西安熱工研究院總工程師許世森：中國CCS示范起步
許世森的日程表安排得很滿，盡管如此，他還是盡可能地安排出足夠的時間接受采訪，透過媒體向公眾傳達一個聲音：中國碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，CCS）的研發(fā)已經(jīng)起步。盡管存在許多爭議，但CCS至少目前依舊是學(xué)界所認可的減排二氧化碳的主流的、基本可行的方案。
“但至于是不是最好的，那倒未必。”許世森說。
許世森是中國CCS領(lǐng)軍人物之一。他是西安熱工研究院總工程師，隸屬中國最大的發(fā)電企業(yè)中國華能集團公司。
這些日子，許世森正在為華能三個清潔燃煤電廠項目而忙碌。其中一個是毗鄰北京CBD核心商圈的華能北京熱電廠——我國首個燃煤電廠二氧化碳捕集工業(yè)示范項目。于2008年北京奧運開幕前一個月投入運行，一年多以來，已捕獲二氧化碳3500余噸，全部得到工業(yè)利用。
如果說北京項目僅僅是牛刀小試，雄心勃勃的華能已經(jīng)在中國CCS棋盤上早早占據(jù)了上海長三角這個戰(zhàn)略要地。華能上海石洞口第二熱電廠的項目自2008年10月啟動，項目總投入1.3億元人民幣，設(shè)計年捕獲二氧化碳10萬噸（最高年捕獲量可達16萬噸）。據(jù)許世森介紹，2009年的最后一天，上海石洞口第二熱電廠燃煤電廠二氧化碳捕集示范裝置已經(jīng)完成96小時的連續(xù)運行，這標志我國已經(jīng)擁有全球最大的、正在運行的燃燒后二氧化碳捕集示范裝置。
這是截至目前，中國僅有的投入運行的兩個CCS項目，從3000噸到10萬噸，顯示了華能在CCS之路上的超前部署和果敢決斷，也見證了中國在CCS研究與工業(yè)示范之路的開局。
“做CCS是要花大價錢的”
作為華能在中國投資籌建的兩大CCS示范工程總工程師，許世森，這位研究二氧化碳捕集技術(shù)二十余年的學(xué)者，面對記者，他絲毫不避諱CCS目前存在的難題。
高碑店熱電廠單臺機組每年約排放130萬噸二氧化碳，碳捕集示范系統(tǒng)僅捕集3000噸，顯然，其捕集的二氧化碳并不多。北京項目，應(yīng)該說是CCS從實驗室里走到工業(yè)示范的第一步。
北京熱電廠的CCS裝置，在國際上不算最大，但卻是中國至今為止運行時間最長的一個項目。“其實際目的，并不在減排。”許世森坦言，“相對于每年130萬噸的二氧化碳排放量，碳捕集系統(tǒng)每年僅僅捕集其中的0.23%，其主要目的在于驗證中國自主的二氧化碳捕集工藝和技術(shù)，獲取第一手的數(shù)據(jù)。”
在此之前，全球通用的關(guān)于CCS的任何能源數(shù)據(jù)基本全部來自于國外，而北京項目作為全球運行時間最長、獲取數(shù)據(jù)最充分的碳捕集系統(tǒng)，已經(jīng)成為中國乃至全球最重要的數(shù)據(jù)來源之一，成為決策層與社會各界參考的主要依據(jù)。
“能源項目只有大規(guī)模的示范才能夠獲得充分驗證和可靠的數(shù)據(jù)，如果走不出實驗室、走不到工業(yè)示范這一步，實驗室研究起到的推動作用會比較小。”許世森說。
而年捕集量最高可達16萬噸的上海項目，則已經(jīng)達到CCS半工業(yè)化規(guī)模。“目前華能已經(jīng)具備了做年捕集百萬噸以上裝置的能力。”許世森說。
盡管目前投入運行的這兩套碳捕集系統(tǒng)的規(guī)模不大，北京2800萬元和上海1.3億元的總體投入，注定了在目前的技術(shù)條件下，CCS還是一個昂貴的奢侈品。
投資高，耗能大，這成為目前CCS飽受爭議甚至詬病的兩大問題。
以30萬千瓦規(guī)模的燃煤電站、一年捕集100萬噸二氧化碳為例，以往的電站投資大致在每千瓦4000元，一旦加上CCS裝置，其成本將變成每千瓦6000元。這意味著30萬千瓦的電站的投資將增加6億元之巨。
除了初期投入巨大，CCS的運行是以耗能為基礎(chǔ)，這顯然與“節(jié)能”之道相悖。目前火電廠發(fā)一度電大約排放一公斤二氧化碳，但是要對其進行捕集，其中要耗費大量的蒸汽和電，這樣發(fā)一度電幾乎要增加30%～50%的能耗，電價成本大概提高30%～50%。
“做CCS是要花大價錢的，而目前，技術(shù)創(chuàng)新和降低成本就成為我們研究和開發(fā)的主要目標。”許世森說。
而在中國已投入運行的兩大CCS項目，目前為止，還不需要擔心成本過高的問題。
高碑店熱電廠每年捕獲的3000噸二氧化碳可達到工業(yè)和食品級標準，可全部在市場銷售，基本可以維持捕獲裝置持續(xù)運行。
而上海的石洞口項目捕集的二氧化碳也將全部利用。“上海及長三角地區(qū)每年消納10萬噸二氧化碳沒有問題。”許世森透露，“盡管剛剛開始正式運營，已經(jīng)有二氧化碳經(jīng)銷商找上門來預(yù)定。”但是，即便是整個長三角地區(qū)，每年對二氧化碳的利用量也僅僅在十幾萬噸。僅石洞口一個電廠所捕獲的二氧化碳就已經(jīng)接近了這個中國最發(fā)達地區(qū)的二氧化碳消納總量的上限。那么，越來越多的被捕集的二氧化碳，應(yīng)該怎么辦？
利用二氧化碳提高石油采收率（EOR），可獲得較好的回報，這已被證明是一條中等規(guī)模利用二氧化碳的有效途徑。
“下一步我們計劃和石油公司合作，開展二氧化碳驅(qū)油示范項目，雖然這既減排了二氧化碳，也能多產(chǎn)石油，有較好的經(jīng)濟效益，但兩大行業(yè)的合作還需要國家層面的組織協(xié)調(diào)。”許世森說。不過，即使將二氧化碳驅(qū)油與二氧化碳商業(yè)利用加在一起，也只能埋存部分二氧化碳。
實際上，高碑店和石洞口兩項目示范了CCS技術(shù)的前半部分——碳捕獲和利用，對于封存技術(shù)則尚未涉及。“最終的做法還是要進行大規(guī)模封存。”許世森認為下一步面臨的最大問題是：地質(zhì)封存技術(shù)尚不成熟，而二氧化碳的大規(guī)模封存又沒有經(jīng)濟驅(qū)動力。
戰(zhàn)略性技術(shù)儲備
面對如此高昂的成本，CCS之路是否能走得下去？將走到何種階段？對此業(yè)界觀點不一。許世森認為：在中國這樣一個富煤國家，在未來很長時間內(nèi)，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變。二氧化碳排放問題不可避免地將成為制約中國未來可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。因此，除了發(fā)展可再生能源外，CCS將成為二氧化碳減排的主要技術(shù)方向。
許世森用“潛在的巨大市場”來描述CCS發(fā)展前景。的確，目前在中國的8億千瓦的電力裝機中，火電裝機的比例達到了3/4。中國似乎是這項技術(shù)的最大消費者。業(yè)界人士也相信，歐洲國家有很多應(yīng)對氣候變化的方法，他們之所以在本國投入巨資發(fā)展CCS技術(shù)，他們的理由是“中國需要，中國有很多的煤電廠”。
顯然，中國不能容許在未來的某一天被CCS綁死。盡管，目前中國的國情決定了我們在CCS應(yīng)用和推廣要采取比較謹慎的態(tài)度，但大力開發(fā)CCS技術(shù)是具有戰(zhàn)略意義的。中國絕不能被西方牽著鼻子走。對于已經(jīng)吃了很多虧的中國而言，更現(xiàn)實的想法是通過實際行動，不在這輪技術(shù)浪潮中失去話語權(quán)。
“打個比方，20年前，搞脫硫和脫硝被許多人認為是高成本、‘多此一舉’，但環(huán)境污染和修復(fù)環(huán)境的巨大代價使人們很快認識到，必須脫硫脫硝，此時，我們才發(fā)現(xiàn)自己沒有技術(shù)。”許世森說，“今天的CCS不能像當年搞的脫硫脫硝一樣。”
他說：“我們無法判斷未來何時會大規(guī)模進行二氧化碳捕集和封存，但是總會有這一天。我更愿意把CCS看成是一項戰(zhàn)略性技術(shù)，是我國必須儲備的戰(zhàn)略性技術(shù)。”
努力的方向
作為CCS技術(shù)的實踐者，許世森的主要目標，就是降低這些高昂的成本，以盡量破除CCS技術(shù)全面應(yīng)用的主要障礙。
值得一提的是，華能的技術(shù)——燃燒后捕集或者燃燒前捕集（從煙道氣或者燃燒前的合成氣中獲得二氧化碳，然后進行脫除），擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。相對于全球已發(fā)表的研究報告的數(shù)據(jù)，華能CCS技術(shù)能量損耗率最低。“我們現(xiàn)在捕集一噸二氧化碳的成本已經(jīng)能夠控制在30美元以下，而國際上的通常水平是每噸50～80美元。”許世森說。
更重要的是，依舊存在CCS技術(shù)成本更大幅度降低的可能。對此許世森有著樂觀的估計：隨著未來技術(shù)成熟度提高和設(shè)備的規(guī)；a(chǎn)，CCS成本還將進一步降低。
“中國的第一套脫硫裝置的成本是每千瓦1000元，現(xiàn)在降到了150元。十年的發(fā)展，十倍的降幅。如果我們十年后回頭看看CCS，也應(yīng)該會有類似的感受。”許世森說。
其實，對于技術(shù)的發(fā)展，許世森并不擔憂。相反，他認為中國在CCS技術(shù)開發(fā)方面需要國家在政策和資金上的支持，以及部門間的協(xié)作。
目前CCS在中國的發(fā)展態(tài)勢是，CCS技術(shù)贊成派在極力推動項目的進展，大部分火力發(fā)電廠試圖反對這種技術(shù)的可行性，政府鼓勵技術(shù)的研發(fā)與合作。
據(jù)介紹，CCS將有可能被納入國家“十二五”科技規(guī)劃，許世森相信：“CCS將是很長一段時間的研究熱點，也是未來降低碳排放的技術(shù)制高點。”
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