碳捕獲：價值與成本

梁 希 李 佳

據國際能源組織2009年公布的一份報告稱，到2030年，能源行業及產業部門采用CCS技術降低的排放，將有可能占減排總量的10%。

山西省長治市潞城農民在秋收過后放牧。在他們背后的是一座高標準大型發電廠。攝影/二飛/CFP

過去的二十多年里，人們日益清楚地認識到，在溫室氣體減排戰役中，碳捕獲與封存（CCS）是一項非常重要的技術；目前有二十多個大型示范項目正在實施當中。據國際能源組織2009年公布的一份報告稱，到2030年，能源行業及產業部門采用CCS技術降低的排放，將有可能占減排總量的10%。

大多數的主要經濟大國已經做出承諾，要控制溫室氣體排放。在沒有全面配套建設CCS設施的情況下，最好是不再批準新建化石燃料電廠、煉油廠、鋼鐵廠或水泥窯等。然而，大規模CCS技術的廣泛應用，主要面臨著兩方面的挑戰：缺乏建設和運營商業規模的一體化CCS項目的經驗；財政激勵措施不足，無法保證投資方獲得合理的收益。

在解決這些挑戰之前，為了便于未來CCS技術的采用，未來十年新建的化石燃料電廠在設計及建造時應為碳捕獲做好準備。

已經有20多個CCS項目開始運營，其中包括每年儲存量達一百萬噸的挪威國家石油公司斯萊普內爾項目，30兆瓦的德國Vatternfall-Schwarze Pumpe試點項目，以及年捕獲量達3千噸的中國華能高碑店燃燒后捕集試點項目。

一些利益相關者擔心，由于缺少工業項目，CCS技術目前還無法得到驗證。這種觀點并非完全正確。一百多個工業CCS在建項目中，已經有20多個CCS項目開始運營，其中包括每年儲存量達一百萬噸的挪威國家石油公司斯萊普內爾項目，30兆瓦的德國Vatternfall-Schwarze Pumpe試點項目，以及年捕獲量達3千噸的中國華能高碑店燃燒后捕集試點項目。有幾個項目甚至已經運營了十幾年。

缺乏大規模的方案是目前所面臨的真正問題。英國的斯特恩報告認為，要想大量降低排放，化石燃料電廠的二氧化碳捕獲至關重要。然而，現有的電廠二氧化CCS項目中沒有一個項目的捕獲量超過每年一百萬噸。

歐盟希望，到2015年至少建立并運營10個示范項目。目前，歐盟正準備建立一個CCS知識共享體系，然而其時間表卻一推再推。

歐盟希望，到2015年至少建立并運營10個示范項目。目前，歐盟正準備建立一個CCS知識共享體系，然而其時間表卻一推再推。美國能源部長朱棣文曾宣布過一個類似的目標：到2016年，美國應該能夠開展10到12個商業化示范項目，并準備到2019年在更大范圍內推廣其在商業領域的應用。同時，澳大利亞政府每年向全球碳捕獲與封存研究所提供1億澳元（9千萬美元）的資金用于支持世界各地的示范項目。

雖然CCS示范項目還未獲得中國政府的大力支持，但是，華能集團、綠色煤電，以及神華集團等大型國有能源企業，均提出了一些大規模計劃。此外，為了促進風險共擔、資金和知識的共享，還設立了一些雙邊和多邊激勵措施，其中包括碳封存領導人論壇、未來電力聯盟、以及英歐中三方及全球碳捕獲與封存研究所共同開展的煤基近零排放項目（NZEC）等。

二氧化碳一經捕獲之后，就必須被運往一個合適安全的儲存地點。管道輸運是最為經濟的方法。之后，就可以將二氧化碳深深注入地下儲存。

燃燒后捕獲、燃燒前捕獲，以及工業過程中的脫碳等三種碳捕獲技術目前在非CCS的商業領域中都有應用。第四種技術，富氧燃燒仍然在試點階段。然而，在CCS的相關應用所要求的規模和條件下，為了使碳捕獲技術具有經濟可行性及技術可靠性，還需要進行更多的研究和試點。

二氧化碳一經捕獲之后，就必須被運往一個合適安全的儲存地點。管道輸運是最為經濟的方法。之后，就可以將二氧化碳深深注入地下儲存。石油天然氣行業有將大量二氧化碳注入含鹽層及油氣田的經驗，并且技術也相當成熟。因此，大多數CCS已經做好實施的準備，并且已經具備了穩定的供應商。這些技術的發展重點是降低成本及實現系統全面整合。

250公里長的輸運管線每年輸運5百萬噸二氧化碳，則每噸二氧化碳的運輸成本為$1（￥6.8）到$6（￥41）左右。

那么成本究竟有哪些？據能源顧問公司芬蘭貝利集團公司為英國政府做的一份研究顯示，2015年燃煤或燃氣電廠每噸二氧化碳的碳捕獲減量成本將有可能在$41（￥280）到$57（￥389）左右。而地下咸水層二氧化碳儲存及監控成本將在每噸$1.6（￥10.9）到$3.2 （￥21.8）左右。

政府間氣候變化專門委員會關于CCS所做的一份專題報告認為，250公里長的輸運管線每年輸運5百萬噸二氧化碳，則每噸二氧化碳的運輸成本為$1（￥6.8）到$6（￥41）左右。可是，實際數據受具體地點及土地成本的影響很大。

據麥肯錫公司2008年發表的一份研究顯示，2012年到2015年啟動的CCS示范項目的總成本，將有可能在每噸二氧化碳$84（￥574）到$127（￥867）左右，2020年之后將降至每噸$49（￥335）到$70（￥478）。然而，如果考慮到CCS投資中的不確定因素，成本將每噸升高$13（￥89）到$15（￥102）左右。

2009年9月9日，韓國首爾，韓國總理韓升洙在國際綠色增長論壇開幕式上發表講話。該論壇由韓國政府與聯合國共同主辦。 攝影/ChinaFotoPress/CFP

由于示范項目的減碳成本要遠遠高于現行減排認證的市場價格，因此，未來十年，世界各國公共部門采取額外的財政激勵措施，將有可能會成為推動CCS示范項目發展的主要動力。

發展中國家的CCS項目可能會具有成本上的優勢。煤基近零排放項目以及中歐CCS合作行動（COACH）認為，大規模CCS項目的全部成本可能在每噸二氧化碳$35（￥239）到$42（￥287）左右。然而，隨著發展中國家人工成本、資本成本，以及幣值上漲速度的不斷加快，這種優勢到2020年便有可能被大大削弱。

清潔發展機制（CDM）中已經建立的CCS方法，有可能為發展中國家初期啟動CCS示范項目提供相當數額的資金支持。但是，僅憑清潔發展機制提供的支持還遠遠不夠。由于示范項目的減碳成本要遠遠高于現行減排認證（CER）的市場價格，因此，未來十年，世界各國公共部門采取額外的財政激勵措施，將有可能會成為推動CCS示范項目發展的主要動力。

上海世博會浦西園區的中國航天館攝影/程千俊/CFP

能源損耗是CCS技術存在的一個局限因素。二氧化碳的收集和壓縮有可能會使燃煤電廠的燃料需求增加25%。為，CCS技術在溫室氣體減排中發揮著重要作用。但是，在大眾眼中，可再生能源與提高能效的前景要比CCS技術稍微樂觀一些。決策者及普通民眾對CCS技術缺乏了解，已經阻礙了該技術的推廣實施。

能源損耗是CCS技術存在的一個局限因素。二氧化碳的收集和壓縮有可能會使燃煤電廠的燃料需求增加25%。有趣的是，在主要發達經濟體中進行的大多數利益相關方意見征詢，所得出的結論都是發展CCS技術將會使能源安全得到提升。其原因是發達國家中的一些人相信，不久的將來，沒有采用CCS技術的燃煤電廠將無法獲得許可。中國的利益相關者卻傾向于將CCS技術看作是對國家能源安全的一種威脅。因為他們相信，這些技術會導致煤炭進口量的上升。一些人還擔心它們會引發運營安全問題及煤礦事故。

據國際能源機構估計，2007 年到2030年間，中國和印度的燃煤發電將有可能分別增長2.5倍和3.5倍。

在CCS技術具備經濟可行性之前，電站的建設還將繼續，二氧化碳也還是會被排入大氣。據國際能源機構估計，2007年到2030年間，中國和印度的燃煤發電將有可能分別增長2.5倍和3.5倍。對新建電廠進行改造，從而使其做好碳收集的準備對于電廠的順利轉型至關重要。負責電廠碳收集準備工作的開發人員應對其控制范圍內的所有有礙二氧化碳收集設備安裝及運轉的已知因素進行查明，并將其消除。

對于粉碳發電廠而言，用于碳捕獲準備的投入并不高昂；據國際能源機構估計，還不到原來固定資產支出的1%。但是，據2009年中英兩國的中國先進電廠碳捕獲方案項目（CAPPCCO）的研究成果顯示，它卻能夠使電廠提前關閉的可能性降低7%到10%，并使轉型的幾率增加5%到7%。CAPPCCO在中國進行的一項針對國內103家電廠的調查顯示，近一半的中國燃煤電廠中，沒有一家在建設時考慮到碳捕獲，因此將無法進行轉型。

一旦CCS技術具有經濟可行性，就有可能在每一家新建化石燃料電廠推廣實施該項技術，并對一些現有的電廠進行轉型。

CCS技術的成功推廣依賴于一系列因素的實現。首先，要有充足的資金和堅強的政治后盾作為支持，并且還要有明顯的先行者優勢。這些因素能夠為示范工程創造一個較為合理的投資環境。其二，此類項目必須能夠證明CCS技術的可靠性及安全性，并且找到有效的融資模式和運營模式。第三，通過技術創新，實現成本的大幅降低，碳價格必須在保持平穩的同時，確保CCS技術的投資有利可圖。第四，必須提高溝通模式的效率，從而增強決策者、能源企業，以及公眾對CCS技術的了解。

最后，一旦CCS技術具有經濟可行性，就有可能在每一家新建化石燃料電廠推廣實施該項技術，并對一些現有的電廠進行轉型。而優先進行轉型的應該是那些已經做好碳收集準備的電廠。