《第四次气候变化国家评估报告》特别报告《中国碳捕集利用与封存技术评估报告》书讯北大核心CSCDCSSCI

近期,《第四次气候变化国家评估报告》特别报告——《中国碳捕集利用与封存技术评估报告》(以下简称《报告》)正式发布。碳捕集利用与封存(Carbon capture,utilization and storage,CCUS)是指将二氧化碳(CO_(2))从工业、能源生产等排放源或空气中捕集分离,并输送到适宜的场地加以利用或封存,实现CO_(2)减排的过程。发展CCUS技术对全球实现碳中和目标具有重要作用,世界主要国家正围绕CCUS技术进行研发、部署与政策评估。     

应对气候变化的有效途径:二氧化碳捕集与封存

全球气候变暖问题日益严重,二氧化碳(CO2)捕集与封存(CCS)技术被看作是最有发展前景的解决该问题的技术之一。CCS技术主要包括三个环节:CO2捕集、运输和封存。本文首先介绍了CO2捕集技术,该技术按工艺主要分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集。随后介绍了CO2封存技术,该技术根据封存地点不同可分为地质封存和海洋封存。在众多的CO2封存技术中,CO2强化采油(CO2-EOR)技术由于其较高的经济效益近年来得到广泛应用。虽然CCS技术发展很快,但仍存在很多问题,如CO2泄漏问题、资金投入大等。但是,随着各国政府越来越重视CCS技术的研究和开发,相信未来该技术在抵制全球气候变暖问题上会发挥重要的作用。     

中国CO_2地质封存与可持续发展

在全球气候变暖的自然趋势下,推行CO2地质封存项目对减缓气候变暖进程和我国实施可持续发展战略具有重要意义。本文概述了CO2在地质储层-盖层系统中的两种捕获机制:一是通过地层构造压力、地下水动力、流体密度差、盖层岩石毛细管压力及矿物(煤层)吸附等共同作用的物理捕获机制,另一种是通过水岩化学反应进行固碳的化学捕获机制。归纳了有利于长期安全封存CO2的地质条件和水文特征,结合文献资料指出我国CO2有效地质封存总容量可供中国CO2地质埋存使用1 000年以上。并从科学技术能力、人才储备、经济成本及效益预算、管理和运营体制等方面进行论证,认为我国实施CO2地质封存项目是切实可行的。结合我国不合理的能源消费结构及全球气候变暖、环境恶化可能产生的后果,阐述了CO2地质封存对我国实现节能减排、低碳经济等可持续发展战略的深远意义。建议我国尽快组织开展CO2地质封存相关科学理论、封存技术及基本框架和配套政策、法规研究,为我国应对全球气候变化提供足够的技术和人才储备。     

碳中和目标下CCUS技术发展定位与展望

碳捕集利用与封存(CCUS)指将二氧化碳从能源利用、工业生产等排放源或空气中捕集分离,并输送到适宜的场地加以利用或封存,最终实现二氧化碳减排的技术。《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图》等研究将CCUS技术定位为"可实现化石能源大规模低碳利用的战略储备技术"。2020年9月,我国正式提出将力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和的愿景。实现碳中和目标要求我国加速构建零碳能源系统、重塑零碳工艺流程、建立负碳技术体系。在此形势下,CCUS技术应重新定位为"我国碳中和目标实现技术组合的关键组成部分",并从以下五个方面深刻认识CCUS技术对实现碳中和目标的重要作用:(1)CCUS技术是实现化石能源净零排放的唯一技术选择;(2)CCUS技术是火电参与零碳电力调峰的重要技术前提;(3)CCUS技术是钢铁水泥等难减排行业深度脱碳的可行技术方案;(4)CCUS技术是未来获取非化石碳原料的主要技术手段;(5)CCUS耦合生物质能(BECCS)等负排放技术是实现碳中和目标的托底技术保障。展望碳中和目标下未来发展,需明晰CCUS技术新战略定位,创新CCUS技术新发展路径;推动大规模CCUS集群示范,超前部署新一代低成本、低能耗技术研发;建立健全激励机制、政策法规与商业模式,推动CCUS技术商业化;以及加强国际合作,深化知识共享。     

“中意碳捕集与封存(CCS)技术合作项目”第一次技术研讨会在京举行

2011年5月11日,中意碳捕集与封存(CCS)技术合作项目第一次技术研讨会在北京举行。来自科技部国际合作司、中国21世纪议程管理中心、意大利环境领土与海洋部(IMELS)、意大利国家电力公司(ENEL)、华能集团、清华大学、北京大学、中科院工程热物理研究所、北京石油大学、北京化工大学等多家单位的代表和专家共40多人参加了研讨会。中意碳捕集与封存技术合作项目于2010年10月正式启动,主要围绕中国燃煤电厂     

广东省碳源碳汇现状评估及增加碳汇潜力分析

以生态系统为研究对象,分析生态系统内部各种温室气体排放源,得到2005-2008年广东省主要排放源CO2排放量估算结果,2005年为6.19亿t,2008年达到7.4亿t。首要排放源是化石燃料燃烧,其次是土壤呼吸。两者占总排放量的77%-79%。其中土壤呼吸的排放量比较稳定,基本上保持在2.27亿t左右(或6 200万t碳),而化石燃料燃烧的排放量呈现出明显的增长趋势,从2005年的2.57亿t CO2(或7 021万t碳)增加到2008年的3.44亿t CO2(或9 375万t碳),4年增长了33.52%。其他排放源由大而小依次为:生物质转化、工业过程和人畜呼吸。2005-2008年全省主要碳汇总的CO2吸收量变化于2.53亿-2.56亿t(CO2)之间。2008年,全省最大的碳汇是林地,年固碳量达4 831万t碳,约合17 715万t CO2;其次为耕地,年固碳量为1 418万t碳,约合5 201万t CO2。这两类固碳地吸收的CO2占了全省碳汇的90%。源汇相抵后,全省净排放量从2005年的3.63亿t增加到2008年的4.86亿t。人均CO2排放量从2005年的3.95 t/人增加到2008年的5.09 t/人。单位GDP排放量则从2005年的1 625 kg/万元下降到2008年的1 361 kg/万元。在此基础上分析了增加碳汇的潜力。其中推广冬种绿肥每年可增加吸收CO22 155万t。将全省现有未成林地全部实行封山育林,约2年后每年可以增加吸收CO21 000万t。同时还建议利用海洋的生物生产力增加碳汇。     

近地表高浓度CO_2泄漏监测体系构建的探讨

碳捕集与封存技术(CCS技术)主要包括CO_2的捕集、运输以及封存等关键环节,但在CO_2的地质封存方面存在着CO_2大规模泄漏的风险,使得该技术在实际应用方面对环境和社会存在着不可估量的威胁,所以解决CO_2泄漏的问题非常重要。本文讨论了对CO_2泄漏的直接监测和间接监测,直接监测包括了遥感监测、激光雷达监测、仪器监测,间接监测有农作物监测、动物监测以和土壤离子浓度监测,以此来构建进地表高浓度CO_2泄漏的监测体系,对CCS技术在我国的进一步推广和发展提供技术参考。     

中国碳捕集、利用与封存技术研发与示范

碳捕集、利用与封存(CCUS)是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术,有望实现化石能源使用的CO2近零排放,被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一.开展CCUS技术的研发和储备,将为中国未来温室气体减排提供一种重要的战略性技术选择,受到政府、企业和学术界的广泛关注.本文从CCUS技术产生和发展的背景出发,概括了该技术的特点及存在的主要同题,总结了当前中国CCUS技术政策,介绍了中国CCUS技术研发、试点示范、国际合作等的开展情况,并通过与欧美等发达国家CCUS技术发展与示范活动现状的对比,初步分析了中国CCUS技术发展方面存在的主要不足.为进一步推动我国CCUS技术的研发与示范,文章提出应加强国家层面的技术政策指导和宏观协调、引导资源有效配置；推动建设行业间的CCUS技术合作平台；重视CCUS来来技术应用软环境建设等有针对性的建议.     

CO_2地质封存与高放射性核废物地中处置的地质环境影响对比

高放核废物的地中处置(HLW)与CO2的捕集与封存(CCS)在环境问题方面有一定的相似性。文章从物理性质、封存机理、环境影响角度,就CO2和HLW地质处置的环境问题进行对比研究,旨在为CCS的环境风险管理提供思路。通过对比分析得出,泄漏的CO2在地层和空气中的扩散能力较强,对人体健康、水体质量等都有一定的影响,但危害程度比较浅,持续时间也比较短;而泄漏哪怕极少的核素,其放射性和毒性都会对人体健康和环境安全造成很严重的威胁。因此,同样剂量泄漏的背景下,CO2的环境影响没有HLW的环境影响严重,CO2地质封存可以从核废物地中处置的环境管理中借鉴经验。     

欧洲能源复兴计划CCS示范项目实施进展与启示

碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)作为最有前景可有效深度减排的低碳技术之一,在世界范围内受到广泛推行,特别是欧洲,其作为全球CCS技术的先行者,一直在积极推进该项技术工业化进程.2009年,欧盟委员会(European Commission,EC)启动欧洲能源复兴计划(European Energy Programme for Recovery,EEPR),正式批准资助6个全流程CCS示范项目.这6个CCS示范项目囊括了当前所有可行的CO2工业捕集技术,运输方式以及封存方法,本文将对其基本情况和最近进展进行介绍,并重点对欧盟层面的CCS法律法规与此6个项目所在欧盟成员国的CCS技术与政策环境的交互影响进行比对和分析,以进一步系统评述欧洲能源复兴计划CCS示范项目带来的积极成果,包括达成减排目标和气候政策,建立欧洲CCS示范项目网络共享平台,获得CCS技术研发突破等,同时也详细列举了这些项目目前所面临的阻碍与困境,如相关法律政策缺乏执行力,融资困难,公众接受度低,技术成本高等.最后,试探讨欧盟能源复兴计划CCS全流程示范项目实施发展现状对我国未来CCS商业化走向的思索与启示.     

Examining Community Perceptions of Energy Systems Development: The Role of Communication and Sense of Place

An increasing demand for the development and implementation of low carbon energy systems has furthered the need to understand the factors that influence a community's support for or opposition to local energy developments. Carbon dioxide capture and geological storage (CCS) is one such energy system where it is widely acknowledged that public perceptions and acceptance of CCS technologies are critical to their implementation. CCS refers to the capture of carbon dioxide emissions from industrial sources and the long-term storage of these emissions in stable underground reservoirs. This case study examines how place attachment and community networks factored into resident's perceptions of a proposed CCS project that was ultimately canceled due to local opposition. Participants were concerned about preserving shared places, spaces, and interactions that were valued by community members. Results demonstrate the need to ascertain how locally affected populations view CCS or other energy developments, especially with regard to their ideas about community, sense of place (ties to area and local relationships), and how they communicate about those factors. Such factors are important given the initiative to develop low carbon energy systems in rural areas.     

Perceptions of Manipulation and Judgments of Illegitimacy: Pitfalls in the Use of Emphasis Framing when Communicating about CO2 Capture and Storage

The mitigation of climate change requires reductions in the amount of CO₂ emitted into the atmosphere. One way to achieve this in the short run is through the implementation of CO₂ capture and storage (CCS) technology. The viability of CCS not only depends on technical and regulatory issues, but also on public attitudes. Communication plays an important role in shaping these attitudes. This paper reports on two experiments performed to examine effects of emphasis framing in CCS communications, meaning that greater weight is given to advantages of CCS over disadvantages or vice versa. Although emphasis framing can be effective in shaping attitudes, our findings suggest that there may be long-term costs to using this communication technique as it can be perceived as manipulative. Moreover, emphasis framing is judged as relatively illegitimate when the source is expected to be impartial rather than biased.     

The effects of different CCS technological scenarios on EU low-carbon generation mix

Carbon capture and storage technology (CCS), a technology to reduce the emissions in coal and gas power generation plants, will play an important role in the achievement of the European Union emissions reduction objective. In the European Union, energy policies are articulated around three different elements: measures to promote renewable energy technologies, the emissions certificates system and both energy-saving and energy-efficiency policies. The succession of directives and communications from the EU Commission on renewable technology generation share targets and the implementation of the European Emissions Market exemplify the serious EU commitment to a more environmentally friendly future. CCS technologies—together with RES technologies—are thus key to achieve the European emissions reduction target. Although the CCS commercial availability is not guaranteed—due to a slow technological development—some institutions, such as the Institute for Prospective Technological Studies, assume, for 2030 horizon, a quick development of this technology, growing until a maximum participation of an 18 % over the fossil fuels total generation. An eventual non-availability of these technologies in 2030 could increase the cost of this objective in a 70 %. Therefore, the achievement of pollutant emissions reduction targets depends on a correct design of the European generation technologies mix, which should include CCS technologies. Nevertheless, the uncertainty about the final costs and economic risk of these technologies makes a question about their future role to arise. This paper analyses the effects of different variations in the cost and risk of the CCS technologies (scenarios) over the European power technologies mix. The results confirm the need of the availability of these technologies in 2030, beyond the potential costs and risks of both options. The reason lies in the methodological approach of portfolio theory, which allows an analysis from an efficient portfolio point of view.     

湖北省湖库洪水调蓄能力及其空间分异特征

湖泊是抵御湖区水系洪水灾害的天然屏障，而水库是现代防洪工程体系的重要组成部分，两者共同肩负着防洪减灾的重任。为探明湖北省湖库洪水调蓄能力，选取湖泊可调蓄水量、水库防洪库容作为评估指标，通过构建湖库洪水调蓄能力评估模型，分析全省湖库洪水调蓄能力及空间分异特征。结论如下：（1）湖北省湖泊、水库综合洪水调蓄量为416.02×108m3，其中湖泊可调蓄水量为79.69×108m3，水库防洪库容为336.33×108m3，分别占湖库洪水调蓄功能总量的19.16%和80.84%;（2）湖泊可调蓄水量较大的地区包括武汉、荆州、鄂州、黄石等地市以及鄂东丘陵、江汉平原，而单位面积湖泊调蓄洪水能力较强的地区为鄂州、黄石、咸宁、黄冈，其值分别为405.99×104、400.31×104、392.32×104和391.22×104m3/km2;（3）水库防洪库容较大的地区主要为鄂西山地的宜昌和十堰，分别为119.18×108m3和 103.03×108m3，占全省防洪库容总量的66.06%，而鄂州、天门和神农架水库防洪库容极小，不足全省水库总防洪库容的1%;（4）湖库综合调蓄能力空间分布特征与水库洪水调蓄能力空间分布相一致；从湖泊、水库洪水调蓄能力的构成来看，以湖泊防洪为主和以水库防洪为主的地市不相上下，水库在湖北省防洪体系中占绝对主体地位，同时湖泊也发挥着不可或缺的作用。针对湖泊萎缩、水库险病等突出问题，可以通过退田还湖、除险加固等工作提高湖库综合调洪能力。本研究可为湖北省湖库防洪建设提供科学指导。 关键词： 湖泊；水库；洪水调蓄功能；空间分异；湖北省     

甲烷排放与应对气候变化国家战略探析

甲烷的全球变暖潜势是二氧化碳的72倍(20年水平),但其在大气中的寿命短于二氧化碳,可以作为优先减排对象。中国的甲烷排放十分突出,甲烷减排在应对气候变化国家战略中具有重要的基础性地位,然而在政策研究中,甲烷受到的关注程度远低于二氧化碳。本文基于甲烷排放研究的相关进展,首次系统性地论述了中国甲烷排放与应对气候变化国家战略之间的关系。主要结论是:甲烷排放的有效控制和减缓可以成为中国温室气体减排的重要组成部分,甲烷等温室气体的减排战略要用"系统减排"思路替代传统的"末端减排"思路;甲烷系统减排的策略和实施措施不仅需要重视主要排放部门(如煤炭开采与洗选业,农业)的直接末端减排,更需要突出强调建设活动、城市消费、资本投资和出口贸易等消费端的间接体现减排;在国际气候谈判中通过纳入甲烷排放,可以至少在五个方面丰富和支撑中国的国家立场,如从承诺"单位GDP二氧化碳减排"向承诺"单位GDP温室气体减排"转变。     

猫跳河流域梯级水库夏季N2O的产生与释放机理

为了研究河流筑坝对河流氮生物地球化学循环的影响，在夏季水体分层期间对猫跳河梯级水库坝前分层采集水样进行了相关地球化学分析。结果显示，在上游的两座水库存在2个明显的温度分层现象，并影响到了水体N2O的产生和分布。红枫水库整个剖面的氮分布主要受硝化作用控制，而百花湖、修文及红岩水库则表现为上层水体为硝化作用，中层为硝化反硝化共同作用。所有水库表层水和下泄水高饱和度的N2O含量表明这些水体为大气N2O的源。百花湖底层反硝化作用强烈，中间产物N2O大量消耗。底层泄水的方式对于温室气体释放影响重大，因此不同水库下泄水的N2O含量在时间和空间上的变化与水库运行和调蓄模式有关。研究结果表明，梯级水库过程对N2O的排放影响很大，在水电开发的环境保护中应当引起重视。     

晶硅光伏组件出口对中国碳排放的影响

基于文献资料,估算了2004-2009年中国晶硅光伏组件制造过程中的能源消耗和CO2排放强度。研究发现,2004-2009年,晶硅光伏组件制造过程中的能耗强度和CO2排放强度均逐年下降。2009年,单晶、多晶光伏组件制造过程中的能耗强度分别为2 629 kWh/kWp和2 242 kWh/kWp,碳排放强度分别为1 829 gCO2/Wp和1 559 gCO2/Wp。由于晶硅光伏组件的大量出口,中国不仅出口了大量的隐含碳,还损失了数量可观的、潜在的CO2减排能力。2004-2010年,中国的隐含碳净出口量由3万tCO2增加到852万tCO2;如果出口的晶硅电池全部用于国内,在其生命周期内累计可减排CO23.4亿t。除2004年和2010年外,国内安装的晶硅光伏组件在其生命周期内所能减少的CO2排放不足以抵消晶硅光伏行业的CO2排放,晶硅光伏行业对中国CO2减排的贡献为负。在多晶硅全部国产的情况下,中国若维持晶硅电池应用中的CO2减排量与全行业CO2排放量的平衡,至少应将晶硅组件制造的7.2%安装在国内使用。若多晶硅进口比例仍保持在50%左右,则至少应将晶硅组件制造的4.9%安装在国内使用。     

新疆地级市CO_2排放空间特征研究

基于中国高空间分辨率网格数据,建立新疆地级市CO_2排放数据集,探讨新疆CO_2排放的空间特征,为新疆低碳发展的空间布局规划提供一定的依据。研究采用"自下而上"的空间化方法建立排放数据集,并用统计学方法分析排放数据统计特征。研究结果:从整体看,CO_2直接排放总体分散,局部集中,基本沿着天山分为南部和北部,北部地区排放高于南部地区。从区域看,天山北坡经济带CO_2排放最高;丝绸之路经济带的中通道、北通道和南通道排放依次递减。从部门看,服务业与城镇生活CO_2排放相关性最高,间接排放与其他部门排放相关性最弱。从类型看,工业型地级市CO_2人均排放最高,总排放均值略低于服务业型地级市,远高于其他类型地级市;人口规模越大的地级市CO_2排放均值越大,但其人均排放越少。结论与讨论:1新疆CO_2排放空间差异显著,其排放较大的地级市整体效率不高,将是减排的重点区。2工业化、城镇化是新疆CO_2排放的重要影响因素,将是减排的着力点。3省际生态补偿和碳排放指标分配时应适度考虑能源输出引致本地较高CO_2排放的特情。     

CO2地质储存泄露安全风险评价方法初探

CO2地质储存作为一项有效、直接的碳减排技术,本质上属于环保型工程项目。在总结国内外已有的风险评价方法的基础上,结合CO2地质储存机理及工作属性,借鉴国际风险评价经验,以及我国核废料、一般工业固体废弃物填埋等类似工程项目风险评价工作方法,对适用于我国的CO2地质储存安全风险评价的定义进行了探讨,并将CO2地质储存泄露风险评价分为风险评价、风险评估与风险控制三部分内容。通过CO2地质储存泄露通道及泄露后可能产生的环境危害分析,建立了由地质因素、工程单元因素、施工因素及其它因素四个风险因子指标层及其亚层组成的CO2地质储存泄露的安全风险层次指标体系,初步提出了风险评估方法以及CO2泄露可接受的安全风险标准;最后根据CO2地质储存泄露风险提出了不同风险的控制方法及建议,对CO2地质储存场地选址中的安全风险评价、工程实施及监测具有一定意义。