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我國(guó)能源資源稟賦具有“富煤、貧油、少氣”的特點(diǎn)。煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)能源和重要工業(yè)原料，在一次能源結(jié)構(gòu)中處于主要位置，但也成為二氧化碳排放的“大戶(hù)”?！半p碳”目標(biāo)提出后，作為煤炭利用主要方式的燃煤發(fā)電頗受爭(zhēng)議。目前全國(guó)煤電裝機(jī)容量占比歷史性地下降至50%以下，但仍然是當(dāng)前電力供應(yīng)的主要電源。
近年來(lái)興起的二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）技術(shù)，為大規(guī)模二氧化碳減排提供了可能。被“冷落”的煤電，也可以通過(guò)CCUS技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放。
一、什么是CCUS
二氧化碳捕集、利用與封存是指將二氧化碳從排放源中分離后或直接加以利用或封存，以實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的工業(yè)過(guò)程。CCUS整個(gè)過(guò)程可以分為三步：碳捕集、運(yùn)輸、利用與封存。碳捕集是將電力、化工、鋼鐵、水泥等行業(yè)利用化石能源過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行分離和富集的過(guò)程。運(yùn)輸是將捕集的二氧化碳運(yùn)送到利用或封存地的過(guò)程。利用和封存可分為地質(zhì)利用、化工利用、生物質(zhì)利用、地質(zhì)封存等多種途徑。
CCUS全貌示意
CCUS技術(shù)流程及分類(lèi)
各方式在二氧化碳減排中的占比
二、CCUS在燃煤電廠(chǎng)的應(yīng)用
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外CCUS技術(shù)在燃煤電廠(chǎng)推廣取得顯著進(jìn)展。2014年10月，世界首個(gè)燃煤電廠(chǎng)100萬(wàn)噸/年二氧化碳捕集項(xiàng)目——加拿大SaskPower公司邊界大壩項(xiàng)目正式投運(yùn)。2017年1月，世界最大的燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集工程——美國(guó)佩特拉·諾瓦項(xiàng)目正式啟動(dòng)運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)規(guī)模140萬(wàn)噸/年。
世界最大的燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集工程——佩特拉·諾瓦項(xiàng)目
國(guó)內(nèi)最大的燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集工程——國(guó)能陜西錦界項(xiàng)目
華能甘肅隴東150萬(wàn)噸/年碳捕集工程效果圖，該項(xiàng)目建成后將是全球最大的燃煤電廠(chǎng)碳捕集工程。
目前，我國(guó)最大煤電碳捕集項(xiàng)目是中國(guó)能建中電工程西北院設(shè)計(jì)的國(guó)能錦界項(xiàng)目，規(guī)模達(dá)到15萬(wàn)噸/年，該項(xiàng)目位于陜西神木錦界工業(yè)園內(nèi)，通過(guò)將電廠(chǎng)達(dá)標(biāo)排放煙氣中的二氧化碳進(jìn)行回收利用，變廢為寶，用于油田開(kāi)采。該項(xiàng)目二氧化碳捕集率高達(dá)90%，捕集的二氧化碳純度超過(guò)99.5%，對(duì)建設(shè)“零碳”電廠(chǎng)、落實(shí)雙碳目標(biāo)具有里程碑意義。另外，由中國(guó)能建中電工程西北院設(shè)計(jì)的華能甘肅隴東150萬(wàn)噸/年碳捕集工程正在籌備建設(shè)中，建成后將成為全球規(guī)模最大的燃煤電廠(chǎng)碳捕集工程。
三、CCUS與相關(guān)產(chǎn)業(yè)
目前CCUS技術(shù)捕獲的二氧化碳主要存放于專(zhuān)門(mén)的地質(zhì)儲(chǔ)存點(diǎn)，事實(shí)上二氧化碳還是廣泛工業(yè)應(yīng)用的潛在原料。隨著廉價(jià)可再生能源的不斷增加，CCUS技術(shù)可與新能源、化工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深度耦合，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。CCUS捕捉的二氧化碳，可以與新能源電力電解水產(chǎn)生的“綠氫”合成生產(chǎn)甲醇，還可以用于油田驅(qū)油、提高石油采收率。通過(guò)這些應(yīng)用，CCUS技術(shù)不僅可以減少大氣污染物和二氧化碳排放，還能提升能源綜合利用效率，使二氧化碳利用成為商業(yè)上可行的產(chǎn)業(yè)。
CCUS與相關(guān)產(chǎn)業(yè)耦合方案構(gòu)架
四、煤電領(lǐng)域CCUS技術(shù)應(yīng)用的未來(lái)
未來(lái)，我國(guó)在CCUS領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步提升技術(shù)水平，開(kāi)展更大規(guī)模的示范工程驗(yàn)證，建成多個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)捕集利用和封存示范工程，掌握大規(guī)模二氧化碳捕集、管輸、利用和封存設(shè)計(jì)建造能力。同時(shí)碳捕集的成本將不斷下降，二氧化碳利用的產(chǎn)業(yè)形式將更加豐富、規(guī)模更為龐大。煤電領(lǐng)域CCUS技術(shù)應(yīng)用將更好地實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用，推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，為高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)能源保障。
作者：朱軍 全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師、中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司總工程師
責(zé)任編輯：胡惠雯
