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今年9月22日，國家主席胡錦濤在聯(lián)合國氣候變化峰會上承諾中國2020年的單位GDP碳排放量將比2005年的水平有“顯著幅度”的降低。
在全球矚目的哥本哈根會議結束之后，記者了解到，中國華能集團在上海石洞口第二電廠建設的世界上規(guī)模最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程已進入調試階段，建成后每年可捕集10萬噸高純度的二氧化碳。
我國煤電碳捕集技術已走在世界前列
我國的碳減排工作壓力巨大，任重道遠。我國有近40%-50%的二氧化碳排放來自于燃煤發(fā)電，即便到了2020年，非化石能源僅有望占一次能源消費比重的15%左右，而更大的份額仍然為傳統(tǒng)化石能源所占據(jù)。因此在電廠開展二氧化碳捕集是我國最重要的碳減排技術路徑之一。
目前，電廠二氧化碳捕集技術路線主要有3種：燃燒前脫碳、燃燒后脫碳及富氧燃燒技術。其中，基于IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))的燃燒前捕集技術可能是能耗最低的路線，但我國沒有商業(yè)運行的IGCC電站，且超過6億千瓦的發(fā)電裝機是傳統(tǒng)燃煤電站。而燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術是最適合傳統(tǒng)燃煤電站，最有可能在近期實現(xiàn)商業(yè)化示范的技術。因此，燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術是我國近期降低單位GDP碳排放量的最佳及最有效手段之一。
中國華能集團公司于2008年7月16日在華能北京熱電廠建成投產(chǎn)了我國首座年回收能力3000噸的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集試驗示范系統(tǒng)，采用華能集團自主知識產(chǎn)權、由西安熱工研究院開發(fā)的、處于國際領先水平的燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集技術——從二氧化碳濃度為13%左右的煙氣中捕集出濃度超過99%的二氧化碳，再經(jīng)過精制系統(tǒng)，最終可生產(chǎn)出純度達到99.99%的二氧化碳產(chǎn)品，高于食品級的純度要求。
該系統(tǒng)投運一年來，裝置運行穩(wěn)定可靠，技術經(jīng)濟指標均達到設計值，二氧化碳回收率大于85%，日產(chǎn)最高達到9噸，已累計回收二氧化碳3500噸，并且全部進行了再利用，具有較強的示范性。
在此基礎上，華能集團于2009年在上海石洞口第二電廠建設目前世界上規(guī)模最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程，建成后每年可捕集10萬噸高純度的二氧化碳，為傳統(tǒng)煤電技術可持續(xù)發(fā)展和有效降低單位GDP碳排放量探索了新途徑。
目前，華能集團還在抓緊建設并運轉“華能上海電氣溫室氣體減排研究中心”和“華能北京溫室氣體捕集與處理實驗室”，進行關鍵技術的開發(fā)和示范運行，形成具有自主知識產(chǎn)權的燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術，為我國的低碳經(jīng)濟發(fā)展和單位GDP的有效降低做出貢獻。
華能集團投資建設的我國首座IGCC示范電站——華能天津IGCC示范電站也在今年正式開工，這是華能集團倡導的“綠色煤電”計劃第一階段的依托項目，爭取于2011年建成投產(chǎn)，并以此為依托，建設綠色煤電實驗室，利用試驗裝置研究探討燃燒前二氧化碳捕集技術。同時加強同石油、地質等行業(yè)的合作，共同推動IGCC與CCS(碳捕集與封存)發(fā)電技術的工業(yè)規(guī)模示范進程。
盡快開展碳封存技術研究
碳封存是將二氧化碳捕集后重要的處理手段之一。近年來，歐美國家致力于研究二氧化碳的地質封存技術，并將其視為未來實現(xiàn)大規(guī)模二氧化碳減排最重要的技術手段。對我國來說，在研究初期，可通過資源化利用大幅降低捕集二氧化碳的成本，既能有效促進二氧化碳捕集技術的發(fā)展，又可實現(xiàn)資源循環(huán)優(yōu)化利用，降低單位GDP碳排放。
二氧化碳不僅可用于食品、化工等行業(yè)，更可有效實現(xiàn)石油增產(chǎn)，美國上世紀80年代就已示范并推廣了該技術，使一些枯竭的油井獲得了長期的穩(wěn)定生產(chǎn)。通過捕集二氧化碳生產(chǎn)工業(yè)級二氧化碳，可替代目前化工行業(yè)通用的煅燒石灰石產(chǎn)生二氧化碳的傳統(tǒng)方法，既降低成本又節(jié)約能源，符合國家長期產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。據(jù)我國上世紀90年代在江蘇油田、大港油田和遼河油田開展的相關實驗研究表明，在我國枯竭的油井中，1噸二氧化碳能增產(chǎn)0.5-1噸的石油，每噸二氧化碳增加經(jīng)濟效益數(shù)千元，不僅具有巨大的經(jīng)濟價值，減少水的使用，也可以將二氧化碳永久封存在油井中。
國際能源署(IEA)和政府間氣候變化專門委員會(IPCC)研究均指出，在電廠進行大規(guī)模二氧化碳捕集和封存是減緩氣候變化最重要的技術路線。歐盟、美國、日本和澳大利亞在開展相關研究。美國和日本在上世紀末通過燃燒后捕集，并生產(chǎn)二氧化碳，生產(chǎn)的規(guī)模在1萬-3萬噸/年，主要在化工廠的自備電廠開展；德國黑泵電廠2008年建成了3萬千瓦富氧燃燒捕集，然后進行地質封存的項目，這也是世界唯一的完整的二氧化碳捕集和封存項目；挪威國家石油公司在上世紀90年代開始將二氧化碳大規(guī)模封存在海底油田中，現(xiàn)封存二氧化碳已有幾百萬噸；美國上世紀八十年代開始利用二氧化碳增產(chǎn)石油，在美國北部，利用幾百公里的管道，將二氧化碳輸運到油田，通過二氧化碳增產(chǎn)技術，使得枯竭的油井穩(wěn)產(chǎn)了20年以上。
開展二氧化碳捕集工作中遇到的問題
有關專家指出，我國開展二氧化碳捕集工作存在三方面問題：
一是研發(fā)投入高。二氧化碳捕集技術在試驗系統(tǒng)的投資和運行過程都需要大量的投入，僅靠企業(yè)的投入很難支撐項目的運行，這就需要政府在研發(fā)上進行支持，引導企業(yè)開展該技術的發(fā)展。
二是資源化利用遇到的困難。運行的能耗高是二氧化碳捕集技術面臨的最大問題，因此，捕集的二氧化碳進行資源化利用，不僅能夠減排溫室氣體，增加該項目的可持續(xù)發(fā)展收益，還可以獲得部分收益，抵消部分減排溫室氣體的成本，促進技術的成熟。但是一些地區(qū)的油氣田附近，一些企業(yè)通過直接開采這些氣井獲取二氧化碳，在市場上進行廉價銷售。還有一些化工企業(yè)，通過燃燒石灰石等方法獲得二氧化碳，每年消耗數(shù)百萬噸的石灰石。這些做法不僅與應對氣候變暖、減排溫室氣體背道而馳，還消耗了大量的資源和能源，堵住了燃煤電廠二氧化碳捕集技術資源化的道路，阻礙了該技術的開展。
三是缺乏跨行業(yè)大型企業(yè)合作平臺。二氧化碳捕集與封存是不可分割的兩部分。大規(guī)模的二氧化碳用于增產(chǎn)石油和煤層氣開發(fā)，不僅能夠獲得資源化利用，還具有大規(guī)模封存的潛力，是公認的近中期二氧化碳最重要的封存方式，國外已經(jīng)在該領域開展了多年的示范，獲得了良好的效果。我國電力企業(yè)華能集團已經(jīng)在該領域二氧化碳捕集方面走在世界前列，我國石油企業(yè)中的中石油、中石化在二氧化碳增產(chǎn)石油，中煤聯(lián)在二氧化碳開采煤層氣等方面，都進行了大量的研究和示范工作，但另一方面，這些企業(yè)間還未建立相互間的合作平臺。二氧化碳捕集與封存未能相互連接，這成為現(xiàn)在阻礙我國二氧化碳捕集與封存最重要的問題。
亟待建立國家層面的碳捕集與封存規(guī)劃
針對二氧化碳的捕集、封存以及利用，有關專家建議政府從戰(zhàn)略布局考慮，著眼未來，支持該技術的發(fā)展，并提出4點建議：
一是，急需編制一個國家層面的二氧化碳捕集與封存規(guī)劃，由國家統(tǒng)一部署指導和集中該領域的研究。近年國內眾多機構開始研究二氧化碳的捕集和封存技術，由于缺乏國家統(tǒng)一部署，部分研究內容重復、分散，而一些重要研究方向存在空白。
二是，加大科研投入力度，盡快開展幾個工業(yè)級規(guī)模的二氧化碳減排和封存或者利用的示范系統(tǒng)，建立研究平臺。一方面開發(fā)自主的核心技術，另一方面建立研究隊伍，并在此基礎上逐步開展工業(yè)級示范，以全面掌握技術，降低運行能耗和投資成本。如上海10萬噸/年二氧化碳捕集裝置，以科研課題和能力建設方式進行投入，建設成為我國國家級的試驗基地。
三是，由國家部委牽頭，為我國經(jīng)濟利用二氧化碳尋找出路，協(xié)調燃煤電站與石油企業(yè)合作，盡快開展二氧化碳捕集與增產(chǎn)石油的示范，并為此提供相應的資金支持和配套優(yōu)惠政策。
四是，在應對氣候變化的大背景下，國家應出臺相關政策，關停從氣井開采二氧化碳氣的氣田，為獲取二氧化碳而進行石灰石煅燒等增加二氧化碳排放的企業(yè)或工藝，鼓勵采用化石燃燒過程中獲取二氧化碳的工藝，促進我國二氧化碳資源化利用的開展。 |