PDF《埃森哲卓越绩效研究院报告》

3 图2:2006年全球发电结构和2030情景预测 资料来源:国际能源机构 2008年国际能源展望 下,就引出了本文要讨论的碳捕集 和储存(Carbon Capture and Storage, CCS)技术.

二、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(如图3),即(1)捕集、(2)运输、(3)存储和监测, (4)用于增加石油采收率(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. 1) 捕集 这是最初的一步,在化石燃料燃 烧发电之前或之后将CO2分离出来. 目前正在进行试点的有三种捕 集技术,每种技术适用于不同类型 的发电厂: ? 燃烧后处理(在燃烧后捕捉),能够满足常规的电厂, 是最容易理解的技术. ? 氧化燃料(让燃料在纯氧中燃 烧),理论上很有希望但现实 应用较少.如果目前试点成煤炭 石油 天然气 核能 可再生能源

28997 12126

5429 4855

617 5970

18920 3468

2793 3807

1096 7756

30187 9161

4166 6429

674 9757

33266 7705

3458 6716

791 14596 2030年假设情况 2006年实际情况

2006 参考 550PPM 450PPM 功,氧化燃料可能与燃烧后处 理竞争市场. ? 燃烧前处理(在燃烧前捕捉),很有可能提供混合的电 力、氢气和低碳燃料/原料. 2) 运输 将CO2从排放源压缩后运输到 存储地点,最可行的方式是管道, 但是对于更长距离来说,需要用船 运.运输技术相对成熟.全球大约 有5600公里长的陆上CO2传输管道. 但CO2的运输过程存在一些技术和 法律方面的挑战,如输送方式谈判 (铺设管道的许可权).现有的基

4 础设施将需要大幅增长才能满足运 送CCS的容量需求.例如美国目前 每年只能运输5千万吨CO2,占美国 每年发电碳排放的2%. 假以时日,随着需求量的增 加,通过提高运输效率,降低预期 成本,能够提高二氧化碳运输的经 济性.对此,一些其他管道行业的 经验可以借鉴.比如在液化天然气 (LNG)行业,每增加一倍容量, 单位管输成本降低12~14%. 3) 储存 储存不仅包括将CO2保存在深 层地下,还要对泄露进行监测. 油气田已经过深入广泛的地质分 析,目前最适合储存CO2的地点是 枯竭的油气田.石油和天然气公司 将天然气储存在地下深处已有数 十年的经验,他们的成功也为将 大量CO2存储上千年或上百万年提 供了信心.除了使用枯竭油气田 (DOGF),其他可能的地点还包 括盐水层(多孔岩石地层中的小孔 充满了盐水,而它被无孔岩层包 围),以及无法开采的煤层等.根 据伦敦帝国理工学院地球科学工程 系的Tara LaForce博士, 世界各地 存在大量的盐水层,而且往往靠近 二氧化碳排放源,是深层存储气体 的理想地点.存储的过程包括抽 图3:CCS价值链各个阶段的技术总结 资料来源:国际能源机构 二氧化碳捕集和储存:一个关键的碳减排选项(2008) IPCC温室气体减排国际会议,日本京都,2005 二氧化碳捕集和储存特别报告 CO2捕获 CO2运输 CO2存储 及监控 增强石油 采收率 燃烧后处理 对于粉末煤电厂通过选择溶剂 (如单乙醇胺) 除去排放的CO2. 技术:成熟的,可以被所有发 电类型所采用. 经济性:大概47美元/吨CO2 氧化燃料 用纯氧进行助燃,产生水蒸气 和CO2.需要投资购买并整合 空气分离单元. 技术:不太成熟,但对粉末煤 电厂正在改善. 经济性:大概$35~50/吨,比燃 烧后处理成本高.由于 对新技术的高效率罚 款,这似乎对当前90% 的设备都是不经济的. 燃烧前处理 预处理燃料使其转化为CO2和水.燃烧要求特定的机组,只 占全球装机的很小比例(约1.5GW). 技术:新兴技术 经济性:没有捕捉,发电机是 昂贵的(由于附加的煤 气化单元),但捕捉成 本较低.关键问题是较 低的比例;