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發(fā)布時(shí)間：2016-6-12閱讀：682次
中國(guó)鋼鐵行業(yè)提高能源使用效率，減少碳排放的壓力漸增，碳捕集與封存技術(shù)(下稱(chēng)“CCS”)在鋼鐵制造過(guò)程中的推廣機(jī)遇凸顯。
6月6日，必和必拓與北京大學(xué)宣布簽訂捐贈(zèng)協(xié)議，計(jì)劃在三年時(shí)間內(nèi)，必和必拓向北京大學(xué)捐贈(zèng)737萬(wàn)美元成立碳捕集、利用與封存(下稱(chēng)CCUS)研究項(xiàng)目，旨在推動(dòng)中國(guó)鋼鐵行業(yè)CCUS的部署與實(shí)施。
根據(jù)協(xié)議，必和必拓將與北京大學(xué)及其他項(xiàng)目合作方共同研究在中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域特別是鋼鐵行業(yè)部署落實(shí)CCUS所面臨的政策、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等壁壘。
在新一輪的能源技術(shù)革命呼之欲出的大背景下，世界能源科技進(jìn)入快速發(fā)展階段，新的能源技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)。世界主要國(guó)家均把能源技術(shù)作為新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命的突破口，通過(guò)制定相關(guān)政策確保能源迭代穩(wěn)步進(jìn)行。
2016年5月3日，據(jù)德國(guó)環(huán)境部的一份文件草案顯示，在2050年前，德國(guó)將通過(guò)停運(yùn)其全部煤炭發(fā)電站以減少碳排放實(shí)現(xiàn)其氣候目標(biāo)。此外，英國(guó)政府也計(jì)劃到2023年限制燃煤電站的使用，推出了到2025年關(guān)閉所有的燃煤電站的時(shí)間表。
然而，作為保持電力穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，煤電的退出似乎不會(huì)像上述時(shí)間表中計(jì)劃的那樣快速。根據(jù)國(guó)際能源署的預(yù)計(jì)，至2040年，全球能源消費(fèi)還將以化石能源為主，化石能源消費(fèi)仍將保持75%的比例。因此，石油煤炭天然氣消費(fèi)仍將是未來(lái)能源消費(fèi)的主體，在短時(shí)間內(nèi)完全棄用上述化石能源消費(fèi)似乎并不具有太多可操作性。
因此，國(guó)際能源署在世界能源展望特別報(bào)告中指出：為實(shí)現(xiàn)最終的氣候目標(biāo)，必須繼續(xù)開(kāi)發(fā)新技術(shù)，采取銜接情景之外的技術(shù)措施，能夠讓必要的技術(shù)在推廣之前進(jìn)入成熟階段。
其中，在可再生能源比重增加的過(guò)程中，CCS(或CCUS)作為降低電力行業(yè)和工業(yè)排放的技術(shù)，能夠成為保障電力穩(wěn)定供應(yīng)的有效手段之一。
CCS技術(shù)原理初探
據(jù)全球碳捕集與封存研究院的官方網(wǎng)站資料顯示，CCS技術(shù)原理可以大致分為捕集、運(yùn)輸與封存三個(gè)階段。
二氧化碳捕集是把二氧化碳從在燃燒的化石燃料用于發(fā)電的過(guò)程中或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的其他氣體分開(kāi)。運(yùn)用溶液、固體材料或者致密的薄膜實(shí)現(xiàn)二氧化碳在燃燒過(guò)程中的捕集。
從煙道氣中被分離出來(lái)的二氧化碳將被壓縮以便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，進(jìn)而被運(yùn)輸?shù)竭m合的封存點(diǎn)。目前，二氧化碳已可通過(guò)管道、輪船和罐車(chē)進(jìn)行運(yùn)送，主要用于工業(yè)或用于提高油氣田的油氣采收率。
封存是指將二氧化碳注入到地層深度至少為800米的地下巖層中(理想深度為800——3000米)。這個(gè)深度的溫度和壓強(qiáng)可以使二氧化碳以液態(tài)形式存在，并且可以在多孔巖之間流動(dòng)、填充空隙。理想的封存點(diǎn)有廢棄的油氣田或者咸水層，這些封存點(diǎn)的頂部都有非滲透巖(也稱(chēng)為“密封巖”)。密封巖的地質(zhì)特性可以防止二氧化碳返回到地表。在二氧化碳被注入后，一系列傳感技術(shù)將被用于監(jiān)測(cè)其在巖層間的流動(dòng)情況，用來(lái)監(jiān)測(cè)其穩(wěn)定性與安全性。
CCS部署壁壘
CCS技術(shù)有助于大幅度降低在油氣生產(chǎn)過(guò)程中以及在發(fā)電與工業(yè)過(guò)程中使用化石燃料所產(chǎn)生的溫室氣體排放。而在發(fā)電與工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模部署CCS技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)在于：推進(jìn)CCS的成本較高，需要全方位整合CCS的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)模式和政策法規(guī)等措施促進(jìn)CCS的進(jìn)一步發(fā)展。
必和必拓首席執(zhí)行官麥安哲(AndrewMackenzie)稱(chēng)，目前CCS技術(shù)已成熟，但在體制和機(jī)制以及資金投入方面還待解決。
據(jù)了解，CCS技術(shù)可以應(yīng)用于由國(guó)際能源署提出的“450情景”(即大氣中二氧化碳當(dāng)量濃度長(zhǎng)期穩(wěn)定在450ppm左右)之中。但是該情景的投資需求略微高于其他情景，而投資對(duì)象更加集中于低碳能源供應(yīng)和能效領(lǐng)域，并強(qiáng)調(diào)要采取有效手段為此類(lèi)投資提供融資(尤其是在還沒(méi)有此類(lèi)融資工具的國(guó)家)。
據(jù)悉，碳捕獲封存是一個(gè)資本密集的活動(dòng)。其中，二氧化碳的捕獲成本約占CCS系統(tǒng)成本的75%，利用當(dāng)前的技術(shù)捕獲成本為40—60美元/噸，而可以接受的成本約為20美元/噸。運(yùn)輸環(huán)節(jié)上，由于捕獲技術(shù)的差異，捕獲的二氧化碳在濃度方面不盡相同，因而對(duì)運(yùn)輸管道也提出了不同的要求。現(xiàn)存的油氣管道并不足以滿足CCS中二氧化碳的運(yùn)輸要求，并且對(duì)含有雜質(zhì)的CO2管道設(shè)計(jì)及運(yùn)輸安全的研究不夠完善。封存環(huán)節(jié)上，大量CO2注入地下并封存上百年，這對(duì)封存地點(diǎn)的安全可靠性提出很高的要求，除了儲(chǔ)存點(diǎn)必須要與飲用水源隔離，還要保證儲(chǔ)存二氧化碳的巖層具有較好的穩(wěn)定性，不能有明顯的會(huì)導(dǎo)致流體流動(dòng)泄漏的古斷層或活動(dòng)斷層。
鋼鐵領(lǐng)域部署CCS技術(shù)意義何在?
關(guān)于解決CCS壁壘、在鋼鐵行業(yè)進(jìn)一步部署CCS技術(shù)，中國(guó)國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國(guó)際合作中心主任李俊峰在捐贈(zèng)儀式上向包括第一財(cái)經(jīng)在內(nèi)的記者談了他的看法。
“實(shí)事求是地講，煤炭等化石能源在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，在能源的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中還會(huì)起到重要的作用。而中國(guó)的煤炭發(fā)電在中國(guó)的發(fā)電量里面占據(jù)75%的比例，加上我們的鋼鐵占了世界的一半左右，如果我們通過(guò)CCS技術(shù)找到了一個(gè)好的解決方案，不僅是在中國(guó)可行，在全球也是可行的，至少在煤炭利用這樣一個(gè)問(wèn)題上，我們做出一些改變，即使是一個(gè)微小的改變，也是特別重要的。”李俊峰認(rèn)為。
據(jù)了解，作為投資路線圖的一部分，必和必拓正在積極尋找推進(jìn)CCUS技術(shù)全面商業(yè)化以及支持技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，以期進(jìn)一步降低成本。
對(duì)此，麥安哲說(shuō)，“CCUS技術(shù)將成為中國(guó)鋼鐵行業(yè)及其他工業(yè)領(lǐng)域減少溫室氣體排放的有效途徑。然而，目前針對(duì)該領(lǐng)域CCUS技術(shù)發(fā)展的資金投入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。一直以來(lái)，中國(guó)在大規(guī)模CCUS項(xiàng)目的規(guī)劃和發(fā)展方面都處于領(lǐng)先地位。因此，一旦CCUS的商業(yè)化運(yùn)作模式得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于中國(guó)而言將是一項(xiàng)非常重要的產(chǎn)業(yè)。”
此外，必和必拓希望該研究項(xiàng)目能夠?yàn)镃CUS在鋼鐵行業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展吸引更多的資金投入
6月6日，必和必拓與北京大學(xué)宣布簽訂捐贈(zèng)協(xié)議，計(jì)劃在三年時(shí)間內(nèi)，必和必拓向北京大學(xué)捐贈(zèng)737萬(wàn)美元成立碳捕集、利用與封存(下稱(chēng)CCUS)研究項(xiàng)目，旨在推動(dòng)中國(guó)鋼鐵行業(yè)CCUS的部署與實(shí)施。
根據(jù)協(xié)議，必和必拓將與北京大學(xué)及其他項(xiàng)目合作方共同研究在中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域特別是鋼鐵行業(yè)部署落實(shí)CCUS所面臨的政策、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等壁壘。
在新一輪的能源技術(shù)革命呼之欲出的大背景下，世界能源科技進(jìn)入快速發(fā)展階段，新的能源技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)。世界主要國(guó)家均把能源技術(shù)作為新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命的突破口，通過(guò)制定相關(guān)政策確保能源迭代穩(wěn)步進(jìn)行。
2016年5月3日，據(jù)德國(guó)環(huán)境部的一份文件草案顯示，在2050年前，德國(guó)將通過(guò)停運(yùn)其全部煤炭發(fā)電站以減少碳排放實(shí)現(xiàn)其氣候目標(biāo)。此外，英國(guó)政府也計(jì)劃到2023年限制燃煤電站的使用，推出了到2025年關(guān)閉所有的燃煤電站的時(shí)間表。
然而，作為保持電力穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，煤電的退出似乎不會(huì)像上述時(shí)間表中計(jì)劃的那樣快速。根據(jù)國(guó)際能源署的預(yù)計(jì)，至2040年，全球能源消費(fèi)還將以化石能源為主，化石能源消費(fèi)仍將保持75%的比例。因此，石油煤炭天然氣消費(fèi)仍將是未來(lái)能源消費(fèi)的主體，在短時(shí)間內(nèi)完全棄用上述化石能源消費(fèi)似乎并不具有太多可操作性。
因此，國(guó)際能源署在世界能源展望特別報(bào)告中指出：為實(shí)現(xiàn)最終的氣候目標(biāo)，必須繼續(xù)開(kāi)發(fā)新技術(shù)，采取銜接情景之外的技術(shù)措施，能夠讓必要的技術(shù)在推廣之前進(jìn)入成熟階段。
其中，在可再生能源比重增加的過(guò)程中，CCS(或CCUS)作為降低電力行業(yè)和工業(yè)排放的技術(shù)，能夠成為保障電力穩(wěn)定供應(yīng)的有效手段之一。
CCS技術(shù)原理初探
據(jù)全球碳捕集與封存研究院的官方網(wǎng)站資料顯示，CCS技術(shù)原理可以大致分為捕集、運(yùn)輸與封存三個(gè)階段。
二氧化碳捕集是把二氧化碳從在燃燒的化石燃料用于發(fā)電的過(guò)程中或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的其他氣體分開(kāi)。運(yùn)用溶液、固體材料或者致密的薄膜實(shí)現(xiàn)二氧化碳在燃燒過(guò)程中的捕集。
從煙道氣中被分離出來(lái)的二氧化碳將被壓縮以便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，進(jìn)而被運(yùn)輸?shù)竭m合的封存點(diǎn)。目前，二氧化碳已可通過(guò)管道、輪船和罐車(chē)進(jìn)行運(yùn)送，主要用于工業(yè)或用于提高油氣田的油氣采收率。
封存是指將二氧化碳注入到地層深度至少為800米的地下巖層中(理想深度為800——3000米)。這個(gè)深度的溫度和壓強(qiáng)可以使二氧化碳以液態(tài)形式存在，并且可以在多孔巖之間流動(dòng)、填充空隙。理想的封存點(diǎn)有廢棄的油氣田或者咸水層，這些封存點(diǎn)的頂部都有非滲透巖(也稱(chēng)為“密封巖”)。密封巖的地質(zhì)特性可以防止二氧化碳返回到地表。在二氧化碳被注入后，一系列傳感技術(shù)將被用于監(jiān)測(cè)其在巖層間的流動(dòng)情況，用來(lái)監(jiān)測(cè)其穩(wěn)定性與安全性。
CCS部署壁壘
CCS技術(shù)有助于大幅度降低在油氣生產(chǎn)過(guò)程中以及在發(fā)電與工業(yè)過(guò)程中使用化石燃料所產(chǎn)生的溫室氣體排放。而在發(fā)電與工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模部署CCS技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)在于：推進(jìn)CCS的成本較高，需要全方位整合CCS的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)模式和政策法規(guī)等措施促進(jìn)CCS的進(jìn)一步發(fā)展。
必和必拓首席執(zhí)行官麥安哲(AndrewMackenzie)稱(chēng)，目前CCS技術(shù)已成熟，但在體制和機(jī)制以及資金投入方面還待解決。
據(jù)了解，CCS技術(shù)可以應(yīng)用于由國(guó)際能源署提出的“450情景”(即大氣中二氧化碳當(dāng)量濃度長(zhǎng)期穩(wěn)定在450ppm左右)之中。但是該情景的投資需求略微高于其他情景，而投資對(duì)象更加集中于低碳能源供應(yīng)和能效領(lǐng)域，并強(qiáng)調(diào)要采取有效手段為此類(lèi)投資提供融資(尤其是在還沒(méi)有此類(lèi)融資工具的國(guó)家)。
據(jù)悉，碳捕獲封存是一個(gè)資本密集的活動(dòng)。其中，二氧化碳的捕獲成本約占CCS系統(tǒng)成本的75%，利用當(dāng)前的技術(shù)捕獲成本為40—60美元/噸，而可以接受的成本約為20美元/噸。運(yùn)輸環(huán)節(jié)上，由于捕獲技術(shù)的差異，捕獲的二氧化碳在濃度方面不盡相同，因而對(duì)運(yùn)輸管道也提出了不同的要求。現(xiàn)存的油氣管道并不足以滿足CCS中二氧化碳的運(yùn)輸要求，并且對(duì)含有雜質(zhì)的CO2管道設(shè)計(jì)及運(yùn)輸安全的研究不夠完善。封存環(huán)節(jié)上，大量CO2注入地下并封存上百年，這對(duì)封存地點(diǎn)的安全可靠性提出很高的要求，除了儲(chǔ)存點(diǎn)必須要與飲用水源隔離，還要保證儲(chǔ)存二氧化碳的巖層具有較好的穩(wěn)定性，不能有明顯的會(huì)導(dǎo)致流體流動(dòng)泄漏的古斷層或活動(dòng)斷層。
鋼鐵領(lǐng)域部署CCS技術(shù)意義何在?
關(guān)于解決CCS壁壘、在鋼鐵行業(yè)進(jìn)一步部署CCS技術(shù)，中國(guó)國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究和國(guó)際合作中心主任李俊峰在捐贈(zèng)儀式上向包括第一財(cái)經(jīng)在內(nèi)的記者談了他的看法。
“實(shí)事求是地講，煤炭等化石能源在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，在能源的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中還會(huì)起到重要的作用。而中國(guó)的煤炭發(fā)電在中國(guó)的發(fā)電量里面占據(jù)75%的比例，加上我們的鋼鐵占了世界的一半左右，如果我們通過(guò)CCS技術(shù)找到了一個(gè)好的解決方案，不僅是在中國(guó)可行，在全球也是可行的，至少在煤炭利用這樣一個(gè)問(wèn)題上，我們做出一些改變，即使是一個(gè)微小的改變，也是特別重要的。”李俊峰認(rèn)為。
據(jù)了解，作為投資路線圖的一部分，必和必拓正在積極尋找推進(jìn)CCUS技術(shù)全面商業(yè)化以及支持技術(shù)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，以期進(jìn)一步降低成本。
對(duì)此，麥安哲說(shuō)，“CCUS技術(shù)將成為中國(guó)鋼鐵行業(yè)及其他工業(yè)領(lǐng)域減少溫室氣體排放的有效途徑。然而，目前針對(duì)該領(lǐng)域CCUS技術(shù)發(fā)展的資金投入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。一直以來(lái)，中國(guó)在大規(guī)模CCUS項(xiàng)目的規(guī)劃和發(fā)展方面都處于領(lǐng)先地位。因此，一旦CCUS的商業(yè)化運(yùn)作模式得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于中國(guó)而言將是一項(xiàng)非常重要的產(chǎn)業(yè)。”
此外，必和必拓希望該研究項(xiàng)目能夠?yàn)镃CUS在鋼鐵行業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展吸引更多的資金投入
