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。     

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。     

《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。     

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。     

“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     

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。     

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。     

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。     

发达国家碳捕集、利用与封存技术及其启示

碳捕集、利用与封存(CCUS)被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一。文章总结了当前欧美等发达国家CCUS技术发展特点,包括加强国家层面技术政策的指导和宏观协调;加大政府投入以引导私有投资开展全流程CCUS项目示范;建立跨行业、跨领域的CCUS合作平台,加速技术成果的转化和知识、经验的共享;重视法律法规、管理制度和规范、技术标准、公众接受度等技术应用"软环境"的建设等。通过对比中国CCUS技术发展现状,指出我国存在的主要不足,并提出应加强国家层面的技术政策指导和宏观协调,推动建设行业间技术合作平台,适时启动全流程示范项目计划,重视技术应用软环境建设和加强国际合作等有针对性的政策建议。     

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…     

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。     

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。     

广东省居民生活消费碳排放与居民收入关系研究

本文从居民消费角度出发,采用碳排放系数法和投入产出法对广东省2000~2014年居民生活消费直接、间接CO_2排放量进行了测算。随后,运用Tapio脱钩模型探究了广东省居民生活消费CO_2排放水平与居民收入水平之间的短期动态关系。结果显示,近年来广东省居民生活消费CO_2排放实现了与居民可支配收入的脱钩发展。这意味着,广东省居民生活消费CO_2的减排不会对居民可支配收入水平造成严重的影响,只要找到减排的切入点,运用合理的减排方法,就可以在保证居民生活水平稳步提高的同时实现广东省居民生活消费CO_2的减排目标,进而实现经济和社会的可持续发展。     

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.     

碳捕集、利用与封存技术路线图座谈会在京召开

2011年1月17日,中国21世纪议程管理中心与科技部农村与社会发展司在北京召开了中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术路线图座谈会。科技部社发司孙成永参赞、中国21世纪议程管理中心彭斯震副主任,以及来自全国各地CCUS领域的四十多位专家、学者、企业代表参加了本次座谈会。座谈会由中国21世纪议程管理中心全球环境处张九天副处长主持。本次座谈会的目的是启动我国CCUS技术路线图的战略研究,并研讨路线图研究的组织     

中国“一带一路”节点城市CO_2排放特征分析

"一带一路"节点城市的CO_2排放特征分析是绿色"一带一路"建设的关键和重要支撑。本文以我国"一带一路"沿线37个节点城市作为研究对象,基于国际上较为成熟和应用广泛的城市CO_2排放核算方法,编制了节点城市在2005、2012、2015三年的CO_2排放清单,包含工业能源排放、工业过程排放、农业排放、服务业排放、城镇生活排放、农村生活排放、交通排放7个部门的直接排放和外调电力引起的间接排放。本研究分别从时间和空间维度,从CO_2排放总量及结构、排放强度、空间聚类三个方面,对37个节点城市的CO_2排放特征进行了系统分析。结果表明,中国"一带一路"节点城市CO_2排放在数量上呈现出较大的差异性,排放前5的城市几乎比排放后5的城市的CO_2排放量高出两个数量级。2005—2015年间,"一带一路"节点城市CO_2直接排放总量以年均4. 71%的增长率快速增加,以西北地区节点城市增长最快,以服务业增幅最大。而在空间上始终保持沿海、内陆、东北、西北、西南节点城市的CO_2直接排放量由大到小的顺序不变,其中沿海地区节点城市占到45. 31%。工业能源消耗是"一带一路"节点城市CO_2直接排放的主要来源,占比在71%～78%之间。我国"一带一路"节点城市的人均CO_2排放及单位GDP的CO_2排放,均低于节点城市所在区域的平均水平。"一带一路"倡议实施以来,西南和内陆地区节点城市单位GDP的CO_2排放水平逐渐提升,2015年呈现出内陆-西南-沿海-东北-西北节点城市的单位GDP的CO_2排放水平逐渐递增趋势。在人均CO_2排放和人均GDP二维空间上的城市聚类结果表明,近1/2节点城市处于"低排放、低经济"组,以西南地区节点城市为典型; 1/3节点城市处于"低排放、高经济"组,以沿海地区节点城市为典型,是比较理想的城市发展模式;仅3个西北地区节点城市位于"高排放、低经济"组;"高排放、高经济"组仅有舟山、宁波、呼和浩特3个节点城市。本研究结果为"一带一路"各节点城市找出各自的低碳发展路径和模式,因地制宜地提出相关的低碳政策建议提供了依据和支撑。     

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。