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哥本哈根气候变化会议专题——(五)目前碳减排的思路
  2009-12-25  浏览 8228 次

 

1、气候变化的现实性和减排温室气体现状的严峻性

哥本哈根会议是继京都议定书之后,世界各国关于气候谈判最重要的一次会议。全球气候变暖已经成为人类生存的一大威胁,是世界各国,包括发达国家和发展中国家,面临的一个亟待人类共同努力来解决的严重问题。引发全球气候变化的主要原因是,过去一百多年间,人类一直依赖石油煤炭等化石燃料来提供生产生活所需的能源,燃烧这些化石能源排放的二氧化碳(CO2)等温室气体,使得温室效应增强。因此,国际社会在《联合国气候变化框架公约》基础上对全球气候变化问题进行了广泛合作。缔约国于1997年签定的《京都议定书》设定了主要工业化国家减少温室气体排放的目标。降低碳排放从此成了全球应对气候变化共同努力的目标。

如果将全球温室气体排放量按行业统计,发电行业是最大的排放源,它还将是在2050年前增长最快的排放源。而燃煤发电又是发电行业中碳排放的最主要来源。全球发电行业燃煤发电占40%。全球有大量的化石燃料电厂在运行,发展中国家如印度和中国,新建电厂仍以化石燃料为主。这就需要找到一种针对化石燃料发电的脱碳解决方案。在减少碳排放的过程中,发电厂所肩负的责任最为重大,而在煤电当道,替代发电无法短期内实现规模效应的情况下,就引出了本文要讨论的碳捕集和储存(Carbon Capture and Storage, CCS)技术

2、碳捕集和储存是一种主要针对燃煤发电碳排放的解决方案

CCS定义

对于CCS的定义有许多,目前被广泛接受的定义是“一个从工业和能源相关的生产活动中分离二氧化碳,运输到储存地点,长期与大气隔绝的过程”。CCS的产业链由四部分组成,即(1)捕集、(2)运输、(3)存储和监测,用于(4)增加石油采收率(EOR)。通俗而言,CCS就是在二氧化碳排放之前就对其捕捉,然后通过管线或船舶运到封存地,最后压缩注入地下,达到彻底减排的目的

如果技术发展成熟,CCS将成为一个可以使燃煤发电接近“零碳”排放的技术产业链。目前实验中的CCS技术可消除85~95%的二氧化碳。另外一些处于研发阶段的技术(化学循环)已证明可以消除99.5%的二氧化碳。

3CCS是一种值得继续推广的碳减排技术

由于高度依赖燃煤的发电模式仍将持续,而CCS是目前此种模式下已知的唯一可行的技术解决方案。燃煤燃气发电产生的CO2经过CCS技术可以消除高达90%。要实现从现在高碳的发电方式转变为未来零排放发电的低碳目标,CCS潜力巨大,除了可以减少排放,CCS还可以通过提高煤炭利用率,从而有助于这些国家实现更大的能源安全。

现在,行业内和各国政府对CCS技术的可行性有着越来越多的共识。 CCS2000年起迅速发展到现在,它已成为广受重视的解决气候变化的重要技术。国际能源机构(IEA)在2008年世界能源展望中提出的蓝色情景分析中预测,到2050CCS将对燃煤和燃气发电厂有重大贡献。各国政府也对此做出响应,纷纷设立专项资金,以供发展CCS技术之用。其中包括欧盟提供的80亿美元,澳大利亚CCS旗舰计划的20亿美元,和奥巴马政府刺激计划中用于CCS24亿美元。

4CCS技术推进还面临的不确定性和挑战

目前CCS在世界范围内所取得的成果还只是万里长征的第一步。根据国际能源机构的估计,到2050年,CCS要想对缓解气候变化产生显著影响,至少需要有6,000个项目。每个项目每年在地下存储100万吨CO2,而目前全世界只有三个如此规模的项目。可以说,如果CCS在未来20年不能进化为主流技术,情况将不容乐观。

目前CCS技术无法迅速得到推广的主要原因是其高昂的成本,其推广过程还存在诸多不确定因素。

1)技术成本:在CCS过程中,最大的成本支出在捕集阶段。首先,部署CCS需要增加资本成本;其次,长期的热效率损耗,对运营成本有持续影响。分离和压缩CO2都需要大量能量,致使发电损耗增加约6~12%

英国气候变化委员会对CCS成本的总体估算约为8美分/千瓦时,这正是国际能源机构预测未来波浪和潮汐发电所处的范围,略微高于核电7.5美分/千瓦时的上限。

2)长期储存的可行性:CCS的一个关键问题是在地质学上审核安全长期储存CO2的场地。国际能源机构初步估计22世纪以前地球上的CCS储存总容量预计将足以满足全球人口的需求。但从长远看,没有任何已证实的方法证明储存CO2的安全性,泄露风险大量存在。

3)政府法律和监管框架:CCS技术到目前为止还没有一个有效的法律和法规框架,各国CCS项目缺乏统一的准则,尤其是在CO2运输和长期储存方面。对于法规之外的问题(比如长期储存的赔偿责任和安全要求等)并无明确规定。这造成了长期财产权责不明——尤其是在项目注入CO2以后的阶段。

5、政府和社会需要行动起来,应对发展和应用CCS的不确定因素

以上对挑战的分析表明,推广CCS技术不可能一蹴而就,需要克服成本、技术和观念认识等一系列挑战。因此,目前行业迫切需要政府通过金融、监管和行政等措施,以及来自社会各届的支持,应对整体碳减排技术的不确定性。

6CCS与中国的“绿色煤电”

在应对全球气候变暖的问题上,中国选择的道路和世界的选择一致。不仅如此,在国际上,中国政府积极影响和参与国际减排计划的制定和实施。在国内,推行低碳经济。“十一五”规划纲要提出,单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。同时规定,节能减排要写进官员考核评价体系。由于CCS技术的诸多不确定性,中国对此持比较谨慎的态度,目前还没有大规模开展CCS示范活动。但中国在应对气候变化和减缓温室气体排放方面所付出的努力,并不在发达市场国家之后。在CCS方面,中国对于CCS技术的了解和关注程度非常高。同时,作为以煤为主要能源的国家,面对国内火电装机的比例达到了四分之三的事实,中国不仅密切关注CCS等前沿脱碳技术的发展,同时,更加务实地采取了一条以IGCC(整体煤气化联合循环发电系统)为主导的“绿色煤电”路线图。

发展“绿色煤电”是中国电力工业未来的重要战略选择

中国以燃煤为主的发电结构在未来长时间内不会改变预计到2020年,煤电仍将占中国发电结构的60%左右,未来中国控制燃煤发电污染物排放的任务将更加艰巨。因此为了使煤电得到可持续发展,中国有必要探索煤电二氧化碳的减排技术和开发煤基氢能技术,这是中国电力工业重要任务之一。

最近几年,由多国的发电、煤炭等企业共同启动了“绿色煤电”(Green Power)计划,其中包括美国“未来电力”(Future Power)计划、日本的煤气化燃料电池示范电站计划和中国的“绿色煤电”计划,都是以大幅提高煤电效率、实现煤电二氧化碳零排放为目标,主要技术途径是煤气化的发电、制氢及二氧化碳分离和处理的煤基能源系统。

2004年,中国华能提出并加入“绿色煤电”计划,2005年底,华能集团联合另外几家中央骨干企业,共同发起、投资组建成立了绿色煤电有限公司,制定了中国“绿色煤电”项目 “三步走”的发展战略。

中国“绿色煤电”项目 “三步走”发展战略

发展“绿色煤电”计划的基础和前提是IGCC发电。IGCC即整体煤气化联合循环发电系统,是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统,IGCC技术的两个主要特点:一是使二氧化碳以比较纯的形式排放,降低了捕集难度。二是和单纯的超临界技术相比,使用IGCC后,将使发电效率有所下降,但IGCC潜在效率可达到58%,因此还是一个比较好的技术选择。按照“绿色煤电”计划,中国将在2010年前,建成25万千瓦级IGCC示范电站;在2020年前,建成40万千瓦级的“绿色煤电”工程。目前,国内首个IGCC示范工程项目---华能天津IGCC电站已经获得正式核准。

 

 

(注:本文原作者为埃森哲大中华区资源事业部副总裁吴缨和主管合伙人丁民丞。党委办公室整理时在不影响对原文本意的情况下进行了较大幅度细节删减。)

东方电气投资管理有限公司党委办公室   

二〇〇九年十二月