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徐建中:加快制定CCS发展路线图

发布日期:2011/6/7 22:03:40 作者:陈欢欢 出处:科学时报

由于碳捕获和封存(CCS)技术能耗与经济代价高,我国能源界对CCS态度并不积极。但进入2011年以来,我国学者的研究表明,在不发展CCS的情景下,仅仅依靠节能和可再生能源,不足以使我国二氧化碳排放出现拐点。同时,低成本、低能耗的革新性CCS技术也在研发当中。可以说,CCS正面临着被重新定位的转机。
 
□本报记者 陈欢欢
 
进入2011年,我国学界对碳捕获和封存(CCS)技术的态度发生微妙转变。
 
由中国科学院院士徐建中、中国工程院院士谢克昌牵头,接连两次双清论坛聚焦CCS,国内该领域的几十位学者参加。国家自然科学基金委的CCS重大研究计划也正在进行前期准备工作,从基础研究开始,寻找未来低成本、低能耗解决碳捕获问题的途径。据悉,国家发改委也有意组织专家研讨我国CCS的发展路径。
 
种种迹象表明,中国CCS发展正迎来转机。
 
要知道,仅仅在一年之前,国家能源主管部门的一位高官还曾在一次会谈中明确表态:“CCS太贵了,我不支持。”这种态度也代表了长期以来我国能源界对CCS的普遍意见。
 
促使我国学者重新思索CCS定位的因素之一是国际政策。在国际能源署(IEA)2011年最新规划中,CCS对未来二氧化碳减排的贡献率较上次估计有所提高,其比例甚至超过核能。
 
而在国内,据记者了解,几家战略研究单位的研究一致指出,如果不用CCS,光靠节能和可再生能源,到2030年,我国的二氧化碳排放量不会出现峰值和拐点,排放量将持续增加。
 
针对“太贵”的问题,低成本、低能耗革新性CCS技术的出现也让一部分人发生了态度转变。
 
不过,大多数人仍然认为CCS只是“未来技术”。近日,徐建中在接受《科学时报》记者采访时指出,CCS技术难度较大,要想在2030年二氧化碳排放高峰来临时应用,必须提前部署,从现在开始制定我国CCS发展路线图和时间表。
 
建议控制煤炭消费增量
 
根据IEA2011年的估计,到2020年和2035年,节能对二氧化碳减排的贡献率分别为71%和48%,可再生能源的贡献率为18%和21%,核能为7%和8%,CCS为2%和19%。
 
由此可见,CCS对减排的作用在2030~2040年二氧化碳排放高峰期时将和可再生能源拥有同等地位。
 
“这是平均水平,我国任务更重。”徐建中指出,在如何应对二氧化碳的问题上,各国路径不同,如日本大力发展核能,欧洲发展可再生能源。而对中国来说,困难尤其大,一方面,我国能源结构以含碳量高的煤炭为主;另一方面,我国还在发展阶段,能源需求持续增长,国际压力不断加大。
 
节能和发展可再生能源已成为我国的国家战略,能源消费总量控制也首次写入了“十二五”规划。不过,徐建中指出,要控制二氧化碳,今后必然要进行煤炭消费增量控制。而清华大学、中科院工程热物理所等国内科研单位的初步计算表明,CCS对我国二氧化碳排放量出现拐点至关重要。
 
“短期来看CCS技术不成熟,但长期来看是未来技术。目前在如何抓住机遇发展未来技术这方面大家没有达成共识。”徐建中指出,IEA已经发布了CCS技术路线图,我国也需要有关部门站在战略高度,对我国高碳能源如何走低碳路线慎重考虑,加快制定CCS路线图。
 
革新性技术是出路
 
目前国际上对清洁煤技术出路的共识是IGCC联合CCS。但对这两者最大的质疑来自其价格,这也是阻碍IGCC和CCS发展的最大障碍。
 
那么,到底有没有一种技术方案能够大幅降低成本,使得CCS进入商业化运作,成为常规技术?
 
“我们认为有。”中科院工程热物理所研究员金红光告诉《科学时报》记者,“有人认为发展CCS的关键是政策,我们认为还是需要革新性的技术。”
 
金红光表示:“价格越高,技术降低成本的潜力就越大。不要总是讨论低碳经济,要往低碳技术上走,CCS现在的核心问题是技术。一旦革新性技术成熟,降价空间非常大。”
 
据悉,由于80%的能耗和成本来自二氧化碳捕获,因此,二氧化碳捕获成为CCS技术发展最大的难点,也是目前的研究热点。而现有的技术都不成熟,能耗高、投资高。
 
“国际上现有的老技术并不适合我国未来发展。”金红光说,“我们需要一个核心性的、创新性的技术迎接低碳发展的挑战。
 
据金红光介绍,化工—动力多联产的二氧化碳捕集技术属于研发中的低能耗CCS技术,成本相对较低,且进一步降低能耗和成本的潜力巨大,有望为国内接受,成为近中期的主要减排技术。
 
化工系统和动力系统目标不同,化工过程追求产品,要吃干榨尽,能耗高。金红光介绍道:“从能耗角度,我们研究发现,随着化工产品转化率的提高,有个拐点,到了80%左右,再提高转化率能耗就急剧上升,不节能了。而IGCC动力系统在把煤气化之后并没有利用这种很好的化工原料,而是全都放到燃烧室燃烧,也存在一定浪费。我认为应该在拐点之前做化工,之后将未反应气体用到动力系统中燃烧。”化工—动力多联产技术就是将两者结合的一种技术方式。
 
而从流程角度来看,现有电厂捕获二氧化碳浓度很低,只有5%~10%,而能耗非常高,使得整体的发电效率大打折扣;IGCC电厂经过煤的气化后二氧化碳浓度可以达到30%,被认为是较理想的捕获二氧化碳的技术;而如果用煤基多联产系统,二氧化碳的浓度能够达到50%左右,适合捕获,通过这种方式把燃料既当成资源又当成能源,实现了大幅度节能,是适合中国的低碳能源系统。
 
目前,我国有很多煤制液体燃料的工厂。金红光指出,如果这些工厂不吃干榨尽,剩一部分就地发电,将会产生很好的综合效果。“随着石油的紧缺,我国对液体燃料的需求量会越来越多,这种方式在发电的同时解决了液体燃料的问题,是一个好方向”。
 
徐建中则认为:“二氧化碳捕获的难度比较大,能源科技的制高点在哪里,这就是其中之一。”
 
自主技术是根本
 
据金红光介绍,除了上述低能耗CCS技术,未来的近零能耗CCS技术的核心在于从源头低能耗捕集二氧化碳,同时提高燃料利用效率补偿捕集能耗。此类技术的能耗和成本均远远低于现有的CCS技术,是可持续发展的CCS技术。
 
据悉,目前我国和西方发达国家均处于此类技术的研发初期,水平差距相对较小。
 
徐建中直言:“二氧化碳捕获和埋存是很复杂的,如果我们现在不开始研究,只是空谈,永远也不可能降低成本。等到国外产业化之后我们又落后了,只能等着别人转让。而且这种高新技术国外还不一定转让。”
 
另外,世界上以煤为主要能源的发达国家很少,对CCS的需求不如中国强烈。“从这个角度来说,CCS技术可能很难靠从国外引进,还得自主研发。”徐建中说。
 
过去,由于核心技术缺失,我国吃了很多“市场换技术”的亏,花费了巨资,却始终掌握不了核心技术,甚至连制造技术也不能完全掌握。企业在使用国外高技术产品时,维修、维护、售后服务等开销甚至超过产品本身,处处受制于人。
 
徐建中认为:“国家现在要战略转型,就得抓这样先进的技术。”
 
“现在CCS的问题是要赶快启动项目,先从基础科学问题开始再示范,把减排的路线搞清楚。”徐建中指出,2030~2040年是我国二氧化碳排放的高峰期,由于技术难度比较大,要想使CCS在2030年发挥作用,现在就应开始部署,至少要做10年左右的研究工作,到2020年之后,再经过10年左右的时间在进行示范、改进,进而进入商业应用。
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