中国密集试水“ 碳捕获”

闫 岩

2011年3月10日，上，大型油田和煤层开发重大专项技术亮相北京“十一五”国家重大科技成就展。 摄影/阿青/CFP

短短半年时间，相继有三个CCS（碳捕获与封存）示范项目在中国投产或开建，中国能源企业在CCS项目上的试水热情达到前所未有的高度。

2010年6月，神华集团CCS工业化示范项目在鄂尔多斯高原开工。此前，中国已有三个CCS示范项目投产，分别为：2008年投产的位于北京东郊的高碑店热电厂项目，2009年岁末投产的上海石洞口第二热电厂项目和2010年1月20日投产的重庆合川双槐电厂项目。其中前两个项目均隶属于华能集团，第三个项目则是中国电力投资集团所运营。

尚需打通技术链

所谓CCS技术，就是将能源生产和利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。

在全球应对气候变化的的前提下，CCS技术似乎成为一个必须被考虑的节能减排途径。科学界最为乐观的估计是，地下可埋存10万亿吨二氧化碳，保守估计亦达2000亿吨，这相当于未来数百年通过燃煤产生的二氧化碳排放的总量，或截至目前人类的二氧化碳总排量。

这让很多科学家对CCS技术的运用前景持乐观态度，“CCS技术可以快速、大规模地降低大气的二氧化碳浓度，在继续使用煤作为主要能源的条件下，实现二氧化碳减排目标。”中国科学院南海海洋研究所研究员周蒂这样评价。

CCS技术可以分为二氧化碳的捕集、运输以及封存三个步骤。让神华集团自豪的是，与其他三个CCS示范项目仅进行碳捕获相比，其新开工的CCS工业化示范项目还将会把捕集到的二氧化碳封存在咸水层中。这将是中国第一个全流程的CCS示范项目。

虽然二氧化碳的捕捉和运输技术都比较成熟，地质埋存也有先例，但到目前为止，碳封存仍旧是CCS技术中最复杂的环节。目前常见的三种封存方式，是碳封存于地下底层的自然孔隙中、地质深层盐水层及深海封存。

二氧化碳的海洋封存分为海底以下封存和海水层封存。将二氧化碳封存在海底以下，从技术上来讲是完全可行的。但在海水层中封存碳还有很大的不确定性。“因为碳溶于水后，质量变大会下沉到海底。这是否影响海底生态有待考证。”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。

科技部21世纪议程管理中心副主任彭斯震不久前在《CCS在中国：现状、挑战和机遇》报告发布会上表示，从全球范围来看，CCS技术仍处于研发和示范阶段，该技术的发展和大规模应用还存在一些突出的问题。

但是，作为华能高碑店热电厂和石洞口热电厂两个CCS示范项目的总工程师，许世森对CCS技术充满信心，“中国在CCS技术上没有太多的瓶颈。”

“目前的难点是对地质的勘探是否准确，对一个地点的地质构造是否有把握；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。

2011年3月10日，北京“十一五”国家重大科技成就展上，大型油田和煤层开发的二氧化碳捕集、驱油和埋存技术展台。 摄影/阿青/CFP

大规模应用前路坎坷

虽然一些大型国有能源企业在CCS示范项目上做着积极的尝试，但CCS项目还未获得中国政府的大力支持。

由于CCS技术是由各国达成的二氧化碳减排协议所强制创造出来的，它缺乏一个自然需求的市场，因此政府是推动CCS技术发展的关键力量。

“之所以我们的两个项目仅作捕集，是由于封存成本太高。目前中国掌握第一步——捕获，首先需要二氧化碳得到利用。只有得到利用，捕获才能实现稳定运行，通过稳定运行才能考验工艺是否合理。”许世森说。

“CCS技术建立在高能耗和高成本的基础上，该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的，中国当前应当更加重视拓展二氧化碳资源性利用技术的研发。”彭斯震说。

能源损耗是CCS技术存在的一个局限因素。二氧化碳的收集和压缩有可能会使燃煤电厂的燃料需求增加25%。

科技部21世纪议程管理中心副主任彭斯震22日在《CCS在中国：现状、挑战和机遇》报告发布会上表示，目前中国的首要任务是保障发展，CCS(碳捕获和封存)技术建立在高能耗和高成本的基础上，该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的，中国当前应当更加重视拓展二氧化碳资源性利用技术的研发。

首先，CCS技术在减排之外的可持续效益不明显，也就是说，将二氧化碳封存后，无法产生持续性的收益。其次，该技术成本较高，将提高电价，同时还将增加大量的额外能源消耗，高达20%以上。“这是一个两难的问题。”彭斯震表示。此外，CCS技术应用的安全性也还没有经过检验。

他认为，CCS技术发展和应用的程度最终取决于技术自身的竞争力,即需要通过大量开展研发与示范，促进能耗降低，拓展二氧化碳应用途径。“如果没有技术上的突破，二氧化碳捕集能耗和成本并不能随着大规模示范项目的开展而显著下降。必须不断加快技术的研发和创新。”

他表示，目前中国的首要任务是保障发展，如果单纯为了控制二氧化碳的排放，要额外增加20%以上的能源消耗和较高的投资和运营成本为代价，则该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的。

而加强国家层面对不同低碳技术间的部署与协调也至关重要。彭斯震表示，在低碳技术的推广应用方面，现阶段仍应以提高能源效率、可再生能源、新能源技术等更加成熟，环境与经济效益更加显著的领域优先，而不应盲目跟风新概念，而大范围仓促上马大规模的CCS项目。

在彭斯震看来，与重视和关注CCS相比，目前我国更应该重点开发CCUS(碳捕获、利用和封存)技术，即重视拓展二氧化碳资源性利用途径。“在中国发展CCUS要结合国情，并处理好与其他减排技术的关系。”

碳捕获与封存技术（CCS）投资缺口巨大。从2010年至2020年，CCS项目投资需1300亿美元，而目前各国承诺投资总额约为400亿美元（仅占31%），存在约900亿美元缺口。

上述表述来自于国际环保NGO气候组织（Climate Group）7月22日发布的最新报告，即《CCS在中国：现状、挑战和机遇》。该报告称，在世界范围内发展CCS都存在着巨大的资金缺口，且缺乏明确的投融资机制，尚需加强公共资金投入、吸引私人资金进入。

2010年6月，鄂尔多斯，国内第一个二氧化碳捕集与封存（CCS）工业化示范项目奠基现场。 摄影/邹庭龙/CFP

战略性技术储备

在新建的电厂项目中，做好CCS部署的预留工作。该研究还将包括对火电厂(燃气或燃煤)潜在的二氧化碳封存地点，以及未来对二氧化碳运输与封存所需的投资进行评估。该服务旨在促使电厂今后向碳捕捉与封存的转变，确保获得环境许可，同时对装备碳捕捉与封存的时间及相关成本进行优化。

目前中国碳捕集与封存无论在技术研发或项目示范上，均已有一定成果。一旦未来国际气候政策明朗化，碳捕集与封存技术开始大规模应用，借助在碳捕集与封存技术领域的优势，以及过去30年中积累起来的装备制造能力，中国具有在未来世界碳捕集与封存市场中占领一席之地的巨大潜力。

2010年3月18日，一项名为《广东省二氧化碳捕集与封存可行性研究》项目在广东宣布正式启动。由英国外交部战略项目基金和澳大利亚全球碳捕集与封存研究院共同出资。中科院海洋研究所、中科院广州能源研究所，中科院武汉岩土力学研究所，领先财纳投资顾问有限公司、英国爱丁堡大学及剑桥大学共同开展。

据介绍，该项目将会对广东省碳捕集与封存技术的可行性进行研究，并在广东省的两个电厂设立示范项目。“我们的团队里有世界上最有经验的专家，将会对选定的新建电厂做CCS技术的‘捕集预留’建议。考虑进行捕集预留的电厂需要什么样的设计，成本会增加多少，并与未作捕集预留的而在后期进行强制添加碳捕集装置所需成本进行对比。”周蒂这样介绍道。

上：2010年6月1日，鄂尔多斯，由十建公司承建的国内第一个二氧化碳捕集与封存（CCS）工业化示范项目，在神华集团煤直接液化现场开工。 摄影/邹庭龙/CFP

下：2010年6月，国内第一个二氧化碳捕集与封存（CCS）工业化示范项目开工现场。摄影/邹庭龙/CFP

“捕集预留”战略是指在设计新电厂时就预留将来安装捕集设备的空间并选择相应的设计方案。“据估计因此而增加的成本仅0.5%,但却为将来带来极大的效益……可以预期,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改造而引发的成本和时间。”周蒂曾这样表述。

此时，两个示范项目将落户的电厂并未确认，“这要看企业的态度，以及新建的火电厂是否有这方面的考虑和计划而定。”周蒂说。

早在2007年5月，广东省便公布了《广东省节能中长期专项规划》，规划指出广东省是国内常规能源资源最短缺的省份，并提出每万元GDP能耗由2005年的0.79吨标准煤下降到2020年0.57吨标准煤的目标。其中电力工业则是节能的重点领域的第一位。但是在这份规划中并未涉及到减排已经CCS技术的应用。而时至今日，在周蒂看来在广东开展CCS的一大阻碍也在于当地对于CCS的认知度不高。

目前广东省正在编制新能源路线图，作为该项目的负责人周蒂希望自己的研究将能为未来广东省未来的节能减排路线的提供科学的依据。“广东省在未来是否需要CCS，如何实现减排目标，这都需要一个科学的评估决策。”

在周蒂看来，广东省在发展CCS上存在着一定的优势，如广东省经济基础好，政府有着良好的意识，以及临近海洋将为二氧化碳的封存提供存储地。

“碳封存的技术并不成问题，重点是看要做不要做。”在周蒂看来，由于数量巨大，未来被捕集的碳还是要被封存，而决定碳封存的进度的将是政府在种种情况下作出的决策。

许世森则乐观估计，中国在CCS技术上没有太多的瓶颈，最大的问题是国家在政策和资金上的支持，以及部门间的协作。国家以前对CCS的投入很少，仅有的一些也是用在实验室研究上。

监管真空亟待填补

自建成使用至今，位于北京东部的高碑店热电厂碳捕获装置已经连续运转近2年时间，得到了一些碳捕获的数据。

要在电厂原有的设备上增设碳捕获装置，就会降低五至八个百分点的能效，这使得有人质疑碳捕获的成本问题。许世森就此表示：“绝对成本是始终存在的，要减排肯定要花代价。”

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都是双赢，但还是需要国家层面的协调。”许世森说。

所谓的二氧化碳驱油，是将二氧化碳注入油井，使得采油效率更高。不过，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数。“最终的做法还是要进行封存。”许世森最大的担心是，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。届时只能是政策方面的支持了，比如说通过收碳税的方式。另外，也要靠大家认知的转变。”

实际上，中国发展CCS技术仍面临着技术、资金、政策以及项目执行层面等诸多挑战。

在英国、澳大利亚等，已着手建立CCS相关法规和标准，中国这方面尚未起步。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合理、准确的评估和管理。