我國發展二氧化碳捕集與封存技術的挑戰及對策建議

甘志霞，劉學之，尚玥佟

（北京化工大學經濟管理學院，北京 100029）

我國發展二氧化碳捕集與封存技術的挑戰及對策建議

甘志霞，劉學之，尚玥佟

（北京化工大學經濟管理學院，北京 100029）

二氧化碳捕集與封存（CCS）技術對于以煤炭為主的能源結構的我國，具有特殊意義。目前，CCS技術在我國還處于研發和示范階段，離大規模商業應用還有很長一段距離，主要面臨高能耗、高成本、安全問題突出、跨部門合作、資金不足等諸多挑戰。本文針對這些挑戰，試圖提出一些對策建議。

CCS技術；安全；跨部門合作；投融資；綠色煤電

目前，氣候變化問題日益成為全球關注的焦點問題。CCS（二氧化碳捕集與封存）技術由于其巨大的減排潛力和長期減排成本低廉成為了減緩氣候變化的關鍵技術，近年來引起了世界各國的廣泛關注［1］。中國計劃到2020年碳排放強度比2005年下降40%~45%；在“十二五”規劃中，中國明確了未來五年碳排放強度將下降16-17%的減排目標，這些減排目標都需要通過一系列減排技術來實現。由于CCS與化石能源系統有良好的結合度，而我國的能源結構以煤炭為主，CCS技術恰好能夠持久清潔地利用我國豐富的煤炭資源［2］，因此，CCS技術不僅有助于減排二氧化碳，更能有效地保障我國能源安全。

1 世界各國CCS技術政策的發展動向

世界各國普遍將CCS 技術視為解決目前日益增長的能源需求和二氧化碳排放量控制的這對矛盾的一種有效方案。為確保在未來能源與環境競爭中取得優勢地位，各國都十分重視CCS的研發與示范，各國政府、私營機構、高校及科研機構都在努力推動研究CCS研發和商業化可行性。

一些國際組織如IEA和國家政府正在積極制定和完善有關的法律規范體系以及CCS技術推廣機制，并借此建立CCS技術認同、快速發展的有利環境。

（1）為CCS技術與其他減緩氣候變化的技術提供公平平等的發展機會，要考慮把CCS技術納入基于市場的排放貿易框架中，并且在CCS相關的國際法律和協定中確定碳封存的法律地位。

（2）逐步建立適合各國國情的國家法律和規范框架，為推行CCS技術項目產業化做準備。

（3）收集現階段示范項目中行之有效的規范和激勵機制，制定適應復雜市場條件的激勵政策。

（4）制訂國際一致的技術標準指南，如二氧化碳封存地點的確定、監測規范、長期核查機制等。

（5）為增加公眾對二氧化碳封存工作的了解和認可，通過法律規定，強制公共部門和私人企業向公眾開放相關碳封存工作的信息［3］。

2 CCS技術在我國發展所面臨的挑戰

我國正在積極推動CCS技術的研發工作，并正在開展一些CCS示范項目，已經投運和在建的項目有12個，積累了一定的技術經濟數據和工程經驗。這些項目主要由國有大型企業實施，如華能、神華、中石化、中石油、中電投等。

目前，CCS技術在我國還處于研發和小規模示范階段，離大規模商業應用還有很長一段距離，我國CCS技術的發展目前還沒有統一的管理部門，跨部門合作存在障礙，資金來源上以政府和中央企業投入為主，還沒有專門的CCS安全和監管的法律法規，私人企業參與CCS的積極性不高［4］。

2.1 高能耗和高成本

高能耗是阻礙CCS商業化應用的主要技術挑戰，CCS能耗高主要集中在捕集環節，在現代化燃煤電廠中，將所排放CO2的80%捕集，并壓縮到可輸送的壓力，將使電廠的能耗增加24%~40%。因此，CCS技術實際上是通過消耗額外的能源換取碳排放的降低。

捕集成本高是阻礙CCS商業化應用的又一重要原因。在目前的技術水平下，不論是IGCC電廠配合燃燒前捕集技術，還是普通熱電廠的燃燒后捕集技術，引入CO2捕集環節都將造成大量的額外資本投入和運行維護成本，從而使總體發電成本增加。而且，為確保地質封存的安全性所要求的長期監測、事故應急響應和可能的賠付等也會加重CCS的成本負擔［5］。

3.2 安全問題突出

CO2是一種無色無味的微毒氣體，在自然狀態下是無害的。但是CCS技術處理的是高濃度和高壓下的液態CO2，一旦在運輸、注入和封存過程的任何環節發生泄漏，就可能會危及現場操作人員的人身安全，甚至會對泄漏地附近的居民和生態系統造成不良影響。大規模的CCS 技術應用可能引起環境風險，如運輸和封存的CO2泄露到大氣中，降低CCS技術對減緩氣候變化的作用；CCS 技術對局部地區環境甚至人體健康產生的不利影響，如地下水污染等［6］。由于目前我國CCS的環境監測、安全技術和安全管理體系尚不完善，這在某種程度上加重了對CCS項目安全問題的憂慮。

2.3 跨部門合作面臨巨大挑戰

我國CCS項目全產業鏈牽涉到捕集、運輸和封存三大技術環節以及多種形式的利用，涉及電力、煤炭、化工、油氣和運輸等多個行業，但由于行業屬性和企業需求的差異，會引發各種各樣的問題，這些問題都將成為發展CCS項目的重大挑戰，而且隨著示范項目逐漸增加，這些問題帶來的影響將愈發明顯。比如電力和煤化工行業捕集到大量的CO2，必須依賴下游產業幫助消化，但目前CO2工業化利用市場容量還很小，這迫使電力和煤化工行業向油氣企業尋求合作。

此外，CCS的跨部門屬性還體現在CCS的管理涉及我國多個政府部門，如科技部主管CCS技術研發；發改委綜合考慮CCS技術對能源供給安全、CO2減排、經濟結構轉型等的影響；工信部關注CCS應用帶來的新興產業和市場以及對傳統行業之間合作的促進作用；國土資源部主要關注CCS項目的地理邊界、對土地利用規劃的影響、封存地址篩選和潛力評估等問題；環境保護部主要考慮環境影響評價、環境監測、生態環境保護問題等；海洋局主要考慮根據相關國際國內法律法規，明確界定可實施CO2封存的海域和大陸架范圍，評估和控制CO2運輸、注入和封存對海洋生態環境造成的影響。這種多部門管理的態勢勢必帶來很大的協調成本，在我國，跨部門合作和溝通向來存在障礙，因此，CCS的跨部門合作將面臨巨大挑戰。

2.4 面臨很大的資金壓力

CCS從研發、示范到大規模商業化應用需要大量的資金。發展CCS 在世界范圍內都存在著巨大的資金缺口，且缺乏明確的投融資機制。目前國際上的CCS技術研發和項目示范的資金主要來源于政府公共資金投入，在挪威、美國、歐盟、英國等發達國家，CCS 技術研發和示范的資金來自政府公共資金，包括政府補貼、減稅、公私合營研究、成立公共基金、開展國際合作等。此外，國際金融機構，如世界銀行和亞洲開發銀行，以及一些主權基金和主權貸款，如EIB 的Climate Change Loan 也可被納入公共資金的范疇［7］。目前，企業和私營機構沒有足夠動力開展CCS技術研發和應用，這主要源于相關激勵政策的缺位。在CCS的大規模商業應用階段，CCS所需的資金來源必然是多元化的，而且以私人投資為主。

3 推動我國CCS技術發展的對策建議

3.1 制定統一的CCS技術發展規劃和技術路線圖

CCS技術的順利研發、示范以及推廣與國家的政策導向是緊密相連的。首先通過國家政府的頂層設計由相關部門制定出完整的發展規劃和技術路線圖，各企業、科研機構和政府組織才能明確CCS發展的方向和重點。在此基礎上，政府才能出臺一系列優惠政策，并保證CCS技術發展擁有持續穩定的資金投入。

例如，在2009年英國公布了其CCS技術路線圖。在此基礎上，英國相繼出臺了一系列CCS的相關法律法規，并舉辦了多場CCS技術研討會，從多方面促進了CCS在其國內的發展。2009年，國際能源署（IEA）發布了CCS技術路線圖,旨在指導包括CCS和其他先進能源技術在內的新技術的研發及合作。我國可以此為指導，制定適合我國國情的CCS技術路線圖，圍繞技術、法律、政策、金融以及公眾參與等方面提出規劃，以推動CCS技術在我國從目前的研發、示范到未來的商業化。

明朗和穩定的政策環境有利于激發企業、大學和科研機構參與研發和推廣CCS的積極性。我國首先應明確CCS技術的管理權限，指定一個主管部門負責CCS相關工作，避免職能交叉和重疊，和由此帶來的沖突成本。并負責聯合企業利益相關者實施規劃，在加快研發CCS技術的基礎上，推動建立CCS技術先進的商業運營模式。

3.2 加強有關CCS的環境和安全法律法規建設

歐盟、美國、澳大利亞等國家和地區是CCS 技術的主要倡導者，也是法制化管理CCS 技術的主要推動者。目前已出臺的CCS 管理法規包括歐盟《碳捕集與封存指令》、美國的《CO2捕集、運輸和封存指南》、澳大利亞《CO2捕集與封存指南-2009》以及IEA 提出的CCS 技術路線圖在這些針對CCS 項目的管理文件中，都尤其強調了CCS 技術的環境安全問題。

國際上關于CCS 技術環境安全的管理文件為中國制定完善的CCS 環境安全法規提供了良好的基礎，結合中國已有的，應用于環境影響評價、大氣污染、地質、礦藏開發等方面的法律法規的經驗，項目核準程序、工程監督檢查、環境影響評估、項目監測、事故應急響應和場地關閉管理等方面將是中國在加強CCS 技術的環境影響及安全管理方面的重點［8］。

3.3 建立跨部門合作激勵機制

要促進跨行業多企業合作，有效的方法是形成CCS項目設計和運營的一套先進的商業模式，讓電廠和煤化工企業捕集CO2和油氣公司封存CO2都從中獲益收益，從而帶動技術、服務、設備提供商組成的配套產業運轉。

建立成功商業模式的根本前提是要使減排CO2有利可圖，使CCS給企業帶來的收益（包括減少的罰款）高于CCS成本，如建立碳市場、征收碳稅和對減排進行補貼等。

在CCS 產業鏈條上，設備、技術和服務供應商是絕對收益方，但煤炭、電力、石油化工等行業企業，作為項目開發業主，即可能受益，也承擔技術失敗、市場不發展等帶來的風險，而且還面臨在現有政策和市場環境下產生的利益沖突等問題。因此，國家應把握技術發展方向，并積極制定企業合作機制，協調各企業間的利益分配，促成跨行業合作，挖掘企業的投融資潛力［9］。

3.4 建立靈活的融資機制

CCS大規模減排意義在于實現CCS的大規模應用，但是從研發和示范到大規模應用需要大量的資金注入。有了充足的資金投入，通過不斷研發和示范，CCS技術才能走向成熟，走向大規模應用。

從目前的CCS 技術發展來看，示范階段的公益性大于營利性，早期示范階段無法依賴市場機制融資，需要政府直接投資。而在大規模推廣階段，可采用低碳能源供應配額、以標準的形式強制推廣、碳定價加入全球碳市場、CDM 機制、拍賣排放額度和增加碳稅交易、免費排放額度改變電價、新稅種和非稅特別費等機制融資。而在CCS 商業化應用后，私人資本將起主導作用。對單個技術而言，私人資本有可能在早期進入，搶占技術前沿和相關設備制造市場。但私人資本的參與程度有賴于國際間明朗的氣候政策，以及清晰的投資回報潛力。

3.5 大力推動綠色煤電項目發展，促進CCS技術應用

中國的能源結構以煤為主，根據IEA 的預測，到2050 年在基線情景下中國的排放量將占世界總排放量的27%，其中大部分排放將來源于煤炭?！熬G色煤電”技術是以整體煤氣化聯合循環（IGCC）和CCS技術為基礎，以聯合循環發電為主，并對污染物進行回收，對二氧化碳進行分離、利用或封存的新型煤炭發電技術。綠色煤電是適合我國能源結構的一項綠色發電技術。

CCS技術作為綠色煤電的關鍵技術，在很大程度上影響著綠色煤電的發展。因此，為推動CCS技術的發展，可以以推動綠色煤電項目發展為契機，進行CCS的示范和推廣，在推動我國清潔煤項目的基礎上進一步加大CCS技術研發。

［1］ IEA. CCS Roadmap［R］. International Energy Agency. 2010.

［2］ The Climate Group. CCS in china［R］. The Climate Group. 2010.

［3］ Heleen Groenenberg. Heleen de Coninck. Effective EU and Member State policies for stimulating CCS ［J］. ScienceDirect. 2008.

［4］ CCS在中國：18個熱點問題［R］. The Climate Group. 2011.

［5］ Liang Dapeng. Wu Weiwei. Barriers and incentives of CCS deployment in China: Results from semi- structured interviews ［J］. ENERGY POLICY. 2009.

［6］ Dennis Best. Brendan Beck. Status of CCS Development in China［J］. ScienceDirect. 2011.

［7］ 王志強，歐盟和德國碳捕獲與封存技術發展現狀及展望［J］. 全球科技經濟瞭望，2010，25（10）：15-26.

［8］ 鄒樂樂，張九天，魏一鳴，二氧化碳封存技術相關國際法規與政策的回顧與分析［J］. 中國能源. 2010, 32（4）: 15-18.

［9］ 范英，朱磊，張曉兵，碳捕獲和封存技術認知、政策現狀與減排潛力分析［J］.氣候變化研究進展，2010, 6（5）: 362-369.

The Challenge and Suggestion of Developing CCS Technology in China

Gan Zhixia，Liu Xuezhi，ShangYuetong
（School of Economics and Management, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China）

Due to energy structure based on coal, CCS technology has special meaning for our country. At present, CCS technology lies on the stage of R&D. There is a long distance to large scale deployment, facing many challenges such as high energy consumption, high cost, safety problem, trans-sector cooperation and absence of money and so on. The article attempts to propose some suggestion.

CCS technology; Safety; Trans-sector cooperation; Investment and finance

北京化工大學中央高校基本科研業務費項目（ZZ1028）

2011-08-05

甘志霞（1978-），女，山東鄒城人，副教授，管理學博士；研究方向：低碳技術創新與政策。

F062.2

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（責任編輯 劉傳忠）