英國碳捕集與封存的發展及對中國的啟示

吳金焱（國家安全生產監督管理總局信息研究院，北京市朝陽區，100029）

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★世界煤炭★

英國碳捕集與封存的發展及對中國的啟示

吳金焱
（國家安全生產監督管理總局信息研究院，北京市朝陽區，100029）

摘 要詳細介紹了英國推進碳捕集與封存（CCS）發展過程中的戰略部署、相關法規及制度框架建設、基礎研發及推進跨行業合作發展的舉措等，為中國開展相關工作提供參考借鑒，并推動中國煤基能源與工業體系實現低碳發展。

關鍵詞碳捕集與封存 戰略部署 法規及制度框架建設 基礎研究 跨行業合作

碳捕集和封存（carbon capture and storage，簡稱CCS）是一項具有大規模溫室氣體減排潛力的技術。對于以煤炭為主體能源的中國而言，發展CCS有助于實現煤炭等高碳能源的低碳與集約化利用，并帶動相關產業的發展，對國家中長期應對氣候變化、推進低碳發展具有重要意義。國務院印發的《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》中明確要求，在火電、煤化工、水泥和鋼鐵行業中開展碳捕集試驗項目，建設二氧化碳捕集、驅油、封存一體化示范工程，并對相關政策支持、資金保障和人才建設等方面做出安排。英國是全球發展CCS較早的國家之一，特別是在法規機制建設方面處于全球領先地位，其做法和經驗對于中國CCS的發展有著重要的參考意義。

1　英國CCS發展的戰略部署

CCS、可再生能源和核能是英國引領未來低碳能源發展的“三駕馬車”。英國政府非常注重CCS發展的戰略部署。原英國貿工部早在2002年就開始推動較小規模的清潔化石燃料計劃，并于2003年開展了英國實施CCS的可行性評估，2005年正式將CCS納入《碳減排技術戰略》中；2007年5月發布《能源白皮書》，提出了要在電廠實施全流程CCS示范，以進一步驗證技術，并掌握其成本。2012年4月初，英國能源與氣候變化部發布了到2020年的碳捕集與封存技術路線圖，旨在通過一系列措施來降低CCS的成本和風險，確立便于私營部門參與的市場框架，并消除CCS部署的重大障礙。在CCS技術路線選擇上，截至目前英國政府傾向于燃燒后捕集技術路線。

2　英國CCS相關法規及制度框架建設情況

2.1 完善政策法規體系

英國通過《氣候變化法案》和《能源法案》等法規文件逐步明確CCS發展的長遠地位。目前，英國已經形成了CCS項目的審批許可、電廠捕集預留以及二氧化碳封存場所有償使用許可證等制度。英國能源與氣候變化部是英國二氧化碳近海封存的審批許可部門；而在蘇格蘭毗連領海內的二氧化碳封存則由蘇格蘭政府審批。除獲得封存許可外，項目開發方還需要向英國皇家財產管理局申請獲得相關土地使用權。

2.1.1 氣候變化法案

2008年11月，英國頒布了《氣候變化法案》，成為世界上第一個針對減少溫室氣體排放、適應氣候變化問題擁有法律約束力的國家。法案中設立了到2050年的溫室氣體減排目標；提出建立碳預算體系，實行溫室氣體排放控制，周期為5年；成立了氣候變化委員會；授權成立交易體系，以限排或鼓勵溫室氣體減排行動；提前開展適應行動等。

2.1.2 能源法案

2008年11月頒布的《2008能源法案》，首次確立了二氧化碳儲存的許可制度及相關事項。2010 年4月頒布的《2010能源法案》，進一步就部署碳捕集與封存技術示范、評估和運用等做出了明確規定，包括財政資助、差別化電力稅、低碳電力及CCS進展報告制度等。配套的《二氧化碳儲存（許可等）條例2010》已于2010年10月1日開始實施。2013年11月，英國又頒布了新的《2013能源法案》，為所有化石燃料電廠設定了二氧化碳排放限值。

2.2 建設管理體制

（1）不斷加強政府層面的管理和協調。2007年以前，CCS的發展主要是由原英國貿工部負責推進，而氣候變化工作則主要是由英國環境、食品和農村事務部（DEFRA）分管。2007年，英國政府重組了原英國貿工部和教育技能部，成立了商業、企業和管理改革部（BERR），CCS發展的相關管理工作轉由BERR負責。2008年10月份，英國政府部門再次調整，整合了BERR下負責能源領域工作以及DEFRA下負責氣候變化相關工作的部門，組成英國能源與氣候變化部（DECC），全面協調以確保英國本土能源的安全、清潔和經濟供應，并推進英國本土及全球的應對氣候變化行動，強化了政府對CCS發展的管理和干預。2010年3月，DECC下設立了碳捕集與封存辦公室，專門負責推進制定CCS發展應用的戰略，擬定相關政策和技術路線，推動私人環節投資，并與各相關利益方共同探討與排除障礙，推動英國和全球的CCS投資與發展。

（2）成立高級別智囊機構，從戰略高度謀劃CCS的發展。英國氣候變化委員會依據《氣候變化法案》成立，專注氣候變化問題，可以就削減溫室氣體排放、應對氣候變化問題等向政府和國會建言獻策，推進CCS的產業化發展是其開展咨詢研究的重點工作之一。

（3）成立國家技術研究中心，引領基礎研究。英國碳捕集與封存技術研究中心的成立得到英國能源與氣候變化部的資助，旨在整合學術研究的中堅力量和優勢設施等資源，引領技術研發，推動知識共享，不斷縮小學術研究和工業化間的差距。

（4）支持成立行業協會，推進CCS產業化發展與應用。英國碳捕集與封存協會成立于2006年3月，是一家非技術性貿易協會，專注于推進CCS的商業化應用。英國碳捕集與封存協會的成立得到英國政府部門的支持，并與英國政府和歐洲委員會等保持良好的合作關系，承擔著政府與企業間對話的橋梁作用，在推進CCS產業化發展與應用的政府決策方面發揮了重大作用。

3　英國CCS基礎研發及資金投入

2011－2015年期間，英國政府累計提供了1.25億英鎊，為包括基礎研究、應用研究和中試在內的112個CCS相關項目提供了資助，涉及工藝、技術、數字模擬軟件、新材料和燃氣輪機等重大設備開發等，詳細分布情況如圖1所示。

圖1　英國2011－2015年期間對CCS研發的資助情況

在捕集技術方面，開展了燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集等3方面的研發，重點是開展燃燒后捕集技術研發，如圖2所示，涉及吸收法、吸附法、分子篩和膜法等，涵蓋工藝技術開發和材料制備等；在運輸方面，側重于管道運輸方式；在封存方面側重于海洋封存及咸水層封存；在利用方面，提倡能源化、資源化利用，并結合可再生能源電力儲存等。

圖2　英國2011－2015年期間對捕集技術的資助情況

4　英國CCS技術與價值鏈的形成

英國CCS技術研發涵蓋了捕集、運輸、封存、利用、監測以及轉化和發電等各個環節，重視通過基礎研究提升整體認識，從中識別出技術難點并進行重點攻關，然后通過中試來測試和驗證，為最終的商業化部署奠定基礎。在技術研發過程中，依托英國碳捕集與封存技術研究中心引領技術研發，吸納英國本土及全球的專家人才隊伍，構建了一個覆蓋全球學術界、工業界、監管部門及其他機構的專家網絡。

同時，英國還依托商業化競標計劃，推動技術鏈和產業鏈不同環節間的合作以及CCS全鏈各環節的有效銜接與耦合。

5　英國CCS重點應用在電力行業

英國主要的溫室氣體源頭包括電廠、工業、道路交通和居民等，如圖3所示。火電廠二氧化碳排放總量最大、排放集中、單個排放源大等特點是英國發展低碳經濟過程中推進低碳電力發展的重要原因，如圖4所示，也是其在火電廠推進CCS的重要原因之一。

圖3　英國歷年二氧化碳排放構成

圖4　英國歷年不同領域二氧化碳排放情況

英國以電力市場改革為契機，通過捕集預留（CCR）制度、差價合同（CFD）機制以及排放績效標準（EPS）等措施，在火電行業培育CCS技術的未來應用市場。

（1）捕集預留。參照歐盟的碳捕集與封存指令要求，英國政府只針對300 MW及以上的新建化石燃料電廠實施捕集預留制度。捕集預留有幾個關鍵要素，即新建電廠需要為未來部署CCS預留有效空間、要對未來實施CCS改造進行技術可行性評估以及必要的二氧化碳封存可行性評估與管道設計。但是，在實際操作過程中，一般火電廠只要為部署CCS預留空間即可獲得批準。

（2）差價合同。差價合同是為所有的低碳電力（核電、可再生能源以及配備碳捕集裝置的化石燃料電力）提供最有效的長期支持。在該機制下，低碳電力發電商正常售電，當市場價格低于執行價時，發電商可以獲得差價補助；當市場價格高于執行價時，發電商需要返還差價。差價合同能夠降低項目的融資成本以及政策成本。差價合同自2014年起開始實施，并在2017年前與可再生能源義務并行運行。

（3）排放績效標準。英國的《2013能源法案》為化石燃料電廠設定了二氧化碳排放限值。在2044年以前，英國所有化石燃料電廠的二氧化碳排放限值為450 g/（k W·h）。

6　跨行業合作模式探索

公私合作模式（PPP）是英國資助CCS技術研發和產業化發展的重要方式之一。而聯合成立公司則是不同企業間聯合開展CCS項目的合作方式之一。

6.1 公私合作模式

自20世紀80－90年代率先提出公私合作概念以來，英國已成為全球PPP項目規模最大、涉及領域最廣的國家。公私伙伴關系現已出現在英國CCS的發展過程中。英國2011－2015年為期4年的CCS技術研發計劃中，4個主要出資機構之一的能源技術研究所即是英國政府與全球能源與工程公司之間的一種公私伙伴關系形成的實體。能源技術研究所作為政府與學術機構和產業之間合作的實體，致力于加速推進低碳技術的發展，對一些能推進經濟可行、安全和可持續技術發展的工程項目給予支持，在協助英國實現長期減排目標的同時創造一些近期的效益。

6.2 聯合成立公司的合作模式

在英國白玫瑰燃煤電廠一體化CCS商業化項目中，主要參與方則是以聯合成立公司的方式開展合作。負責該項目建設、運行和維護的Capture Power公司是由GE、Drax電力公司和BOC三家公司聯合組建，其中，GE負責建設電廠及捕集裝置，Drax負責其運營和維護，BOC負責空分單元建設、運營和維護，為富氧燃燒供氧。這種聯合成立公司的做法，能夠集中各參與方的優勢，并共擔風險。

7　英國做法對中國的啟示

英國在推進CCS發展過程中，注重戰略部署，推動制度先行，重視機構建設，夯實研究基礎，培育需求與應用市場，這一系列舉措值得我們借鑒參考。

中國CCS技術發展起步較晚，盡管在過去的十余年中開展了一系列的基礎研究、關鍵技術攻關及示范后已具備了較強的研發基礎，但是在相關戰略規劃及法規制度建設方面相對滯后。在此提出以下幾點建議。

（1）建議國家層面加強法規機制建設，逐步排除制度性障礙。盡快研究出臺正在制定當中的《應對氣候變化法》，以確立二氧化碳等溫室氣體減排的法律地位；強化政府部門對能源發展和應對氣候變化工作的協同管理，設立CCS辦公室，開展跨部門協調，推進科技發展與產業化應用間的銜接、資金的統籌安排、相關知識與信息資源的整合、傳播與共享以及能力建設等工作；盡快建立CCS項目的準入、審批（核準）、運行及關閉監測相配套的規范、制度和技術標準；研究對大型煤化工項目實行捕集預留制度的可行性。

（2）加強CCS技術發展與產業化應用的銜接，并明確戰略發展方向。目前，我國與CCS相關的政策文件較多，但多為宏觀指導性文件，其次是階段性的科技發展指導文件，尚無引導未來產業化發展的政策文件。這一方面表明CCS依然處于技術研發示范階段，距離產業化應用尚遠；另一方面，也反映對未來的產業化應用還沒有充分的認識和足夠的準備。建議統籌考慮我國能源發展、科技創新及應對氣候變化等問題，加強CCS技術發展與產業化應用的銜接，制定指導CCS技術發展與產業化應用的路線圖，明確CCS的中長期發展定位與方向，發出較為明確的政策信號，培育未來產業化應用市場。

（3）支持成立商業化服務機構。目前，我國已成立了二氧化碳捕集利用與封存產業技術創新戰略聯盟，在當前CCS還處于早期工業示范階段的情況下，對于推進CCS技術聯合研發以及不同環節技術的耦合發揮了重大作用。盡管如此，我國當前缺少推進產業化應用的商業化服務機構。建議國家層面支持CCS重點應用行業的相關研究機構或協會聯合，成立CCS協會，推進CCS的商業化發展。

（4）加大資金支持，拓寬資金渠道。參考英國商業化競標計劃的做法，設立專項資金，以商業化發展為導向，為重大潛力地區不同企業主體擬聯合開展的一體化CCS項目的前期工程設計研究提供資助，借此篩選識別重大項目機遇，探索建議相關制度，并培育CCS的早期市場；將CCS納入將于2017年建成的全國性碳交易市場。

（5）探索新型商業模式，推進跨領域合作。讓更多的主體參與進來，如支持第三方專業商業化技術服務機構參與捕集、運輸、封存與利用相關活動；通過示范項目，探索公私合作模式及企業間相互參股或成立合資公司等不同合作模式，推動CCS跨領域合作。

（6）深化中英合作，加強CCS相關能力建設。中國在提升公眾認知度、重點地區潛在項目機遇評估識別、潛在項目的前期預可行性與可行性研究、前段工程設計等方面需要借鑒英國的經驗并得到相應的支持。英國在支持中國的能力建設過程中，也能在中國為其本土的先進適用技術與設備如關鍵設施及材料等尋找到市場機遇。

參考文獻：

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［5］ Storage of Carbon Dioxide（Licensing etc.）Regulations 2010［EB/OL］. http://www.legislation. gov.uk/uksi/2010/2221/contents/made

［6］ 張存民.大力發展潔凈煤技術，促進煤炭產業健康發展［J］.中國煤炭，2016（4）

（責任編輯 張 夢）

UK＇s experience in carbon capture and storage（CCS）development and inspiration to China

Wu Jinyan
（China Coal Information Institute，National Institute for Occupational Safety，Chaoyang，Beijing 100029，China）

AbstractThe author detailely introduced UK＇s experience in promoting development of carbon capture and storage（CCS），including strategic deployment，relevant law and regulation and instructional framework construction，fundamental research and development，measures of promoting multi-industry cooperative development and so on，in order to provide references for relevant works in China and drive to achieve low carbon development of China＇s coal-based energy and industry system.

Key wordscarbon capture and storage（CCS），strategic deployment，law and regulation and instructional framework construction，fundamental research，multi-industry cooperation

中圖分類號TD984

文獻標識碼A

作者簡介：吳金焱（1981－），湖北英山人，現為國家安全生產監督管理總局信息研究院氣候變化研究中心主任，工程師，長期從事煤炭清潔低碳利用及氣候變化領域相關研究與咨詢工作。