CCS技术将全面开启化石能源低碳元年

文章来源:中国能源报于欢2012-08-16 18:30

  目前全球每年有300多亿吨的二氧化碳排放到大气层中。 在这样的背景之下,CCS的意义更加深远。据专家预测,这项技术最多可令全球发电厂的二氧化碳排放量减少90%。
 
  近日,全球第一家经改造而配备碳捕获和封存技术(CCS)的发电厂将在法国南部落成。这座电厂位于法国的拉克城,能源巨头道达尔对其中的一个煤气锅炉进行了升级。 本@文$内.容.来.自:中`国`碳`排*放^交*易^网 t a np ai fan g.c om

  每年将有6万吨二氧化碳从这里被运送和存储到其附近一座被废弃的天然气田。这将是世界上第一条完整的碳捕获链:首先燃烧天然气,然后分离出燃气中二氧化碳,最后将其深埋地下。 本文+内-容-来-自;中^国_碳+排.放_交^易=网 t a n pa ifa ng .c om

  这是一条令人振奋的利好消息。眼下世界各国都在想方设法开发新能源,以取代早晚会被耗尽、并给气候带来严重威胁的石化能源。

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  化石能源主流地位暂难变 本文+内-容-来-自;中^国_碳+排.放_交^易=网 t a n pa ifa ng .c om

  温室气体减排已刻不容缓

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  目前全球每年有300多亿吨的二氧化碳排放到大气层中。其中约有40%来自发电厂、23%来自运输行业、22%来自水泥厂、钢厂和炼油厂。而火力发电厂最适合CCS,因为二氧化碳的排放量大而集中,操作起来也相对容易。

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  二氧化碳的排放之所以集中在能源行业也是由市场规律所决定的。毕竟在所有的能源形式中,石化能源最为便宜。 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com

  时至今日,全球有80%的能源来自煤炭、石油和天然气等化石原料。水电和核能虽然也不贵,但因为环境条件限制了它们的发展规模。至于风能、太阳能和生物质能等新能源,虽然环保前景喜人,但从当前进度来看,受高成本和技术不成熟等客观因素制约,这些新能源完全取代传统的石化能源仍处于“摸着石头过河”的阶段,真正做到大规模商用还得戴上“未来”的帽子。因此,发展可靠技术、减少矿石燃料的温室气体排放是一个明智的“缓兵之计”,CCS应运而生。 本+文内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com

  然而各国对二氧化碳的处理却相对滞后。不少业内人士担忧,如果继续让二氧化碳肆无忌惮地“侵蚀”大气层,用不了几年,人类就会为自己的行为付出极其惨痛的代价。

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  气候变暖引发的海平面上升将会使沿海地区洪涝灾害增多、陆地水源盐化。一些地区饱受洪涝灾害的同时,另一些地区将在干旱中煎熬,陷入农作物减产和水质下降等困境。专家预计,最早到2020年,7500万至2.5亿非洲地区居民可能将陷入缺水困境,亚洲地区人口超过百万的大城市极有可能遭遇水位和海平面上升带来的洪涝灾害。欧洲将目睹大量物种灭绝,而北美则将经历持续时间更长、温度更高的热浪天气。

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  在这样的背景之下,CCS的意义更加深远。据专家预测,这项技术最多可令全球发电厂的二氧化碳排放量减少90%。 本+文内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com

  技术瓶颈已突破 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  政策滞后成桎梏 本*文@内-容-来-自;中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om

  拉克项目的碳捕捉是在碳氢燃烧过程中完成的,即富氧燃烧捕集二氧化碳的方法。这是最为合理、技术难度也最高的碳捕捉工艺。道达尔在拉克项目上取得的成功意味着人类已经攻克了碳捕捉的首要技术难题并已进入商业应用阶段。

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  至于碳封存,道达尔选择了拉克电厂附近一座名为鲁塞的废弃天然气田。从地质学角度看,油田和天然气田是最具吸引力的碳封存地点。基于人们对产油层和产气层的地质概况的深入了解,油田和气田已被证实可以容纳碳氢化合物。更为重要的是,将二氧化碳回注油田能显著提高油田采收率多达5%至15%,并可相应地延长油井生产寿命——这种“化腐朽为神奇”之术已成功帮助不少产量日减的油田得以增产延寿。

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  但公众对这一技术的接受需要一个过程。据了解,由于担心封存于地下的二氧化碳会出现泄漏,或者对海洋和陆地生态造成威胁,目前国外的一些实验项目经常会受到公众和环保人士的抵制。但专家介绍说,只要选址得当、前期工作准备充分,封存于地下或海底的二氧化碳是不会发生泄漏的,目前国际上的项目也没有二氧化碳泄漏的记录。

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  实际上,过去CSS难以施展拳脚并不是因为技术问题,而是政府的配套政策不到位。正如碳捕捉和封存协会(CCSA)的杰夫·查普曼所言:“二氧化碳捕捉和封存并不存在技术障碍,眼前唯一需要的就是好的政策。”

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  早在上世纪90年代,英国科学家就对CCS产生了浓厚的兴趣,并一度引领着当时的技术潮流。BP便是世界上最早开始探索CCS商业化途径的公司之一。

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  但是英国政府对这项技术始终表现的不冷不热。CCS在英国很难得到政府资助或政策支持,这几乎是宣判了CCS的死刑,因为碳捕捉的成本相当高。 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m

  在技术相对领先的欧洲,目前碳捕捉成本约为70欧元/吨。面对动辄上万、甚至百万吨的减排需求,其综合成本是相当惊人的。如果政府不能出台鼓励政策,与企业共担风险,CSS的未来仍存阴云。 本`文@内-容-来-自;中_国_碳排0放_交-易=网 t an pa ifa ng . c om

  正因为如此,在得不到政府支持的前提下,几乎没有一个企业愿意单方面投资CCS。高成本带来的高风险让企业不得不三思而后行。这也是为什么在此之前,虽然人类已经掌握了较为成熟的CCS技术,却从未诞生过一个真正意义上集碳捕捉、运输、封存为一体的CSS链。 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com

  但是,随着全球气候问题愈加严重,近年来各国政府在继续加大新能源投入的同时,也逐渐开始正视CCS。以加拿大为例,过去10年,政府一共为CCS投入了20亿美元的资金。挪威这样的小国更是保持着每年4000万英镑的巨额投入。今年1月,欧盟也正式提议划拨总额12.5亿欧元的专款,为欧洲境内的11座火电厂安装CCS设备。

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  二氧化碳大量排放导致的全球温室效应,不仅引起了各国政府的重视,国际跨国公司也积极参与其中,尤其是国际能源公司还在技术改进上不断探索。除了道达尔集团正在运作的拉克发电厂,目前包括BP、雪佛龙等在内的多家知名能源企业都在积极探索和推广二氧化碳捕捉和封存技术。 本+文+内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com

  不得不提的是,与国际较为先进的CCS技术相比,中国还处于相对落后的阶段。清华大学化工系教授陈健认为,我国碳捕集的技术才刚起步,整体上仍处于实验室阶段,而且大都采用燃烧后捕集的方式。但近年来中国在CCS的研究上做了很多工作,从2003年开始政府就参加了相关的领导人论坛。这几年,包括“973计划”、“863计划”在内的国家重大课题都对CCS的研究进行了立项,并取得了重大进展。随着国家的重视和投入的增加,以及国际先进技术的推广,我们有理由相信CCS会在我国“开花结果”。

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  即将投产的拉克发电厂也许实验色彩更加浓厚一些。考虑到成本,政策等制约因素,大范围CCS商用通常需要数年才能完成。但不可否认的是,拉克项目让我们距离理想更近了一步,化石能源的低碳元年也许就此开启。CCS功不可没。

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  碳捕捉和封存技术 內/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網-tan p a i fang . com

  碳捕捉和封存技术是指将能源工业和其他行业生产中产生的二氧化碳分离、搜集并集中埋存于地下数千米的地质层中与大气隔绝。这项技术的英文全称是Carbon Capture and Storage, 缩写为CCS。

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  顾名思义,实现CCS主要有两大步骤:“碳捕捉”和“碳封存”。 本%文$内-容-来-自;中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om

  目前主流的碳捕捉工艺按操作时间可分为三类:燃烧前、燃烧中和燃烧后。其中燃烧中捕捉是最佳的选择。燃烧前捕捉实现起来最为复杂,而燃烧后只能捕集到排出二氧化碳的10%,既不经济,也不节能。 本`文内.容.来.自:中`国`碳`排*放*交*易^网 t a npai fan g.com

  “碳封存”则需要首先寻找到适宜封存二氧化碳并使其与大气完全隔绝的地质层。而从地质学角度看,有三类地质层适合埋存二氧化碳:油气田、不含碳氢化合物的圈闭以及深度蓄水盐层。

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