双碳转型样本之能源篇 | 传统能源迎碳中和挑战 燃煤电厂的碳去哪了

一瓶小小的溶液,能将二氧化碳捕捉起来?在华能集团温室气体减排与清洁燃料技术部的碳捕集实验室中,范金航为北京商报记者现场演示这个实验过程。

对于捕集到的二氧化碳,利用与封存是当前主要的处理手段。这也就是近年来我国加快研发、示范的CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)技术。

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由于这一技术既能够捕捉燃煤电厂生产过程中排放的二氧化碳,从而减少碳排放,又可以通过二氧化碳利用产生经济效益,因此成为应对气候变化的重要技术趋势。

未来,煤电在新型电力系统中仍将起到重要的支撑与调峰作用,这一领域的减碳任务也不容忽视。然而,CCUS的商业化还存在高成本、高能耗等问题,规模化商业应用仍面临不小的挑战。

二氧化碳的去处

食品饮料、农场气肥……燃煤电厂排放的二氧化碳原来用处多多。

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华能集团温室气体减排部主任刘练波在接受北京商报记者采访时介绍,目前我国的二氧化碳利用主要分布在化工、食品饮料、油气开采等行业。比如,二氧化碳与氢能结合可以生产甲醇,用作甲醇燃料;将二氧化碳与电厂的粉煤灰结合,则可以生产一定的建筑材料。

不过相对于二氧化碳的排放量来说,利用的占比仍然微乎其微。

华能上海石洞口电厂2009年就建成了当时全世界最大的燃煤电厂二氧化碳捕集示范项目,规模大约每年10万-12万吨,而这个利用量实际上只占上海石洞口电厂一台机组二氧化碳排放量的5%左右。

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“不过,这5%排放量的二氧化碳基本上就能够满足上海市食品行业对二氧化碳的需求了。”刘练波说,“二氧化碳利用量比较大的领域是石油行业的二氧化碳驱油,但这仍然只占了二氧化碳排放量的一部分。”

在刘练波看来,要解决二氧化碳排放或减排问题,还是需要对二氧化碳进行永久的地质封存。“从历史长河的角度看,封存的二氧化碳也可能成为未来的碳源。”

自主研发抢跑

碳减排从来不是新命题,2008年奥运会前夕,北京的“蓝天计划”就给传统能源企业出了一道时代的考题。

当年,华能在北京高碑店热电厂建设了中国第一套燃煤电厂二氧化碳捕集项目。而这个具有自主知识产权的CCUS项目的建成,也有一段曲折的历程。

时间回到2007年,当时华能清能院的郜时旺团队接到任务,在华能北京热电厂建设碳捕集装置。但就在项目马上要开工的时候,澳大利亚合作方的图纸和技术资料却突然来不了了,这给项目带来了不小的麻烦。

郜时旺只好立足国内,将化工行业的碳捕集技术移植到电力行业。然而,由于技术难度非常大,国内几家知名的化工设计院都婉拒了他们的合作邀请。

在处处碰壁之后,郜时旺团队只能通过查阅大量文献资料,自主钻研,提出了关键的创新工艺。经过近一年的努力,2008年在高碑店热电厂建设的二氧化碳捕集装置生产出了食品级的二氧化碳,这一成果填补了国内空白。

“作为中国的第一个捕集装置,这一项目向国际社会宣布中国自己也掌握了二氧化碳捕集的技术,突破了卡脖子技术,也让中国在国际气候谈判的谈判桌上有了一定的底牌。”刘练波说,“上个月,我们又和澳大利亚达成合作,将华能自主知识产权的二氧化碳捕集技术出口到澳大利亚,这也是中国的二氧化碳捕集技术第一次出口到西方国家。”

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当前,国内除了华能集团之外,国家能源集团等能源企业都设立了碳捕集相关示范项目。如国家能源集团就建成了中国第一个全流程煤基二氧化碳捕集和封存示范项目,为CCS技术的推广和使用提供了示范。

“经过15年的研发,我国二氧化碳捕集技术从跟跑到并跑,现在基本上实现了领跑的角色转变。”刘练波说。

反哺高昂成本

把二氧化碳利用起来除了更清洁环保,还有一个好处:能赚钱。

与传统的CCS技术毫无额外的经济回报不同,CCUS增加了二氧化碳利用(U)环节,通过这部分收益,反哺CCS相关的研发、示范投入。

“碳捕集技术走向大规模应用还面临很大障碍。”华能清能院党委副书记、院长肖平对北京商报记者表示,“从能效来讲,权威机构普遍认为,燃煤电厂采用碳捕集技术,将使电厂发电效率降低10个百分点左右,也就相当于上世纪八九十年代煤电机组的效率水平,代价十分巨大”。

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