chuàng)新的解決方案。下面,將分析CCS技術(shù)對發(fā)展低碳經(jīng)濟的潛在作用。

3 CCS技術(shù)對發(fā)展低碳經(jīng)濟的潛在作用

碳捕獲與封存技術(shù)就是指把CO2從工業(yè)或相關(guān)能源排放源分離出來,輸送到封存地點進行儲存,并使其長期與大氣隔絕的過程[6]。關(guān)于CCS技術(shù)的介紹及其在中國的應(yīng)用前景,很多學(xué)者已進行過綜述和研究[7-8]。對于我國的溫室氣體減排技術(shù)和措施而言,CCS技術(shù)由于其技術(shù)之新興而具有后發(fā)性,由于應(yīng)用之特點而具有規(guī)模性,因此它不僅能有效地減少碳排放,而且還可能更持久地更清潔地利用我國豐富的煤炭資源。這對能源結(jié)構(gòu)以煤為主的我國來說,在未來的低碳發(fā)展過程中具有極其重大的戰(zhàn)略意義。具體來說有以下三點:

(1)CCS技術(shù)為我國溫室氣體減排提供了重要的戰(zhàn)略選擇。由于提高能源利用效率以及發(fā)展新能源和可再生能源面臨著“天花板效應(yīng)”和資源稟賦的限制,CCS技術(shù)有望在提高能效達到瓶頸和可再生能源尚未完全成熟并商業(yè)化應(yīng)用時成為一種過渡性的減排技術(shù),從而為我國的溫室氣體減排提供了一種重要的戰(zhàn)略性技術(shù)選擇。國際能源署研究顯示,隨著提高能效瓶頸限制和可替代能源資源開發(fā)逐漸由易轉(zhuǎn)難等原因,CCS對總體減排的貢獻將從2020年的3%上升至2030年的10%,并在2050年將達到19%,成為減排份額最大的單項技術(shù)[9]。不僅如此,國際能源署在綜合分析了各類減排技術(shù)的長期減排成本后認為,CCS技術(shù)的使用還可降低總減排成本。如果在不采用CCS技術(shù)的情況下實現(xiàn)氣候控制目標,那么到2050年總減排成本將比使用CCS增加70%[10]。

(2)CCS技術(shù)可成為提升我國低碳技術(shù)競爭力的機遇。目前,CCS技術(shù)作為一項新興技術(shù),總體上仍處于研發(fā)和示范階段,我國在該技術(shù)領(lǐng)域與國際先進水平的差距不大。我們可以充分利用CCS技術(shù)發(fā)展的后發(fā)性,加強在該領(lǐng)域的投資與研發(fā),將該技術(shù)作為未來我國應(yīng)對氣候變化和全球變暖的重要技術(shù)儲備,提高我國在低碳技術(shù)領(lǐng)域的科技競爭力。在提高我國應(yīng)對氣候變化能力的同時,還可能會形成一個新的低碳經(jīng)濟的增長點,從而改變我國在傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)中的不利地位,為相關(guān)企業(yè)在國際市場的融合和領(lǐng)先創(chuàng)造機遇。

(3)CCS技術(shù)可有效保障能源安全,促進可持續(xù)發(fā)展。由于CCS技術(shù)優(yōu)勢在于可減少使用化石能源造成的二氧化碳排放,因此它在全球的應(yīng)用行業(yè)也均以化石燃料電廠為主,尤其是燃煤電廠,我國也不例外。但對能源結(jié)構(gòu)以煤為主的我國來說,CCS如果能與煤炭的轉(zhuǎn)化和加工如煤制油、煤制氣結(jié)合起來,對于保障我國的能源安全,促進可持續(xù)發(fā)展也具有著非常重大的保障作用。因此,CCS技術(shù)在煤的轉(zhuǎn)化和加工領(lǐng)域的應(yīng)用將是中國獨有[10]。如果中國可以通過CCS技術(shù)的應(yīng)用從而實現(xiàn)煤炭從開采、到轉(zhuǎn)化以及終端利用的整個煤炭利用全過程的近零排放,那么CCS技術(shù)將不僅僅發(fā)揮一項清潔煤炭利用技術(shù)的功能,在保障能源供應(yīng)和安全,減少溫室氣體排放,促進可持續(xù)發(fā)展的低碳經(jīng)濟發(fā)展全局中也將具有著至關(guān)重要的戰(zhàn)略作用。

4 結(jié)語

作為一項新興的碳減排技術(shù),CCS技術(shù)對于我國發(fā)展低碳經(jīng)濟具有著極其重大的戰(zhàn)略意義,為我國在低碳發(fā)展中提供了重要的減排戰(zhàn)略選擇、提升了低碳技術(shù)競爭力的機遇和保障能源安全,促進可持續(xù)發(fā)展的可能。因此,我國應(yīng)重視并加快推進CCS技術(shù)的研發(fā)和示范項目的建設(shè),分析該技術(shù)的應(yīng)用對我國未來發(fā)展低碳經(jīng)濟的作用?，F(xiàn)階段,我國已對二氧化碳排放、CCS的源匯匹配及其關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)開展了相關(guān)調(diào)查和研究,為CCS技術(shù)在中國的研究及未來可能的應(yīng)用建立了基礎(chǔ)平臺。由于CCS技術(shù)目前的發(fā)展成熟程度以及關(guān)鍵技術(shù)的成本和能耗較高,我國應(yīng)持續(xù)密切關(guān)注和追蹤該技術(shù)的發(fā)展,加強其研發(fā)和示范,進一步提高技術(shù)的安全性和可靠性,為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的低碳經(jīng)濟做出最大努力。

[1]Department of trade and Industry.Energywhite paper:Our energy future-creating alow carbon economy[M].London:TSO,2003.

[2]Stern N.Key elements of a global deal on climate change[M].London,2008.

[3]中國統(tǒng)計局.中國能源統(tǒng)計年鑒2007[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2008.

[4]任立.低碳經(jīng)濟與中國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展[J].社會科學(xué)家,2009(2):47～50.

[5]Kaya Yoichi. Impactof carbon dioxide emission on GNP growth:Interpretation of proposed scenarios.Paris:Presentation to the energy andindustrysubgroup,responsestrategies working group,IPCC,1989.

[6]IPCC.IPCC special reporton carbon dioxide capture and storage[M].Geneva:WMO/UNDP,2006:3-5,29～30.

[7]陳文穎,吳宗鑫,王偉中.CO2收集封存戰(zhàn)略及其對我國遠期減緩CO2排放的潛在作用[J].環(huán)境科學(xué),2007,28(6)1178～1179.

[8]劉嘉,李永,劉德順.碳封存技術(shù)的現(xiàn)狀及在中國應(yīng)用的研究意義[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2009,2:25～27.

[9]IEA.Energy technology perspectives[M].Paris:France,2008.

[10]氣候組織.CCS在中國:現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和機遇[M].北京,2010.

X37/X38

A

1673-288X(2010)06-0046-04

劉嘉(1980—),男,上海人,博士研究生,主要從事能源資源與可持續(xù)發(fā)展和全球氣候變化研究。