近日，國際能源署（IEA）發(fā)布《CCUS在低碳發(fā)電系統(tǒng)中的作用》報告，分析了碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)在加速低碳發(fā)電轉(zhuǎn)型的作用以及當前的進展現(xiàn)狀。報告指出，CCUS技術(shù)是化石燃料電廠降低排放的關(guān)鍵解決方案，在推進電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)全球氣候目標方面發(fā)揮重要作用。如果不采用CCUS技術(shù)，要實現(xiàn)全球氣候目標可能需要關(guān)閉所有化石燃料發(fā)電廠。然而，當前CCUS在發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展并未達到預期，報告提出了電力部門發(fā)展CCUS的政策建議。報告關(guān)鍵要點如下：
1、CCUS技術(shù)對于降低碳排放至關(guān)重要
•化石燃料仍是世界最大電力來源，發(fā)電是能源部門最大的碳排放源。當前，燃煤和天然氣發(fā)電仍占據(jù)全球電力部門主導地位，占發(fā)電總量近2/3。2000年以來，全球化石燃料發(fā)電量增長了70%。煤炭仍然是最大的發(fā)電燃料來源（38%），其次是天然氣（約20%）。中國和印度的燃煤發(fā)電占其總發(fā)電量60%以上。電力是能源行業(yè)最大的碳排放來源，占全球能源相關(guān)碳排放量近40%。盡管迫切需要解決氣候變化，2019年電力部門碳排放量僅略低于2018年的歷史最高值（136億噸）。
•需利用一切手段解決化石燃料發(fā)電的碳排放問題，以實現(xiàn)低碳未來。為了實現(xiàn)氣候目標，政策制定者需要解決現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠和在建電廠的排放問題。然而，根據(jù)各國政府的現(xiàn)行政策，盡管現(xiàn)有燃煤機組的碳排放量將下降約40%，但到2040年仍將達到60億噸/年。截至2020年初，仍有大量燃煤發(fā)電機組在建，為今后減排帶來了挑戰(zhàn)。如果不在大力部門大規(guī)模應(yīng)用CCUS技術(shù)，要實現(xiàn)長期氣候目標將需要完全取消燃煤及天然氣發(fā)電。
•CCUS技術(shù)在支持現(xiàn)代靈活電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。根據(jù)IEA可持續(xù)發(fā)展情景，配備CCUS的燃煤及天然氣發(fā)電廠對于安全、可持續(xù)和負擔得起的電力系統(tǒng)越來越重要，到2040年配備CCUS的發(fā)電廠將提供全球5%的電力。滿足氣候目標還需建立極其靈活的電力系統(tǒng)，能夠管理高比例波動性可再生能源。燃煤和天然氣發(fā)電廠一直是電力系統(tǒng)靈活性的主要來源，為電網(wǎng)運行提供慣性和頻率控制等。CCUS使這些電廠能夠繼續(xù)發(fā)揮此類作用，并滿足長期靈活性要求。
2、CCUS技術(shù)將支持電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型
•CCUS技術(shù)對于實現(xiàn)氣候目標、擴大低碳能源組合十分重要，為構(gòu)建低碳未來發(fā)揮重要作用。碳捕集技術(shù)一直被確定為支持全球電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型所需的成本最低的技術(shù)組合的一部分，這對于以化石燃料發(fā)電為主的國家尤為重要。將碳捕集納入低碳技術(shù)組合可降低電力系統(tǒng)改造的總成本。根據(jù)IEA可持續(xù)發(fā)展情景，到2040年，全球有315吉瓦發(fā)電機組將配備CCUS設(shè)備，意味著未來20年改造和新增的CCUS容量須達到平均15吉瓦/年，配備碳捕集的化石燃料電廠平均每年將增加近300億美元的支出。到2040年，配備CCUS的發(fā)電廠將提供1900太瓦時的電力（圖1），占全球發(fā)電量5%，而2030年這一比例僅為1.5%（470太瓦時）。2040年，全球燃煤發(fā)電量中有40%來自配備碳捕集的燃煤電廠，而天然氣發(fā)電量中有16%來自配備碳捕集的天然氣電廠。CCUS在未來20年將捕集約970億噸發(fā)電碳排放，超過航空業(yè)10年的排放量（以2019年水平計）。
本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
•CCUS可解決現(xiàn)有電廠的碳排放問題。全球幾乎1/3的化石燃料電廠運行時間還不滿十年，大多數(shù)化石燃料電廠都不可能在2050年前退役，因此CCUS為現(xiàn)有和規(guī)劃中的化石燃料電廠的碳排放提供了一個可行的解決方案。碳捕集改造對于一些附近可封存CO2或利用CO2的新建高效化石燃料電廠最具吸引力，在評估改造是否能產(chǎn)生商業(yè)價值時，必須考慮現(xiàn)有發(fā)電廠的某些技術(shù)特征，如電廠壽命、容量、部署碳捕集設(shè)備的現(xiàn)場空間、容量因子和類型、燃料來源的位置，燃煤電廠的冷卻方式和蒸汽循環(huán)設(shè)計等對改造成本有重要影響。IEA對中國現(xiàn)有燃煤機組的分析發(fā)現(xiàn)，考慮上述因素，適合改造的機組超過300吉瓦。IEA認為，解決現(xiàn)有燃煤電廠排放問題應(yīng)基于三個方面：利用碳捕集改造電廠、利用燃煤電廠提供靈活性、在不可能進行碳捕集的地區(qū)淘汰燃煤電廠。如果不采用CCUS技術(shù)，實現(xiàn)氣候目標將需要幾乎完全取消化石燃料發(fā)電。資產(chǎn)所有者將因此而蒙受損失，同時還意味著對其他低碳電力及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的投資增加。
•配備CCUS的化石燃料電廠能夠確保電力系統(tǒng)靈活性。隨著波動性可再生能源占比上升，電力系統(tǒng)運營商將面臨日益增長的靈活性需求。化石燃料電廠與水力發(fā)電和電網(wǎng)互聯(lián)共同滿足了當前大部分的靈活性需求。實現(xiàn)氣候目標意味著需要建立極為靈活的電力系統(tǒng)，配備CCUS的火力發(fā)電廠將成為未來高度靈活的電力系統(tǒng)的重要組成，火力發(fā)電在平衡波動性可再生能源造成的季節(jié)性或長期電力短缺方面發(fā)揮重要作用。在充分考慮電力系統(tǒng)靈活性、可靠性和碳排放的情況下，碳捕集在電力系統(tǒng)中的競爭力將增加。
•碳捕集技術(shù)有希望實現(xiàn)電力系統(tǒng)的凈零排放或負排放。將生物能發(fā)電與CCS結(jié)合，有望實現(xiàn)凈零排放或負排放電廠，這可以在抵消其他部門排放方面發(fā)揮重要作用，如長途運輸和工業(yè)加工，或是抵消用于電力調(diào)峰的天然氣發(fā)電廠的排放量。配備CCS的生物能電廠與配備CCUS的化石燃料電廠相比，在碳價提升的情況下，前者的成本競爭力越來越強。配備碳捕集的生物質(zhì)聯(lián)合燃燒可能是現(xiàn)有化石燃料發(fā)電最具成本效益的方法之一，IEA的研究發(fā)現(xiàn)，10%的生物質(zhì)混合燃燒配備捕集率達到90%的碳捕集系統(tǒng)，是實現(xiàn)碳中性超臨界燃煤發(fā)電的最經(jīng)濟選擇。為了提升配備CCUS電廠的經(jīng)濟性，應(yīng)設(shè)計電力市場的商業(yè)模式以獎勵靈活性服務(wù)。
•碳捕集在發(fā)電領(lǐng)域的進展并未達到預期，但在一些關(guān)鍵地區(qū)正出現(xiàn)新的項目。目前電力部門有兩個大規(guī)模CCUS項目正在運營，即佩特拉諾瓦（Petra Nova）項目和邊界大壩（Boundary Dam）項目，兩個項目均是對現(xiàn)有電廠的改造。其中Petra Nova項目2017年投運，裝機容量240兆瓦，是世界上最大的燃燒后碳捕集系統(tǒng)，每年捕集1.4噸CO2并用于提高石油采收率。日本Osaki CoolGen碳捕集示范項目于2019年12月開始測試，從166兆瓦的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)電廠中捕集CO2。英國的BECCS試點項目是全球首個用于100%生物能發(fā)電的碳捕集示范項目，如果項目全面投產(chǎn)，該電站將成為世界首座負排放電站。美國的NET Power 50兆瓦清潔電廠是首家采用阿拉姆循環(huán)的天然氣電廠，使用了富氧燃燒超臨界CO2循環(huán)發(fā)電，該項目于2018年投運，能夠使零排放天然氣發(fā)電廠與現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)競爭。目前在開發(fā)的CCUS項目有20個，其中11個在美國，中國和英國分別有3個，剩余3個分別位于愛爾蘭、韓國和荷蘭。上述項目中有7個用于天然氣發(fā)電，1個利用天然氣發(fā)電廠制氫，2個用于生物質(zhì)電廠和廢物發(fā)電廠，其余則用于現(xiàn)有或新建電廠。在運行的2個大型CCUS項目和在建的20個項目預計總碳捕集能力將達到5000萬噸/年，但IEA可持續(xù)發(fā)展情景中到2030年電力碳捕集能力須達到3.1億噸/年，CCUS的發(fā)展尚未步入正軌。
本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m
•發(fā)電廠CCUS技術(shù)有大幅降低成本的潛力。通過改進技術(shù)、提高效率，以及降低資本成本和運營成本，能夠使下一代碳捕集發(fā)電廠成本大幅降低。邊界大壩CCS項目運營商根據(jù)其調(diào)試和運行經(jīng)驗確定，建造和運行一個類似規(guī)模的CCUS設(shè)施可以節(jié)省30%的成本。Shand電站CCS可行性研究發(fā)現(xiàn)，建造第二代碳捕集設(shè)施的資本成本可以降低67%，碳捕集總成本實現(xiàn)45美元/噸，碳捕集率超過90%。碳捕集和封存國際知識中心針對燃燒后碳捕集的研究發(fā)現(xiàn)了降低資本成本、運營成本以及碳輸運和封存成本的可行措施（表1）。
|
|
|
|
|
擴大CCUS電廠規(guī)模；改進布局、模塊化；提高捕集能力；提高發(fā)電機組效率；優(yōu)化CCUS運行范圍；開發(fā)CCUS供應(yīng)鏈
|
|
|
減少胺降解；降低維護成本；優(yōu)化熱能消耗；優(yōu)化水耗；提高壓縮效率；數(shù)字化
|
|
|
與工業(yè)CCUS形成互補，共享基礎(chǔ)設(shè)施
|
•大量研究項目促進了CCUS新興技術(shù)開發(fā)。目前正對燃燒后、燃燒前和富氧燃燒碳捕集系統(tǒng)進行改進和開發(fā)新技術(shù)，尚不清楚哪種技術(shù)在降低成本和改進性能方面最為有效。對電力部門的碳捕集新技術(shù)的評估總結(jié)了各主要技術(shù)的進展，包括：①燃燒后捕集，該技術(shù)是目前最成熟的碳捕集技術(shù)，已應(yīng)用于當前兩個大型項目（Boundary Dam和Petra Nova），通過使用創(chuàng)新溶劑、捕集設(shè)備的標準化和大規(guī)模部署，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，新出現(xiàn)的改進技術(shù)主要針對吸附劑和膜，但需要進一步研發(fā)和大規(guī)模示范；燃燒前捕集，研究重點在于分離水煤氣變換反應(yīng)過程混合氣體中的CO2和O2的新技術(shù)，包括膜和吸附劑，其他研究領(lǐng)域包括煤氣化相關(guān)的技術(shù)，如改進渦輪機和燃料電池技術(shù)；③富氧燃燒碳捕集，研究主要集中在提高效率、經(jīng)濟高效的空氣分離裝置以及新型氧氣生產(chǎn)技術(shù)?；瘜W鏈循環(huán)是另一種正在開發(fā)的先進富氧燃料技術(shù)，具備巨大的碳減排潛力，但仍處于初級階段。超臨界CO2（sCO2）循環(huán)發(fā)電能夠大幅降低成本和排放，美國正嘗試將兩項sCO2技術(shù)發(fā)展至工業(yè)規(guī)模。
4、決策者需通過政策舉措加速CCUS在電力領(lǐng)域的發(fā)展
•政策制定者可通過支持在電力部門推廣CCUS的政策來加速低碳轉(zhuǎn)型。決策者應(yīng)采取政策行動，為公用失業(yè)和投資者指明方向，以促進CCUS的發(fā)展和部署。政策行動將需要考慮到當?shù)睾蛥^(qū)域電力市場的特點以及配備CCUS的電廠在市場中的預期作用，這種作用可能隨著靈活性要求的增加而發(fā)生變化。決策者需采取一系列政策措施以支持商業(yè)應(yīng)用案例，加快碳捕集在發(fā)電領(lǐng)域的大規(guī)模部署。主要措施包括：①資金支持，包括政府或國企的撥款和資金；②公共采購，政府可直接或間接參與，包括向配備CCUS的電廠購電；③稅收抵免，如美國45Q條款為CO2地質(zhì)封存和增強石油采收率分別提供稅收抵免，以及48A條款針對燃煤電廠的CCUS改造提供一定稅收激勵；監(jiān)管標準和義務(wù)，如將成本轉(zhuǎn)移給消費者的受監(jiān)管資產(chǎn)基礎(chǔ)模型或與碳封存義務(wù)相關(guān)的可交易碳捕集證書；運營補貼，如能夠彌補較高發(fā)電成本與市場價格之間差異的差價合約。
•增強投資者信心，激勵對發(fā)電領(lǐng)域碳捕集的投資。在不斷變化的市場中，投資者需要確信能夠持續(xù)得到政府支持，否則不會專注于該領(lǐng)域的投資。配備CCUS的發(fā)電廠可能在建造或運營方面成本過高，尤其是提供電力系統(tǒng)靈活性服務(wù)的發(fā)電廠，在低負荷下可能造成過高運營成本，因此需要更高的補償，或是通過市場設(shè)計將部分成本轉(zhuǎn)嫁給用戶。對于具有較高投資成本的改造項目或新型CCUS技術(shù)項目，以及容量因子隨時間變化的電廠，需制定提供資本支持和/或有保證的營業(yè)收入的政策，以及足夠靈活的適應(yīng)基本負荷到靈活發(fā)電變化的政策。
•對CO2基礎(chǔ)設(shè)施的支持應(yīng)成為CCUS政策激勵措施的一個基本要素。政府領(lǐng)導對于促進CO2運輸和封存基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展至關(guān)重要。配備CCUS的發(fā)電廠有潛力成為共享基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的“支柱項目”，包括建立工業(yè)碳捕集中心，其中大量的CO2可以為基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)帶來規(guī)模經(jīng)濟。在英國，德拉克斯生物能發(fā)電廠配備了CCS設(shè)備，可以支持在亨伯地區(qū)實現(xiàn)凈零產(chǎn)業(yè)聚集的計劃。另外，一個配備碳捕集的天然氣發(fā)電廠的提議將支持在蒂茲谷（Tees Valley）發(fā)展CCS產(chǎn)業(yè)集群。
本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com
文章來源：先進能源科技戰(zhàn)略情報研究中心
本+文內(nèi).容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com
【版權(quán)聲明】本網(wǎng)為公益類網(wǎng)站，本網(wǎng)站刊載的所有內(nèi)容，均已署名來源和作者，僅供訪問者個人學習、研究或欣賞之用，如有侵權(quán)請權(quán)利人予以告知，本站將立即做刪除處理（QQ：51999076）。
國家工信部備案/許可證編號京ICP備16041442號-7 
??5群
