“碳捕获”的中国格局

闫 岩

2010年6月,靠“羊、煤、土、气”发展起来的内蒙古鄂尔多斯高原上,建起了一座让当地人扬眉吐气的环保工程——“碳捕获与封存”工业化示范项目。这项技术不仅能对燃煤电厂产生的二氧化碳进行捕集,而且还能把捕集到的二氧化碳封存在地下盐水层中。

碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,以下简称CCS)是将能源生产和使用过程中产生的二氧化碳捕集后进行封存,避免其排放入大气,引起或加剧气候变化的一项新技术,它除了直接减少二氧化碳的排放外,还能实现石油、煤炭等化石能源的可持续利用。

目前,全球每年燃煤产生的二氧化碳达90亿吨。科学界最为乐观的估计是,地下可埋存10万亿吨二氧化碳,保守估计这一数字亦达2000亿吨,这可能等于未来数百年燃煤产生的二氧化碳排放量,也与迄今为止人类已排放出的二氧化碳总量相当。

“CCS技术可以快速、大规模地降低大气中的二氧化碳浓度,能在使用煤作为主要能源的条件下,实现二氧化碳减排的目标。”中国科学院南海海洋研究所研究员周蒂对此感到乐观。

CCS中国初布局

在美国、德国和印度,一半以上的发电是靠烧煤,而这一比例在中国则高达70%。业界的看法是,不论中国如何加大可再生能源的利用,在可以预见的未来仍将很难把能源对煤炭的依赖度降低到50%以下。

“这也就意味着,为中国燃煤电厂排放的二氧化碳寻找出路的问题,将长期困扰我们。”中国科学院武汉岩土力学研究所研究员李小春告诉《中国新闻周刊》,在全球应对气候变化的情况下,CCS成为一个必须考虑的减排途径。

在鄂尔多斯项目建设之前,中国已有三个CCS工程:2008年投产、位于北京的高碑店热电厂项目;2009年投产的上海石洞口第二热电厂项目;2010年1月20日投产的重庆合川双槐电厂项目。其中前两个项目隶属于华能集团,第三个项目则为中电投集团所运营。

但上述三个项目都仅仅运用了CCS技术的前半部分——碳捕获,对于碳封存技术并未涉及。由神华集团在鄂尔多斯建立的项目则在碳捕获之后,首次使用了封存技术。

作为广东省CCS项目的负责人,周蒂牵头的中英合作“广东省二氧化碳捕获与封存可行性研究”在今年3月宣告启动。据介绍,该项目将会对选定的新建电厂做CCS技术的“捕集预留”建议,对电厂需要如何设计、成本会增加多少等问题给出答案,并与未做捕集预留而在后期强制改建碳捕获装置的工程进行对比。

周蒂表示,“国内任何一个二氧化碳排放量高的大型企业,只要其寿命在50年以上,就必定会在其生存期间承担二氧化碳减排任务。二氧化碳捕集预留将可以减少企业因事后改造而引发的资金和时间成本。”

中国已建成的CCS项目都在长江以北地区,而与北方产煤省份相比,广东作为能源有限的发达省份,“减排”比“节能”具有更大的潜力和必要性。周蒂认为,广东在发展CCS上存在一定的优势,如经济基础好、政府有良好的意识等,而且,广东临近海洋的地理优势也将为二氧化碳的封存提供方便。

顺畅的开局

作为富煤少油的国家,近年来数个碳捕获装置的接连“开张”,标志着中国在减少温室气体排放技术上迈出了重要的一步。而在此前,与从2001年开始就在CCS上耗资7000万欧元的德国等西方国家相比,此项技术在中国一直未被重视。

直到2006年,中国和澳大利亚把CCS作为两国合作的重点。当年,国家发改委给华能集团下了一个任务:在2008年奥运会开幕之前,新建的CCS示范项目要投入运行。

作为华能高碑店和石洞口两个热电厂CCS项目的负责人,西安热工研究所有限公司总工程师许世森见证了CCS技术在中国的发展历程。

自建成至今两年的时间里,位于北京东郊的高碑店热电厂碳捕获装置已经得到了一些碳捕获的数据。该厂捕获的3000多吨二氧化碳,全部以每吨500元至600元的价格外销给气体商以满足工业和食品等行业对二氧化碳的需要。商业运作的盈余让碳捕获装置得以成功地持续运作。

“之所以前两个项目仅做捕集,是由于封存的成本太高。目前中国需要让捕获的二氧化碳得到利用,这样才能维持捕获的稳定运行,通过稳定运行才能考验工艺是否可靠。”许世森告诉《中国新闻周刊》。

不过,从示范到大规模工业化,碳捕获的消纳方法必须寻找新的路径。“下一步我们计划和石油公司合作,开展‘二氧化碳驱油示范项目。虽然这对电力行业和石油部门是双赢,但还是需要国家层面的协调。”据许世森介绍,二氧化碳驱油是将二氧化碳注入油井,以此提高采油效率。

但是,即使将二氧化碳驱油与二氧化碳商业利用加在一起,也只能消纳二氧化碳排量的少部分。“最终的做法还是要进行封存。”许世森担心的是,二氧化碳的封存没有经济利润可言。在他看来,“要想减排,就要实现大量封存。届时只能依靠政策的支持了,比如通过收碳税的方式。另外,也要靠大家认知的转变。”

攻关封存技术

碳封存是指将大量捕获到的二氧化碳,存储在地质结构之中,从而减少二氧化碳的排放。目前常见的三种封存方式是:将捕获的碳封存于地下底层的自然孔隙中;地质深层的盐水层封存;以及海洋封存。

据周蒂介绍,海洋封存又分为海底下封存和海水层封存。将二氧化碳封存在海底以下,在技术上是完全可行的。挪威曾在 1996年完成一项碳回灌海底的工程。联合国相关机构检测证明,其至今仍是安全的。但在海水层中封存碳还有较大的不确定性。“因为碳溶于水后,质量变大会下沉到海底。这是否会影响海底生态还有待考证。”周蒂说,除海洋封存外的另外两种封存方式,也同样存在着不确定性。

“目前的难点是对地质的勘探是否准确,对封存地点地质构造的勘察是否有把握;埋存下去后要进行监测,到底能保存多久,可能会从什么地方泄漏,所有这些都需要进行示范。”许世森说,目前,中国对于碳封存技术的研究正在升温,中科院、电力、石油等部门对此都很感兴趣。

去年6月,欧盟委员会通过了一个最高资助额达5000万欧元的新计划,资助中国CCS项目的建设与运行。与此同时,中美之间在 CCS上的合作也已经展开。

英国、澳大利亚等国家已经着手建立CCS相关的法规和标准,而中国在这方面尚未起步。如此真空领域,监管部门很难对CCS的选址、运输、运行以及后续活动进行科学、合理的评估和管理。

尽管如此,许世森还是乐观地估计,中国在CCS技术上并没有太多的瓶颈,关键是能否获得政策和资金上的支持,以及实现部门间的协作。“国家以前对CCS的投入很少,仅有的一些也只是用在实验室研究上。”但是许世森相信,CCS技术必将进入国家“十二五”规划中。★