文/ 蔣文化

神華科學技術研究院有限責任公司董事長

距離第21 屆聯(lián)合國氣候變化大會（COP21）國際氣候談判僅有數(shù)月,，在這段時間去思考如何以最低成本實現(xiàn)潛在減排目標這一問題顯得尤為重要。廣泛部署高效低排放技術（High-efficiency Low-emission,，HELE） 有望快速實現(xiàn)全球減排目標。同時,，應用高效低排放技術也能夠提高電廠與工業(yè)設備效率,，在一定程度上解決應用碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技術造成的能量損耗問題,。本文論述的CCS 技術包含利用（Utilization) 過程,，即涵蓋CCUS。

CCS 是一項全球公認的可以滿足氣候變化目標的關鍵技術,。國際能源署（IEA）和政府間氣候變化委員會（IPCC）都曾在報告中指出,，倘若不采用CCS 技術，減緩氣候變化的成本會大幅提高,，比預估成本的中位數(shù)要高出70% ～ 138%,。這是因為，對于燃煤發(fā)電、燃氣發(fā)電和生物質能發(fā)電以及鋼鐵,、水泥,、化工、天然氣生產等行業(yè)來說,，CCS 是實現(xiàn)大幅度碳減排的一項必要技術,。應用CCS 技術可以將減緩氣候變化的總成本降至最低，從而在不犧牲全球發(fā)展目標的前提下實現(xiàn)全球氣候變化目標,。

盡管CCS 技術在全球碳減排中將發(fā)揮重要作用,，但是CCS 技術的發(fā)展與應用卻嚴重滯后，在投融資支持,、示范項目規(guī)模以及示范項目數(shù)量方面都落后于其他低碳技術,。為此，全球多個國家的政府,、非政府組織和研究機構等都制定了CCS 發(fā)展和應用路線圖,，用于跟蹤技術創(chuàng)新和項目進展。本文在廣泛研究和調查的基礎上,，重點選取具有代表性的CCS 發(fā)展路線圖,，分析全球不同國家和地區(qū)CCS 技術的發(fā)展現(xiàn)狀。

國際能源署制定CCS 發(fā)展標準

2009 年,，國際能源署（IEA）發(fā)布了《CCS 技術路線圖》,。2013 年，IEA 發(fā)布了《CCS 技術路線圖》的更新修訂版本,。IEA 前任署長瑪利亞·范德·胡芬很好地解釋了《CCS 技術路線圖》中的隱含信息：“目前,，全球迫切需要各國政府、行業(yè)企業(yè),、研究團體與金融機構合作,，確保到2020 年CCS 技術能夠得到廣泛應用，成為推動全球經濟發(fā)展,、保障國家能源安全,、解決氣候變化和環(huán)境問題的重要技術方案，促進未來全球發(fā)展的可持續(xù)性,?！?/p>

IEA 的《CCS 技術路線圖》符合“將全球氣溫升幅控制在2℃以內”的目標要求。實現(xiàn)“將全球氣溫升幅控制在2℃以內”這一目標需要全球共同推進CCS 技術的應用,，不僅950GW 的燃煤與燃氣發(fā)電機組需要裝配CCS設備,，鋼鐵制造行業(yè)也需要配備CCS 設備。此外,，IEA也認識到降低CCS 成本的必要性,。因此,，IEA 在2013 年更新的《CCS 技術路線圖》中提出全球到2020 年要建立至少30 個大型CCS 項目。這與2009 年版《CCS 技術路線圖》提出的100 個CCS 項目相比,，數(shù)量大幅減少,。大型CCS 項目是指，電廠的CO2 捕集能力達到80 萬噸/ 年以上,，其他工業(yè)設施的CO2 捕集能力達到40 萬噸/ 年以上,。2013 年《CCS 技術路線圖》規(guī)劃到2030 年，常規(guī)CO2 利用與封存能力超過20 億噸/ 年,；到2050 年,，常規(guī)CO2 利用與封存能力達到70 億噸/ 年。

當前,，全球共有14 個大型CCS 項目實現(xiàn)運營,，另有8 個項目在建。上述22 個項目全部運營后CO2 捕集能力將達到4000 萬噸/ 年,。加上另外14 個正處于開發(fā)后期的項目,，IEA《CCS 技術路線圖》中提出的建設30 個項目的目標有望實現(xiàn)。但有些項目可能存在風險,，需要加大投融資扶持力度來推動項目建設與運營,。

美國：CCS 開發(fā)處于世界前列

美國在推動CCS 發(fā)展方面位于世界前列。目前全球已經投入運營的14 個CCS 項目中有7 個項目位于美國,，CO2 捕集與封存能力達到2030 萬噸/ 年,。雖然美國政府并未制定官方的CCS 路線圖，但其設定了2025 年與2050 年的國家碳減排目標,，即2025 年在2005 年排放基礎上減少26% ～ 28%,，2050 年較2005 年減少83%。美國政府并未制定具體的碳減排舉措,，但明確表示支持將CCS 作為其低碳發(fā)展戰(zhàn)略的一部分,。近日，美國政府發(fā)布了《清潔電力計劃》（Clean Power Plan,，CPP）的最終方案,。這是針對美國電力行業(yè)碳減排的重要監(jiān)管政策?！肚鍧嶋娏τ媱潯诽貏e強調將CCS 列為碳減排的技術方案。然而,，考慮到CCS 目前仍處于示范階段,，如果沒有國家戰(zhàn)略層面的支持，在短期內,，CCS 技術在美國的碳減排方面很難發(fā)揮重要作用,。

美國能源部（DOE）下屬的國家能源技術實驗室（NETL）發(fā)布了多個版本的《CCS 技術開發(fā)路線圖》，為CCS 技術發(fā)展和成本降低設定了目標。

2014 年,，美國在CCS 領域取得許多重要進展,。例如，美國能源部的伊利諾伊盆地迪凱特項目（Decatur）成功地向地下鹽水層注入100 萬噸CO2,?？吓鍫栒w煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）裝置（582 MW 燃燒前捕集項目）和佩特拉·諾瓦（Petra Nova）碳捕集項目（240 MW 燃燒后捕集項目）等大型CCS 項目有望于2016 年全面投入運營。此外,，奧巴馬政府在預算中要求對碳捕集項目實施20 億美元的稅收減免,。同時，美國能源部停止了對“未來發(fā)電2.0 項目（FutureGen 2.0）”的10 億美元投資,。該項目原計劃成為美國第一個商業(yè)規(guī)模的富氧燃燒項目,。總之,，美國正致力于支持國內外CCS 技術的開發(fā)與應用,。例如，美國和中國啟動清潔能源研究中心開展了多項清潔能源技術研究合作,；《中美氣候變化聯(lián)合聲明》也特別強調要開展CCUS 合作研究,。

加拿大：發(fā)電行業(yè)CCS 應用領跑者

加拿大在推進CCS 方面已經取得很大進展。近期,， 全球首個商業(yè)規(guī)模的燃燒后捕集CCS 項目成為了全世界關注的焦點,。該項目由加拿大薩斯喀徹溫省（Saskatchewan）的邊界壩（Boundary Dam）燃煤電廠所有,，于2014 年10 月開始運營,，全負荷運行下每年可捕集約100 萬噸CO2。邊界壩CCS 項目是推動燃煤電廠應用CCS 技術的重要里程碑,。項目的正式運營為未來其他類似項目如何降低成本提供有用的數(shù)據和經驗,。

早在邊界壩項目運營前，加拿大就開始考慮CCS 的發(fā)展前景,。加拿大于2006 年發(fā)布了《CCS 技術路線圖》（CCSTRM）,，目標是界定加拿大大規(guī)模應用CCS 所需要的戰(zhàn)略、技術,、工藝及系統(tǒng)整合路徑,。更為重要的是，該路線圖突出了加拿大具有世界級的CO2 封存場所,，以及可用于優(yōu)化技術應用的排放源集群,。

該路線圖關注的遠不止是技術的發(fā)展，還特別探討了加拿大發(fā)掘其內在的CCS 機遇所需的六大方面：①政策與監(jiān)管框架,；②公共服務與教育,；③技術觀察與國際合作,；④科技研發(fā)；⑤示范,；⑥國內利益相關方協(xié)作,。鑒于研發(fā)在降低成本與提供技術活力方面的重要作用，其被放在特別突出的位置,。

雖然加拿大的CCS 路線圖已多年沒有更新,，但該國在CCS 領域的領先地位以及對邊界壩項目的支持清楚表明加拿大一直致力于CCS 技術的研發(fā)。

英國：CCS 能否實現(xiàn),？

2012 年,，英國能源與氣候變化部（DECC）發(fā)布了《CCS 開發(fā)路線圖》，表示可能給予該國CCS 項目開發(fā)以融資支持,。英國政府也承諾要“與行業(yè)合作實現(xiàn)CCS成功開發(fā)”,，并在其他融資機制中籌集10 億英鎊，用于支持早期CCS 項目建設投資,。但政府同時也明確表示CCS 項目必須要具有成本效益,，能夠與其他低碳技術相競爭。因此,，英國的CCS 路線圖重點在于通過“在實踐中學習（Learning-by-doing）”以及知識共享來尋求降低成本的方式,。

英國電力市場改革（EMR）在支持該國CCS 發(fā)展方面有望發(fā)揮關鍵作用。EMR 旨在為投資者提供一個透明,、長期,、穩(wěn)定的低碳能源技術投資環(huán)境，同時保障國家能源安全,。英國電力市場改革中的三種政策工具,，固定上網電價（Feed-in Tariffs）與差價合約（Contracts for Difference） 相結合、碳排放最低限價（Carbon Price Floor）,、碳排放績效標準（Emission Standard Performance）,，對CCS 發(fā)展影響最為直接。差價合約的基本機制是政府提前與發(fā)電商確定各類能源發(fā)電的預購價格（Strike Price）,。預購價格將根據參考市場的電力批發(fā)價運作——倘若參考市場電力批發(fā)價低于該預購價格,，發(fā)電商將獲得兩者之間的差價補貼；反之,，發(fā)電商需要償還差價,。碳排放最低限價旨在維持英國發(fā)電行業(yè)碳排放成本的長期穩(wěn)定性，向低碳發(fā)電釋放清晰的價格信號,。碳排放績效標準于2014 年正式成為法律規(guī)定,，要求碳排放達到450 克CO2/ 千瓦時的所有新建燃煤電廠必須安裝CCS 裝置。

英國的CCS 路線圖強調英國發(fā)展CCS 具有以下優(yōu)勢：地質封存容量大,，特別是北海區(qū)域,；已然形成了多個電廠與工業(yè)企業(yè)排放源集群，具有共享運輸管道等CCS 基礎設施的潛力,；海上油氣行業(yè)積累的專業(yè)知識可用于CO2 封存領域,；長期以來在CCS 學術研究方面成果顯著。該路線圖的最終目標是提高CCS 技術的成本競爭力,，使其到2020 年在沒有政府補貼的情況下足以推動私營部門投資CCS 電廠與其他工業(yè)企業(yè)CCS 項目建設,。

在商業(yè)規(guī)模CCS 應用方面，英國近期有望取得顯著進展,，已經有兩個項目入選《英國CCS 商業(yè)化計劃》,。其中，位于阿伯丁郡的彼得黑德（Peterhead）項目CO2捕集能力約為100 萬噸/ 年,，碳排放源為一座現(xiàn)有的天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠,，碳封存地址在北海海底；白玫瑰（White Rose）項目CO2 捕集能力約為200 萬噸/ 年,，碳排放源為一座448MW 的富氧燃燒燃煤電廠,。上述項目的順利推進，表明英國正在按照其CCS 開發(fā)路線圖的規(guī)劃發(fā)展,，并將繼續(xù)向前邁進,。

中國：CCS 開發(fā)正在進行

近年來，中國加大了對碳排放（包括標準污染物與CO2 排放）的消減力度,。中國一直致力于用高效低排放技術淘汰小型,、低效燃煤鍋爐，燃煤機組整體效率得到較大幅度提升,。盡管在較長一段時間內,，煤炭在中國的主體能源地位不可動搖，但中國正努力推動能源結構多元化,，增加可再生能源,、天然氣、核能利用的比重,。在CCS 方面,，中國明確表示短期內將重點發(fā)展CCUS，為推動CCS 項目提供有益支撐,。

2011 年,，中國科學技術部社會發(fā)展科技司與中國21世紀議程管理中心編著了《中國碳捕集、利用與封存技術發(fā)展路線圖研究》一書,，梳理并探索提出了中國發(fā)展CCUS 技術所需的相關政策,、監(jiān)管制度和標準的建議。雖然中國尚未發(fā)布具有實質意義的CCS 路線圖,，但2013 年,，中國國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了《關于推動碳捕集,、利用和封存試驗示范的通知》，強調“各地區(qū),、各部門應按照‘十二五’規(guī)劃綱要中應對氣候變化工作的整體要求,，加強對碳捕集、利用和封存的試驗示范的支持和引導……”,，并列出以下六大重點工作任務：

（1）結合碳捕集和封存各工藝環(huán)節(jié)實際情況開展相關試驗示范項目,。

（2）開展碳捕集、利用和封存示范項目和基地建設,。

（3）探索建立相關政策激勵機制,。

（4）加強碳捕集、利用和封存發(fā)展的戰(zhàn)略研究和規(guī)劃制定,。

（5）推動碳捕集,、利用和封存相關標準規(guī)范的制定。

（6）加強能力建設和國際合作,。

中國已經開展多項有關CCUS 的研究,、試驗和示范項目。截至目前,，神華集團內蒙古鄂爾多斯10 萬噸/ 年全流程CCS 示范項目,，已經累計封存了30 萬噸CO2。

在大型CCUS 項目方面,，根據全球碳捕集與封存研究院（GCCSI）報告,，中國目前有11 個大型項目正處于不同建設階段（尚無項目投入運營）。其中兩個最大的項目分別是延長石油CCS 示范項目（規(guī)劃的CO2 封存能力為50 萬噸/ 年,，捕集化工廠排放的CO2,，預計2016 ～ 2017 年投入運營）和中石化勝利油田燃燒后捕集項目（碳捕集能力為100 萬噸/ 年，預計2017 年投入運營）,。目前,，包括煤炭轉化在內的許多行業(yè)，可為早期CCUS 項目提供相對廉價的CO2 來源,。倘若多個大型項目能夠順利建成運營,，中國在CCUS 應用方面將迅速發(fā)展。

其他國家CCS 進展

全球也有一些CO2 排放大國并未積極制定CCS 路線圖,。以印度為例,，雖然印度人均碳排放量遠低于發(fā)達國家，但該國正努力推動電力普及,，其CO2 排放總量在未來10年將快速增長,。目前，印度并未制定官方的CCS 路線圖。在GCCSI 的協(xié)助下,，印度于2013 年開展了CCS 調查研究 ,。隨后的研究報告得出的結論是：印度通過CCS 減排是可行的，但缺乏可靠的封存數(shù)據使其存在不確定性,。此外,，印度對CO2 捕集與封存總成本進行量化的研究很少，有關CCS 開發(fā)的投融資風險和法律責任也處于研究階段,。因此，如果印度未來考慮發(fā)展CCS 項目,，迫切需要加強CCS 產業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)的能力建設,。

同樣，澳大利亞目前也沒有制定國家層面的CCS 路線圖,。但該國有3 個大型項目處于規(guī)劃或建設階段,，而且澳大利亞對CCS 領域的研究跨度較大。該國的高更（Gorgon）項目是全球最大CO2 注入地下鹽水層項目,，2016 年之后CO2 封存能力有望達到400 萬噸/ 年,，將成為該領域的引領者。

CCS 全球展望

雖然CCS 技術在某些重點項目中取得進展,，并實現(xiàn)了CCS 路線圖的部分目標,，但是總體來說，CCS 的發(fā)展與應用仍然滯后,，僅接近IEA2013 年《CCS 技術路線圖》設定的進度目標,。在政策與投融資支持下，CCS 技術的減排潛力與其他低碳技術相當,。但目前CCS 發(fā)展仍存在監(jiān)管動力不足,、政策支持力度不夠與投融資缺乏問題。CCS 發(fā)展路線圖作為國家層面的發(fā)展規(guī)劃,，可以展現(xiàn)CCS 應用的方式,，制定發(fā)展建議，設定進度時間表,。如果要充分發(fā)揮CCS 技術的潛力,，必須要參考路線圖中的規(guī)劃和建議按部就班地發(fā)展推進。（《基石》雜志）