我国发展二氧化碳捕集与封存技术的挑战及对策建议

甘志霞，刘学之，尚玥佟

（北京化工大学经济管理学院，北京 100029）

我国发展二氧化碳捕集与封存技术的挑战及对策建议

甘志霞，刘学之，尚玥佟

（北京化工大学经济管理学院，北京 100029）

二氧化碳捕集与封存（CCS）技术对于以煤炭为主的能源结构的我国，具有特殊意义。目前，CCS技术在我国还处于研发和示范阶段，离大规模商业应用还有很长一段距离，主要面临高能耗、高成本、安全问题突出、跨部门合作、资金不足等诸多挑战。本文针对这些挑战，试图提出一些对策建议。

CCS技术；安全；跨部门合作；投融资；绿色煤电

目前，气候变化问题日益成为全球关注的焦点问题。CCS（二氧化碳捕集与封存）技术由于其巨大的减排潜力和长期减排成本低廉成为了减缓气候变化的关键技术，近年来引起了世界各国的广泛关注［1］。中国计划到2020年碳排放强度比2005年下降40%~45%；在“十二五”规划中，中国明确了未来五年碳排放强度将下降16-17%的减排目标，这些减排目标都需要通过一系列减排技术来实现。由于CCS与化石能源系统有良好的结合度，而我国的能源结构以煤炭为主，CCS技术恰好能够持久清洁地利用我国丰富的煤炭资源［2］，因此，CCS技术不仅有助于减排二氧化碳，更能有效地保障我国能源安全。

1 世界各国CCS技术政策的发展动向

世界各国普遍将CCS 技术视为解决目前日益增长的能源需求和二氧化碳排放量控制的这对矛盾的一种有效方案。为确保在未来能源与环境竞争中取得优势地位，各国都十分重视CCS的研发与示范，各国政府、私营机构、高校及科研机构都在努力推动研究CCS研发和商业化可行性。

一些国际组织如IEA和国家政府正在积极制定和完善有关的法律规范体系以及CCS技术推广机制，并借此建立CCS技术认同、快速发展的有利环境。

（1）为CCS技术与其他减缓气候变化的技术提供公平平等的发展机会，要考虑把CCS技术纳入基于市场的排放贸易框架中，并且在CCS相关的国际法律和协定中确定碳封存的法律地位。

（2）逐步建立适合各国国情的国家法律和规范框架，为推行CCS技术项目产业化做准备。

（3）收集现阶段示范项目中行之有效的规范和激励机制，制定适应复杂市场条件的激励政策。

（4）制订国际一致的技术标准指南，如二氧化碳封存地点的确定、监测规范、长期核查机制等。

（5）为增加公众对二氧化碳封存工作的了解和认可，通过法律规定，强制公共部门和私人企业向公众开放相关碳封存工作的信息［3］。

2 CCS技术在我国发展所面临的挑战

我国正在积极推动CCS技术的研发工作，并正在开展一些CCS示范项目，已经投运和在建的项目有12个，积累了一定的技术经济数据和工程经验。这些项目主要由国有大型企业实施，如华能、神华、中石化、中石油、中电投等。

目前，CCS技术在我国还处于研发和小规模示范阶段，离大规模商业应用还有很长一段距离，我国CCS技术的发展目前还没有统一的管理部门，跨部门合作存在障碍，资金来源上以政府和中央企业投入为主，还没有专门的CCS安全和监管的法律法规，私人企业参与CCS的积极性不高［4］。

2.1 高能耗和高成本

高能耗是阻碍CCS商业化应用的主要技术挑战，CCS能耗高主要集中在捕集环节，在现代化燃煤电厂中，将所排放CO2的80%捕集，并压缩到可输送的压力，将使电厂的能耗增加24%~40%。因此，CCS技术实际上是通过消耗额外的能源换取碳排放的降低。

捕集成本高是阻碍CCS商业化应用的又一重要原因。在目前的技术水平下，不论是IGCC电厂配合燃烧前捕集技术，还是普通热电厂的燃烧后捕集技术，引入CO2捕集环节都将造成大量的额外资本投入和运行维护成本，从而使总体发电成本增加。而且，为确保地质封存的安全性所要求的长期监测、事故应急响应和可能的赔付等也会加重CCS的成本负担［5］。

3.2 安全问题突出

CO2是一种无色无味的微毒气体，在自然状态下是无害的。但是CCS技术处理的是高浓度和高压下的液态CO2，一旦在运输、注入和封存过程的任何环节发生泄漏，就可能会危及现场操作人员的人身安全，甚至会对泄漏地附近的居民和生态系统造成不良影响。大规模的CCS 技术应用可能引起环境风险，如运输和封存的CO2泄露到大气中，降低CCS技术对减缓气候变化的作用；CCS 技术对局部地区环境甚至人体健康产生的不利影响，如地下水污染等［6］。由于目前我国CCS的环境监测、安全技术和安全管理体系尚不完善，这在某种程度上加重了对CCS项目安全问题的忧虑。

2.3 跨部门合作面临巨大挑战

我国CCS项目全产业链牵涉到捕集、运输和封存三大技术环节以及多种形式的利用，涉及电力、煤炭、化工、油气和运输等多个行业，但由于行业属性和企业需求的差异，会引发各种各样的问题，这些问题都将成为发展CCS项目的重大挑战，而且随着示范项目逐渐增加，这些问题带来的影响将愈发明显。比如电力和煤化工行业捕集到大量的CO2，必须依赖下游产业帮助消化，但目前CO2工业化利用市场容量还很小，这迫使电力和煤化工行业向油气企业寻求合作。

此外，CCS的跨部门属性还体现在CCS的管理涉及我国多个政府部门，如科技部主管CCS技术研发；发改委综合考虑CCS技术对能源供给安全、CO2减排、经济结构转型等的影响；工信部关注CCS应用带来的新兴产业和市场以及对传统行业之间合作的促进作用；国土资源部主要关注CCS项目的地理边界、对土地利用规划的影响、封存地址筛选和潜力评估等问题；环境保护部主要考虑环境影响评价、环境监测、生态环境保护问题等；海洋局主要考虑根据相关国际国内法律法规，明确界定可实施CO2封存的海域和大陆架范围，评估和控制CO2运输、注入和封存对海洋生态环境造成的影响。这种多部门管理的态势势必带来很大的协调成本，在我国，跨部门合作和沟通向来存在障碍，因此，CCS的跨部门合作将面临巨大挑战。

2.4 面临很大的资金压力

CCS从研发、示范到大规模商业化应用需要大量的资金。发展CCS 在世界范围内都存在着巨大的资金缺口，且缺乏明确的投融资机制。目前国际上的CCS技术研发和项目示范的资金主要来源于政府公共资金投入，在挪威、美国、欧盟、英国等发达国家，CCS 技术研发和示范的资金来自政府公共资金，包括政府补贴、减税、公私合营研究、成立公共基金、开展国际合作等。此外，国际金融机构，如世界银行和亚洲开发银行，以及一些主权基金和主权贷款，如EIB 的Climate Change Loan 也可被纳入公共资金的范畴［7］。目前，企业和私营机构没有足够动力开展CCS技术研发和应用，这主要源于相关激励政策的缺位。在CCS的大规模商业应用阶段，CCS所需的资金来源必然是多元化的，而且以私人投资为主。

3 推动我国CCS技术发展的对策建议

3.1 制定统一的CCS技术发展规划和技术路线图

CCS技术的顺利研发、示范以及推广与国家的政策导向是紧密相连的。首先通过国家政府的顶层设计由相关部门制定出完整的发展规划和技术路线图，各企业、科研机构和政府组织才能明确CCS发展的方向和重点。在此基础上，政府才能出台一系列优惠政策，并保证CCS技术发展拥有持续稳定的资金投入。

例如，在2009年英国公布了其CCS技术路线图。在此基础上，英国相继出台了一系列CCS的相关法律法规，并举办了多场CCS技术研讨会，从多方面促进了CCS在其国内的发展。2009年，国际能源署（IEA）发布了CCS技术路线图,旨在指导包括CCS和其他先进能源技术在内的新技术的研发及合作。我国可以此为指导，制定适合我国国情的CCS技术路线图，围绕技术、法律、政策、金融以及公众参与等方面提出规划，以推动CCS技术在我国从目前的研发、示范到未来的商业化。

明朗和稳定的政策环境有利于激发企业、大学和科研机构参与研发和推广CCS的积极性。我国首先应明确CCS技术的管理权限，指定一个主管部门负责CCS相关工作，避免职能交叉和重叠，和由此带来的冲突成本。并负责联合企业利益相关者实施规划，在加快研发CCS技术的基础上，推动建立CCS技术先进的商业运营模式。

3.2 加强有关CCS的环境和安全法律法规建设

欧盟、美国、澳大利亚等国家和地区是CCS 技术的主要倡导者，也是法制化管理CCS 技术的主要推动者。目前已出台的CCS 管理法规包括欧盟《碳捕集与封存指令》、美国的《CO2捕集、运输和封存指南》、澳大利亚《CO2捕集与封存指南-2009》以及IEA 提出的CCS 技术路线图在这些针对CCS 项目的管理文件中，都尤其强调了CCS 技术的环境安全问题。

国际上关于CCS 技术环境安全的管理文件为中国制定完善的CCS 环境安全法规提供了良好的基础，结合中国已有的，应用于环境影响评价、大气污染、地质、矿藏开发等方面的法律法规的经验，项目核准程序、工程监督检查、环境影响评估、项目监测、事故应急响应和场地关闭管理等方面将是中国在加强CCS 技术的环境影响及安全管理方面的重点［8］。

3.3 建立跨部门合作激励机制

要促进跨行业多企业合作，有效的方法是形成CCS项目设计和运营的一套先进的商业模式，让电厂和煤化工企业捕集CO2和油气公司封存CO2都从中获益收益，从而带动技术、服务、设备提供商组成的配套产业运转。

建立成功商业模式的根本前提是要使减排CO2有利可图，使CCS给企业带来的收益（包括减少的罚款）高于CCS成本，如建立碳市场、征收碳税和对减排进行补贴等。

在CCS 产业链条上，设备、技术和服务供应商是绝对收益方，但煤炭、电力、石油化工等行业企业，作为项目开发业主，即可能受益，也承担技术失败、市场不发展等带来的风险，而且还面临在现有政策和市场环境下产生的利益冲突等问题。因此，国家应把握技术发展方向，并积极制定企业合作机制，协调各企业间的利益分配，促成跨行业合作，挖掘企业的投融资潜力［9］。

3.4 建立灵活的融资机制

CCS大规模减排意义在于实现CCS的大规模应用，但是从研发和示范到大规模应用需要大量的资金注入。有了充足的资金投入，通过不断研发和示范，CCS技术才能走向成熟，走向大规模应用。

从目前的CCS 技术发展来看，示范阶段的公益性大于营利性，早期示范阶段无法依赖市场机制融资，需要政府直接投资。而在大规模推广阶段，可采用低碳能源供应配额、以标准的形式强制推广、碳定价加入全球碳市场、CDM 机制、拍卖排放额度和增加碳税交易、免费排放额度改变电价、新税种和非税特别费等机制融资。而在CCS 商业化应用后，私人资本将起主导作用。对单个技术而言，私人资本有可能在早期进入，抢占技术前沿和相关设备制造市场。但私人资本的参与程度有赖于国际间明朗的气候政策，以及清晰的投资回报潜力。

3.5 大力推动绿色煤电项目发展，促进CCS技术应用

中国的能源结构以煤为主，根据IEA 的预测，到2050 年在基线情景下中国的排放量将占世界总排放量的27%，其中大部分排放将来源于煤炭。“绿色煤电”技术是以整体煤气化联合循环（IGCC）和CCS技术为基础，以联合循环发电为主，并对污染物进行回收，对二氧化碳进行分离、利用或封存的新型煤炭发电技术。绿色煤电是适合我国能源结构的一项绿色发电技术。

CCS技术作为绿色煤电的关键技术，在很大程度上影响着绿色煤电的发展。因此，为推动CCS技术的发展，可以以推动绿色煤电项目发展为契机，进行CCS的示范和推广，在推动我国清洁煤项目的基础上进一步加大CCS技术研发。

［1］ IEA. CCS Roadmap［R］. International Energy Agency. 2010.

［2］ The Climate Group. CCS in china［R］. The Climate Group. 2010.

［3］ Heleen Groenenberg. Heleen de Coninck. Effective EU and Member State policies for stimulating CCS ［J］. ScienceDirect. 2008.

［4］ CCS在中国：18个热点问题［R］. The Climate Group. 2011.

［5］ Liang Dapeng. Wu Weiwei. Barriers and incentives of CCS deployment in China: Results from semi- structured interviews ［J］. ENERGY POLICY. 2009.

［6］ Dennis Best. Brendan Beck. Status of CCS Development in China［J］. ScienceDirect. 2011.

［7］ 王志强，欧盟和德国碳捕获与封存技术发展现状及展望［J］. 全球科技经济瞭望，2010，25（10）：15-26.

［8］ 邹乐乐，张九天，魏一鸣，二氧化碳封存技术相关国际法规与政策的回顾与分析［J］. 中国能源. 2010, 32（4）: 15-18.

［9］ 范英，朱磊，张晓兵，碳捕获和封存技术认知、政策现状与减排潜力分析［J］.气候变化研究进展，2010, 6（5）: 362-369.

The Challenge and Suggestion of Developing CCS Technology in China

Gan Zhixia，Liu Xuezhi，ShangYuetong
（School of Economics and Management, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China）

Due to energy structure based on coal, CCS technology has special meaning for our country. At present, CCS technology lies on the stage of R&D. There is a long distance to large scale deployment, facing many challenges such as high energy consumption, high cost, safety problem, trans-sector cooperation and absence of money and so on. The article attempts to propose some suggestion.

CCS technology; Safety; Trans-sector cooperation; Investment and finance

北京化工大学中央高校基本科研业务费项目（ZZ1028）

2011-08-05

甘志霞（1978-），女，山东邹城人，副教授，管理学博士；研究方向：低碳技术创新与政策。

F062.2

A

（责任编辑 刘传忠）