“碳捕獲”的中國格局

閆 巖

2010年6月,靠“羊、煤、土、氣”發(fā)展起來的內(nèi)蒙古鄂爾多斯高原上,建起了一座讓當(dāng)?shù)厝藫P(yáng)眉吐氣的環(huán)保工程——“碳捕獲與封存”工業(yè)化示范項(xiàng)目。這項(xiàng)技術(shù)不僅能對燃煤電廠產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕集,而且還能把捕集到的二氧化碳封存在地下鹽水層中。

碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage,以下簡稱CCS)是將能源生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集后進(jìn)行封存,避免其排放入大氣,引起或加劇氣候變化的一項(xiàng)新技術(shù),它除了直接減少二氧化碳的排放外,還能實(shí)現(xiàn)石油、煤炭等化石能源的可持續(xù)利用。

目前,全球每年燃煤產(chǎn)生的二氧化碳達(dá)90億噸?？茖W(xué)界最為樂觀的估計(jì)是,地下可埋存10萬億噸二氧化碳,保守估計(jì)這一數(shù)字亦達(dá)2000億噸,這可能等于未來數(shù)百年燃煤產(chǎn)生的二氧化碳排放量,也與迄今為止人類已排放出的二氧化碳總量相當(dāng)。

“CCS技術(shù)可以快速、大規(guī)模地降低大氣中的二氧化碳濃度,能在使用煤作為主要能源的條件下,實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的目標(biāo)?！敝袊茖W(xué)院南海海洋研究所研究員周蒂對此感到樂觀。

CCS中國初布局

在美國、德國和印度,一半以上的發(fā)電是靠燒煤,而這一比例在中國則高達(dá)70%。業(yè)界的看法是,不論中國如何加大可再生能源的利用,在可以預(yù)見的未來仍將很難把能源對煤炭的依賴度降低到50%以下。

“這也就意味著,為中國燃煤電廠排放的二氧化碳尋找出路的問題,將長期困擾我們?！敝袊茖W(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員李小春告訴《中國新聞周刊》,在全球應(yīng)對氣候變化的情況下,CCS成為一個必須考慮的減排途徑。

在鄂爾多斯項(xiàng)目建設(shè)之前,中國已有三個CCS工程:2008年投產(chǎn)、位于北京的高碑店熱電廠項(xiàng)目;2009年投產(chǎn)的上海石洞口第二熱電廠項(xiàng)目;2010年1月20日投產(chǎn)的重慶合川雙槐電廠項(xiàng)目。其中前兩個項(xiàng)目隸屬于華能集團(tuán),第三個項(xiàng)目則為中電投集團(tuán)所運(yùn)營。

但上述三個項(xiàng)目都僅僅運(yùn)用了CCS技術(shù)的前半部分——碳捕獲,對于碳封存技術(shù)并未涉及。由神華集團(tuán)在鄂爾多斯建立的項(xiàng)目則在碳捕獲之后,首次使用了封存技術(shù)。

作為廣東省CCS項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,周蒂牽頭的中英合作“廣東省二氧化碳捕獲與封存可行性研究”在今年3月宣告啟動。據(jù)介紹,該項(xiàng)目將會對選定的新建電廠做CCS技術(shù)的“捕集預(yù)留”建議,對電廠需要如何設(shè)計(jì)、成本會增加多少等問題給出答案,并與未做捕集預(yù)留而在后期強(qiáng)制改建碳捕獲裝置的工程進(jìn)行對比。

周蒂表示,“國內(nèi)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,就必定會在其生存期間承擔(dān)二氧化碳減排任務(wù)。二氧化碳捕集預(yù)留將可以減少企業(yè)因事后改造而引發(fā)的資金和時間成本?！?/p>

中國已建成的CCS項(xiàng)目都在長江以北地區(qū),而與北方產(chǎn)煤省份相比,廣東作為能源有限的發(fā)達(dá)省份,“減排”比“節(jié)能”具有更大的潛力和必要性。周蒂認(rèn)為,廣東在發(fā)展CCS上存在一定的優(yōu)勢,如經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好、政府有良好的意識等,而且,廣東臨近海洋的地理優(yōu)勢也將為二氧化碳的封存提供方便。

順暢的開局

作為富煤少油的國家,近年來數(shù)個碳捕獲裝置的接連“開張”,標(biāo)志著中國在減少溫室氣體排放技術(shù)上邁出了重要的一步。而在此前,與從2001年開始就在CCS上耗資7000萬歐元的德國等西方國家相比,此項(xiàng)技術(shù)在中國一直未被重視。

直到2006年,中國和澳大利亞把CCS作為兩國合作的重點(diǎn)。當(dāng)年,國家發(fā)改委給華能集團(tuán)下了一個任務(wù):在2008年奧運(yùn)會開幕之前,新建的CCS示范項(xiàng)目要投入運(yùn)行。

作為華能高碑店和石洞口兩個熱電廠CCS項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,西安熱工研究所有限公司總工程師許世森見證了CCS技術(shù)在中國的發(fā)展歷程。

自建成至今兩年的時間里,位于北京東郊的高碑店熱電廠碳捕獲裝置已經(jīng)得到了一些碳捕獲的數(shù)據(jù)。該廠捕獲的3000多噸二氧化碳,全部以每噸500元至600元的價格外銷給氣體商以滿足工業(yè)和食品等行業(yè)對二氧化碳的需要。商業(yè)運(yùn)作的盈余讓碳捕獲裝置得以成功地持續(xù)運(yùn)作。

“之所以前兩個項(xiàng)目僅做捕集,是由于封存的成本太高。目前中國需要讓捕獲的二氧化碳得到利用,這樣才能維持捕獲的穩(wěn)定運(yùn)行,通過穩(wěn)定運(yùn)行才能考驗(yàn)工藝是否可靠。”許世森告訴《中國新聞周刊》。

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?jì)劃和石油公司合作,開展‘二氧化碳驅(qū)油示范項(xiàng)目。雖然這對電力行業(yè)和石油部門是雙贏,但還是需要國家層面的協(xié)調(diào)。”據(jù)許世森介紹,二氧化碳驅(qū)油是將二氧化碳注入油井,以此提高采油效率。

但是,即使將二氧化碳驅(qū)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部分?！白罱K的做法還是要進(jìn)行封存?！痹S世森擔(dān)心的是,二氧化碳的封存沒有經(jīng)濟(jì)利潤可言。在他看來,“要想減排,就要實(shí)現(xiàn)大量封存。屆時只能依靠政策的支持了,比如通過收碳稅的方式。另外,也要靠大家認(rèn)知的轉(zhuǎn)變?！?/p>

攻關(guān)封存技術(shù)

碳封存是指將大量捕獲到的二氧化碳,存儲在地質(zhì)結(jié)構(gòu)之中,從而減少二氧化碳的排放。目前常見的三種封存方式是:將捕獲的碳封存于地下底層的自然孔隙中;地質(zhì)深層的鹽水層封存;以及海洋封存。

據(jù)周蒂介紹,海洋封存又分為海底下封存和海水層封存。將二氧化碳封存在海底以下,在技術(shù)上是完全可行的。挪威曾在 1996年完成一項(xiàng)碳回灌海底的工程。聯(lián)合國相關(guān)機(jī)構(gòu)檢測證明,其至今仍是安全的。但在海水層中封存碳還有較大的不確定性?！耙?yàn)樘既苡谒?質(zhì)量變大會下沉到海底。這是否會影響海底生態(tài)還有待考證?！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。

“目前的難點(diǎn)是對地質(zhì)的勘探是否準(zhǔn)確,對封存地點(diǎn)地質(zhì)構(gòu)造的勘察是否有把握;埋存下去后要進(jìn)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(jìn)行示范?！痹S世森說,目前,中國對于碳封存技術(shù)的研究正在升溫,中科院、電力、石油等部門對此都很感興趣。

去年6月,歐盟委員會通過了一個最高資助額達(dá)5000萬歐元的新計(jì)劃,資助中國CCS項(xiàng)目的建設(shè)與運(yùn)行。與此同時,中美之間在 CCS上的合作也已經(jīng)展開。

英國、澳大利亞等國家已經(jīng)著手建立CCS相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),而中國在這方面尚未起步。如此真空領(lǐng)域,監(jiān)管部門很難對CCS的選址、運(yùn)輸、運(yùn)行以及后續(xù)活動進(jìn)行科學(xué)、合理的評估和管理。

盡管如此,許世森還是樂觀地估計(jì),中國在CCS技術(shù)上并沒有太多的瓶頸,關(guān)鍵是能否獲得政策和資金上的支持,以及實(shí)現(xiàn)部門間的協(xié)作?！皣乙郧皩CS的投入很少,僅有的一些也只是用在實(shí)驗(yàn)室研究上?！钡窃S世森相信,CCS技術(shù)必將進(jìn)入國家“十二五”規(guī)劃中?！?/p>