碳捕获的理想与现实

陈曦

虽然应用碳捕获与封存技术的加拿大“边界大坝”发电厂为技术商业化打开突破口，但是这一技术依然非常昂贵

2008年哥本哈根世界气候变化大会上，一些发达国家对本国二氧化碳减排量绝对值做出了承诺，如果无法完成目标，则可能面临罚款或其他处罚措施。于是，有的国家在本国设置碳税：企业每排放一吨二氧化碳需要向政府缴纳一定数额的税费。在这样的压力下，企业开始寻求减少碳排放量的方式和方法。碳捕获与封存技术（Carbon Capture and Sequestratio， CCS）在此时进入了大众的视野。另外一个重要原因是，该技术是铁、钢和水泥生产等工业领域唯一可用的脱碳技术。二氧化碳捕获与封存是指，把二氧化碳从工业或相关能源的源分离出来，输送到一个封存地点，并长期与大气隔绝的一个过程。

杂志《温室气体控制》（Greenhouse Gas Control）指出，到2050年，全球可捕捉的二氧化碳为2，360亿吨，这意味着碳捕获与封存技术的减排潜力是全球碳排放总量的三分之一。

碳捕获的尴尬现状

碳捕获与封存是一种较为先进的减排技术，但是由于其成本高昂，经济性差，多年以来并未获得大面积推广。国际能源署（IEA）认为，到2050年，需要碳捕获与封存产业能够每年捕捉7亿吨的二氧化碳并储存到地下，将需要3，400个碳捕获和碳储存电厂，以实现全球二氧化碳排放量削减一半的目标。早在2009年，国际能源署曾发布一张路线图，呼吁到2020年建立100个大型碳捕获项目。截至2013年7月，还没有大型碳捕获项目成型，于是国际能源署将这一目标减少为30个。

由于缺少盈利能力，碳捕获与封存行业的现状很不乐观。一直以来，在全球范围内，碳捕获与封存项目开得多，停得也多，几乎每年都有新项目上马，也会有老项目被叫停。 2011年，瑞典Vattenfall AB公司放弃了德国勃兰登堡州的斯普莱贝格（SchwarzePumpe）碳捕获试验电厂，该项目价值15亿欧元。美国电力公司同年也搁置了美国首个商业规模的碳捕获计划。2012年7月，英国艾尔郡应用碳捕获与封存技术的发电厂项目被取消，开发商艾尔郡电力公司表示，由于经济衰退以及英国政府和欧盟委员会资助的不确定性，公司决定撤回这座装机容量为1，852兆瓦的碳捕获发电厂建设计划。在挪威，政府对碳捕获与封存的支持从热情高涨到心灰意冷。2013年挪威审计长的一份报告称，自2007年起，政府在碳捕获与封存技术研究和蒙斯塔德项目上已投入12亿美元，但收效甚微。挪威政府在2013年宣布，多年的拖延和逐渐增加的成本，使得一年捕获100万吨二氧化碳的蒙斯塔德炼油厂和燃气发电厂计划被迫中止。加拿大阿尔伯塔省政府也取消了为天鹅山燃料公司碳捕获与封存项目的融资。

根据全球碳捕获与封存学会（Global CCS Institute）的数据，全球正在运行或者在建的碳捕获项目共有22个，其中有13个已经投产，另外9个在建。全球碳捕获与封存学会称，一旦全部投产，22个项目每年可以获取4，000万吨的二氧化碳。

迄今为止，北美洲拥有最多的碳捕获项目。全球22个碳捕获项目中的16个在北美州。英国是较早开始研发碳捕获技术的国家，拥有5个项目，都还没有进入施工阶段，距离应用的距离则更遥远。

22个碳捕获项目中，只有3个是煤炭发电厂项目，其余的包括9个工业项目，比如钢铁厂，以及10个天然气加工项目。

3个发电厂项目分别为加拿大的“边界大坝”，美国肯珀县的Kemper County电厂项目，以及美国德克萨斯的WA Parish电厂。Kemper County电厂发电量为582兆瓦，建成之后，其排放量的65%将被捕获，每年可减排350万吨二氧化碳。WA Parish电厂的装机总量为3.7吉瓦，其中250兆瓦的容量利用碳捕获技术，建成之后，每年可减少140万吨碳排放。

另一个令人惊讶的结论是，22个项目中，16个项目将所捕获的二氧化碳用于石油开采。碳捕获项目将副产品再利用，这种方式使运营公司能够从捕获的碳中赚到钱，而不是仅仅为它花钱。这样，碳捕获与封存也不仅仅是财政负担。

碳捕获与封存项目的建立大多迫于减排压力，并没有吸引人的赢利点。根据中欧煤炭利用近零排放合作项目在2009年年底作出的报告，二氧化碳的捕集成本为18欧元/吨，减排二氧化碳的成本为22欧元/吨。经项目组评估，捕集和封存二氧化碳的综合成本为25-30欧元/吨。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）对碳捕获与封存做出的专业报告总结称，能源与经济模式指出，碳捕获与封存系统对于减缓全球气候变化的主要贡献将来自于其在电力行业的应用。数据和实验表明，当排放二氧化碳的成本达到每吨25-30美元时，该系统经济可行。

根据碳捕获与封存学会的研究，“一旦那些成本相对低廉的减排技术被充分开发应用，或者在一些自然条件受限的国家，则碳捕获与封存技术将变得非常具有竞争力。”这句话一语道破碳捕获与封存技术的现状：该技术绝对不是企业和政府的最佳选择。报告称，通过碳捕获与封存技术，每减排一吨二氧化碳的成本在每吨23-92美元不等。当然，也有比碳捕获与封存技术更昂贵的减排手段，比如海上风电减排的成本是每吨90-176美元；太阳能发电减排的价格更高，达到了每吨139-201美元。

碳捕获与封存学会乐观地指出，需要注意的是，目前该技术还没有成熟，随着技术的进步，成本将变得更低。

除经济可行性偏低之外，对于封存于地下的二氧化碳会出现泄漏的担忧也阻碍着产业发展。固体二氧化碳虽然是较为稳定的物质，但是环保人士担心一旦泄露会对生态系统造成威胁。要维持二氧化碳的液体状态，需要地层的压力，目前全球适合埋存二氧化碳的地点有很多，防止泄露是该技术的重要一环。IPCC的报告称，二氧化碳可以在地下安全地储存上百万年，每1，000年的泄漏率不到1%。据挪威国家石油公司高级顾问卡斯塔德介绍，1996年开始投入使用的斯普林特钻井碳捕获与封存示范项目每年捕获及储存的二氧化碳高达100万吨，目前没有出现任何泄露和地质及海洋生物破坏迹象。

捕碳先锋的烦恼

加拿大大草原上的萨斯喀彻温省几乎没有上过任何全球新闻的头条。但在2014年10月2日，这里的一座老化煤炭发电厂登上了节能减排的头条。在各国逐步关停煤炭发电厂的时候，这座电厂的重启引起了全球的关注。这座电厂之所以能够重启，原因是改进之后，电厂每年可减排90%，捕捉100万吨二氧化碳。这是碳捕获与封存技术的首次商业应用。碳捕获技术并不算是创新，但从未在既有发电厂做过商业用途。发电厂位于加拿大与美国北达科他州边境附近的边界上，被称为“边界大坝”（Boundary Dam）。国际能源署署长Maria van der Hoeven表示，碳捕获技术在这里的应用是通往未来低碳之路上的历史性里程碑，这也证明这项技术不再是科幻小说里作家的想象。

根据《经济学人》杂志的文章，全球目前共有230，000座煤炭发电厂。这些发电厂每天释放出滚滚浓烟，对周边环境造成严重影响。把煤炭发电厂释放的二氧化碳捕集起来，削减碳排放量，是各国政府以及当地居民迫切渴望之事。碳捕获技术已经提出多年，也有不少项目实验成功，但是至今还没有见到产业化的苗头，原因就是该技术成本太高，政府与企业都无法承担。萨斯喀彻温省发电厂投入的碳捕获设施造价大约14亿加元，折合12亿美元，其中，2.4亿加元由加拿大联邦政府出资，其余的11.6亿加元由萨斯喀彻温省政府出资。专家坦诚，这些投资不大可能收到经济回报。亚洲发展银行的Ashok Bhargava称，电费要升高80%才能负担该项目的开支，没人负担得起这样的成本。

“边界大坝”与石油生产地十分接近，这是萨斯喀彻温省政府决定支持这一昂贵工程的原因之一。另外，萨斯喀彻温省拥有大量的煤炭储量，政府希望继续使用煤炭发电。在减排压力加大的现状下，碳捕获技术的成功商业应用能够支持政府的这一想法。

“边界大坝”项目注定入不敷出，因此项目方不得不寻找其他盈利途径。发电厂的国有运营商萨斯克电力公司（SaskPower）希望通过出售副产品收回一些投资。萨斯克电力公司已经寻找到合作伙伴，购买电厂的衍生产品二氧化硫排放物和粉煤灰。

萨斯克电力公司打算把捕获到的大部分二氧化碳出售给能源公司Cenovus Energy。Cenovus Energy以石油、天然气勘探和生产作为主要业务，计划利用购得的二氧化碳进行采油。业内人士对这一合作方式持不同看法：部分人认为这是削减碳排放量的进步之举，而另一部分人则认为这其实并没有太大贡献，成立于1892年的环境组织塞拉俱乐部（Sierra Club）的资深环保人士John Bennett就表示：“这种技术并未让我们摆脱石化燃料。”在一些环保组织看来，即使该技术被证明安全可靠，也不应大力推广，因为碳捕获与封存本质上仍然是一个过渡性解决方案，不能实质上减少碳排放量，反而会给化石能源找到继续扩张的借口。

“边界大坝”工程的投资方只有两家政府机构，缺少私人投资者，这也说明这类项目的收益缺乏吸引力。一座在美国密西西比州肯珀县新建的先进燃煤发电厂，设计用来每年存储350万吨二氧化碳气体，但其无法如期启用，被延期至2015年。与“边界大坝”毗邻的亚伯达省同样拥有丰富的煤炭和石油资源，但2012年一个类似的项目却被取消了。取消的原因是，公共事业单位计算后得出的结论是，即使支付每吨15加元的碳税，也要比使用碳捕获技术便宜得多。

加拿大于2009年12月签署了《哥本哈根协议》，力争到2020年将其温室气体排放量在2005年基础上削减17%。一年之前，加拿大政府在一份报告中承认，难以完成减排目标。据估计，加拿大2020年将产生734兆吨温室气体排放，这比其承诺的目标多出122兆吨。新数字也高于加政府一年前预计的到2020年排放720兆吨的水平。报告总结，“预测表明，要完成哥本哈根目标，还需进一步的努力。”加拿大议会在今年10月发布报告表示，该国2020年的温室气体减排目标或将难以实现，部分原因是未能对快速发展的石油和天然气部门实现有效监管。尽管如此，加拿大联邦政府仍然坚持反对在全国范围内对碳排放进行收费和定价。如果加拿大政府决定提高碳排放成本，那么“边界大坝”或许能成为全球电厂的“范本”，否则，可能只是昙花一现的热闹。