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圍捕二氧化碳

http://magazine.caixin.com/2012-01-13/100348436_all.html#page2

氣候變化談判的硝煙，剛在南非德班消散。二氧化碳這一遠比人類歷史漫長的化合物，如今成為威脅人類生存的最大敵人。

　　在各國為削減二氧化碳排放討價還價不可開交的情況下，碳捕捉與封存（CCS）技術被認為是短期內應對全球氣候變化最重要的技術之一。

　　由於電廠是中國主要的二氧化碳排放源，CCS在電廠的應用，被認為是在無法徹底改變能源應用結構的當前階段，實現二氧化碳減排的有效手段。

　　2011年12月18日，華中科技大學3兆瓦碳捕獲試驗基地在武漢竣工。這個試驗基地投入運行後，每年可捕獲近萬噸二氧化碳，是國內迄今最大的富氧燃燒碳捕獲試驗系統。

　　如果這一項目能夠走向工業化應用，那麼也就意味著火電廠將會「無煙囪」發電。

碳捕捉技術

　　根據IPCC（政府間氣候變化專門委員會）的定義，CCS是指將二氧化碳從工業或相關能源產業的排放源中分離出來，輸送並封存在地質構造中，長 期與大氣隔絕的一個過程。二氧化碳的捕捉方式主要有三種：燃燒前捕捉、富氧燃燒和燃燒後捕捉。燃燒前捕捉工藝只能用於新建發電廠，而另外兩種技術則可同時 應用於新建和既有發電廠。

　　二氧化碳的封存方式分為四種：一是通過化學反應把二氧化碳轉化成固體無機碳酸鹽；二是工業應用，直接作為多種含碳化學品的生產原料；三是注入海洋一千米深處以下；四是注入地下岩層。

　　燃燒前捕捉主要是利用IGCC（整體煤氣化聯合循環）技術。該技術的捕捉系統小，能耗低，在效率以及對污染物的控制方面有很大的潛力，但同時面臨著投資成本和與現有發電裝備的承接問題。

　　氣候組織前CCS專家尹樂在接受財新《新世紀》採訪時說，由於IGCC技術本身的成本是比較高的，初期投資很大，只適用於新建的電廠，不適用於電廠改造。

　　中國目前正在進行的既有電廠CCS項目中，包括華能北京高碑店熱電廠和上海石洞口第二電廠的CCS項目、中電投重慶合川雙槐電廠項目，都是燃燒 後捕捉。這對於原來的電廠沒有改變，僅僅是增加了一個捕捉裝置，但是捕捉量佔電廠二氧化碳排放總量的比例很小，而消耗的電量卻驚人。

　　從國內已有項目來看，成本問題是電廠CCS項目的最大挑戰。以華能北京高碑店電廠為例，其每年約排放400萬噸二氧化碳，捕捉系統只能捕捉其中的0.075%，約3000噸，而捕捉能耗佔電廠能耗比例則在30%以上。

　　根據清華大學核能與新能源技術研究院的模擬研究，普通燃煤熱電廠使用復合胺溶液吸收劑進行燃燒後捕捉，將使投資成本上升80%，發電成本上升20%，供電成本上升40%-50%。二氧化碳捕捉成本為147-171元/噸，二氧化碳減排成本為181-233元/噸。

富氧燃燒

　　1995年，華中科技大學3兆瓦碳捕獲試驗基地的負責人鄭楚光教授在國內率先開展了富氧燃燒技術的基礎研究。目前，他所帶領的團隊，即將建設完成國內首套具有工業示範意義的3兆瓦富氧燃燒全流程實驗系統。

　　富氧燃燒技術是在傳統燃煤電站的技術流程大體不變的基礎上，將空氣中的氧、氮分離，直接採用高濃度的氧氣與循環的部分煙氣（煙道氣）的混合氣體來替代空氣，一次得到富有高濃度二氧化碳的煙氣，進行處理和封存。

　　「這套3兆瓦系統可以實現從空分—氧燃燒—煙氣淨化—壓縮純化的全系統耦合驗證，具有每年萬噸級的二氧化碳捕捉能力。」鄭楚光說，2014年前，中國將完成10萬噸/年級工業規模CCS示範，2020年前，將可望進入百萬噸級的大型示範運營。

　　「爐場裡面不是空氣在助燃，而是氧氣在助燃。」鄭楚光告訴財新《新世紀》記者，「這樣從鍋爐裡出來的煙氣，比一般電廠裡面出來的煙氣，其二氧化碳濃度高得多，便於收集，進而降低了成本。」

　　鄭楚光告訴財新《新世紀》記者：「富氧燃燒技術最大好處就是適用於存量電廠，僅通過小的改造就能實現碳捕捉。」他認為，富氧燃燒技術已經成為較為主流的技術，這也是因為美國能源部的轉向。

　　2003年，時任美國總統布什提出「未來電力」（FutureGen）計劃，其目的是以煤的氣化制氫為技術核心，建造一座275兆瓦燃煤發電和制氫的「近零排放」示範發電廠。但是由於選址以及成本上一再出現問題，項目一再推遲。

　　2010年，美國能源部和「未來電力」聯盟決定繼續這一項目，但技術路徑卻轉向了富氧燃燒。美國能源部已正式承諾投資10億美元用於位於伊利諾伊州的FutureGen2.0示範項目，目的是把一家燃煤電廠改造成利用富氧燃燒技術生產清潔燃燒能源的工廠。

　　不過，尹樂認為，美國能源部的轉向未必能代表業界的轉向，因為「任何一個國家都不可能一邊倒地去推一個技術，這是不大現實的」。

　　針對華中科技大學的這個試驗基地，尹樂表示，目前還很難看出前景如何。她個人更看好燃燒後捕捉。她認為，富氧燃燒作為一個相對新的技術，大家對它的期望值會高一些。

複雜局面

　　國際氣候組織在2011年4月曾經發佈了一個關於碳捕捉技術在中國的報告，其中指出，這一技術在中國發展將面臨比其他國家更複雜的局面。「安全隱患、高能耗、高成本、跨行業合作、融資機制和公眾參與等問題都是挑戰。」

　　該報告指出，碳捕捉技術處理的是高濃度和高壓下的液態二氧化碳，一旦在運輸、注入和封存過程的任何環節發生洩漏，就可能危及現場操作人員的人身安全，甚至會對洩漏地附近的居民和生態系統造成不良影響。

　　如果採取恰當的風險評估方法、監測技術和管理體系將有助於降低風險，但是CCS的相關技術和管理體系尚不完善，這在某種程度上加重了對CCS安全性的擔心。

　　尹樂介紹說，以向地下注入二氧化碳為例，歐盟在很早就出了安全性導則，要求從選址開始，包括後期的監測和應急相應預案等。但國內還沒有這樣的標準。她透露，國內對於這個問題有不同聲音。

　　關於富氧燃燒，尹樂認為，現在的安全性問題還很難判斷，從國家監管角度來看，應該從預防的角度出台一些標準，國內現在還沒有什麼監管和法規。

　　國際能源署的一項調查顯示，全球現有3000餘個CCS示範項目正在建設或已投入使用，僅中國未來的項目計劃投入就將達到5萬億美元。

　　儘管業內仍對CCS商業化前景持有不同觀點，在CCS與節能和能效技術、新能源技術並列被納入國家「十二五」規劃之中後，鄭楚光認為，種種疑慮已經不存在，「現在的問題，已經進入到CCS如何商業化的階段了。」

「捕捉」二氧化碳賣錢 　比爾蓋茲推一把

全球二氧化碳濃度創500萬年新高

在全球二氧化碳濃度創500年新高之際，全球各界對於氣候變化的關註也達到了一個新的階段。

10月25日在清華大學，近百位來自產、學、研各界的行業代表聚在一起，共同探討綠色經濟和可持續發展。在這場由清華大學和沃爾沃集團共同舉辦的全球可持續基礎設施建設與互聯互通的論壇上，與會嘉賓的話題涉及建築領域的節能減排解決方案以及如何通過商業合作應對海外投資挑戰等。

氣候變化正在威脅著人類的經濟增長和社會發展。清華大學經管學院院長、綠色經濟與可持續發展研究中心主任錢小軍教授稱：“按照目前的人口增長和消費趨勢，到2030年，我們將需要兩個地球來滿足生存需求。全球範圍的氣候變化給人類社會的經濟可持續發展帶來了挑戰。”

根據世界氣象組織(WMO)本周在日內瓦發布的最新公報，2015年全球二氧化碳平均濃度首次達到400ppm(1ppm為百萬分之一)。世界氣象組織同時預測，2016年全年二氧化碳的含量都將超過這一水平，並再度刷新記錄。而且未來幾十年時間都不會低於這一水平。

400是一個“里程碑”式的數據。此前，二氧化碳濃度曾在某些月份和地區達到過400ppm，但全年平均值從未達到這一水平。專家表示，上一次全球二氧化碳濃度達到400ppm峰值可能要追溯到300萬至500萬年前。

國家氣候中心副主任巢清塵博士對第一財經記者表示：“400在濃度上是一個很重要的門檻。今年上半年全球每個月的二氧化碳濃度和歷史同期比都是偏高的。這也意味著氣候變暖的證據是確鑿的，也是未來很多年人們都無法改變的事實。”

11月7日至18日，聯合國氣候變化大會就將在摩洛哥的馬拉喀什舉行。這份《溫室氣體公報》再次為全球氣候變化問題敲響警鐘。

報告指出，1990年至2015年間，來自工業、農業和家庭活動的二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等長壽命溫室氣體，使導致氣候變暖的“輻射強迫”效應上升37%。具體而言，2015年全球二氧化碳平均水平為工業化前的144%，2014至2015年二氧化碳的增加值大於上一年和過去10年增量的平均值。

始於2015年的強厄爾尼諾現象也加速了二氧化碳濃度升高，並在2016年造成嚴重影響，引發熱帶地區幹旱，降低了森林、植被和海洋等吸收二氧化碳的能力。此外，強厄爾尼諾還導致森林火災產生的二氧化碳排放量上升。受去年8月至9月印度尼西亞嚴重森林火災的影響，赤道附近亞洲地區二氧化碳的排放量是1997年至2015年平均水平的兩倍多。

世界氣象組織的官員表示，盡管厄爾尼諾的因素已經消退，但是人為因素對於氣候變化所起到的影響並沒有消退。“由於《巴黎協定》，2015年迎來了氣候行動的新時代，這一年也將因溫室氣體濃度創新高而被載入史冊，標誌著氣候變化同樣進入新時代。但我們仍然保持樂觀。”世界氣象組織秘書長彼得里·塔拉斯(Petteri Taalas)表示，“如果不控制二氧化碳排放，那麽《巴黎協定》中所提到的把全球氣溫上升控制在2攝氏度的目標是不可能達成的。”

塔拉斯要求各國在今年11月4日《巴黎協定》生效前就拿出實際的落實方案。而此前簽署《巴黎協定》的200個國家的領導和代表也將於下個月摩洛哥的聯合國氣候峰會上探討下一步的措施。

對此，巢清塵博士對第一財經記者表示：“下一步，國家與國家之間、企業與政府之間的合作將會成為重要議題，企業會在未來的氣候適應和綠色低碳的發展中面臨巨大的挑戰和機遇，尤其是政策性和競爭性的風險，比如碳關稅的影響。企業必須以氣候服務為終極目標，減少諸如基礎設施等對於氣候的不利風險，提供針對性的解決措施。”

她還表示，《巴黎協定》之所以能如此快地受到這麽多國家的批準，也與各國政府對氣候變化這一刻不容緩的議題所表達的決心有關。“從展望來說，認識是一致的，關鍵是如何落實。”巢清塵說，“按照《巴黎協定》的目標是把全球氣溫上升控制在2度，甚至1.5度，但是現在的情況，如果只靠國家自主貢獻，全球氣溫上升最多只能控制在2.7度。所以只有通過更多合作，才能在不影響經濟的情況下，讓綠色低碳可持續和經濟發展並行。”

企業也在證明他們不僅僅是麻煩的制造者，更是問題的解決者。2014年沃爾沃建築設備在全球主持發起了一項“建築氣候挑戰項目”，通過在行業內建立對話平臺，促進學界、商界和政界在氣候變化課題上的交流，並未相關研究提供資金支持，進行成果產業化推廣。沃爾沃集團高級副總裁比爾-羅(Bill Law)對第一財經記者表示：“作為一家已有近130年歷史的公司，沃爾沃正在用其先進的技術來解決能源排放問題，並希望與業界進行跨行業的互聯互通。”為此，沃爾沃還和清華大學一起發布《交通運輸解決方案和互聯互通》白皮書。羅表示，清華大學將針對不同領域成立專門的研究中心，沃爾沃也將予以支持。

皖電東送調查：每年可減少上海2100萬噸二氧化碳排放

皖電東送淮南至上海1000千伏特高壓輸電線路。（鄒小民 攝）

2016年，皖電東送淮南至上海1000千伏特高壓交流工程迎來了投運的第三個年頭。三年來，這條特高壓線路究竟給淮南和華東地區帶來了什麽?產生了哪些效應?10月19日，記者來到安徽淮南，循著特高壓的足跡，走訪了與這條線路息息相關的發電廠、煤礦企業、政府官員、普通居民，一路收獲頗多。

平圩電廠：變輸煤為輸電經濟效益凸顯

淮南，這里是皖電東送的起點。

出淮南市一路西行40公里，在潘集區淮潘路至長江路一帶，沿途密布大大小小數十家煤礦企業，以“潘三礦、朱集礦、潘北礦、潘東礦”命名的路標牌無聲地提醒人們，此地是煤炭富集區。

作為“華東工業糧倉”，淮南市坐擁豐富而優質的煤炭資源，卻倍受產業結構單一的困擾。近年來，在國家“中部崛起”和安徽融入長三角經濟圈的大背景下，淮南充分運用政策、產業、生態、能源、區位等多重優勢，在“趕”與“轉”的道路上，抓住特高壓發展機遇，從單純依靠煤電資源謀發展，到多元產業發展並進，朝著全面轉型發展升級的目標邁進。

“今年1～9月，我們廠通過特高壓向外輸送電能107億千瓦時，預計今年全年送出電能達140億千瓦時。”10月19日，在安徽淮南平圩電廠2臺100萬千瓦機組旁，伴著“轟轟”的發電聲，平圩電廠發電部主任大聲告訴記者。

平圩電廠

從附近潘集區坑口電站挖出的煤，就近送到平圩電廠轉化為電能，通過特高壓空中快速通道，源源不斷地輸送到華東地區。

改輸煤為輸電，其中的經濟效益如何?

在平圩電廠燃料管理部主任淩光照看來，這條空中高速路，帶來的經濟效益是多重的。“首先是節省了運費，以前，電煤運華東地區每噸煤運費七八十元，坑口煤礦就在家門口，每噸煤運費10元，以我們廠全年向華東輸送140億千瓦時電能為例，大約需要550萬噸原煤，只運費一項，每年節約3個多億。”

其次，對電廠而言，電煤就地消納不需要大量庫存，庫存小，對電廠現金流占用少，這對電廠而言是一項利好。以華電蕪湖為例，兩臺64萬千瓦的機組，需庫存量15至20萬噸標準煤，平均每噸400元庫存費，只庫存一項，每年需占用資金8000萬元。

淮南礦務局駐平圩電廠財務部主任張曉斌給記者算了一筆賬：在煤炭價格動態波動的背景下，以平均600元每噸標準煤為例，1噸標準煤發3300多千瓦時電送出，可實現邊際貢獻630元，而直接出售1噸原煤只能實現邊際貢獻200元。以1噸標準煤為單位計算，輸電比輸煤多收益430元。平圩電廠一年通過特高壓外送電能140億千瓦時，換算成標準煤550萬噸，550萬×430元，輸電比輸煤多出23.6億元的經濟效益。

此外，一臺機組大約增加500人就業。平圩電廠圍繞特高壓工程新上的4臺機組，增加就業2000余人。

平圩電廠是淮南至上海特高壓交流示範工程4個配套電廠情況的一個縮影。

記者從國網安徽電力發策部規劃一處了解到，自2013年淮南至上海特高壓交流示範工程投運三年來，該工程最大輸送功率達463.8萬千瓦，累計輸電量約561億千瓦時。

淮南市發改委能源辦相關負責人透露，淮南發電企業通過特高壓工程每年向華東輸送電能約240億千瓦時，銷售收入170余億元，年利稅約30億元。皖電東送特高壓工程的建設和運營，極大地拉動了地方經濟發展。

煤礦企業：加快了內部產能結構調整

出平圩電廠一路向西驅車50公里，記者來到淮南礦業集團下屬的丁集煤礦，該煤礦為“皖電東送”特高壓配套的田集電廠配套供應原煤。

這是一座井田東西長14.75公里、南北寬11公里的煤礦企業，12口礦井，地下可開采面積達100平方公里。與露天煤礦開采場景不同，進入礦區，幹凈的廣場，鱗次櫛比的辦公樓、員工宿舍區、林蔭道，這里一片安靜，完全沒有煙塵，更不見載滿煤的運煤車。

丁集煤礦的兩臺機井，工人下到地下800多米的地方挖煤。

在辦公樓4樓，丁集煤礦黨委書記方徐林打開向西的窗戶，順著他手指的方向，記者看到兩臺高高架起的藍色機井。“工人在這里下井，深入地下800米的地方開采作業，再通過運輸皮帶將煤運到儲煤倉，裝車後通過礦區鐵路網運送到電廠，全過程是封閉的，不產生灰塵。”

以丁集煤礦為例，電煤運往上海，每噸運費70元，就地消納每噸產生運費30元，電廠年產煤540萬噸，全在本地消納，僅運輸成本一項就節省了2.16億元，且環境效益好，粉塵汙染大大減少。

方徐林告訴記者，以前是傳統的賣煤路子，2007年煤電聯營後，上下遊產業結合，特高壓投運後，打通了外送通道，煤炭資源不愁銷路。丁集煤礦年產煤540萬噸，特高壓投運後，每年為田集電廠輸送原煤400萬噸，直接產生經濟效益35億元，增值稅17%，每年給地方稅收貢獻近6億元。

資金盤活了，丁集煤礦加快了內部產業結構調整，改變原來單一煤炭開采的模式，調整為煤炭、電力、房地產、技術服務、資本運作等多元結構支撐的發展模式，在實現內部良性運轉的情況下，帶動了大量人口就業。“目前，我們在上海、廣東、香港都有投資融資項目，在物流、房地產領域發展很穩健。”丁集煤礦副總經理張衛翔說。

在特高壓產生的經濟效益鏈條中，方徐林有著自己的見解：“有了特高壓，使得我們與電廠之間的煤電聯營模式更緊密更穩固。如果沒有特高壓，煤電捆綁再緊密，發出的電輸送不出去，還是產生不了經濟效益。有了這條特高壓，它的需求量又相對穩定，我們測算過，賣電比賣煤附加值增加了6倍。煤礦、電廠、電網是三位一體的，電力需求穩定、煤炭豐富、電廠發電，三者相互支撐，是相互聯動又有機統一的，三者共同作用，促進產能結構調整，增加人員就業、拉動地方經濟等都良性循環發展起來。”

電廠發出的電從這里送出，通過特高壓輸送到華東。

環保成效：供受端環境改善看得見

在人們談“霾”色變的今天，環保一直是大眾關註的熱點與焦點。

特高壓治霾，在這條皖電東送線路中發揮怎樣的作用?實際效果如何?

以受端上海為例，受土地資源緊張、環保因素等影響，本地電源建設無法滿足上海持續增長的用電需求，加之環境保護的壓力限制，決定了上海必須依靠大規模接受區外來電才能保障電力供應。2013年9月25日，皖電東送淮南至上海1000千伏特高壓交流工程建設投運，這是首條落戶上海的交流特高壓線路，也是繼±800千伏複奉線後第二條向上海供電的特高壓線路，上海電網實現了“煤從空中走，電從遠方來，來的是清潔電”的結構升級。

面對日益嚴重的生態環境問題，國務院於2013年9月10日印發《大氣汙染防治行動計劃》，明確要求京津冀魯、長三角、珠三角等區域，除熱電聯產外，禁止審批新建燃煤電站，通過提高接受外輸電比例、加快清潔能源開發利用等替代燃煤，實現煤炭消費總量負增長。

皖電東送特高壓工程建成後，受端上海、浙江地區除了新增受電能力600萬千瓦、新增受電240億千瓦時外，還可節約燃煤消費1080萬噸。據上海市輻射環境監督站高級工程師、資深環保專家朱重德介紹，皖電東送特高壓投運後，相當於長三角地區少投運了6臺100萬千瓦級火力發電機組，每年可減少上海地區二氧化碳排放2100萬噸、二氧化硫5萬噸、氮氧化物5.6萬噸，可大大改善環境空氣質量。

平圩電廠冷卻塔

在供端淮南，記者探訪的煤礦密集區潘集區，當地人告訴我，國家《大氣汙染防治行動計劃》後，許多小煤礦紛紛關停，加上電煤就地消納，前幾年馬路上煙塵滾滾、運煤大貨車排長隊拉煤的景象早已一去不複返了。在平圩電廠附近的蘆集鎮老郢湖村，路邊汽配修理店老板王遵明告訴記者：“以前拉煤車來來往往，路上煙塵多，天常年灰蒙蒙一片，連太陽都是模糊不清的，路邊樹葉積著厚厚一層灰。去年開始，我們這里的環境明顯好了，很少有運煤車，藍天白雲經常有，感覺出氣都順暢了。”

平圩電廠發電機組

老百姓的感覺是直接客觀的，在發展經濟與環境保護平衡之間，環保部門對煤礦企業有著硬性指標把關。平圩電廠燃燒管理部主任淩光照告訴記者，國家對發電機組有非常嚴格的環保指標，經過環保部門驗收合格後才可投運。且隨著國家環保標準不斷提升，對脫硫、脫硝、煙塵濃度指標要求更高更嚴，目前，平圩電廠1臺100萬千瓦的機組已完成更高標準的超凈改造，2017年前，所有機組完成超凈改造。

“國家出臺了相應政策，完成機組超凈排放改造，每千瓦時可享受電價補貼1分錢。電廠機組超凈改造要經歷‘提出機組改造計劃—省、市環保部門備案—確認改造進行—改造完成驗收—環保合格出示證明—獲得超凈改造電價補貼’這六個環節，每個環節環保部門都嚴格把關，早改完早獲益。”淩光照說。