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今年9月22日，國(guó)家主席胡錦濤在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上承諾中國(guó)2020年的單位GDP碳排放量將比2005年的水平有“顯著幅度”的降低。
在全球矚目的哥本哈根會(huì)議結(jié)束之后，記者了解到，中國(guó)華能集團(tuán)在上海石洞口第二電廠建設(shè)的世界上規(guī)模最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程已進(jìn)入調(diào)試階段，建成后每年可捕集10萬(wàn)噸高純度的二氧化碳。
我國(guó)煤電碳捕集技術(shù)已走在世界前列
我國(guó)的碳減排工作壓力巨大，任重道遠(yuǎn)。我國(guó)有近40%-50%的二氧化碳排放來(lái)自于燃煤發(fā)電，即便到了2020年，非化石能源僅有望占一次能源消費(fèi)比重的15%左右，而更大的份額仍然為傳統(tǒng)化石能源所占據(jù)。因此在電廠開展二氧化碳捕集是我國(guó)最重要的碳減排技術(shù)路徑之一。
目前，電廠二氧化碳捕集技術(shù)路線主要有3種：燃燒前脫碳、燃燒后脫碳及富氧燃燒技術(shù)。其中，基于IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))的燃燒前捕集技術(shù)可能是能耗最低的路線，但我國(guó)沒有商業(yè)運(yùn)行的IGCC電站，且超過(guò)6億千瓦的發(fā)電裝機(jī)是傳統(tǒng)燃煤電站。而燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術(shù)是最適合傳統(tǒng)燃煤電站，最有可能在近期實(shí)現(xiàn)商業(yè)化示范的技術(shù)。因此，燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術(shù)是我國(guó)近期降低單位GDP碳排放量的最佳及最有效手段之一。
中國(guó)華能集團(tuán)公司于2008年7月16日在華能北京熱電廠建成投產(chǎn)了我國(guó)首座年回收能力3000噸的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集試驗(yàn)示范系統(tǒng)，采用華能集團(tuán)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、由西安熱工研究院開發(fā)的、處于國(guó)際領(lǐng)先水平的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集技術(shù)——從二氧化碳濃度為13%左右的煙氣中捕集出濃度超過(guò)99%的二氧化碳，再經(jīng)過(guò)精制系統(tǒng)，最終可生產(chǎn)出純度達(dá)到99.99%的二氧化碳產(chǎn)品，高于食品級(jí)的純度要求。
該系統(tǒng)投運(yùn)一年來(lái)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)值，二氧化碳回收率大于85%，日產(chǎn)最高達(dá)到9噸，已累計(jì)回收二氧化碳3500噸，并且全部進(jìn)行了再利用，具有較強(qiáng)的示范性。
在此基礎(chǔ)上，華能集團(tuán)于2009年在上海石洞口第二電廠建設(shè)目前世界上規(guī)模最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程，建成后每年可捕集10萬(wàn)噸高純度的二氧化碳，為傳統(tǒng)煤電技術(shù)可持續(xù)發(fā)展和有效降低單位GDP碳排放量探索了新途徑。
目前，華能集團(tuán)還在抓緊建設(shè)并運(yùn)轉(zhuǎn)“華能上海電氣溫室氣體減排研究中心”和“華能北京溫室氣體捕集與處理實(shí)驗(yàn)室”，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和示范運(yùn)行，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術(shù)，為我國(guó)的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展和單位GDP的有效降低做出貢獻(xiàn)。
華能集團(tuán)投資建設(shè)的我國(guó)首座IGCC示范電站——華能天津IGCC示范電站也在今年正式開工，這是華能集團(tuán)倡導(dǎo)的“綠色煤電”計(jì)劃第一階段的依托項(xiàng)目，爭(zhēng)取于2011年建成投產(chǎn)，并以此為依托，建設(shè)綠色煤電實(shí)驗(yàn)室，利用試驗(yàn)裝置研究探討燃燒前二氧化碳捕集技術(shù)。同時(shí)加強(qiáng)同石油、地質(zhì)等行業(yè)的合作，共同推動(dòng)IGCC與CCS(碳捕集與封存)發(fā)電技術(shù)的工業(yè)規(guī)模示范進(jìn)程。
盡快開展碳封存技術(shù)研究
碳封存是將二氧化碳捕集后重要的處理手段之一。近年來(lái)，歐美國(guó)家致力于研究二氧化碳的地質(zhì)封存技術(shù)，并將其視為未來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模二氧化碳減排最重要的技術(shù)手段。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，在研究初期，可通過(guò)資源化利用大幅降低捕集二氧化碳的成本，既能有效促進(jìn)二氧化碳捕集技術(shù)的發(fā)展，又可實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)優(yōu)化利用，降低單位GDP碳排放。
二氧化碳不僅可用于食品、化工等行業(yè)，更可有效實(shí)現(xiàn)石油增產(chǎn)，美國(guó)上世紀(jì)80年代就已示范并推廣了該技術(shù)，使一些枯竭的油井獲得了長(zhǎng)期的穩(wěn)定生產(chǎn)。通過(guò)捕集二氧化碳生產(chǎn)工業(yè)級(jí)二氧化碳，可替代目前化工行業(yè)通用的煅燒石灰石產(chǎn)生二氧化碳的傳統(tǒng)方法，既降低成本又節(jié)約能源，符合國(guó)家長(zhǎng)期產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。據(jù)我國(guó)上世紀(jì)90年代在江蘇油田、大港油田和遼河油田開展的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，在我國(guó)枯竭的油井中，1噸二氧化碳能增產(chǎn)0.5-1噸的石油，每噸二氧化碳增加經(jīng)濟(jì)效益數(shù)千元，不僅具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，減少水的使用，也可以將二氧化碳永久封存在油井中。
國(guó)際能源署(IEA)和政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)研究均指出，在電廠進(jìn)行大規(guī)模二氧化碳捕集和封存是減緩氣候變化最重要的技術(shù)路線。歐盟、美國(guó)、日本和澳大利亞在開展相關(guān)研究。美國(guó)和日本在上世紀(jì)末通過(guò)燃燒后捕集，并生產(chǎn)二氧化碳，生產(chǎn)的規(guī)模在1萬(wàn)-3萬(wàn)噸/年，主要在化工廠的自備電廠開展；德國(guó)黑泵電廠2008年建成了3萬(wàn)千瓦富氧燃燒捕集，然后進(jìn)行地質(zhì)封存的項(xiàng)目，這也是世界唯一的完整的二氧化碳捕集和封存項(xiàng)目；挪威國(guó)家石油公司在上世紀(jì)90年代開始將二氧化碳大規(guī)模封存在海底油田中，現(xiàn)封存二氧化碳已有幾百萬(wàn)噸；美國(guó)上世紀(jì)八十年代開始利用二氧化碳增產(chǎn)石油，在美國(guó)北部，利用幾百公里的管道，將二氧化碳輸運(yùn)到油田，通過(guò)二氧化碳增產(chǎn)技術(shù)，使得枯竭的油井穩(wěn)產(chǎn)了20年以上。
開展二氧化碳捕集工作中遇到的問(wèn)題
有關(guān)專家指出，我國(guó)開展二氧化碳捕集工作存在三方面問(wèn)題：
一是研發(fā)投入高。二氧化碳捕集技術(shù)在試驗(yàn)系統(tǒng)的投資和運(yùn)行過(guò)程都需要大量的投入，僅靠企業(yè)的投入很難支撐項(xiàng)目的運(yùn)行，這就需要政府在研發(fā)上進(jìn)行支持，引導(dǎo)企業(yè)開展該技術(shù)的發(fā)展。
二是資源化利用遇到的困難。運(yùn)行的能耗高是二氧化碳捕集技術(shù)面臨的最大問(wèn)題，因此，捕集的二氧化碳進(jìn)行資源化利用，不僅能夠減排溫室氣體，增加該項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展收益，還可以獲得部分收益，抵消部分減排溫室氣體的成本，促進(jìn)技術(shù)的成熟。但是一些地區(qū)的油氣田附近，一些企業(yè)通過(guò)直接開采這些氣井獲取二氧化碳，在市場(chǎng)上進(jìn)行廉價(jià)銷售。還有一些化工企業(yè)，通過(guò)燃燒石灰石等方法獲得二氧化碳，每年消耗數(shù)百萬(wàn)噸的石灰石。這些做法不僅與應(yīng)對(duì)氣候變暖、減排溫室氣體背道而馳，還消耗了大量的資源和能源，堵住了燃煤電廠二氧化碳捕集技術(shù)資源化的道路，阻礙了該技術(shù)的開展。
三是缺乏跨行業(yè)大型企業(yè)合作平臺(tái)。二氧化碳捕集與封存是不可分割的兩部分。大規(guī)模的二氧化碳用于增產(chǎn)石油和煤層氣開發(fā)，不僅能夠獲得資源化利用，還具有大規(guī)模封存的潛力，是公認(rèn)的近中期二氧化碳最重要的封存方式，國(guó)外已經(jīng)在該領(lǐng)域開展了多年的示范，獲得了良好的效果。我國(guó)電力企業(yè)華能集團(tuán)已經(jīng)在該領(lǐng)域二氧化碳捕集方面走在世界前列，我國(guó)石油企業(yè)中的中石油、中石化在二氧化碳增產(chǎn)石油，中煤聯(lián)在二氧化碳開采煤層氣等方面，都進(jìn)行了大量的研究和示范工作，但另一方面，這些企業(yè)間還未建立相互間的合作平臺(tái)。二氧化碳捕集與封存未能相互連接，這成為現(xiàn)在阻礙我國(guó)二氧化碳捕集與封存最重要的問(wèn)題。
亟待建立國(guó)家層面的碳捕集與封存規(guī)劃
針對(duì)二氧化碳的捕集、封存以及利用，有關(guān)專家建議政府從戰(zhàn)略布局考慮，著眼未來(lái)，支持該技術(shù)的發(fā)展，并提出4點(diǎn)建議：
一是，急需編制一個(gè)國(guó)家層面的二氧化碳捕集與封存規(guī)劃，由國(guó)家統(tǒng)一部署指導(dǎo)和集中該領(lǐng)域的研究。近年國(guó)內(nèi)眾多機(jī)構(gòu)開始研究二氧化碳的捕集和封存技術(shù)，由于缺乏國(guó)家統(tǒng)一部署，部分研究?jī)?nèi)容重復(fù)、分散，而一些重要研究方向存在空白。
二是，加大科研投入力度，盡快開展幾個(gè)工業(yè)級(jí)規(guī)模的二氧化碳減排和封存或者利用的示范系統(tǒng)，建立研究平臺(tái)。一方面開發(fā)自主的核心技術(shù)，另一方面建立研究隊(duì)伍，并在此基礎(chǔ)上逐步開展工業(yè)級(jí)示范，以全面掌握技術(shù)，降低運(yùn)行能耗和投資成本。如上海10萬(wàn)噸/年二氧化碳捕集裝置，以科研課題和能力建設(shè)方式進(jìn)行投入，建設(shè)成為我國(guó)國(guó)家級(jí)的試驗(yàn)基地。
三是，由國(guó)家部委牽頭，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)利用二氧化碳尋找出路，協(xié)調(diào)燃煤電站與石油企業(yè)合作，盡快開展二氧化碳捕集與增產(chǎn)石油的示范，并為此提供相應(yīng)的資金支持和配套優(yōu)惠政策。
四是，在應(yīng)對(duì)氣候變化的大背景下，國(guó)家應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，關(guān)停從氣井開采二氧化碳?xì)獾臍馓铮瑸楂@取二氧化碳而進(jìn)行石灰石煅燒等增加二氧化碳排放的企業(yè)或工藝，鼓勵(lì)采用化石燃燒過(guò)程中獲取二氧化碳的工藝，促進(jìn)我國(guó)二氧化碳資源化利用的開展。 |