关于CCUS技术发展与标准建设的思考

韩桂芬，张 敏，包 立

(1.国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 210003;2.东南大学自动化学院，江苏南京 210018;3.法国巴黎电子信息学院，法国 巴黎 75004)

1 CCUS技术发展及其重要意义

中国政府在“十二五”规划中进一步明确了能源战略和减排的基本思路，以应对日益严峻的能源和环境问题。中国设定了到2020年碳排放强度比2005年水平下降40% ～45%和“十二五”期间碳排放强度降低16%～17%的减排目标，并制定和实施了一系列节能减排方案。作为火电消费大国，煤炭能源战略和环境保护受到政府高度重视，也关系到全国人民的切身利益。

二氧化碳捕集、利用与封存(Carbon Capture，U-tilization and Storage简称CCUS)作为一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术，被认为是中国清洁煤战略的重要技术选择之一。应用CCUS技术将帮助中国有效减少二氧化碳排放，从而达成国家减排目标、履行国际责任;同时，由于CCUS对燃煤发电和煤化工清洁化、低碳化发展的积极影响，对富煤贫油的中国具有特殊意义，有利于在保证能源安全的同时积极应对气候变化。

2 中国发展CCUS的基本原则和相关政策

2.1 中国发展CCUS技术的基本原则

我国发展CCUS技术的基本原则主要有以下三个方面:

(1)在碳捕集与封存技术还没有成熟的今天，应将重心和优先放在加强技术开发上。碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，有望实现化石能源使用的CO2近零排放，可能成为未来控制温室气体排放的重要手段之一。但是，碳捕集、利用与封存技术总体上仍处在研发和示范阶段，目前仍存在许多制约其发展的突出问题，包括能耗和成本过高、可持续发展效益不显著、长期封存的安全性和可靠性等。在碳捕集与封存技术还没有成熟的今天，我国应将重心和优先放在加强技术开发上。

(2)发达国家应率先示范CCS技术，并帮助发展中国家发展CCS技术。为促进CCS技术的发展与应用，欧盟、美国、澳大利亚等发达国家均已启动大规模的计划推动CCS技术的研发与示范，并在G8，G20等框架下积极推动CCS在全球范围的发展。在联合国气候变化框架公约(UNFCCC)框架下“发达国家应率先示范CCS技术，并提供资金、技术转移和能力建设的支持，帮助发展中国家发展CCS技术。”

(3)应关注二氧化碳资源化利用的新方法、新技术的合作研究与开发。CO2是工业活动的必然产物，对其进行捕集和封存在经济上是纯耗费的行为，如能加以资源化利用，可创造额外的经济效益。因此，研发创新型的CO2资源化利用技术应得到格外关注。中国对碳捕集、利用与封存技术(CCUS)给予了积极的关注和高度重视。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)》在先进能源技术重点研究领域提出了“开发高效、清洁和二氧化碳近零排放的化石能源开发利用技术”;《中国应对气候变化科技专项行动》明确将二氧化碳捕集、利用与封存技术开发作为控制温室气体排放和和减缓气候变化的重要任务。尤其关注二氧化碳资源化利用的新方法、新技术的合作研究与开发。

2.2 中国发展CCUS的相关政策

中国对CCUS技术给予了积极的关注和高度重视。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)》、《中国应对气候变化科技专项行动》、《国家“十二五”科学和技术发展规划》等科技政策文件中均明确提出要将CCUS技术开发作为控制温室气体排放和减缓气候变化的重要任务，积极支持和引导CCUS技术的研发与示范。在先进能源技术方面，重点探索二氧化碳捕集、利用与封存等方向的前沿技术。

在2012年4月国家科技部发布的《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》中提出:“十二五”期间，将加大在二氧化碳捕捉与封存(CCS)方面的研究和技术开发，进一步开展理论研究与技术攻关，实现自主知识产权核心关键技术突破以及相关标准的制定，逐步缩小与国外差距和实现技术引领，并将“燃煤污染治理，二氧化碳分离、埋藏及利用技术”作为重点方向和重点任务加以扶持，将“建设3～5万t级/年CO2捕集与资源化利用全流程工艺，主要研究开发和示范富氢或富CO2等非常规燃烧技术”作为关键核心技术。

3 国内外CCUS发展动态及标准现状

3.1 国外CCUS技术发展动态及标准现状

目前，美国、加拿大、澳大利亚以及一些欧洲发达国家都成立技术联盟，制订CCS技术发展规划，并投入大量资金进行相应的技术研发、标准研究、法律法规制定、示范工程应用、项目整体部署，为CCUS技术发展提供技术支撑和决策支持。

美国的CCS项目主要由能源部负责，通过创办碳封存论坛、组建地方碳封存合作关系框架以及成立碳捕获与封存工作组来进行统一管理和部署。加拿大开展的CCS项目超过100项，主要集中在二氧化碳捕获与地质封存两个方面。碳捕获研究主要由CANMET能源技术中心组织开展，碳封存主要是Weyburn－Midale项目以及阿尔伯达省的驱油、驱煤层气及深部咸水层封存项目。

澳大利亚的CCS项目是围绕国家低排放煤炭计划发展目标(加快包括CCS技术的低排放煤炭技术利用，实现煤炭燃烧温室气体减排)进行的，目前提议或正在开展的CCS项目有13项。

欧盟国家CCS项目由欧盟委员会提供统一的政策引导，并且可以从欧洲经济刺激计划中申请资金。未来电力联盟:该计划是为了配合美国能源部10亿美元的FutureGen计划而成立的，是具有政府和企业背景的非营利性国际合作计划，致力于零排放燃煤技术的研发和示范。成员企业主要是来自美国、英国、澳大利亚和中国的煤炭生产企业、电力企业和煤炭相关设备提供商。欧盟GeoCapacity计划:区域性的合作研究计划，虽然有中国机构(清华大学)的参与，但主要的参与者都来自欧盟成员国和英国，其主要目的是评估欧盟和中欧、东欧新成员国领土范围内封存CO2的潜力，并开发和建立相关的方法学、模型和标准。欧洲零排放化石燃料电厂技术平台:由欧盟委员会发起，聚集了来自19个国家近40家组织机构的300多位专家，旨在通过推动CCS技术的研发和大规模商业化发展近零排放的高效电厂。其工作主要涵盖专家咨询、技术研发、示范项目经验总结、信息整理与沟通。

在政策、法规及标准建设方面，美国、欧盟(挪威)、澳大利亚等国家和一些国际组织及联盟先后制订了CCS相关的政策、法规和标准，取得了阶段性成果:

(1)美国区域性碳封存联盟。为了在技术研发、基础设施建设、法律法规制订等方面对大规模CCS项目提供支持，美国能源部在2003年发起了由7个“区域性碳封存伙伴计划”(RCSPs，Regional Carbon Sequestration Partnerships)组成的工作网络。目前该计划是美国实现CCS商业化的核心举措。建立该计划的初衷是团结当地社会组织和社区的力量，集合各方专长、经验和视角，更准确的反映该地区的需求和关注点，从而使CCS技术的研发和示范能够符合在特定区域应用的要求。

(2)挪威船级社发布碳捕获与储存标准指南。2010年5月19日，挪威船级社(DNV)与国际知名油气企业合作，共同发布了《二氧化碳地质封存场地和项目的选择、特征描述和资格认证指南》。该指南在项目甄选、场地选择到终止、运营商将相关职责移交给该国政府进行管理等方面，为开发商、运营商和监管者之间的决策提供了一个涵盖二氧化碳封存项目完全生命周期的全面和系统过程指导。如根据最佳工程实践和技术，保证项目实施的连贯性和效率，帮助项目开发商选择并管理封存场地;通过标准的、全球认可的程序框架，考虑到每个可能场地的独特性，帮助监管者验证、评估，选择证明合适的二氧化碳地质封存场地;并将为政府间实施国际二氧化碳的地质封存监管框架的协调统一提供帮助。该指南综合了油气行业内的最佳实践，反映了当前和正在制订的与CO2地质封存有关的法规、标准和指令，并吸取了全球研发和CCS试点项目的经验和教训。这是迄今为止世界上最全面的碳捕获与储存(CCS)指导原则。

(3)修改现行法律体系，规范CCS发展。欧盟CCS行动指南(2009/31/EC)在现有法规的基础上广泛增补了CCS相关的条款，对CCS项目捕集、运输和封存各环节涉及的规划、许可证、实施、评估和长期责任等关键问题提供了基本的法律依据，为各成员国开展CCS项目奠定了一定的法律基础。

(4)CO2捕集计划(CPP)。由七家能源公司组成(BP、雪佛兰、康菲、壳牌等)，旨在降低 CCS成本、研发新一代CCS技术。CCP由来自各成员组织的代表组成的理事会管理。来自学术界、咨询公司和其他独立机构的专家组成的评议组负责审阅和推荐项目方案并定期扩展新的研究领域。项目实施依靠四个工作组的紧密合作和共同决策。这四个小组分别关注捕集，封存、监测与检验，政策与激励，传播与沟通等四个方面的研究。

3.2 我国CCUS技术发展及其标准现状

3.2.1 我国CCUS技术发展现状

我国政府对CCUS技术给予了积极的关注和高度重视。《中国碳捕集、利用与封存技术发展路线图》较系统地评估了我国CCUS技术发展现状，提出了技术发展的愿景和未来20年的技术发展目标，识别出各阶段应优先开展的研发与示范行动，并针对我国全流程CCUS示范部署、研发与示范技术政策和产业化政策研究等提出建议。通过路线图的研究，明确CCUS发展愿景、阶段目标、重点方向等，对指导我国CCUS关键技术研发和全流程示范部署具有重要意义。

在CCUS发展规划方面，“十二五”期间将深化CCUS技术在我国长期发展潜力、障碍、风险和影响的评估，进一步明确其在我国控制温室气体排放和能源长期发展战略中的地位和作用，重点支持关键技术的研发。同时，着力推动二氧化碳资源化利用技术的研发，提高碳捕集、利用和封存技术的可持续性。同时，中国科技部等相关部门围绕CO2捕集、运输、资源化利用与封存相关科学理论、关键技术、示范应用及相关战略等进行了比较系统的部署，旨在加强技术创新，促进能耗和成本降低，深化和拓展CO2资源化利用途径，提高其可持续发展效益。

截至2010年底，已有2个IGCC煤液化项目、3个IGCC示范电厂和1个用于IGCC电厂的汽轮机示范项目的研发和建设列入国家“863”计划。2011年初，多个与CCUS相关的“十二五”国家科技支撑计划项目也通过了专家论证。神华、中石油、中石化、华能、中电投等企业已经率先开展了CCUS技术的研发和示范。目前，国内的CCUS示范项目已有50%投运或实现了阶段性目标，积累了一定的技术经济数据和工程经验，为我国开展CCUS标准体系建设打下了良好的基础。

3.2.2 我国CCUS标准现状

在标准建设方面，我国政府也给予了高度重视，在相关领域的“十二五”规划中都将其作为重点方向和重点任务，进一步明确了政策需求和导向。研究制定指导性和鼓励性政策，营造有利于碳捕集、利用和封存发展的政策环境。加强法律法规及标准体系建设，降低可能出现的长期环境风险，引导技术安全发展。

2012年3月，我国国家标准管理委员会发布的《标准化事业发展“十二五”规划》要求:加强能源资源、应对气候变化等领域的标准化工作，形成清洁煤技术、应对气候变化、环境质量、污染物排放等10大重要标准体系，促进节能减排技术的推广应用，服务节能减排约束性目标的实现。

《2012年全国标准工作要点》中提出:开展应对气候变化标准化工作，积极参与碳排放与碳捕获国际标准化工作。在《“十二五”技术标准专项规划》中提出:“加强节能减排等领域国际标准的培育和孵化，持续开展重要国际标准跟踪及其与我国标准比对研究”。在《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》中提出:“十二五”期间，将加大在二氧化碳捕捉与封存(CCS)方面的研究和技术开发，进一步开展理论研究与技术攻关，实现自主知识产权核心关键技术突破以及相关标准的制定，逐步缩小与国外差距和实现技术引领。这一系列推进政策，为我国开展CCUS技术及相关技术标准研究及标准体系建设奠定了政策性基础和制度保障。

4 CCUS技术发展与标准建设思考和建议

实践表明，技术标准对产业的发展起着规范、提升以及引领作用。CCUS作为世界前沿技术，在发展初期，更需政策的护航和标准的支撑，因此，提出如下建议:

(1)依据我国CCUS发展规划和技术路线图，适时建立技术标准体系和法律、法规及规范。当前，CCUS技术标准体系在世界范围内尚处于初期甚至空白，标准体系尚未建立。我国关于二氧化碳捕获与地质封存的基本框架、配套政策、法律法规尚未形成，在政策和技术保障方面比较薄弱，因此，应结合我国国情，依据CCUS技术发展规划和《中国碳捕集、利用与封存技术发展路线图》，结合我国CCUS工程建设与示范应用经验，针对我国的环境影响评价、大气污染状况、地质矿藏开发等方面的具体情况，制定相关的法律法规及技术标准，为形成一个新的产业提供长远、持续和强劲的激励政策和技术保障，规范我国的CCUS技术发展和示范工程建设。

(2)系统规划CCUS标准建设，占领技术制高点。未来10年将是决定全球二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)技术发展最重要的时期，发展空间广阔。鉴于CCUS技术将在我国实现未来低碳目标方面发挥关键作用，需要从现在开始做好相关技术储备。我国在CCUS相关科研和示范工程应用进展上与国际几乎同步，应该抓住重大历史机遇，在世界标准格局未定型之前，应进行系统规划，加强CCUS技术标准体系建设，从而形成CCUS的标准体系和框架，并力争引导全球在这方面的发展趋势，从而实现我国在CCUS技术标准方面的全面领先，占领技术制高点，发挥标准对技术和产业的引领作用。

(3)调研市场需求，制定相关标准。CCUS作为前沿技术，其标准的制定更应坚持“需求驱动”的原则。因此，近期我国一方面应调研CCUS示范项目产业链上各环节对标准的需求，为我国CCUS国家标准和行业标准的立项和制定提供依据;另一方面，应重点对全国乃至世界范围内CCUS示范项目进行深入的调研和梳理，积累全产业链的工程经验和技术数据，为我国CCUS技术标准制定及标准体系建设打下坚实的基础;也为我国大规模开展CCUS做好准备。

(4)建立跨行业多部门合作机制。由于CCUS技术涉及电力、煤炭、石油、地质等不同行业、不同部门、不同专业技术领域，CCUS技术标准要涵盖不同的应用场景以支撑各类应用和服务，制定标准的难度相当大。因此，国家应把握技术发展方向，协调各行业、企业间的利益分配，促进跨行业多部门联合攻关，建立协作机制，明确各相关部门CCUS技术标准具体工作事项，进而有效开展CCUS标准体系建设工作。CCUS整体上还处于研发示范阶段，各方面的工作都刚开始起步，技术的进步、商业化的进程以及相关法律法规的完善、标准体系的建立都将是漫长的过程，需要各相关部门的共同努力。

［1］韩桂芬，张 敏，包 力.CCUS技术路线及发展前景探讨［J］.电力科技与环保，2012，28(4):9 －12.

［2］中国科学技术部.中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术进展报告［EB/OL］.http://toronto.china － consulate.org/chn/keji/t760530.htm，2010-10-13.