中國儲能網(wǎng)訊：雖然應(yīng)用碳捕獲與封存技術(shù)的加拿大“邊界大壩”發(fā)電廠為技術(shù)商業(yè)化打開突破口，但是這一技術(shù)依然非常昂貴。
| 文 ·本刊記者 陳曦
2008年哥本哈根世界氣候變化大會上，一些發(fā)達國家對本國二氧化碳減排量絕對值做出了承諾，如果無法完成目標(biāo)，則可能面臨罰款或其他處罰措施。于是，有的國家在本國設(shè)置碳稅：企業(yè)每排放一噸二氧化碳需要向政府繳納一定數(shù)額的稅費。在這樣的壓力下，企業(yè)開始尋求減少碳排放量的方式和方法。碳捕獲與封存技術(shù)（Carbon?Capture?and?Sequestratio, CCS）在此時進入了大眾的視野。另外一個重要原因是，該技術(shù)是鐵、鋼和水泥生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域唯一可用的脫碳技術(shù)。二氧化碳捕獲與封存是指，把二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)能源的源分離出來，輸送到一個封存地點，并長期與大氣隔絕的一個過程。
雜志《溫室氣體控制》（Greenhouse Gas Control）指出，到2050年，全球可捕捉的二氧化碳為2,360億噸，這意味著碳捕獲與封存技術(shù)的減排潛力是全球碳排放總量的三分之一。
碳捕獲的尷尬現(xiàn)狀
碳捕獲與封存是一種較為先進的減排技術(shù)，但是由于其成本高昂，經(jīng)濟性差，多年以來并未獲得大面積推廣。國際能源署（IEA）認為，到2050年，需要碳捕獲與封存產(chǎn)業(yè)能夠每年捕捉7億噸的二氧化碳并儲存到地下，將需要3,400個碳捕獲和碳儲存電廠，以實現(xiàn)全球二氧化碳排放量削減一半的目標(biāo)。早在2009年，國際能源署曾發(fā)布一張路線圖，呼吁到2020年建立100個大型碳捕獲項目。截至2013年7月，還沒有大型碳捕獲項目成型，于是國際能源署將這一目標(biāo)減少為30個。
由于缺少盈利能力，碳捕獲與封存行業(yè)的現(xiàn)狀很不樂觀。一直以來，在全球范圍內(nèi)，碳捕獲與封存項目開得多，停得也多，幾乎每年都有新項目上馬，也會有老項目被叫停。 2011年，瑞典Vattenfall AB公司放棄了德國勃蘭登堡州的斯普萊貝格（SchwarzePumpe）碳捕獲試驗電廠，該項目價值15億歐元。美國電力公司同年也擱置了美國首個商業(yè)規(guī)模的碳捕獲計劃。2012年7月，英國艾爾郡應(yīng)用碳捕獲與封存技術(shù)的發(fā)電廠項目被取消，開發(fā)商艾爾郡電力公司表示，由于經(jīng)濟衰退以及英國政府和歐盟委員會資助的不確定性，公司決定撤回這座裝機容量為1,852兆瓦的碳捕獲發(fā)電廠建設(shè)計劃。在挪威，政府對碳捕獲與封存的支持從熱情高漲到心灰意冷。2013年挪威審計長的一份報告稱，自2007年起，政府在碳捕獲與封存技術(shù)研究和蒙斯塔德項目上已投入12億美元，但收效甚微。挪威政府在2013年宣布，多年的拖延和逐漸增加的成本，使得一年捕獲100萬噸二氧化碳的蒙斯塔德煉油廠和燃氣發(fā)電廠計劃被迫中止。加拿大阿爾伯塔省政府也取消了為天鵝山燃料公司碳捕獲與封存項目的融資。
根據(jù)全球碳捕獲與封存學(xué)會（Global CCS Institute）的數(shù)據(jù)，全球正在運行或者在建的碳捕獲項目共有22個，其中有13個已經(jīng)投產(chǎn)，另外9個在建。全球碳捕獲與封存學(xué)會稱，一旦全部投產(chǎn)，22個項目每年可以獲取4,000萬噸的二氧化碳。
迄今為止，北美洲擁有最多的碳捕獲項目。全球22個碳捕獲項目中的16個在北美州。英國是較早開始研發(fā)碳捕獲技術(shù)的國家，擁有5個項目，都還沒有進入施工階段，距離應(yīng)用的距離則更遙遠。
22個碳捕獲項目中，只有3個是煤炭發(fā)電廠項目，其余的包括9個工業(yè)項目，比如鋼鐵廠，以及10個天然氣加工項目。
3個發(fā)電廠項目分別為加拿大的“邊界大壩”，美國肯珀縣的Kemper County電廠項目，以及美國德克薩斯的WA Parish電廠。Kemper County電廠發(fā)電量為582兆瓦，建成之后，其排放量的65%將被捕獲，每年可減排350萬噸二氧化碳。WA Parish電廠的裝機總量為3.7吉瓦，其中250兆瓦的容量利用碳捕獲技術(shù)，建成之后，每年可減少140萬噸碳排放。
另一個令人驚訝的結(jié)論是，22個項目中，16個項目將所捕獲的二氧化碳用于石油開采。碳捕獲項目將副產(chǎn)品再利用，這種方式使運營公司能夠從捕獲的碳中賺到錢，而不是僅僅為它花錢。這樣，碳捕獲與封存也不僅僅是財政負擔(dān)。
碳捕獲與封存項目的建立大多迫于減排壓力，并沒有吸引人的贏利點。根據(jù)中歐煤炭利用近零排放合作項目在2009年年底作出的報告，二氧化碳的捕集成本為18歐元/噸,減排二氧化碳的成本為22歐元/噸。經(jīng)項目組評估，捕集和封存二氧化碳的綜合成本為25-30歐元/噸。
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）對碳捕獲與封存做出的專業(yè)報告總結(jié)稱，能源與經(jīng)濟模式指出，碳捕獲與封存系統(tǒng)對于減緩全球氣候變化的主要貢獻將來自于其在電力行業(yè)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)和實驗表明，當(dāng)排放二氧化碳的成本達到每噸25-30美元時，該系統(tǒng)經(jīng)濟可行。
根據(jù)碳捕獲與封存學(xué)會的研究，“一旦那些成本相對低廉的減排技術(shù)被充分開發(fā)應(yīng)用，或者在一些自然條件受限的國家，則碳捕獲與封存技術(shù)將變得非常具有競爭力?！边@句話一語道破碳捕獲與封存技術(shù)的現(xiàn)狀：該技術(shù)絕對不是企業(yè)和政府的最佳選擇。報告稱，通過碳捕獲與封存技術(shù)，每減排一噸二氧化碳的成本在每噸23-92美元不等。當(dāng)然，也有比碳捕獲與封存技術(shù)更昂貴的減排手段，比如海上風(fēng)電減排的成本是每噸90-176美元；太陽能發(fā)電減排的價格更高，達到了每噸139-201美元。
碳捕獲與封存學(xué)會樂觀地指出，需要注意的是，目前該技術(shù)還沒有成熟，隨著技術(shù)的進步，成本將變得更低。
除經(jīng)濟可行性偏低之外，對于封存于地下的二氧化碳會出現(xiàn)泄漏的擔(dān)憂也阻礙著產(chǎn)業(yè)發(fā)展。固體二氧化碳雖然是較為穩(wěn)定的物質(zhì)，但是環(huán)保人士擔(dān)心一旦泄露會對生態(tài)系統(tǒng)造成威脅。要維持二氧化碳的液體狀態(tài)，需要地層的壓力，目前全球適合埋存二氧化碳的地點有很多，防止泄露是該技術(shù)的重要一環(huán)。IPCC的報告稱，二氧化碳可以在地下安全地儲存上百萬年，每1,000年的泄漏率不到1％。據(jù)挪威國家石油公司高級顧問卡斯塔德介紹，1996年開始投入使用的斯普林特鉆井碳捕獲與封存示范項目每年捕獲及儲存的二氧化碳高達100萬噸，目前沒有出現(xiàn)任何泄露和地質(zhì)及海洋生物破壞跡象。
捕碳先鋒的煩惱
加拿大大草原上的薩斯喀徹溫省幾乎沒有上過任何全球新聞的頭條。但在2014年10月2日，這里的一座老化煤炭發(fā)電廠登上了節(jié)能減排的頭條。在各國逐步關(guān)停煤炭發(fā)電廠的時候，這座電廠的重啟引起了全球的關(guān)注。這座電廠之所以能夠重啟，原因是改進之后，電廠每年可減排90%，捕捉100萬噸二氧化碳。這是碳捕獲與封存技術(shù)的首次商業(yè)應(yīng)用。碳捕獲技術(shù)并不算是創(chuàng)新，但從未在既有發(fā)電廠做過商業(yè)用途。發(fā)電廠位于加拿大與美國北達科他州邊境附近的邊界上，被稱為“邊界大壩”（Boundary Dam）。國際能源署署長Maria van der Hoeven表示，碳捕獲技術(shù)在這里的應(yīng)用是通往未來低碳之路上的歷史性里程碑，這也證明這項技術(shù)不再是科幻小說里作家的想象。
根據(jù)《經(jīng)濟學(xué)人》雜志的文章，全球目前共有230,000座煤炭發(fā)電廠。這些發(fā)電廠每天釋放出滾滾濃煙，對周邊環(huán)境造成嚴重影響。把煤炭發(fā)電廠釋放的二氧化碳捕集起來，削減碳排放量，是各國政府以及當(dāng)?shù)鼐用衿惹锌释隆Ｌ疾东@技術(shù)已經(jīng)提出多年，也有不少項目實驗成功，但是至今還沒有見到產(chǎn)業(yè)化的苗頭，原因就是該技術(shù)成本太高，政府與企業(yè)都無法承擔(dān)。薩斯喀徹溫省發(fā)電廠投入的碳捕獲設(shè)施造價大約14億加元，折合12億美元，其中，2.4億加元由加拿大聯(lián)邦政府出資，其余的11.6億加元由薩斯喀徹溫省政府出資。專家坦誠，這些投資不大可能收到經(jīng)濟回報。亞洲發(fā)展銀行的Ashok Bhargava稱，電費要升高80%才能負擔(dān)該項目的開支，沒人負擔(dān)得起這樣的成本。
“邊界大壩”與石油生產(chǎn)地十分接近，這是薩斯喀徹溫省政府決定支持這一昂貴工程的原因之一。另外，薩斯喀徹溫省擁有大量的煤炭儲量，政府希望繼續(xù)使用煤炭發(fā)電。在減排壓力加大的現(xiàn)狀下，碳捕獲技術(shù)的成功商業(yè)應(yīng)用能夠支持政府的這一想法。
“邊界大壩”項目注定入不敷出，因此項目方不得不尋找其他盈利途徑。發(fā)電廠的國有運營商薩斯克電力公司（SaskPower）希望通過出售副產(chǎn)品收回一些投資。薩斯克電力公司已經(jīng)尋找到合作伙伴，購買電廠的衍生產(chǎn)品二氧化硫排放物和粉煤灰。
薩斯克電力公司打算把捕獲到的大部分二氧化碳出售給能源公司Cenovus Energy。Cenovus Energy以石油、天然氣勘探和生產(chǎn)作為主要業(yè)務(wù)，計劃利用購得的二氧化碳進行采油。業(yè)內(nèi)人士對這一合作方式持不同看法：部分人認為這是削減碳排放量的進步之舉，而另一部分人則認為這其實并沒有太大貢獻，成立于1892年的環(huán)境組織塞拉俱樂部（Sierra Club）的資深環(huán)保人士John Bennett就表示：“這種技術(shù)并未讓我們擺脫石化燃料?！痹谝恍┉h(huán)保組織看來，即使該技術(shù)被證明安全可靠，也不應(yīng)大力推廣，因為碳捕獲與封存本質(zhì)上仍然是一個過渡性解決方案，不能實質(zhì)上減少碳排放量，反而會給化石能源找到繼續(xù)擴張的借口。
“邊界大壩”工程的投資方只有兩家政府機構(gòu)，缺少私人投資者，這也說明這類項目的收益缺乏吸引力。一座在美國密西西比州肯珀縣新建的先進燃煤發(fā)電廠，設(shè)計用來每年存儲350萬噸二氧化碳氣體，但其無法如期啟用，被延期至2015年。與“邊界大壩”毗鄰的亞伯達省同樣擁有豐富的煤炭和石油資源，但2012年一個類似的項目卻被取消了。取消的原因是，公共事業(yè)單位計算后得出的結(jié)論是，即使支付每噸15加元的碳稅，也要比使用碳捕獲技術(shù)便宜得多。
加拿大于2009年12月簽署了《哥本哈根協(xié)議》，力爭到2020年將其溫室氣體排放量在2005年基礎(chǔ)上削減17%。一年之前，加拿大政府在一份報告中承認，難以完成減排目標(biāo)。據(jù)估計，加拿大2020年將產(chǎn)生734兆噸溫室氣體排放，這比其承諾的目標(biāo)多出122兆噸。新數(shù)字也高于加政府一年前預(yù)計的到2020年排放720兆噸的水平。報告總結(jié)，“預(yù)測表明，要完成哥本哈根目標(biāo)，還需進一步的努力?！奔幽么笞h會在今年10月發(fā)布報告表示，該國2020年的溫室氣體減排目標(biāo)或?qū)㈦y以實現(xiàn)，部分原因是未能對快速發(fā)展的石油和天然氣部門實現(xiàn)有效監(jiān)管。盡管如此，加拿大聯(lián)邦政府仍然堅持反對在全國范圍內(nèi)對碳排放進行收費和定價。如果加拿大政府決定提高碳排放成本，那么“邊界大壩”或許能成為全球電廠的“范本”，否則，可能只是曇花一現(xiàn)的熱鬧。
