北極星節能環保網訊:如果按行業統計全球溫室氣體排放量,發電行業是最大的排放源——它還將是在2050年前增長最快的排放源。而燃煤發電又是發電行業中碳排放的最主要來源。緩解全球變暖的關鍵在于減少CO2的排放,在減少CO2排放的過程中,發電廠所肩負的責任最為重大,而在煤電當中,替代發電無法短期內實現規模效應的情況下,碳捕獲和存儲技術應運而生。
普遍認為,如果情況持續惡化,到本世紀末地球氣溫將攀升至200萬年來的最高位。引發全球氣候變化的主要原因是過去100多年間,人類一直依賴石油煤炭等化石燃料來提供生產生活所需的能源,燃燒這些化石能源排放的二氧化碳(CO2)等溫室氣體使得溫室效應增強。
如果按行業統計全球溫室氣體排放量,發電行業是最大的排放源——它還將是在2050年前增長最快的排放源。而燃煤發電又是發電行業中碳排放的最主要來源。緩解全球變暖的關鍵在于減少CO2的排放,在減少CO2排放的過程中,發電廠所肩負的責任最為重大,而在煤電當中,替代發電無法短期內實現規模效應的情況下,碳捕獲和存儲技術應運而生。
四部分構成的碳捕獲和存儲技術
碳捕獲和存儲(carboncaptureandstorage)技術簡稱CCS技術,是指“一個從工業和能源相關的生產活動中分離CO2,運輸到儲存地點,長期與大氣隔絕的過程”。CCS技術的產業鏈由四部分組成,即捕獲、運輸、存儲和監測及用于增加石油采收率(EOR/EGR)。
捕獲燃燒后處理(在燃燒后捕捉),能夠滿足常規的電廠,是最容易理解的技術。氧化燃料(讓燃料在純氧中燃燒),理論上很有可能但現實應用較少。如果目前試點成功,氧化燃料可能與燃燒后處理競爭市場;燃燒前處理(在燃燒前捕捉),很有可能提供混合的電力、氫氣和低碳燃料/原料。
運輸將CO2從排放源壓縮后運輸到存儲地點,最可行的方式是管道,但是對于更長距離來說,需要船運。
存儲和檢測儲存不僅包括將CO2保存在深層地下,還要對泄露進行監測。油氣田已經過深入廣泛的地質分析,目前最適合儲存CO2的地點是枯竭的油氣田。
增加石油采收率(EOR/EGR)具體過程是注入CO2,將那些開采難度大的石油或天然氣“推向”生產井。EOR/EGR的商業運行證明,這種方法可以將枯竭油氣田壽命預期延長20年(如加拿大的Weyburn)。這一環節還需進一步檢驗證明CO2在地下保持不擴散。
通俗講CCS就是在CO2排放之前就對其捕捉,然后通過管線或船舶運到封存地,最后壓縮注入地下,達到徹底減排的目的。
碳捕獲和存儲技術在中國
最早的CO2存儲項目是美國的PermianBasin油田,自1972年以來,該項目已經存儲了超過5萬噸的CO2。碳捕獲和存儲真正與溫室氣體減排目標結合起來開始于20世紀90年代中期,第一個具有溫室氣體減排概念的CO2存儲項目是挪威的Sleipner項目,該項目自1996年開始從天然氣中分離CO2,并將其注入800米深的海底鹽沼池中存儲,該項目日存儲CO22700噸,預計在項目壽命期內將累積存儲2000萬噸CO2。
進入21世紀后,隨著對全球氣候變化問題的超前重視,發達國家開始加大對CCS技術研究的支持。美國、澳大利亞、加拿大、挪威、歐盟、國際能源署(IEA)等國家或組織都制訂規劃,投入資金,開展CCS技術理論與示范項目研究。
作為CO2的排放大國,中國也將CCS技術視為減排溫室氣體的一種備選方案。中國華能集團作為國內最大的發電企業之一,于2007年在國內率先開展了燃煤電廠CO2捕獲技術研發與工程示范,并在中國華能北京熱電廠建立了國內第一座燃煤電站煙氣中CO2捕獲示范裝置,標志著CO2氣體減排技術首次在中國燃煤發電領域得到應用。中國政府先后與英國、美國、意大利等國就CCS技術進行了廣泛的合作,比如科技部與英國環境、食品和農村事務部于2005年12月簽署了中英《碳捕獲和存儲合作諒解備忘錄》。
2008年,中國首個燃煤電廠CO2捕獲示范工程正式建成投產并成功捕獲出純度為99.99%的CO2,2009年全球最大碳捕獲項目落戶上海。可見目前中國也是非常重視CO2的減排工作,近年來興起的CO2捕獲和存儲技術成為各國研究的熱點和國際社會減少溫室氣體排放的重要策略。
2009年10月29日到30日“中歐煤炭利用近零排放合作項目:第一階段綜合總結會與后續階段合作展望”在中國首都北京召開,會上歐盟代表、中國政府代表以及各國專家學者就在中國開展CCS項目的可行性作了報告,報告指出目前該項目的主要難題是資金和技術方面的困難。國際能源署對這一技術較為看好,并預測到2050年CCS技術可以減少全球20%的碳排放。
盡管CCS技術具有美好的發展前景(也有爭議),但是由于目前CCS法律環境的不完善阻礙了CCS技術的大規模商業化運行。實施CCS技術面臨著很多法律障礙,只有針對CCS技術制定相應的法律監管框架并對其進行合理法律監管,CCS技術才有可能實現其價值。這方面的內容,需要繼續探討。