關(guān)于CCUS技術(shù)發(fā)展與標準建設(shè)的思考

韓桂芬，張 敏，包 立

(1.國電南京自動化股份有限公司，江蘇 南京 210003;2.東南大學自動化學院，江蘇南京 210018;3.法國巴黎電子信息學院，法國 巴黎 75004)

1 CCUS技術(shù)發(fā)展及其重要意義

中國政府在“十二五”規(guī)劃中進一步明確了能源戰(zhàn)略和減排的基本思路，以應(yīng)對日益嚴峻的能源和環(huán)境問題。中國設(shè)定了到2020年碳排放強度比2005年水平下降40% ～45%和“十二五”期間碳排放強度降低16%～17%的減排目標，并制定和實施了一系列節(jié)能減排方案。作為火電消費大國，煤炭能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護受到政府高度重視，也關(guān)系到全國人民的切身利益。

二氧化碳捕集、利用與封存(Carbon Capture，U-tilization and Storage簡稱CCUS)作為一項新興的、具有大規(guī)模減排潛力的技術(shù)，被認為是中國清潔煤戰(zhàn)略的重要技術(shù)選擇之一。應(yīng)用CCUS技術(shù)將幫助中國有效減少二氧化碳排放，從而達成國家減排目標、履行國際責任;同時，由于CCUS對燃煤發(fā)電和煤化工清潔化、低碳化發(fā)展的積極影響，對富煤貧油的中國具有特殊意義，有利于在保證能源安全的同時積極應(yīng)對氣候變化。

2 中國發(fā)展CCUS的基本原則和相關(guān)政策

2.1 中國發(fā)展CCUS技術(shù)的基本原則

我國發(fā)展CCUS技術(shù)的基本原則主要有以下三個方面:

(1)在碳捕集與封存技術(shù)還沒有成熟的今天，應(yīng)將重心和優(yōu)先放在加強技術(shù)開發(fā)上。碳捕集、利用與封存技術(shù)(CCUS)是一項新興的、具有大規(guī)模二氧化碳減排潛力的技術(shù)，有望實現(xiàn)化石能源使用的CO2近零排放，可能成為未來控制溫室氣體排放的重要手段之一。但是，碳捕集、利用與封存技術(shù)總體上仍處在研發(fā)和示范階段，目前仍存在許多制約其發(fā)展的突出問題，包括能耗和成本過高、可持續(xù)發(fā)展效益不顯著、長期封存的安全性和可靠性等。在碳捕集與封存技術(shù)還沒有成熟的今天，我國應(yīng)將重心和優(yōu)先放在加強技術(shù)開發(fā)上。

(2)發(fā)達國家應(yīng)率先示范CCS技術(shù)，并幫助發(fā)展中國家發(fā)展CCS技術(shù)。為促進CCS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，歐盟、美國、澳大利亞等發(fā)達國家均已啟動大規(guī)模的計劃推動CCS技術(shù)的研發(fā)與示范，并在G8，G20等框架下積極推動CCS在全球范圍的發(fā)展。在聯(lián)合國氣候變化框架公約(UNFCCC)框架下“發(fā)達國家應(yīng)率先示范CCS技術(shù)，并提供資金、技術(shù)轉(zhuǎn)移和能力建設(shè)的支持，幫助發(fā)展中國家發(fā)展CCS技術(shù)?！?/p>

(3)應(yīng)關(guān)注二氧化碳資源化利用的新方法、新技術(shù)的合作研究與開發(fā)。CO2是工業(yè)活動的必然產(chǎn)物，對其進行捕集和封存在經(jīng)濟上是純耗費的行為，如能加以資源化利用，可創(chuàng)造額外的經(jīng)濟效益。因此，研發(fā)創(chuàng)新型的CO2資源化利用技術(shù)應(yīng)得到格外關(guān)注。中國對碳捕集、利用與封存技術(shù)(CCUS)給予了積極的關(guān)注和高度重視?！秶抑虚L期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020年)》在先進能源技術(shù)重點研究領(lǐng)域提出了“開發(fā)高效、清潔和二氧化碳近零排放的化石能源開發(fā)利用技術(shù)”;《中國應(yīng)對氣候變化科技專項行動》明確將二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)開發(fā)作為控制溫室氣體排放和和減緩氣候變化的重要任務(wù)。尤其關(guān)注二氧化碳資源化利用的新方法、新技術(shù)的合作研究與開發(fā)。

2.2 中國發(fā)展CCUS的相關(guān)政策

中國對CCUS技術(shù)給予了積極的關(guān)注和高度重視?！秶抑虚L期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020年)》、《中國應(yīng)對氣候變化科技專項行動》、《國家“十二五”科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》等科技政策文件中均明確提出要將CCUS技術(shù)開發(fā)作為控制溫室氣體排放和減緩氣候變化的重要任務(wù)，積極支持和引導(dǎo)CCUS技術(shù)的研發(fā)與示范。在先進能源技術(shù)方面，重點探索二氧化碳捕集、利用與封存等方向的前沿技術(shù)。

在2012年4月國家科技部發(fā)布的《潔凈煤技術(shù)科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》中提出:“十二五”期間，將加大在二氧化碳捕捉與封存(CCS)方面的研究和技術(shù)開發(fā)，進一步開展理論研究與技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)核心關(guān)鍵技術(shù)突破以及相關(guān)標準的制定，逐步縮小與國外差距和實現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)，并將“燃煤污染治理，二氧化碳分離、埋藏及利用技術(shù)”作為重點方向和重點任務(wù)加以扶持，將“建設(shè)3～5萬t級/年CO2捕集與資源化利用全流程工藝，主要研究開發(fā)和示范富氫或富CO2等非常規(guī)燃燒技術(shù)”作為關(guān)鍵核心技術(shù)。

3 國內(nèi)外CCUS發(fā)展動態(tài)及標準現(xiàn)狀

3.1 國外CCUS技術(shù)發(fā)展動態(tài)及標準現(xiàn)狀

目前，美國、加拿大、澳大利亞以及一些歐洲發(fā)達國家都成立技術(shù)聯(lián)盟，制訂CCS技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，并投入大量資金進行相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)、標準研究、法律法規(guī)制定、示范工程應(yīng)用、項目整體部署，為CCUS技術(shù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和決策支持。

美國的CCS項目主要由能源部負責，通過創(chuàng)辦碳封存論壇、組建地方碳封存合作關(guān)系框架以及成立碳捕獲與封存工作組來進行統(tǒng)一管理和部署。加拿大開展的CCS項目超過100項，主要集中在二氧化碳捕獲與地質(zhì)封存兩個方面。碳捕獲研究主要由CANMET能源技術(shù)中心組織開展，碳封存主要是Weyburn－Midale項目以及阿爾伯達省的驅(qū)油、驅(qū)煤層氣及深部咸水層封存項目。

澳大利亞的CCS項目是圍繞國家低排放煤炭計劃發(fā)展目標(加快包括CCS技術(shù)的低排放煤炭技術(shù)利用，實現(xiàn)煤炭燃燒溫室氣體減排)進行的，目前提議或正在開展的CCS項目有13項。

歐盟國家CCS項目由歐盟委員會提供統(tǒng)一的政策引導(dǎo)，并且可以從歐洲經(jīng)濟刺激計劃中申請資金。未來電力聯(lián)盟:該計劃是為了配合美國能源部10億美元的FutureGen計劃而成立的，是具有政府和企業(yè)背景的非營利性國際合作計劃，致力于零排放燃煤技術(shù)的研發(fā)和示范。成員企業(yè)主要是來自美國、英國、澳大利亞和中國的煤炭生產(chǎn)企業(yè)、電力企業(yè)和煤炭相關(guān)設(shè)備提供商。歐盟GeoCapacity計劃:區(qū)域性的合作研究計劃，雖然有中國機構(gòu)(清華大學)的參與，但主要的參與者都來自歐盟成員國和英國，其主要目的是評估歐盟和中歐、東歐新成員國領(lǐng)土范圍內(nèi)封存CO2的潛力，并開發(fā)和建立相關(guān)的方法學、模型和標準。歐洲零排放化石燃料電廠技術(shù)平臺:由歐盟委員會發(fā)起，聚集了來自19個國家近40家組織機構(gòu)的300多位專家，旨在通過推動CCS技術(shù)的研發(fā)和大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展近零排放的高效電廠。其工作主要涵蓋專家咨詢、技術(shù)研發(fā)、示范項目經(jīng)驗總結(jié)、信息整理與溝通。

在政策、法規(guī)及標準建設(shè)方面，美國、歐盟(挪威)、澳大利亞等國家和一些國際組織及聯(lián)盟先后制訂了CCS相關(guān)的政策、法規(guī)和標準，取得了階段性成果:

(1)美國區(qū)域性碳封存聯(lián)盟。為了在技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、法律法規(guī)制訂等方面對大規(guī)模CCS項目提供支持，美國能源部在2003年發(fā)起了由7個“區(qū)域性碳封存伙伴計劃”(RCSPs，Regional Carbon Sequestration Partnerships)組成的工作網(wǎng)絡(luò)。目前該計劃是美國實現(xiàn)CCS商業(yè)化的核心舉措。建立該計劃的初衷是團結(jié)當?shù)厣鐣M織和社區(qū)的力量，集合各方專長、經(jīng)驗和視角，更準確的反映該地區(qū)的需求和關(guān)注點，從而使CCS技術(shù)的研發(fā)和示范能夠符合在特定區(qū)域應(yīng)用的要求。

(2)挪威船級社發(fā)布碳捕獲與儲存標準指南。2010年5月19日，挪威船級社(DNV)與國際知名油氣企業(yè)合作，共同發(fā)布了《二氧化碳地質(zhì)封存場地和項目的選擇、特征描述和資格認證指南》。該指南在項目甄選、場地選擇到終止、運營商將相關(guān)職責移交給該國政府進行管理等方面，為開發(fā)商、運營商和監(jiān)管者之間的決策提供了一個涵蓋二氧化碳封存項目完全生命周期的全面和系統(tǒng)過程指導(dǎo)。如根據(jù)最佳工程實踐和技術(shù)，保證項目實施的連貫性和效率，幫助項目開發(fā)商選擇并管理封存場地;通過標準的、全球認可的程序框架，考慮到每個可能場地的獨特性，幫助監(jiān)管者驗證、評估，選擇證明合適的二氧化碳地質(zhì)封存場地;并將為政府間實施國際二氧化碳的地質(zhì)封存監(jiān)管框架的協(xié)調(diào)統(tǒng)一提供幫助。該指南綜合了油氣行業(yè)內(nèi)的最佳實踐，反映了當前和正在制訂的與CO2地質(zhì)封存有關(guān)的法規(guī)、標準和指令，并吸取了全球研發(fā)和CCS試點項目的經(jīng)驗和教訓(xùn)。這是迄今為止世界上最全面的碳捕獲與儲存(CCS)指導(dǎo)原則。

(3)修改現(xiàn)行法律體系，規(guī)范CCS發(fā)展。歐盟CCS行動指南(2009/31/EC)在現(xiàn)有法規(guī)的基礎(chǔ)上廣泛增補了CCS相關(guān)的條款，對CCS項目捕集、運輸和封存各環(huán)節(jié)涉及的規(guī)劃、許可證、實施、評估和長期責任等關(guān)鍵問題提供了基本的法律依據(jù)，為各成員國開展CCS項目奠定了一定的法律基礎(chǔ)。

(4)CO2捕集計劃(CPP)。由七家能源公司組成(BP、雪佛蘭、康菲、殼牌等)，旨在降低 CCS成本、研發(fā)新一代CCS技術(shù)。CCP由來自各成員組織的代表組成的理事會管理。來自學術(shù)界、咨詢公司和其他獨立機構(gòu)的專家組成的評議組負責審閱和推薦項目方案并定期擴展新的研究領(lǐng)域。項目實施依靠四個工作組的緊密合作和共同決策。這四個小組分別關(guān)注捕集，封存、監(jiān)測與檢驗，政策與激勵，傳播與溝通等四個方面的研究。

3.2 我國CCUS技術(shù)發(fā)展及其標準現(xiàn)狀

3.2.1 我國CCUS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國政府對CCUS技術(shù)給予了積極的關(guān)注和高度重視?！吨袊疾都?、利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖》較系統(tǒng)地評估了我國CCUS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了技術(shù)發(fā)展的愿景和未來20年的技術(shù)發(fā)展目標，識別出各階段應(yīng)優(yōu)先開展的研發(fā)與示范行動，并針對我國全流程CCUS示范部署、研發(fā)與示范技術(shù)政策和產(chǎn)業(yè)化政策研究等提出建議。通過路線圖的研究，明確CCUS發(fā)展愿景、階段目標、重點方向等，對指導(dǎo)我國CCUS關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和全流程示范部署具有重要意義。

在CCUS發(fā)展規(guī)劃方面，“十二五”期間將深化CCUS技術(shù)在我國長期發(fā)展?jié)摿Α⒄系K、風險和影響的評估，進一步明確其在我國控制溫室氣體排放和能源長期發(fā)展戰(zhàn)略中的地位和作用，重點支持關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。同時，著力推動二氧化碳資源化利用技術(shù)的研發(fā)，提高碳捕集、利用和封存技術(shù)的可持續(xù)性。同時，中國科技部等相關(guān)部門圍繞CO2捕集、運輸、資源化利用與封存相關(guān)科學理論、關(guān)鍵技術(shù)、示范應(yīng)用及相關(guān)戰(zhàn)略等進行了比較系統(tǒng)的部署，旨在加強技術(shù)創(chuàng)新，促進能耗和成本降低，深化和拓展CO2資源化利用途徑，提高其可持續(xù)發(fā)展效益。

截至2010年底，已有2個IGCC煤液化項目、3個IGCC示范電廠和1個用于IGCC電廠的汽輪機示范項目的研發(fā)和建設(shè)列入國家“863”計劃。2011年初，多個與CCUS相關(guān)的“十二五”國家科技支撐計劃項目也通過了專家論證。神華、中石油、中石化、華能、中電投等企業(yè)已經(jīng)率先開展了CCUS技術(shù)的研發(fā)和示范。目前，國內(nèi)的CCUS示范項目已有50%投運或?qū)崿F(xiàn)了階段性目標，積累了一定的技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗，為我國開展CCUS標準體系建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。

3.2.2 我國CCUS標準現(xiàn)狀

在標準建設(shè)方面，我國政府也給予了高度重視，在相關(guān)領(lǐng)域的“十二五”規(guī)劃中都將其作為重點方向和重點任務(wù)，進一步明確了政策需求和導(dǎo)向。研究制定指導(dǎo)性和鼓勵性政策，營造有利于碳捕集、利用和封存發(fā)展的政策環(huán)境。加強法律法規(guī)及標準體系建設(shè)，降低可能出現(xiàn)的長期環(huán)境風險，引導(dǎo)技術(shù)安全發(fā)展。

2012年3月，我國國家標準管理委員會發(fā)布的《標準化事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》要求:加強能源資源、應(yīng)對氣候變化等領(lǐng)域的標準化工作，形成清潔煤技術(shù)、應(yīng)對氣候變化、環(huán)境質(zhì)量、污染物排放等10大重要標準體系，促進節(jié)能減排技術(shù)的推廣應(yīng)用，服務(wù)節(jié)能減排約束性目標的實現(xiàn)。

《2012年全國標準工作要點》中提出:開展應(yīng)對氣候變化標準化工作，積極參與碳排放與碳捕獲國際標準化工作。在《“十二五”技術(shù)標準專項規(guī)劃》中提出:“加強節(jié)能減排等領(lǐng)域國際標準的培育和孵化，持續(xù)開展重要國際標準跟蹤及其與我國標準比對研究”。在《潔凈煤技術(shù)科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》中提出:“十二五”期間，將加大在二氧化碳捕捉與封存(CCS)方面的研究和技術(shù)開發(fā)，進一步開展理論研究與技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)核心關(guān)鍵技術(shù)突破以及相關(guān)標準的制定，逐步縮小與國外差距和實現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)。這一系列推進政策，為我國開展CCUS技術(shù)及相關(guān)技術(shù)標準研究及標準體系建設(shè)奠定了政策性基礎(chǔ)和制度保障。

4 CCUS技術(shù)發(fā)展與標準建設(shè)思考和建議

實踐表明，技術(shù)標準對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著規(guī)范、提升以及引領(lǐng)作用。CCUS作為世界前沿技術(shù)，在發(fā)展初期，更需政策的護航和標準的支撐，因此，提出如下建議:

(1)依據(jù)我國CCUS發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線圖，適時建立技術(shù)標準體系和法律、法規(guī)及規(guī)范。當前，CCUS技術(shù)標準體系在世界范圍內(nèi)尚處于初期甚至空白，標準體系尚未建立。我國關(guān)于二氧化碳捕獲與地質(zhì)封存的基本框架、配套政策、法律法規(guī)尚未形成，在政策和技術(shù)保障方面比較薄弱，因此，應(yīng)結(jié)合我國國情，依據(jù)CCUS技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和《中國碳捕集、利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖》，結(jié)合我國CCUS工程建設(shè)與示范應(yīng)用經(jīng)驗，針對我國的環(huán)境影響評價、大氣污染狀況、地質(zhì)礦藏開發(fā)等方面的具體情況，制定相關(guān)的法律法規(guī)及技術(shù)標準，為形成一個新的產(chǎn)業(yè)提供長遠、持續(xù)和強勁的激勵政策和技術(shù)保障，規(guī)范我國的CCUS技術(shù)發(fā)展和示范工程建設(shè)。

(2)系統(tǒng)規(guī)劃CCUS標準建設(shè)，占領(lǐng)技術(shù)制高點。未來10年將是決定全球二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)技術(shù)發(fā)展最重要的時期，發(fā)展空間廣闊。鑒于CCUS技術(shù)將在我國實現(xiàn)未來低碳目標方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，需要從現(xiàn)在開始做好相關(guān)技術(shù)儲備。我國在CCUS相關(guān)科研和示范工程應(yīng)用進展上與國際幾乎同步，應(yīng)該抓住重大歷史機遇，在世界標準格局未定型之前，應(yīng)進行系統(tǒng)規(guī)劃，加強CCUS技術(shù)標準體系建設(shè)，從而形成CCUS的標準體系和框架，并力爭引導(dǎo)全球在這方面的發(fā)展趨勢，從而實現(xiàn)我國在CCUS技術(shù)標準方面的全面領(lǐng)先，占領(lǐng)技術(shù)制高點，發(fā)揮標準對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)作用。

(3)調(diào)研市場需求，制定相關(guān)標準。CCUS作為前沿技術(shù)，其標準的制定更應(yīng)堅持“需求驅(qū)動”的原則。因此，近期我國一方面應(yīng)調(diào)研CCUS示范項目產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)對標準的需求，為我國CCUS國家標準和行業(yè)標準的立項和制定提供依據(jù);另一方面，應(yīng)重點對全國乃至世界范圍內(nèi)CCUS示范項目進行深入的調(diào)研和梳理，積累全產(chǎn)業(yè)鏈的工程經(jīng)驗和技術(shù)數(shù)據(jù)，為我國CCUS技術(shù)標準制定及標準體系建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ);也為我國大規(guī)模開展CCUS做好準備。

(4)建立跨行業(yè)多部門合作機制。由于CCUS技術(shù)涉及電力、煤炭、石油、地質(zhì)等不同行業(yè)、不同部門、不同專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，CCUS技術(shù)標準要涵蓋不同的應(yīng)用場景以支撐各類應(yīng)用和服務(wù)，制定標準的難度相當大。因此，國家應(yīng)把握技術(shù)發(fā)展方向，協(xié)調(diào)各行業(yè)、企業(yè)間的利益分配，促進跨行業(yè)多部門聯(lián)合攻關(guān)，建立協(xié)作機制，明確各相關(guān)部門CCUS技術(shù)標準具體工作事項，進而有效開展CCUS標準體系建設(shè)工作。CCUS整體上還處于研發(fā)示范階段，各方面的工作都剛開始起步，技術(shù)的進步、商業(yè)化的進程以及相關(guān)法律法規(guī)的完善、標準體系的建立都將是漫長的過程，需要各相關(guān)部門的共同努力。

［1］韓桂芬，張 敏，包 力.CCUS技術(shù)路線及發(fā)展前景探討［J］.電力科技與環(huán)保，2012，28(4):9 －12.

［2］中國科學技術(shù)部.中國碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)進展報告［EB/OL］.http://toronto.china － consulate.org/chn/keji/t760530.htm，2010-10-13.