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。     

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。     

中国陆上油藏CO2封存潜力评估

CO2捕集与封存是减缓气候变化的一种关键的碳减排选择方案。将CO2注入油藏作为一种碳埋存方式引起广泛关注。作为判断某一国家、某一区域或某一具体储层是否适合CO2地质封存开展的重要依据之一,有必要在规划碳捕集与封存(CCS)项目前,对潜在的封存库进行封存潜力评估。本文在已有可公开的地质资料的基础上,评估了中国陆上216个油田实施CO2地质封存的潜力,并与相关研究结果进行了比较。结果表明:在满足埋存深度大于800 m的筛选条件下,当假设我国陆上油田全部用于CO2-EOR时,CO2封存潜力约3.6 Gt;当陆上油田全部视为废弃油藏处理时,CO2理论封存潜力约4.6 Gt。其中,东北和华北地区油藏封存CO2潜力巨大,占陆上油田CO2封存总量的60%以上;同时这里CO2集中排放源分布密集,排放源和封存地间的匹配性良好,可以减少CO2运输和封存成本。在这两个地区可以优先考虑实施油藏封存CO2项目。     

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。     

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.     

基于低碳融资机制的CCS技术融资研究

由于化石能源在全球能源供给中仍占据主要地位,碳捕获与封存(CCS)技术被认为是当前控制温室气体排放的有效途径之一。但是,由于技术与成本的不确定性,政府支持和公众认知程度的不足,融资机制的不完善严重阻碍了该技术的大规模推广。基于此,本文从低碳融资机制与实践经验两个层面对CCS技术的融资问题加以探讨。首先从国际气候融资、政府直接投资与金融机构参与融资三个层面梳理了低碳技术融资政策与渠道,指出低碳技术的发展很大程度上依赖于政府的直接投资与激励政策的扶持。进而,着重分析了CCS技术融资面临的困难,包括:国际气候融资渠道狭窄且缺乏针对CCS技术的专项资金;国内CCS技术的融资渠道单一,严重依赖政府的直接投资与政策激励;金融机构所提供的资金支持远不能满足CCS技术的资金需求。然后,从国内外CCS示范项目的成功与失败案例中总结CCS技术融资机制的经验教训,指出政府的资金与技术支持、市场化减排机制的激励、通过提高采收率(EOR)等碳捕集、利用与封存(CCUS)技术经济收益的获取、CCS关键技术的研发、政府与社会资本的融洽合作机制是保证CCS示范项目资金需求的关键因素。最后,从国际气候融资机制的完善、政府直接投资与政策支持的加强、财税政策的有效实施、市场化减排机制的充分运用、技术风险管理的完善、多主体参与的市场化融资机制的构建等方面对CCS技术未来的融资机制设计提出了政策建议。     

可持续发展信息与动态

中国可能成为碳捕获技术需求大国英国议会的一个科学和技术委员会日前发表研究报告指出:对于越来越严重的全球变暖问题来说,从燃烧的化石燃料中捕捉并封存碳似乎是可行的权宜之计,碳的捕捉和封存技术(CCS)将得到迅速发展。英国将在该项技术研究中“领跑”,而中国和印度这样的发展中大国将成为该技术的最大需求方。CCS主要是将燃烧产生的二氧化碳从工厂烟囱中分离出来,并将其注入一些特定的地层进行封存,如废弃的油井和含水层,使其无法再重新逃逸回大气中。有资料显示,这一技术可减少85%左右的二氧化碳排放,为更环保地使用煤炭等化石燃料…     

户用沼气模式生命周期减排清单与环境效益分析

相对于传统农业活动,以沼气为纽带的生态农业生产具有清洁的能源生产和高度闭环的废物回收处置等明显优势,在全国范围内得到入户推广。本文综合考虑沼气工程建造、使用和综合利用等生命周期过程,分析了典型户用沼气池综合利用各阶段环境节能减排清单,并在此基础上评价其环境效益。结果表明,"猪-沼-稻-果"综合农业利用模式下单位沼气池节能减排效果明显,其中CO2、PM10、CH4和CO净减排量分别达3 060.700kg、19.820kg、12.960kg和75.590kg,总净节能达9 068.4MJ。其中,玉米秸秆、沼液沼渣的利用和燃煤替代对温室效应的减缓明显,畜禽粪便的利用和燃煤的替代减缓了环境酸化以及富营养化过程,而光化学氧化的减缓主要来自玉米秸秆的利用而减少的CO、VOC的排放,沼气工程对人体毒害的减缓主要是来自燃煤替代而减少的SO2和PM10排放。户用沼气利用对各种环境影响均有减缓作用,其中对光化学氧化、富营养化、环境酸化和温室效应的改善最为显著,对于降低能源耗竭、减缓对人体的毒性也起到了较好的作用。     

中国可能成为碳捕获技术需求大国

英国议会的一个科学和技术委员会日前发表研究报告指出：对于越来越严重的全球变暖问题来说，从燃烧的化石燃料中捕捉并封存碳似乎是可行的权宜之计，碳的捕捉和封存技术（CCS）将得到迅速发展。英国将在该项技术研究中“领跑”，而中国和印度这样的发展中大国将成为该技术的最大需求方。     

“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     

完善我国医疗废物集中处置收费政策的思考和建议

医疗废物处置收费政策是医疗废物处置产业化发展的重要前提和保障。当前,医疗废物处置收费政策执行难,欠费、漏费等问题非常突出,医疗废物集中收集十分困难。在对我国医疗废物处置收费政策进行全面分析和评估的基础上,对当前收费政策存在的主要问题和产生的原因进行了分析。以加快完善医疗废物处置收费政策为目标,从完善政策体系、加强监管执法、提高标准合理性、综合确定费用承担方、制定鼓励性的经济政策、提高宣传和缴费意识等方面,提出医疗废物处置收费政策改革完善的若干建议。     

中国燃煤电厂CCS改造投资建模和补贴政策评价

在应对气候变化的背景下,是否对已经投入运营的燃煤电厂进行改造,加装碳捕获与封存技术(CCS),是一个重要的低碳投资决策问题。本文针对已投入运营的燃煤电厂进行CCS改造的投资决策问题,从成本节约的角度出发,综合考虑CCS面临的诸多不确定因素,将序贯投资决策的实物期权方法与Monte-Carlo模拟相结合,建立了基于偏均衡分析的CCS投资评价模型,研究电力企业投资CCS技术改造现有火电可以带来的成本节约收益价值和温室气体减排量,结合案例,论述了燃煤电厂投资CCS改造的期权价值和投资风险。并应用该模型分析了补贴政策对CCS投资行为的影响。模拟计算结果显示:在现有参考碳价格水平下,基准燃煤电厂投资改造CCS的风险很大,CCS改造投资被放弃的比例接近35%,可见现有的技术水平和政策框架不足以促进企业对现有燃煤电厂进行CCS改造投资。对比政府补贴投资和补贴发电两种政策的效果,在总预算补贴额度较小时,政府补贴企业的研发投入效果要优于直接补贴发电的效果。从评价结果看:首先,在CCS技术发展初期,我国政府应该侧重鼓励大型电力企业对CCS技术的消化学习,通过补贴研发投入,降低技术使用成本,为CCS技术未来的大规模采用打下基础。其次,一个较为有效的碳排放交易机制的构建,可以在长期促进国内电厂对CCS进行改造投资。     

中国电力行业低碳转型政策的经济-能源-环境影响北大核心CSCDCSSCI

作为主要的碳排放来源之一,电力行业低碳转型在应对气候变化中扮演着重要角色。然而,现有大多数研究侧重于分析单一电力能源低碳政策,而很少对比分析多种低碳政策的宏观经济影响。基于此,该研究构建了一个包含详细电力技术模块的可计算一般均衡模型,从全局经济角度评估了在实现相同碳减排目标情形下利用碳定价收益补贴电力部门三种减排方式(包括补贴CCS技术,水电和核电,以及风能、太阳能等新能源发电)的经济、能源和环境影响。结果表明:①补贴风能、太阳能等新能源发电是相对最优的碳定价收益利用方式。该方式在达到相同减排目标时所需要的碳价最低,对于整体宏观经济以及对重点用电部门利润造成的损失最小;同时,该方式也可以较明显地促进可再生能源份额和电气化率的提高,且对于SO_(2)和NO_(X)的协同减排效果最佳。②补贴水电和核电的方式次优,该方式对整体宏观经济和重点用电部门利润的负面冲击相对适中,且较好地促进了可再生能源份额、电气化率以及SO_(2)和NO_(X)的协同减排效果。③补贴CCS技术在这三种方式中最不占优势。该方式对于整体宏观经济增长和重点用电部门利润造成的损失最大;同时对可再生能源份额、电气化率以及SO_(2)和NO_(X)协同减排效果的促进作用较为微弱。因此,给出如下建议:①短期内,中国电力行业应率先大力发展清洁电力,尤其需优先考虑将碳定价收益用于补贴风电和太阳能发电;②从长远来看,为实现“碳中和”目标,应大规模部署CCS,在补贴CCS与碳定价相结合方式下,若辅以降低生产间接税,则能较好地减缓对GDP的负面影响;③短期内可适度降低对SO_(2)和NO_(X)的减排措施力度;但长远来看,针对SO_(2)和NO_(X)的措施力度仍不可放松。     

湖南双季稻区耕作模式的环境影响评价

以湖南双季稻区双季稻-马铃薯(CT1)、双季稻-黑麦草(CT2)、双季稻-紫云英(CT3)、双季稻-油菜(CT4)、双季稻双免栽培(CT5)5种保护性耕作模式为例,应用生命周期评价方法,从单位面积投入、单位面积产量、单位经济效益的环境影响三个角度评价不同保护性耕作模式的环境潜在影响.结果表明:从单位面积物质投入的角度评价结果显示,CT3模式的潜在环境影响综合指数较对照模式(双季稻-冬闲,CK)低4.72％,而其他模式则比CK高出11.95％-45.20％,平均增加了29.02％;从单位面积产量的角度评价结果显示,CT5模式的潜在环境影响综合指数比CK高34.55％,两其他模式则比CK低1.57-45.93％,平均降低24.29％;从单位经济效益的角度评价结果显示,CT5模式的潜在环境影响综合指数比CK高23.93％,而其他模式则比CK低29.07-49.06％,平均增加了24.88％.综合考虑,与CK对比,CT3和CT4模式对环境的潜在影响较小,CT2居中,CT5和CT1模式则较大.     

中国CO_2地质储存问题浅析

CO2地质储存是减少二氧化碳向大气环境排放、控制全球气候变暖的重要措施。本文对CO2地质储存的概念、地质储存的原理、介质类型进行了阐述,分析了国内外CO2地质储存研究现状,同时对我国CO2地质储存条件和可能存在的安全及环境风险进行分析,并对我国CO2地质储存未来的发展方向提出建议。     

基于实物期权的碳税政策对CCS项目投资决策影响研究

全球变暖对人类的生存和发展造成了巨大的威胁。作为一个崛起中的大国,节能减排、保护环境是中国不可避免的责任更是可持续发展的要求。碳捕集与封存(CCS)技术可以实现短期大量减排,受到各国重视。CCS项目具有不确定性,投资者在投资过程中具有较高的决策灵活性。本文在考虑CCS投资特点的基础上,建立了基于实物期权CCS项目投资决策模型。大量研究表明碳排放政策是影响投资者决策的重要因素,本文设定税率为政策变量,给出了包含推迟期权价值的CCS项目价值函数。假设使得CCS项目价值为正的最低税率是最佳的税率。以项目价值函数等于零为临界条件求解模型得到临界税率与其他技术经济变量的隐函数。最后,本文结合案例用数值仿真的方法研究了各技术经济变量对临界税率的影响。发现税收政策的有效性主要受到碳交易价格、无风险利率以及CCS项目的投资额的影响。最后根据研究发现提出了政策建议。     

基于实物期权的碳税政策对CCS项目投资决策影响研究北大核心CSCDCSSCI

全球变暖对人类的生存和发展造成了巨大的威胁。作为一个崛起中的大国,节能减排、保护环境是中国不可避免的责任更是可持续发展的要求。碳捕集与封存(CCS)技术可以实现短期大量减排,受到各国重视。CCS项目具有不确定性,投资者在投资过程中具有较高的决策灵活性。本文在考虑CCS投资特点的基础上,建立了基于实物期权CCS项目投资决策模型。大量研究表明碳排放政策是影响投资者决策的重要因素,本文设定税率为政策变量,给出了包含推迟期权价值的CCS项目价值函数。假设使得CCS项目价值为正的最低税率是最佳的税率。以项目价值函数等于零为临界条件求解模型得到临界税率与其他技术经济变量的隐函数。最后,本文结合案例用数值仿真的方法研究了各技术经济变量对临界税率的影响。发现税收政策的有效性主要受到碳交易价格、无风险利率以及CCS项目的投资额的影响。最后根据研究发现提出了政策建议。     

加入WTO对中国环境的影响及对策初步研究

加入WTO对我国经济社会发展进程产生了重要影响,对与经济社会发展密切相关的环境也有一定影响。本文通过识别和筛选具体环境影响因子,界定评价范围,从WTO规则和入世后贸易变化两方面,遵循WTO规则-贸易政策/环境政策-(经济活动)-环境影响的链式反应逻辑关系,考察其中的压力-状态-响应过程,运用投入产出等模型开展定量评估。认为:加入世贸组织对我国环境产生了比较大的影响;"出口隐含污染物"量呈先升后降趋势;世贸组织规则有利于提高我国的环境管理水平;加强环境监管和绿化贸易政策可以缓解环境压力。建议:逐步推动建立我国的绿色贸易政策体系;通过贸易和投资向国外转移部分产能;建立积极的环境与贸易谈判策略及政策制定保障机制。     

煤制天然气发电对中国碳排放和区域环境的影响

PM2.5治理与低碳发展具有显著的协同效应,然而并非所有的PM2.5治理措施都达到低碳的效果,煤制天然气项目是其中最为突出的一类。本文梳理了煤制天然气产业政策与现状,采用全生命周期评价法,对煤炭和煤制天然气发电过程中的CO2、SO2、NOx排放进行了分析。研究结果表明,用煤制天然气替代煤炭,每发1 k Wh电可以减少SO2排放9.73 g,减少NOx排放0.45 g;但同时将多消耗142 g标准煤,增加CO2排放406.2 g。煤制天然气项目对天然气使用地的大气污染防治具有正面作用,但却给煤制天然气生产地带来严重的环境负外部性问题。从而,煤制天然气的生产与消费是一种资源消耗和环境排放的转嫁,而且从整体上提高了我国的煤炭使用量和CO2排放量。定量评估显示,如果将各地建成、在建或拟建的所有煤制天然气项目全部投入生产,每年约消耗8.1亿t原煤,用这部分煤制天然气替代煤炭发电所增加的CO2排放将占2010年全国CO2排放量的3%-6%。因此一味地使用煤制天然气替代煤炭来达到雾霾治理这一目的,忽视其将长期存在的严重的资源环境效率损失和公平损失问题,我国环境保护与低碳发展将陷入"头痛医头,脚痛医脚"的恶性循环。改善我国环境质量的根本途径在于推动能源生产和消费革命,而控制能源消费总量是最为优先的措施。煤制天然气应该用来替代分散的煤炭使用,以此来达到煤炭清洁高效利用的目标。在发电行业,应该大力进行技术改造,实现比使用煤制天然气更好的环境效益。从全生命周期内的资源消耗和环境影响来看,煤制天然气项目建设必须高度重视,慎重决策。     

人类的前途与熵定律

人类的生产活动,必须从自然界取得资源和能源,制成各种产品供消费,同时把流程废物中无法再利用的部分排入环境。任何产品在完成其使用寿命之后,最终必定成为废物排入环境。总之,人类的经济活动总是把自然资源不断地转化为废物;把有用能源转化为无用能量。资源、能源与废物和无用能量(无用能量的基本形态是低温热能)的本质区别在于熵值