碳封存技术对我国发展低碳经济的潜在作用

刘 嘉陈文颖刘德顺

(1.清华大学公共管理学院;2.清华大学核能与新能源技术研究院北京100084)

碳封存技术对我国发展低碳经济的潜在作用

刘 嘉1陈文颖2刘德顺2

(1.清华大学公共管理学院;2.清华大学核能与新能源技术研究院北京100084)

碳捕获和封存技术(CCS)是一项新兴的碳减排技术,对于发展低碳经济而言或许是一项技术创新的解决方案。本文介绍了低碳经济的提出和我国的应对措施,从发展低碳经济对我国的机遇与挑战入手,分析了CCS技术对我国发展低碳经济的潜在作用,并结合中国当前CCS技术的研究进展对未来该技术在中国的研究与应用提出了一些建议。

碳封存;低碳经济;低碳发展;低碳技术

近年来,低碳经济的概念引起了国际社会各界的广泛关注。以英国为代表的众多发达国家纷纷呼吁全球经济应向低碳经济转型,并有很多研究机构对实现低碳经济的措施和成本进行了测算。面对国际社会中低碳经济的迅速升温,我国也很快采取措施予以应对。2007年,我国公布了国家气候变化应对方案,首次正式提出并从能源政策、能源利用和改进的角度阐述了低碳发展。

我国正处于工业化、城市化和现代化加快推进的发展阶段,能源需求正在快速增长,同时考虑到我国以煤为主的能源结构和以工业为主的产业特点,我国发展低碳经济还将面临着很多特殊考验和挑战。其中,最核心的问题就是如何在“碳约束”下更有效地利用以煤为主的化石资源来满足经济和社会发展目标。要想解决这个难题,创新才是根本出路。而碳捕获和封存技术(Carbon capture and storage,CCS)作为一项新兴的减排技术,或许就是一个技术创新的解决方案。如果CCS技术能够解决目前能耗和成本较高的问题,进一步提高技术可靠性和安全性,加强社会公众对其风险和影响的了解,那么它的大规模应用将有望实现化石能源的碳近零排放,这对于我国未来的低碳发展将具有非常重要的战略意义。

1 低碳经济的提出

“低碳经济”最早由英国工贸部在其能源白皮书《我们能源的未来——创建低碳经济》中提出[1]。这一概念一经提出就引起了国际社会各界的广泛关注。尼古拉斯·斯特恩爵士在其斯特恩报告中指出,全球以每年GDP中1%的投入,可以避免未来每年5～20%的GDP损失,呼吁全球向低碳经济转型,并在“全球应对气候变化的关键要点”报告中进一步测算了为实现低碳经济所应达到的温室气体稳定浓度的减排量[2]。

面对国际社会中低碳经济的迅速升温,我国也迅速宣布并采取了一系列政策和行动来予以应对。2006年底我国由科技部和中国气象局等六部委联合发布了第一部《气候变化国家评估报告》;2007年公布了国家气候变化应对方案,首次正式提出并阐述了低碳发展,并设定了2010年能源强度要在2005年的水平上减少20%;2009年11月,国务院宣布,中国将在2020年将碳强度在2005年的水平上降低40～45%;今年8月,国家发展和改革委员会发布了《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》。陕西和天津等五省八市,成为了中国的第一批低碳试点地区。这意味着中国已将低碳发展提上具体议程,中国从此正式迈上低碳发展之路。

2 低碳经济的机遇与挑战

所谓低碳经济,就是指通过提高能效、开发新能源以及发展CCS技术等各种手段,以低能耗、低排放为基本特征,顺应可持续发展理念在保护生态和环境的前提下达到经济和社会可持续发展的经济发展形态。虽然低碳经济是近几年提出的新的经济发展形态,但其核心是发展以低碳的最主要特征的能源、技术和消费的可持续的产业体系,因此就其本质而言仍是可持续发展经济。这对于面临着国际社会要求承担温室气体限排义务,国内的经济发展以及资源与环境的可持续发展三重压力的我国来说,可谓是机遇与挑战并存。

2.1 低碳经济的机遇

低碳经济之所以一经提出就受到国际社会的广泛关注,主要原因就在于在当前全球碳排放受到限制的局面下,提升低碳技术竞争力就是提升了国家核心竞争力。因此,对于在低碳技术和市场发展相对落后的我国来说,发展低碳经济有利于提升我国低碳技术竞争力。我国如能后来居上抢占到这个领域的先机和制高点,对于国家形成新的经济增长点,有效提高该领域的科技竞争力,以及为企业在国际市场创造机遇,为国家在国际政治博弈中争夺话语权都是大有裨益的。其次,发展低碳经济也有利于保障我国的能源供应和安全。发展低碳经济可有效提高能源利用效率、发展替代能源,这对于能源利用效率偏低、能源结构以煤为主的我国来说,可有效促进能源结构的优化和效率的提高,从而保障能源的供应和安全。

另外,发展低碳经济还有助于改善我国的投资和生态环境。低碳的核心特征将要求我国目前以高能耗、高污染的重工行业的“高碳”投资向低能耗、低排放的低碳行业转移,这将有效改善我国目前高耗能行业过快发展的“行业锁定”状态。同时,发展低碳经济还可有效减少其他污染气体,这与我国当前落实科学发展观,建设资源节约型和环境友好型社会都是不谋而合的。

2.2 低碳经济的挑战

与发达国家相比,我国在发展低碳经济方面将面临着许多阶段性的特殊考验。

首先,我国正处于工业化、城市化和现代化加快推进的发展阶段,能源需求正在快速增长中,大规模的基础设施建设不可能停止。以“高碳”为主要特征突出的“发展排放”问题,将成为中国可持续发展和外交谈判中的重点问题。

其次,我国“富煤、贫油、少气”的资源条件,决定了中国能源结构以煤为主,可替代的低碳能源十分有限。在电力结构中,火电占七成以上,“高碳”占绝对的统治地位。在火电中,燃煤发电又占九成以上,而煤炭的单位二氧化碳排放要明显高于比石油和天然气。由于石油和天然气的发展在我国面临着巨大的缺口,优先供交通和民用,因此未来仍以煤炭为主的火电的大规模发展对发展低碳提出了很大挑战。

再次,当前阶段中国经济的主体和能源消费的主要部门仍是工业,而工业的整体技术水平落后,加重了中国“高碳”经济的特征。数据显示[3],近年来中国工业能源消费长期占据能源消费总量的70%左右。其中,钢铁、水泥、电力等高耗能行业又长期占工业总用能一半以上,重工业在我国工业增加值中的比重逐渐攀升,因此如何调整经济结构,转变经济发展方式,如何在工业化推进过程中调整工业内部结构,提升工业技术水平和能源利用效率,使碳排放增长与经济增长逐步“脱钩”,也是发展低碳经济的重要挑战。

最后,作为一个发展中国家,中国发展低碳经济的最大挑战,是如何利用有限的投资去提升整体科技水平,加强低碳技术的研发能力。尽管《联合国气候变化框架公约》规定,发达国家有义务向发展中国家提供技术转让,但实际情况与之相去甚远,中国不得不主要依靠商业渠道引进。据估计,以2006年的GDP计算,中国由高碳经济向低碳经济转变,年需资金250亿美元[4]。如此的巨额投入,显然是中国发展低碳经济的沉重负担。

其实,通过扩展Kaya恒等式[5]可知,一个国家能源相关的排放量是该国人口与人均GDP、能源强度和单位能耗碳排放量四者的乘积。我国正迈向小康社会的关键阶段,庞大的人口基数和现行政策在人口控制方面的良好效果,决定了我国人口的稳定性和人均GDP稳定增长的必要性。另外,我国能源结构以煤为主,可替代的低碳能源有限决定了单位能耗碳排放量的下降空间。因此,大幅降低碳排放的因素就是能源强度,这将成为我国发展低碳经济的核心要素。

综上所述,我们在发展低碳经济时必须考虑如何在“碳约束”下更有效地利用以煤为主的化石资源来满足经济和社会发展目标。我们需要通过政策创新来解决口号与行动脱节,低碳经济建设缺乏系统性的问题;需要通过理念创新来倡导人们以绿色生活方式和消费模式来低碳生活;需要通过宣教创新来引领每个人从自身做起共同为发展低碳经济做出贡献。最重要的,是通过技术创新,来推动低碳技术的发展。而CCS技术或许就是一个技术创新的解决方案。下面,将分析CCS技术对发展低碳经济的潜在作用。

3 CCS技术对发展低碳经济的潜在作用

碳捕获与封存技术就是指把CO2从工业或相关能源排放源分离出来,输送到封存地点进行储存,并使其长期与大气隔绝的过程[6]。关于CCS技术的介绍及其在中国的应用前景,很多学者已进行过综述和研究[7-8]。对于我国的温室气体减排技术和措施而言,CCS技术由于其技术之新兴而具有后发性,由于应用之特点而具有规模性,因此它不仅能有效地减少碳排放,而且还可能更持久地更清洁地利用我国丰富的煤炭资源。这对能源结构以煤为主的我国来说,在未来的低碳发展过程中具有极其重大的战略意义。具体来说有以下三点:

(1)CCS技术为我国温室气体减排提供了重要的战略选择。由于提高能源利用效率以及发展新能源和可再生能源面临着“天花板效应”和资源禀赋的限制,CCS技术有望在提高能效达到瓶颈和可再生能源尚未完全成熟并商业化应用时成为一种过渡性的减排技术,从而为我国的温室气体减排提供了一种重要的战略性技术选择。国际能源署研究显示,随着提高能效瓶颈限制和可替代能源资源开发逐渐由易转难等原因,CCS对总体减排的贡献将从2020年的3%上升至2030年的10%,并在2050年将达到19%,成为减排份额最大的单项技术[9]。不仅如此,国际能源署在综合分析了各类减排技术的长期减排成本后认为,CCS技术的使用还可降低总减排成本。如果在不采用CCS技术的情况下实现气候控制目标,那么到2050年总减排成本将比使用CCS增加70%[10]。

(2)CCS技术可成为提升我国低碳技术竞争力的机遇。目前,CCS技术作为一项新兴技术,总体上仍处于研发和示范阶段,我国在该技术领域与国际先进水平的差距不大。我们可以充分利用CCS技术发展的后发性,加强在该领域的投资与研发,将该技术作为未来我国应对气候变化和全球变暖的重要技术储备,提高我国在低碳技术领域的科技竞争力。在提高我国应对气候变化能力的同时,还可能会形成一个新的低碳经济的增长点,从而改变我国在传统能源产业中的不利地位,为相关企业在国际市场的融合和领先创造机遇。

(3)CCS技术可有效保障能源安全,促进可持续发展。由于CCS技术优势在于可减少使用化石能源造成的二氧化碳排放,因此它在全球的应用行业也均以化石燃料电厂为主,尤其是燃煤电厂,我国也不例外。但对能源结构以煤为主的我国来说,CCS如果能与煤炭的转化和加工如煤制油、煤制气结合起来,对于保障我国的能源安全,促进可持续发展也具有着非常重大的保障作用。因此,CCS技术在煤的转化和加工领域的应用将是中国独有[10]。如果中国可以通过CCS技术的应用从而实现煤炭从开采、到转化以及终端利用的整个煤炭利用全过程的近零排放,那么CCS技术将不仅仅发挥一项清洁煤炭利用技术的功能,在保障能源供应和安全,减少温室气体排放,促进可持续发展的低碳经济发展全局中也将具有着至关重要的战略作用。

4 结语

作为一项新兴的碳减排技术,CCS技术对于我国发展低碳经济具有着极其重大的战略意义,为我国在低碳发展中提供了重要的减排战略选择、提升了低碳技术竞争力的机遇和保障能源安全,促进可持续发展的可能。因此,我国应重视并加快推进CCS技术的研发和示范项目的建设,分析该技术的应用对我国未来发展低碳经济的作用。现阶段,我国已对二氧化碳排放、CCS的源汇匹配及其关键技术环节开展了相关调查和研究,为CCS技术在中国的研究及未来可能的应用建立了基础平台。由于CCS技术目前的发展成熟程度以及关键技术的成本和能耗较高,我国应持续密切关注和追踪该技术的发展,加强其研发和示范,进一步提高技术的安全性和可靠性,为实现可持续发展的低碳经济做出最大努力。

[1]Department of trade and Industry.Energywhite paper:Our energy future-creating alow carbon economy[M].London:TSO,2003.

[2]Stern N.Key elements of a global deal on climate change[M].London,2008.

[3]中国统计局.中国能源统计年鉴2007[M].北京:中国统计出版社,2008.

[4]任立.低碳经济与中国经济可持续发展[J].社会科学家,2009(2):47～50.

[5]Kaya Yoichi. Impactof carbon dioxide emission on GNP growth:Interpretation of proposed scenarios.Paris:Presentation to the energy andindustrysubgroup,responsestrategies working group,IPCC,1989.

[6]IPCC.IPCC special reporton carbon dioxide capture and storage[M].Geneva:WMO/UNDP,2006:3-5,29～30.

[7]陈文颖,吴宗鑫,王伟中.CO2收集封存战略及其对我国远期减缓CO2排放的潜在作用[J].环境科学,2007,28(6)1178～1179.

[8]刘嘉,李永,刘德顺.碳封存技术的现状及在中国应用的研究意义[J].环境与可持续发展,2009,2:25～27.

[9]IEA.Energy technology perspectives[M].Paris:France,2008.

[10]气候组织.CCS在中国:现状、挑战和机遇[M].北京,2010.

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1673-288X(2010)06-0046-04

刘嘉(1980—),男,上海人,博士研究生,主要从事能源资源与可持续发展和全球气候变化研究。