舉國上下落實“雙碳”目標 燃煤電廠的碳去哪了

編者按 實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。于是，一場以“綠色”為目標的全民減排行動也隨之拉開大幕。中央出臺配套政策，地方加速編制行動方案，舉國上下落實“雙碳”目標的路線圖逐步清晰。行業轉型加速，企業一馬當先，一個又一個樣本正在摸索中，勾勒出我國“零碳經濟”的新畫卷。

一瓶小小的溶液,能將二氧化碳捕捉起來?在華能集團溫室氣體減排與清潔燃料技術部的碳捕集實驗室中，溫室氣體減排部二級業務經理范金航為北京商報記者現場演示這個實驗過程。對于捕集到的二氧化碳，利用與封存是當前主要的處理手段。這也就是近年來我國加快研發、示范的CCUS(二氧化碳捕集、利用與封存)技術。

由于這一技術既能夠捕捉燃煤電廠生產過程中排放的二氧化碳，從而減少碳排放，又可以通過二氧化碳利用產生經濟效益，因此成為應對氣候變化的重要技術趨勢。然而，CCUS的商業化還存在高成本、高能耗等問題，規?；虡I應用仍面臨不小的挑戰。

二氧化碳的去處

食品飲料、農場氣肥……燃煤電廠排放的二氧化碳原來用處多多。華能集團溫室氣體減排部主任劉練波在接受北京商報記者采訪時介紹，目前我國的二氧化碳利用主要分布在化工、食品飲料、油氣開采等行業。比如，二氧化碳與氫能結合可以生產甲醇，用作甲醇燃料。

不過相對于二氧化碳的排放量來說，利用的占比仍然微乎其微。華能上海石洞口電廠2009年就建成了當時全世界最大的燃煤電廠二氧化碳捕集示范項目，規模大約每年10萬-12萬噸，而利用量實際上只占上海石洞口電廠一臺機組二氧化碳排放量的5%左右。

“不過，這5%排放量的二氧化碳基本上就能夠滿足上海市食品行業對二氧化碳的需求了。”劉練波說，“二氧化碳利用量比較大的領域是石油行業的二氧化碳驅油，但這仍然只占了二氧化碳排放量的一部分。”

在劉練波看來，要解決二氧化碳排放或減排問題，還是需要對二氧化碳進行永久的地質封存。“從歷史長河的角度看，封存的二氧化碳也可能成為未來的碳源。”

自主研發搶跑

碳減排從來不是新命題，2008年奧運會前夕，北京的“藍天計劃”就給傳統能源企業出了一道時代的考題。當年，華能在北京高碑店熱電廠建設了中國第一套燃煤電廠二氧化碳捕集項目。而這個具有自主知識產權的CCUS項目的建成，也有一段曲折的歷程。

2007年，當時華能清能院的郜時旺團隊接到任務，在華能北京熱電廠建設碳捕集裝置。但就在項目馬上要開工的時候，澳大利亞合作方的圖紙和技術資料卻突然來不了了。

郜時旺只好立足國內，將化工行業的碳捕集技術移植到電力行業。由于技術難度非常大，處處碰壁之后，郜時旺團隊只能自主鉆研，提出了關鍵的創新工藝。近一年的努力后，2008年在高碑店熱電廠建設的二氧化碳捕集裝置生產出了食品級的二氧化碳，填補了國內空白。

“作為中國第一個捕集裝置，這一項目向國際社會宣布中國自己也掌握了二氧化碳捕集的技術，突破了卡脖子技術，也讓中國在國際氣候談判的談判桌上有了一定的底牌。”劉練波說，“上個月，我們又和澳大利亞達成合作，將華能自主知識產權的二氧化碳捕集技術出口到澳大利亞，這也是中國的二氧化碳捕集技術第一次出口到西方國家。”

當前，國內除了華能集團之外，國家能源集團等能源企業都設立了碳捕集相關示范項目。如國家能源集團就建成了中國第一個全流程煤基二氧化碳捕集和封存示范項目，為CCS技術的推廣和使用提供了示范。

反哺高昂成本

把二氧化碳利用起來除了更清潔環保，還有一個好處：能賺錢。與傳統的CCS技術毫無額外的經濟回報不同，CCUS增加了二氧化碳利用(U)環節，通過這部分收益，反哺CCS相關的研發、示范投入。

“碳捕集技術走向大規模應用還面臨很大障礙。”華能清能院黨委副書記、院長肖平對北京商報記者表示，“從能效來講，權威機構普遍認為，燃煤電廠采用碳捕集技術，將使電廠發電效率降低10個百分點左右，也就相當于上世紀八九十年代煤電機組的效率水平，代價十分巨大。”

“因此，在碳捕集技術產業發展初期，我們是希望這些捕集下來的碳，能通過有效利用帶來一定的收益，盡可能補償碳捕集的成本，以此推動規?；疾都夹g的示范應用和技術進步，為后續大規模應用做好技術準備。”肖平說。但碳利用畢竟占比有限，此時，優化技術工藝的先進性、降低捕集的能耗，就成為降成本的必經之路。

華能長春熱電廠去年建成的我國第一個相變型二氧化碳捕集示范裝置就是新技術降成本的一例。實驗室里，劉練波手持相變型二氧化碳捕集吸收溶液，溶液已自動分成上下兩層深淺不同的橙黃色液體。他介紹，二氧化碳集中于其中一層，再生時只需對富含二氧化碳的部分進行加熱，這樣可以降低總體成本，最終能耗相比傳統的二氧化碳捕集技術能夠降低40%以上。

研發企業要投入大量成本，加裝設備的燃煤電廠又將如何應對高昂投入呢?“電廠加裝設備運行以后，可以通過申請相應的財稅補貼、發電小時數補貼，從一定程度上彌補加裝裝備造成的成本增加。”劉練波表示，但最終要實現CCUS大規模產業化的推廣，還需要國家從政策層面推出相關的財稅補貼，或者通過碳市場交易的手段，將碳捕集利用封存的成本涵蓋下來，實現整個CCUS技術的健康穩定發展。

燃煤電廠的未來

在碳中和背景下，燃煤電廠在新型電力系統中將承擔怎樣的角色?劉練波稱，主要是配合以新能源為主體的電力系統，承擔調峰的作用，同時維持電力系統穩定運行。

我國能源消費結構正向清潔低碳加快轉型。2020年，煤炭占能源消費總量的比重降低至56.8%。“十三五”以來，我國實現超低排放的煤電機組達到8.9億千瓦，占煤電總裝機容量的86%，已建成全球最大清潔煤電供應體系。

清潔煤電采用的主要是除塵、脫硫、脫硝等技術手段。對燃煤電廠的二氧化碳，則要從源頭提高燃煤發電效率和在末端采用CCUS技術。劉練波認為，碳達峰之后就要考慮哪些存量機組面臨淘汰，哪些機組繼續服役。這就需要考慮機組是否適合加裝CCUS裝備。

“這首先需要考慮電廠是否有地方加裝碳捕集裝置，電廠周邊是否有二氧化碳利用或永久地質封存的條件，例如電廠周邊是否有適合二氧化碳驅油的油田等。”劉練波說。

肖平則認為，在減碳方面，華能最大限度地通過效率提升等排放更少量的碳，而CCUS技術將成為兜底技術，意義十分重大。

不過顯然，碳達峰、碳中和是更大的一盤棋。除了“減碳”，更要“替碳”。“華能首先著重開發更多的新能源、可再生能源來替碳，可再生能源也具備了大規模替碳的技術、經濟條件，會發揮最主要的作用。”肖平說。

從全國來看，截至今年一季度末，我國可再生能源發電裝機達到9.48億千瓦，可再生能源發電量達到4754.7億千瓦時，替碳規模正進一步擴大。

(陶鳳 呂銀玲)