碳捕集与封存技术的现状与发展分析

碳捕集与封存技术的现状与发展分析

王虎齐

中国电能成套设备有限公司，北京市安德里北街15号100011

The Status of Carbon Capture & Storage and development analysis

WANG Hu-qi

No.15 Andelibei Street Beijing，China

ABSTRACT:Global warming has been more and more serious, carbon capture and storage (CCS) technology in future years will be to solve the greenhouse effect of the main means. Although CCS technology has made good progress, CO2 capture, transportation, storage three links of the development of the technology is very rapid, but still faces many problems, such as the high cost, CO2leaks problems, lack of awareness. At present CCS technology is still in the early stages of development, whether can be expected as CCS to cope with climate change in the important transitional emission reduction technology and be large scale application will depend on various factors.

KEY WORD: Carbon Capture and Storage；High Cost；CO2 Leaks Program；Lack of Awareness

摘要：全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存（CCS）技术在未来的若干年后将成为解决温室效应的最主要手段之一。虽然CCS技术取得了长足的进步，CO2捕集、运输、封存三大环节的各种技术发展都很迅猛，但仍面临着很多问题，如成本高昂、CO2泄露问题、认识不足等。目前CCS 技术仍处于发展的早期阶段，CCS 是否能如预期成为应对气候变化中重要的过渡性减排技术并被大规模应用，将取决于多种因素。

关键词：碳捕集与封存；成本高昂；CO2泄露；认识不足

1前言

1896 年，诺贝尔化学奖得主、瑞典化学家

阿伦尼乌斯（S.Arrhenius）提出气候变化的科学假设，认为“化石燃料燃烧将会增加大气中的CO2 浓度，从而导致全球变暖”。2007 年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第四次评估报告，认为气候变化归因于人类活动所排放的温室气体的可能性超过了90%。2009年12 月《联合国气候变化框架公约》第15 次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根的落幕，将全球温升控制在2℃以内的目标作为全球共识写入《哥本哈根协定》（Copenhagen Accord），至此，全球应对气候变化的任务上升到了前所未有的高度，关于如何快速推广应对气候变化新技术的讨论也趋于白热化。

提高能效、发展替代能源（包括可再生能源和核能）和CCS 技术是最为重要的三种减排手段。根据国际能源署（IEA，International Energy Agency）的研究，在2℃温升情景下，2020 年、2030 年和2050 年由提高能效带来的减排量将分别占当年能源相关减排量的65%、57% 和54%。但随着提高能效技术的“天花板效应”逐渐显现、替代能源资源由易开发逐渐转为难开发等原因，CCS 的减排贡献将从2020 年占总减排量的3% 上升至2030年的10%，并在2050 年将达到19%，详见表1。

表1 各技术减排量占当年能源相关减排量的百分比

年份

技术 2020 2030 2050 提高能效 65 57 54 替代能源 19 23 21 核电 13 10

6 CCS

3

10

19

不仅如此，IEA 在综合分析了各类减排技术的长期减排成本后认为，CCS 技术的使用可降低总减排成本——如果在不采用CCS 技术的情况下实现温度控制目标，那么到2050 年总减排成本将比使用CCS 技术增加70%。

2 世界各国CCS 项目情况

世界著名工程咨询公司WorleyParsons 在一份全球CCS 项目现状的分析报告中提到：从世界范围499个CCS 相关项目中遴选出275个符合评定标准的项目进行了详细的分析，其中已完成项目34个，计划实施或正在实施的项目213个，取消或推迟项目26个，当地各种原因阻碍未进行的项目2个。这些项目分布在世界各国，其中美国最多，占37%（104个项目），其次是欧盟24%（66个项目），之后是澳大利亚、新西兰和中国，具体情况见图1。

图1 CCS 项目在世界范围内分布情况

不同研究机构和企业对CCS 的类型的定义

不同，在这份报告里，WorleyParsons 根据捕集CO 2的规模将CCS 项目类型划分为四种，分别是实验室研究项目、试点项目、示范项目、商业运行项目，详见表2。表3指出了213个计划实施或正在实施的CCS 项目的情况，其中商业类项目达到了101个，示范类项目63个，试点类项目35个，研究类项目12个，未分类项目2个。

表2 CCS 项目类型划分

项目分类 最小规模 备 注 商业 100% 产品完全商业应用 示范

10%~100%（含10%） 产品部分商业应用或出售 试点 5%~10%（含

5%） 产品没有商业应用，在小型工厂进行实际烟气处理流程研究 研究

<5%

产品没有商业应用，进行系统设计并模拟烟气处理流程研究

表3 CCS 项目分类

未分类 研究 项目 试点 项目 示范 项目 商业 项目

计划中 2 7 24 29 73 正在实施

5

11

34

28

由于进行CCS 整个技术链的研究在技术上存在着很大难度，而且投资巨大，因此大多数项目都选择捕集、运输和封存三个环节中的部分技术进行研究，其中59个项目进行了CCS 整个技术链的研究，约占28%，而只进行CO 2捕集的项目占比最大，约39%（83个项目）。详细情况见图2。 图2 计划或正在实施的CCS 项目技术分类情况