我國(guó)發(fā)展二氧化碳捕集與封存技術(shù)的挑戰(zhàn)及對(duì)策建議

甘志霞，劉學(xué)之，尚玥佟

（北京化工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100029）

我國(guó)發(fā)展二氧化碳捕集與封存技術(shù)的挑戰(zhàn)及對(duì)策建議

甘志霞，劉學(xué)之，尚玥佟

（北京化工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100029）

二氧化碳捕集與封存（CCS）技術(shù)對(duì)于以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的我國(guó)，具有特殊意義。目前，CCS技術(shù)在我國(guó)還處于研發(fā)和示范階段，離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離，主要面臨高能耗、高成本、安全問(wèn)題突出、跨部門(mén)合作、資金不足等諸多挑戰(zhàn)。本文針對(duì)這些挑戰(zhàn)，試圖提出一些對(duì)策建議。

CCS技術(shù)；安全；跨部門(mén)合作；投融資；綠色煤電

目前，氣候變化問(wèn)題日益成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。CCS（二氧化碳捕集與封存）技術(shù)由于其巨大的減排潛力和長(zhǎng)期減排成本低廉成為了減緩氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)，近年來(lái)引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注［1］。中國(guó)計(jì)劃到2020年碳排放強(qiáng)度比2005年下降40%~45%；在“十二五”規(guī)劃中，中國(guó)明確了未來(lái)五年碳排放強(qiáng)度將下降16-17%的減排目標(biāo)，這些減排目標(biāo)都需要通過(guò)一系列減排技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于CCS與化石能源系統(tǒng)有良好的結(jié)合度，而我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，CCS技術(shù)恰好能夠持久清潔地利用我國(guó)豐富的煤炭資源［2］，因此，CCS技術(shù)不僅有助于減排二氧化碳，更能有效地保障我國(guó)能源安全。

1 世界各國(guó)CCS技術(shù)政策的發(fā)展動(dòng)向

世界各國(guó)普遍將CCS 技術(shù)視為解決目前日益增長(zhǎng)的能源需求和二氧化碳排放量控制的這對(duì)矛盾的一種有效方案。為確保在未來(lái)能源與環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)地位，各國(guó)都十分重視CCS的研發(fā)與示范，各國(guó)政府、私營(yíng)機(jī)構(gòu)、高校及科研機(jī)構(gòu)都在努力推動(dòng)研究CCS研發(fā)和商業(yè)化可行性。

一些國(guó)際組織如IEA和國(guó)家政府正在積極制定和完善有關(guān)的法律規(guī)范體系以及CCS技術(shù)推廣機(jī)制，并借此建立CCS技術(shù)認(rèn)同、快速發(fā)展的有利環(huán)境。

（1）為CCS技術(shù)與其他減緩氣候變化的技術(shù)提供公平平等的發(fā)展機(jī)會(huì)，要考慮把CCS技術(shù)納入基于市場(chǎng)的排放貿(mào)易框架中，并且在CCS相關(guān)的國(guó)際法律和協(xié)定中確定碳封存的法律地位。

（2）逐步建立適合各國(guó)國(guó)情的國(guó)家法律和規(guī)范框架，為推行CCS技術(shù)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化做準(zhǔn)備。

（3）收集現(xiàn)階段示范項(xiàng)目中行之有效的規(guī)范和激勵(lì)機(jī)制，制定適應(yīng)復(fù)雜市場(chǎng)條件的激勵(lì)政策。

（4）制訂國(guó)際一致的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指南，如二氧化碳封存地點(diǎn)的確定、監(jiān)測(cè)規(guī)范、長(zhǎng)期核查機(jī)制等。

（5）為增加公眾對(duì)二氧化碳封存工作的了解和認(rèn)可，通過(guò)法律規(guī)定，強(qiáng)制公共部門(mén)和私人企業(yè)向公眾開(kāi)放相關(guān)碳封存工作的信息［3］。

2 CCS技術(shù)在我國(guó)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

我國(guó)正在積極推動(dòng)CCS技術(shù)的研發(fā)工作，并正在開(kāi)展一些CCS示范項(xiàng)目，已經(jīng)投運(yùn)和在建的項(xiàng)目有12個(gè)，積累了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)。這些項(xiàng)目主要由國(guó)有大型企業(yè)實(shí)施，如華能、神華、中石化、中石油、中電投等。

目前，CCS技術(shù)在我國(guó)還處于研發(fā)和小規(guī)模示范階段，離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離，我國(guó)CCS技術(shù)的發(fā)展目前還沒(méi)有統(tǒng)一的管理部門(mén)，跨部門(mén)合作存在障礙，資金來(lái)源上以政府和中央企業(yè)投入為主，還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的CCS安全和監(jiān)管的法律法規(guī)，私人企業(yè)參與CCS的積極性不高［4］。

2.1 高能耗和高成本

高能耗是阻礙CCS商業(yè)化應(yīng)用的主要技術(shù)挑戰(zhàn)，CCS能耗高主要集中在捕集環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代化燃煤電廠中，將所排放CO2的80%捕集，并壓縮到可輸送的壓力，將使電廠的能耗增加24%~40%。因此，CCS技術(shù)實(shí)際上是通過(guò)消耗額外的能源換取碳排放的降低。

捕集成本高是阻礙CCS商業(yè)化應(yīng)用的又一重要原因。在目前的技術(shù)水平下，不論是IGCC電廠配合燃燒前捕集技術(shù)，還是普通熱電廠的燃燒后捕集技術(shù)，引入CO2捕集環(huán)節(jié)都將造成大量的額外資本投入和運(yùn)行維護(hù)成本，從而使總體發(fā)電成本增加。而且，為確保地質(zhì)封存的安全性所要求的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、事故應(yīng)急響應(yīng)和可能的賠付等也會(huì)加重CCS的成本負(fù)擔(dān)［5］。

3.2 安全問(wèn)題突出

CO2是一種無(wú)色無(wú)味的微毒氣體，在自然狀態(tài)下是無(wú)害的。但是CCS技術(shù)處理的是高濃度和高壓下的液態(tài)CO2，一旦在運(yùn)輸、注入和封存過(guò)程的任何環(huán)節(jié)發(fā)生泄漏，就可能會(huì)危及現(xiàn)場(chǎng)操作人員的人身安全，甚至?xí)?duì)泄漏地附近的居民和生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響。大規(guī)模的CCS 技術(shù)應(yīng)用可能引起環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，如運(yùn)輸和封存的CO2泄露到大氣中，降低CCS技術(shù)對(duì)減緩氣候變化的作用；CCS 技術(shù)對(duì)局部地區(qū)環(huán)境甚至人體健康產(chǎn)生的不利影響，如地下水污染等［6］。由于目前我國(guó)CCS的環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全技術(shù)和安全管理體系尚不完善，這在某種程度上加重了對(duì)CCS項(xiàng)目安全問(wèn)題的憂慮。

2.3 跨部門(mén)合作面臨巨大挑戰(zhàn)

我國(guó)CCS項(xiàng)目全產(chǎn)業(yè)鏈牽涉到捕集、運(yùn)輸和封存三大技術(shù)環(huán)節(jié)以及多種形式的利用，涉及電力、煤炭、化工、油氣和運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)行業(yè)，但由于行業(yè)屬性和企業(yè)需求的差異，會(huì)引發(fā)各種各樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題都將成為發(fā)展CCS項(xiàng)目的重大挑戰(zhàn)，而且隨著示范項(xiàng)目逐漸增加，這些問(wèn)題帶來(lái)的影響將愈發(fā)明顯。比如電力和煤化工行業(yè)捕集到大量的CO2，必須依賴(lài)下游產(chǎn)業(yè)幫助消化，但目前CO2工業(yè)化利用市場(chǎng)容量還很小，這迫使電力和煤化工行業(yè)向油氣企業(yè)尋求合作。

此外，CCS的跨部門(mén)屬性還體現(xiàn)在CCS的管理涉及我國(guó)多個(gè)政府部門(mén)，如科技部主管CCS技術(shù)研發(fā)；發(fā)改委綜合考慮CCS技術(shù)對(duì)能源供給安全、CO2減排、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型等的影響；工信部關(guān)注CCS應(yīng)用帶來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)以及對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)之間合作的促進(jìn)作用；國(guó)土資源部主要關(guān)注CCS項(xiàng)目的地理邊界、對(duì)土地利用規(guī)劃的影響、封存地址篩選和潛力評(píng)估等問(wèn)題；環(huán)境保護(hù)部主要考慮環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題等；海洋局主要考慮根據(jù)相關(guān)國(guó)際國(guó)內(nèi)法律法規(guī)，明確界定可實(shí)施CO2封存的海域和大陸架范圍，評(píng)估和控制CO2運(yùn)輸、注入和封存對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成的影響。這種多部門(mén)管理的態(tài)勢(shì)勢(shì)必帶來(lái)很大的協(xié)調(diào)成本，在我國(guó)，跨部門(mén)合作和溝通向來(lái)存在障礙，因此，CCS的跨部門(mén)合作將面臨巨大挑戰(zhàn)。

2.4 面臨很大的資金壓力

CCS從研發(fā)、示范到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用需要大量的資金。發(fā)展CCS 在世界范圍內(nèi)都存在著巨大的資金缺口，且缺乏明確的投融資機(jī)制。目前國(guó)際上的CCS技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目示范的資金主要來(lái)源于政府公共資金投入，在挪威、美國(guó)、歐盟、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，CCS 技術(shù)研發(fā)和示范的資金來(lái)自政府公共資金，包括政府補(bǔ)貼、減稅、公私合營(yíng)研究、成立公共基金、開(kāi)展國(guó)際合作等。此外，國(guó)際金融機(jī)構(gòu)，如世界銀行和亞洲開(kāi)發(fā)銀行，以及一些主權(quán)基金和主權(quán)貸款，如EIB 的Climate Change Loan 也可被納入公共資金的范疇［7］。目前，企業(yè)和私營(yíng)機(jī)構(gòu)沒(méi)有足夠動(dòng)力開(kāi)展CCS技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，這主要源于相關(guān)激勵(lì)政策的缺位。在CCS的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用階段，CCS所需的資金來(lái)源必然是多元化的，而且以私人投資為主。

3 推動(dòng)我國(guó)CCS技術(shù)發(fā)展的對(duì)策建議

3.1 制定統(tǒng)一的CCS技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線圖

CCS技術(shù)的順利研發(fā)、示范以及推廣與國(guó)家的政策導(dǎo)向是緊密相連的。首先通過(guò)國(guó)家政府的頂層設(shè)計(jì)由相關(guān)部門(mén)制定出完整的發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線圖，各企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和政府組織才能明確CCS發(fā)展的方向和重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，政府才能出臺(tái)一系列優(yōu)惠政策，并保證CCS技術(shù)發(fā)展擁有持續(xù)穩(wěn)定的資金投入。

例如，在2009年英國(guó)公布了其CCS技術(shù)路線圖。在此基礎(chǔ)上，英國(guó)相繼出臺(tái)了一系列CCS的相關(guān)法律法規(guī)，并舉辦了多場(chǎng)CCS技術(shù)研討會(huì)，從多方面促進(jìn)了CCS在其國(guó)內(nèi)的發(fā)展。2009年，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布了CCS技術(shù)路線圖,旨在指導(dǎo)包括CCS和其他先進(jìn)能源技術(shù)在內(nèi)的新技術(shù)的研發(fā)及合作。我國(guó)可以此為指導(dǎo)，制定適合我國(guó)國(guó)情的CCS技術(shù)路線圖，圍繞技術(shù)、法律、政策、金融以及公眾參與等方面提出規(guī)劃，以推動(dòng)CCS技術(shù)在我國(guó)從目前的研發(fā)、示范到未來(lái)的商業(yè)化。

明朗和穩(wěn)定的政策環(huán)境有利于激發(fā)企業(yè)、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)參與研發(fā)和推廣CCS的積極性。我國(guó)首先應(yīng)明確CCS技術(shù)的管理權(quán)限，指定一個(gè)主管部門(mén)負(fù)責(zé)CCS相關(guān)工作，避免職能交叉和重疊，和由此帶來(lái)的沖突成本。并負(fù)責(zé)聯(lián)合企業(yè)利益相關(guān)者實(shí)施規(guī)劃，在加快研發(fā)CCS技術(shù)的基礎(chǔ)上，推動(dòng)建立CCS技術(shù)先進(jìn)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。

3.2 加強(qiáng)有關(guān)CCS的環(huán)境和安全法律法規(guī)建設(shè)

歐盟、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)是CCS 技術(shù)的主要倡導(dǎo)者，也是法制化管理CCS 技術(shù)的主要推動(dòng)者。目前已出臺(tái)的CCS 管理法規(guī)包括歐盟《碳捕集與封存指令》、美國(guó)的《CO2捕集、運(yùn)輸和封存指南》、澳大利亞《CO2捕集與封存指南-2009》以及IEA 提出的CCS 技術(shù)路線圖在這些針對(duì)CCS 項(xiàng)目的管理文件中，都尤其強(qiáng)調(diào)了CCS 技術(shù)的環(huán)境安全問(wèn)題。

國(guó)際上關(guān)于CCS 技術(shù)環(huán)境安全的管理文件為中國(guó)制定完善的CCS 環(huán)境安全法規(guī)提供了良好的基礎(chǔ)，結(jié)合中國(guó)已有的，應(yīng)用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)、大氣污染、地質(zhì)、礦藏開(kāi)發(fā)等方面的法律法規(guī)的經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目核準(zhǔn)程序、工程監(jiān)督檢查、環(huán)境影響評(píng)估、項(xiàng)目監(jiān)測(cè)、事故應(yīng)急響應(yīng)和場(chǎng)地關(guān)閉管理等方面將是中國(guó)在加強(qiáng)CCS 技術(shù)的環(huán)境影響及安全管理方面的重點(diǎn)［8］。

3.3 建立跨部門(mén)合作激勵(lì)機(jī)制

要促進(jìn)跨行業(yè)多企業(yè)合作，有效的方法是形成CCS項(xiàng)目設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的一套先進(jìn)的商業(yè)模式，讓電廠和煤化工企業(yè)捕集CO2和油氣公司封存CO2都從中獲益收益，從而帶動(dòng)技術(shù)、服務(wù)、設(shè)備提供商組成的配套產(chǎn)業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)。

建立成功商業(yè)模式的根本前提是要使減排CO2有利可圖，使CCS給企業(yè)帶來(lái)的收益（包括減少的罰款）高于CCS成本，如建立碳市場(chǎng)、征收碳稅和對(duì)減排進(jìn)行補(bǔ)貼等。

在CCS 產(chǎn)業(yè)鏈條上，設(shè)備、技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商是絕對(duì)收益方，但煤炭、電力、石油化工等行業(yè)企業(yè)，作為項(xiàng)目開(kāi)發(fā)業(yè)主，即可能受益，也承擔(dān)技術(shù)失敗、市場(chǎng)不發(fā)展等帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，而且還面臨在現(xiàn)有政策和市場(chǎng)環(huán)境下產(chǎn)生的利益沖突等問(wèn)題。因此，國(guó)家應(yīng)把握技術(shù)發(fā)展方向，并積極制定企業(yè)合作機(jī)制，協(xié)調(diào)各企業(yè)間的利益分配，促成跨行業(yè)合作，挖掘企業(yè)的投融資潛力［9］。

3.4 建立靈活的融資機(jī)制

CCS大規(guī)模減排意義在于實(shí)現(xiàn)CCS的大規(guī)模應(yīng)用，但是從研發(fā)和示范到大規(guī)模應(yīng)用需要大量的資金注入。有了充足的資金投入，通過(guò)不斷研發(fā)和示范，CCS技術(shù)才能走向成熟，走向大規(guī)模應(yīng)用。

從目前的CCS 技術(shù)發(fā)展來(lái)看，示范階段的公益性大于營(yíng)利性，早期示范階段無(wú)法依賴(lài)市場(chǎng)機(jī)制融資，需要政府直接投資。而在大規(guī)模推廣階段，可采用低碳能源供應(yīng)配額、以標(biāo)準(zhǔn)的形式強(qiáng)制推廣、碳定價(jià)加入全球碳市場(chǎng)、CDM 機(jī)制、拍賣(mài)排放額度和增加碳稅交易、免費(fèi)排放額度改變電價(jià)、新稅種和非稅特別費(fèi)等機(jī)制融資。而在CCS 商業(yè)化應(yīng)用后，私人資本將起主導(dǎo)作用。對(duì)單個(gè)技術(shù)而言，私人資本有可能在早期進(jìn)入，搶占技術(shù)前沿和相關(guān)設(shè)備制造市場(chǎng)。但私人資本的參與程度有賴(lài)于國(guó)際間明朗的氣候政策，以及清晰的投資回報(bào)潛力。

3.5 大力推動(dòng)綠色煤電項(xiàng)目發(fā)展，促進(jìn)CCS技術(shù)應(yīng)用

中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，根據(jù)IEA 的預(yù)測(cè)，到2050 年在基線情景下中國(guó)的排放量將占世界總排放量的27%，其中大部分排放將來(lái)源于煤炭?！熬G色煤電”技術(shù)是以整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）和CCS技術(shù)為基礎(chǔ)，以聯(lián)合循環(huán)發(fā)電為主，并對(duì)污染物進(jìn)行回收，對(duì)二氧化碳進(jìn)行分離、利用或封存的新型煤炭發(fā)電技術(shù)。綠色煤電是適合我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)綠色發(fā)電技術(shù)。

CCS技術(shù)作為綠色煤電的關(guān)鍵技術(shù)，在很大程度上影響著綠色煤電的發(fā)展。因此，為推動(dòng)CCS技術(shù)的發(fā)展，可以以推動(dòng)綠色煤電項(xiàng)目發(fā)展為契機(jī)，進(jìn)行CCS的示范和推廣，在推動(dòng)我國(guó)清潔煤項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加大CCS技術(shù)研發(fā)。

［1］ IEA. CCS Roadmap［R］. International Energy Agency. 2010.

［2］ The Climate Group. CCS in china［R］. The Climate Group. 2010.

［3］ Heleen Groenenberg. Heleen de Coninck. Effective EU and Member State policies for stimulating CCS ［J］. ScienceDirect. 2008.

［4］ CCS在中國(guó)：18個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題［R］. The Climate Group. 2011.

［5］ Liang Dapeng. Wu Weiwei. Barriers and incentives of CCS deployment in China: Results from semi- structured interviews ［J］. ENERGY POLICY. 2009.

［6］ Dennis Best. Brendan Beck. Status of CCS Development in China［J］. ScienceDirect. 2011.

［7］ 王志強(qiáng)，歐盟和德國(guó)碳捕獲與封存技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］. 全球科技經(jīng)濟(jì)瞭望，2010，25（10）：15-26.

［8］ 鄒樂(lè)樂(lè)，張九天，魏一鳴，二氧化碳封存技術(shù)相關(guān)國(guó)際法規(guī)與政策的回顧與分析［J］. 中國(guó)能源. 2010, 32（4）: 15-18.

［9］ 范英，朱磊，張曉兵，碳捕獲和封存技術(shù)認(rèn)知、政策現(xiàn)狀與減排潛力分析［J］.氣候變化研究進(jìn)展，2010, 6（5）: 362-369.

The Challenge and Suggestion of Developing CCS Technology in China

Gan Zhixia，Liu Xuezhi，ShangYuetong
（School of Economics and Management, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China）

Due to energy structure based on coal, CCS technology has special meaning for our country. At present, CCS technology lies on the stage of R&D. There is a long distance to large scale deployment, facing many challenges such as high energy consumption, high cost, safety problem, trans-sector cooperation and absence of money and so on. The article attempts to propose some suggestion.

CCS technology; Safety; Trans-sector cooperation; Investment and finance

北京化工大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（ZZ1028）

2011-08-05

甘志霞（1978-），女，山東鄒城人，副教授，管理學(xué)博士；研究方向：低碳技術(shù)創(chuàng)新與政策。

F062.2

A

（責(zé)任編輯 劉傳忠）