英国碳捕集与封存的发展及对中国的启示

吴金焱（国家安全生产监督管理总局信息研究院，北京市朝阳区，100029）



★世界煤炭★

英国碳捕集与封存的发展及对中国的启示

吴金焱
（国家安全生产监督管理总局信息研究院，北京市朝阳区，100029）

摘 要详细介绍了英国推进碳捕集与封存（CCS）发展过程中的战略部署、相关法规及制度框架建设、基础研发及推进跨行业合作发展的举措等，为中国开展相关工作提供参考借鉴，并推动中国煤基能源与工业体系实现低碳发展。

关键词碳捕集与封存 战略部署 法规及制度框架建设 基础研究 跨行业合作

碳捕集和封存（carbon capture and storage，简称CCS）是一项具有大规模温室气体减排潜力的技术。对于以煤炭为主体能源的中国而言，发展CCS有助于实现煤炭等高碳能源的低碳与集约化利用，并带动相关产业的发展，对国家中长期应对气候变化、推进低碳发展具有重要意义。国务院印发的《“十二五”控制温室气体排放工作方案》中明确要求，在火电、煤化工、水泥和钢铁行业中开展碳捕集试验项目，建设二氧化碳捕集、驱油、封存一体化示范工程，并对相关政策支持、资金保障和人才建设等方面做出安排。英国是全球发展CCS较早的国家之一，特别是在法规机制建设方面处于全球领先地位，其做法和经验对于中国CCS的发展有着重要的参考意义。

1　英国CCS发展的战略部署

CCS、可再生能源和核能是英国引领未来低碳能源发展的“三驾马车”。英国政府非常注重CCS发展的战略部署。原英国贸工部早在2002年就开始推动较小规模的清洁化石燃料计划，并于2003年开展了英国实施CCS的可行性评估，2005年正式将CCS纳入《碳减排技术战略》中；2007年5月发布《能源白皮书》，提出了要在电厂实施全流程CCS示范，以进一步验证技术，并掌握其成本。2012年4月初，英国能源与气候变化部发布了到2020年的碳捕集与封存技术路线图，旨在通过一系列措施来降低CCS的成本和风险，确立便于私营部门参与的市场框架，并消除CCS部署的重大障碍。在CCS技术路线选择上，截至目前英国政府倾向于燃烧后捕集技术路线。

2　英国CCS相关法规及制度框架建设情况

2.1 完善政策法规体系

英国通过《气候变化法案》和《能源法案》等法规文件逐步明确CCS发展的长远地位。目前，英国已经形成了CCS项目的审批许可、电厂捕集预留以及二氧化碳封存场所有偿使用许可证等制度。英国能源与气候变化部是英国二氧化碳近海封存的审批许可部门；而在苏格兰毗连领海内的二氧化碳封存则由苏格兰政府审批。除获得封存许可外，项目开发方还需要向英国皇家财产管理局申请获得相关土地使用权。

2.1.1 气候变化法案

2008年11月，英国颁布了《气候变化法案》，成为世界上第一个针对减少温室气体排放、适应气候变化问题拥有法律约束力的国家。法案中设立了到2050年的温室气体减排目标；提出建立碳预算体系，实行温室气体排放控制，周期为5年；成立了气候变化委员会；授权成立交易体系，以限排或鼓励温室气体减排行动；提前开展适应行动等。

2.1.2 能源法案

2008年11月颁布的《2008能源法案》，首次确立了二氧化碳储存的许可制度及相关事项。2010 年4月颁布的《2010能源法案》，进一步就部署碳捕集与封存技术示范、评估和运用等做出了明确规定，包括财政资助、差别化电力税、低碳电力及CCS进展报告制度等。配套的《二氧化碳储存（许可等）条例2010》已于2010年10月1日开始实施。2013年11月，英国又颁布了新的《2013能源法案》，为所有化石燃料电厂设定了二氧化碳排放限值。

2.2 建设管理体制

（1）不断加强政府层面的管理和协调。2007年以前，CCS的发展主要是由原英国贸工部负责推进，而气候变化工作则主要是由英国环境、食品和农村事务部（DEFRA）分管。2007年，英国政府重组了原英国贸工部和教育技能部，成立了商业、企业和管理改革部（BERR），CCS发展的相关管理工作转由BERR负责。2008年10月份，英国政府部门再次调整，整合了BERR下负责能源领域工作以及DEFRA下负责气候变化相关工作的部门，组成英国能源与气候变化部（DECC），全面协调以确保英国本土能源的安全、清洁和经济供应，并推进英国本土及全球的应对气候变化行动，强化了政府对CCS发展的管理和干预。2010年3月，DECC下设立了碳捕集与封存办公室，专门负责推进制定CCS发展应用的战略，拟定相关政策和技术路线，推动私人环节投资，并与各相关利益方共同探讨与排除障碍，推动英国和全球的CCS投资与发展。

（2）成立高级别智囊机构，从战略高度谋划CCS的发展。英国气候变化委员会依据《气候变化法案》成立，专注气候变化问题，可以就削减温室气体排放、应对气候变化问题等向政府和国会建言献策，推进CCS的产业化发展是其开展咨询研究的重点工作之一。

（3）成立国家技术研究中心，引领基础研究。英国碳捕集与封存技术研究中心的成立得到英国能源与气候变化部的资助，旨在整合学术研究的中坚力量和优势设施等资源，引领技术研发，推动知识共享，不断缩小学术研究和工业化间的差距。

（4）支持成立行业协会，推进CCS产业化发展与应用。英国碳捕集与封存协会成立于2006年3月，是一家非技术性贸易协会，专注于推进CCS的商业化应用。英国碳捕集与封存协会的成立得到英国政府部门的支持，并与英国政府和欧洲委员会等保持良好的合作关系，承担着政府与企业间对话的桥梁作用，在推进CCS产业化发展与应用的政府决策方面发挥了重大作用。

3　英国CCS基础研发及资金投入

2011－2015年期间，英国政府累计提供了1.25亿英镑，为包括基础研究、应用研究和中试在内的112个CCS相关项目提供了资助，涉及工艺、技术、数字模拟软件、新材料和燃气轮机等重大设备开发等，详细分布情况如图1所示。

图1　英国2011－2015年期间对CCS研发的资助情况

在捕集技术方面，开展了燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集等3方面的研发，重点是开展燃烧后捕集技术研发，如图2所示，涉及吸收法、吸附法、分子筛和膜法等，涵盖工艺技术开发和材料制备等；在运输方面，侧重于管道运输方式；在封存方面侧重于海洋封存及咸水层封存；在利用方面，提倡能源化、资源化利用，并结合可再生能源电力储存等。

图2　英国2011－2015年期间对捕集技术的资助情况

4　英国CCS技术与价值链的形成

英国CCS技术研发涵盖了捕集、运输、封存、利用、监测以及转化和发电等各个环节，重视通过基础研究提升整体认识，从中识别出技术难点并进行重点攻关，然后通过中试来测试和验证，为最终的商业化部署奠定基础。在技术研发过程中，依托英国碳捕集与封存技术研究中心引领技术研发，吸纳英国本土及全球的专家人才队伍，构建了一个覆盖全球学术界、工业界、监管部门及其他机构的专家网络。

同时，英国还依托商业化竞标计划，推动技术链和产业链不同环节间的合作以及CCS全链各环节的有效衔接与耦合。

5　英国CCS重点应用在电力行业

英国主要的温室气体源头包括电厂、工业、道路交通和居民等，如图3所示。火电厂二氧化碳排放总量最大、排放集中、单个排放源大等特点是英国发展低碳经济过程中推进低碳电力发展的重要原因，如图4所示，也是其在火电厂推进CCS的重要原因之一。

图3　英国历年二氧化碳排放构成

图4　英国历年不同领域二氧化碳排放情况

英国以电力市场改革为契机，通过捕集预留（CCR）制度、差价合同（CFD）机制以及排放绩效标准（EPS）等措施，在火电行业培育CCS技术的未来应用市场。

（1）捕集预留。参照欧盟的碳捕集与封存指令要求，英国政府只针对300 MW及以上的新建化石燃料电厂实施捕集预留制度。捕集预留有几个关键要素，即新建电厂需要为未来部署CCS预留有效空间、要对未来实施CCS改造进行技术可行性评估以及必要的二氧化碳封存可行性评估与管道设计。但是，在实际操作过程中，一般火电厂只要为部署CCS预留空间即可获得批准。

（2）差价合同。差价合同是为所有的低碳电力（核电、可再生能源以及配备碳捕集装置的化石燃料电力）提供最有效的长期支持。在该机制下，低碳电力发电商正常售电，当市场价格低于执行价时，发电商可以获得差价补助；当市场价格高于执行价时，发电商需要返还差价。差价合同能够降低项目的融资成本以及政策成本。差价合同自2014年起开始实施，并在2017年前与可再生能源义务并行运行。

（3）排放绩效标准。英国的《2013能源法案》为化石燃料电厂设定了二氧化碳排放限值。在2044年以前，英国所有化石燃料电厂的二氧化碳排放限值为450 g/（k W·h）。

6　跨行业合作模式探索

公私合作模式（PPP）是英国资助CCS技术研发和产业化发展的重要方式之一。而联合成立公司则是不同企业间联合开展CCS项目的合作方式之一。

6.1 公私合作模式

自20世纪80－90年代率先提出公私合作概念以来，英国已成为全球PPP项目规模最大、涉及领域最广的国家。公私伙伴关系现已出现在英国CCS的发展过程中。英国2011－2015年为期4年的CCS技术研发计划中，4个主要出资机构之一的能源技术研究所即是英国政府与全球能源与工程公司之间的一种公私伙伴关系形成的实体。能源技术研究所作为政府与学术机构和产业之间合作的实体，致力于加速推进低碳技术的发展，对一些能推进经济可行、安全和可持续技术发展的工程项目给予支持，在协助英国实现长期减排目标的同时创造一些近期的效益。

6.2 联合成立公司的合作模式

在英国白玫瑰燃煤电厂一体化CCS商业化项目中，主要参与方则是以联合成立公司的方式开展合作。负责该项目建设、运行和维护的Capture Power公司是由GE、Drax电力公司和BOC三家公司联合组建，其中，GE负责建设电厂及捕集装置，Drax负责其运营和维护，BOC负责空分单元建设、运营和维护，为富氧燃烧供氧。这种联合成立公司的做法，能够集中各参与方的优势，并共担风险。

7　英国做法对中国的启示

英国在推进CCS发展过程中，注重战略部署，推动制度先行，重视机构建设，夯实研究基础，培育需求与应用市场，这一系列举措值得我们借鉴参考。

中国CCS技术发展起步较晚，尽管在过去的十余年中开展了一系列的基础研究、关键技术攻关及示范后已具备了较强的研发基础，但是在相关战略规划及法规制度建设方面相对滞后。在此提出以下几点建议。

（1）建议国家层面加强法规机制建设，逐步排除制度性障碍。尽快研究出台正在制定当中的《应对气候变化法》，以确立二氧化碳等温室气体减排的法律地位；强化政府部门对能源发展和应对气候变化工作的协同管理，设立CCS办公室，开展跨部门协调，推进科技发展与产业化应用间的衔接、资金的统筹安排、相关知识与信息资源的整合、传播与共享以及能力建设等工作；尽快建立CCS项目的准入、审批（核准）、运行及关闭监测相配套的规范、制度和技术标准；研究对大型煤化工项目实行捕集预留制度的可行性。

（2）加强CCS技术发展与产业化应用的衔接，并明确战略发展方向。目前，我国与CCS相关的政策文件较多，但多为宏观指导性文件，其次是阶段性的科技发展指导文件，尚无引导未来产业化发展的政策文件。这一方面表明CCS依然处于技术研发示范阶段，距离产业化应用尚远；另一方面，也反映对未来的产业化应用还没有充分的认识和足够的准备。建议统筹考虑我国能源发展、科技创新及应对气候变化等问题，加强CCS技术发展与产业化应用的衔接，制定指导CCS技术发展与产业化应用的路线图，明确CCS的中长期发展定位与方向，发出较为明确的政策信号，培育未来产业化应用市场。

（3）支持成立商业化服务机构。目前，我国已成立了二氧化碳捕集利用与封存产业技术创新战略联盟，在当前CCS还处于早期工业示范阶段的情况下，对于推进CCS技术联合研发以及不同环节技术的耦合发挥了重大作用。尽管如此，我国当前缺少推进产业化应用的商业化服务机构。建议国家层面支持CCS重点应用行业的相关研究机构或协会联合，成立CCS协会，推进CCS的商业化发展。

（4）加大资金支持，拓宽资金渠道。参考英国商业化竞标计划的做法，设立专项资金，以商业化发展为导向，为重大潜力地区不同企业主体拟联合开展的一体化CCS项目的前期工程设计研究提供资助，借此筛选识别重大项目机遇，探索建议相关制度，并培育CCS的早期市场；将CCS纳入将于2017年建成的全国性碳交易市场。

（5）探索新型商业模式，推进跨领域合作。让更多的主体参与进来，如支持第三方专业商业化技术服务机构参与捕集、运输、封存与利用相关活动；通过示范项目，探索公私合作模式及企业间相互参股或成立合资公司等不同合作模式，推动CCS跨领域合作。

（6）深化中英合作，加强CCS相关能力建设。中国在提升公众认知度、重点地区潜在项目机遇评估识别、潜在项目的前期预可行性与可行性研究、前段工程设计等方面需要借鉴英国的经验并得到相应的支持。英国在支持中国的能力建设过程中，也能在中国为其本土的先进适用技术与设备如关键设施及材料等寻找到市场机遇。

参考文献：

［1］ 国家发展改革委关于推动碳捕集、利用和封存试验示范的通知［EB/OL］.http://www.gov.cn/ zwgk/2013－05/09/content_2398995.htm，2013－05－09

［2］ 王仲成，宋波.英国发展CCS战略及加强与中国合作的原因简析［J］.北京大学学报（自然科学版），2011（5）

［3］ 王显政.能源革命和经济发展新常态下中国煤炭工业发展的战略思考［J］.中国煤炭，2015（4）

［4］ 刘文革.中美煤炭清洁发展理念差异分析［J］.中国煤炭，2016（1）

［5］ Storage of Carbon Dioxide（Licensing etc.）Regulations 2010［EB/OL］. http://www.legislation. gov.uk/uksi/2010/2221/contents/made

［6］ 张存民.大力发展洁净煤技术，促进煤炭产业健康发展［J］.中国煤炭，2016（4）

（责任编辑 张 梦）

UK＇s experience in carbon capture and storage（CCS）development and inspiration to China

Wu Jinyan
（China Coal Information Institute，National Institute for Occupational Safety，Chaoyang，Beijing 100029，China）

AbstractThe author detailely introduced UK＇s experience in promoting development of carbon capture and storage（CCS），including strategic deployment，relevant law and regulation and instructional framework construction，fundamental research and development，measures of promoting multi-industry cooperative development and so on，in order to provide references for relevant works in China and drive to achieve low carbon development of China＇s coal-based energy and industry system.

Key wordscarbon capture and storage（CCS），strategic deployment，law and regulation and instructional framework construction，fundamental research，multi-industry cooperation

中图分类号TD984

文献标识码A

作者简介：吴金焱（1981－），湖北英山人，现为国家安全生产监督管理总局信息研究院气候变化研究中心主任，工程师，长期从事煤炭清洁低碳利用及气候变化领域相关研究与咨询工作。