英國碳捕集與封存的發(fā)展及對(duì)中國的啟示
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吳金焱
（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局信息研究院，北京市朝陽區(qū)，100029）
摘 要詳細(xì)介紹了英國推進(jìn)碳捕集與封存(CCS)發(fā)展過程中的戰(zhàn)略部署、相關(guān)法規(guī)及制度框架建設(shè)、基礎(chǔ)研發(fā)及推進(jìn)跨行業(yè)合作發(fā)展的舉措等，為中“國開展相關(guān)工作提供參考借鑒，并推動(dòng)中國煤基能源與工業(yè)體系實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。
關(guān)鍵詞 碳捕集與封存 戰(zhàn)略部署 法規(guī)及制度框架建設(shè)基礎(chǔ)研究 跨行業(yè)合作
中圖分類號(hào)TD984
碳捕集和封存(carbon capture and storage，簡(jiǎn)稱CCS)是一項(xiàng)具有大規(guī)模溫室氣體減排潛力的技術(shù)。對(duì)于以煤炭為主體能源的中國而言，發(fā)展CCS有助于實(shí)現(xiàn)煤炭等高碳能源的低碳與集約化利用，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)國家中長(zhǎng)期應(yīng)對(duì)氣候變化、推進(jìn)低碳發(fā)展具有重要意義。國務(wù)院印發(fā)的《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》中明確要求，在火電、煤化工、水泥和鋼鐵行業(yè)中開展碳捕集試驗(yàn)項(xiàng)目，建設(shè)二氧化碳捕集、驅(qū)油、封存一體化示范工程，并對(duì)相關(guān)政策支持、資金保障和人才建設(shè)等方面做出安排。英國是全球發(fā)展CCS較早的國家之一，特別是在法規(guī)機(jī)制建設(shè)方面處于全球領(lǐng)先地位，其做法和經(jīng)驗(yàn)對(duì)于中國CCS的發(fā)展有著重要的參考意義。
1 英國CCS發(fā)展的戰(zhàn)略部署
CCS、可再生能源和核能是英國引領(lǐng)未來低碳能源發(fā)展的“三駕馬車”。英國政府非常注重CCS發(fā)展的戰(zhàn)略部署。原英國貿(mào)工部早在2002年就開始推動(dòng)較小規(guī)模的清潔化石燃料計(jì)劃，并于2003年開展了英國實(shí)施CCS的可行性評(píng)估，2005年正式將CCS納入《碳減排技術(shù)戰(zhàn)略》中；2007年5月發(fā)布《能源白皮書》，提出了要在電廠實(shí)施全流程CCS示范，以進(jìn)一步驗(yàn)證技術(shù)，并掌握其成本。2012年4月初，英國能源與氣候變化部發(fā)布了到2020年的碳捕集與封存技術(shù)路線圖，旨在通過一系列措施來降低CCS的成本和風(fēng)險(xiǎn)，確立便于私營部門參與的市場(chǎng)框架，并消除CCS部署的重大障礙。在CCS技術(shù)路線選擇上，截至目前英國政府傾向于燃燒后捕集技術(shù)路線。
2 英國CCS相關(guān)法規(guī)及制度框架建設(shè)情況
2.1 完善政策法規(guī)體系
英國通過《氣候變化法案》和《能源法案》等法規(guī)文件逐步明確CCS發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)地位。目前，英國已經(jīng)形成了CCS項(xiàng)目的審批許可、電廠捕集預(yù)留以及二氧化碳封存場(chǎng)所有償使用許可證等制度。英國能源與氣候變化部是英國二氧化碳近海封存的審批許可部門；而在蘇格蘭毗連領(lǐng)海內(nèi)的二氧化碳封存則由蘇格蘭政府審批。除獲得封存許可外，項(xiàng)目開發(fā)方還需要向英國皇家財(cái)產(chǎn)管理局申請(qǐng)獲得相關(guān)土地使用權(quán)。
2. 1,1 氣候變化法案
2008年11月，英國頒布了《氣候變化法案》，成為世界上第一個(gè)針對(duì)減少溫室氣體排放、適應(yīng)氣候變化問題擁有法律約束力的國家。法案中設(shè)立了到2050年的溫室氣體減排目標(biāo)；提出建立碳預(yù)算體系，實(shí)行溫室氣體排放控制，周期為5年；成立了氣候變化委員會(huì)；授權(quán)成立交易體系，以限排或鼓勵(lì)溫室氣體減排行動(dòng)；提前開展適應(yīng)行動(dòng)等。
2.1.2 能源法案
2008年11月頒布的《2008能源法案》，首次確立了二氧化碳儲(chǔ)存的許可制度及相關(guān)事項(xiàng)。2010年4月頒布的《2010能源法案》，進(jìn)一步就部署碳捕集與封存技術(shù)示范、評(píng)估和運(yùn)用等做出了明確規(guī)定，包括財(cái)政資助、差別化電力稅、低碳電力及CCS進(jìn)展報(bào)告制度等。配套的《二氧化碳儲(chǔ)存（許可等）條例2010》已于2010年10月1日開始實(shí)施。2013年11月，英國又頒布了新的《2013能源法案》，為所有化石燃料電廠設(shè)定了二氧化碳排放限值。
2.2 建設(shè)管理體制
(1)不斷加強(qiáng)政府層面的管理和協(xié)調(diào)。2007年以前，CCS的發(fā)展主要是由原英國貿(mào)工部負(fù)責(zé)推進(jìn)，而氣候變化工作則主要是由英國環(huán)境、食品和農(nóng)村事務(wù)部( DEFRA)分管。2007年，英國政府重組了原英國貿(mào)工部和教育技能部，成立了商業(yè)、企業(yè)和管理改革部( BERR)，CCS發(fā)展的相關(guān)管理工作轉(zhuǎn)由BERR負(fù)責(zé)。2008年10月份，英國政府部門再次調(diào)整，整合了BERR下負(fù)責(zé)能源領(lǐng)域工作以及DEFRA下負(fù)責(zé)氣候變化相關(guān)工作的部門，組成英國能源與氣候變化部( DECC)，全面協(xié)調(diào)以確保英國本土能源的安全、清潔和經(jīng)濟(jì)供應(yīng)，并推進(jìn)英國本土及全球的應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)，強(qiáng)化了政府對(duì)CCS發(fā)展的管理和干預(yù)。2010年3月，DECC下設(shè)立了碳捕集與封存辦公室，專門負(fù)責(zé)推進(jìn)制定CCS發(fā)展應(yīng)用的戰(zhàn)略，擬定相關(guān)政策和技術(shù)路線，推動(dòng)私人環(huán)節(jié)投資，并與各相關(guān)利益方共同探討與排除障礙，推動(dòng)英國和全球的CCS投資與發(fā)展。
(2)成立高級(jí)別智囊機(jī)構(gòu)，從戰(zhàn)略高度謀劃CCS的發(fā)展。英國氣候變化委員會(huì)依據(jù)《氣候變化法案》成立，專注氣候變化問題，可以就削減溫室氣體排放、應(yīng)對(duì)氣候變化問題等向政府和國會(huì)建言獻(xiàn)策，推進(jìn)CCS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是其開展咨詢研究的重點(diǎn)工作之一。
(3)成立國家技術(shù)研究中心，引領(lǐng)基礎(chǔ)研究。英國碳捕集與封存技術(shù)研究中心的成立得到英國能源與氣候變化部的資助，旨在整合學(xué)術(shù)研究的中堅(jiān)力量和優(yōu)勢(shì)設(shè)施等資源，引領(lǐng)技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)知識(shí)共享，不斷縮小學(xué)術(shù)研究和工業(yè)化間的差距。
(4)支持成立行業(yè)協(xié)會(huì)，推進(jìn)CCS產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與應(yīng)用。英國碳捕集與封存協(xié)會(huì)成立于2006年3月，是一家非技術(shù)性貿(mào)易協(xié)會(huì)，專注于推進(jìn)CCS的商業(yè)化應(yīng)用。英國碳捕集與封存協(xié)會(huì)的成立得到英國政府部門的支持，并與英國政府和歐洲委員會(huì)等保持良好的合作關(guān)系，承擔(dān)著政府與企業(yè)間對(duì)話的橋梁作用，在推進(jìn)CCS產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與應(yīng)用的政府決策方面發(fā)揮了重大作用。
3 英國CCS基礎(chǔ)研發(fā)及資金投入
2011- 2015年期間，英國政府累計(jì)提供了1. 25億英鎊，為包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和中試在內(nèi)的112個(gè)CCS相關(guān)項(xiàng)目提供了資助，涉及工藝、技術(shù)、數(shù)字模擬軟件、新材料和燃?xì)廨啓C(jī)等重大設(shè)備開發(fā)等，詳細(xì)分布情況如圖1所示。
在捕集技術(shù)方面，開展了燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集等3方面的研發(fā)，重點(diǎn)是開展燃燒后捕集技術(shù)研發(fā)，如圖2所示，涉及吸收法、吸附法、分子篩和膜法等，涵蓋工藝技術(shù)開發(fā)和材料制備等；在運(yùn)輸方面，側(cè)重于管道運(yùn)輸方式；在封存方面?zhèn)戎赜诤Ｑ蠓獯婕跋趟畬臃獯�；在利用方面，提倡能源化、資源化利用，并結(jié)合可再生能源電力儲(chǔ)存等。
4 英國CCS技術(shù)與價(jià)值鏈的形成
英國CCS技術(shù)研發(fā)涵蓋了捕集、運(yùn)輸、封存、利用、監(jiān)測(cè)以及轉(zhuǎn)化和發(fā)電等各個(gè)環(huán)節(jié)，重視通過基礎(chǔ)研究提升整體認(rèn)識(shí)，從中識(shí)別出技術(shù)難點(diǎn)并進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，然后通過中試來測(cè)試和驗(yàn)證，為最終的商業(yè)化部署奠定基礎(chǔ)。在技術(shù)研發(fā)過程中，依托英國碳捕集與封存技術(shù)研究中心引領(lǐng)技術(shù)研發(fā)，吸納英國本土及全球的專家人才隊(duì)伍，構(gòu)建了一個(gè)覆蓋全球?qū)W術(shù)界、工業(yè)界、監(jiān)管部門及其他機(jī)構(gòu)的專家網(wǎng)絡(luò)。
同時(shí)，英國還依托商業(yè)化競(jìng)標(biāo)計(jì)劃，推動(dòng)技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)間的合作以及CCS全鏈各環(huán)節(jié)的有效銜接與耦合。
5英國CCS重點(diǎn)應(yīng)用在電力行業(yè)
英國主要的溫室氣體源頭包括電廠、工業(yè)、道路交通和居民等，如圖3所示�；痣姀S二氧化碳排放總量最大、排放集中、單個(gè)排放源大等特點(diǎn)是英國發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)過程中推進(jìn)低碳電力發(fā)展的重要原因，如圖4所示，也是其在火電廠推進(jìn)CCS的重要原因之一。
英國以電力市場(chǎng)改革為契機(jī)，通過捕集預(yù)留( CCR)制度、差價(jià)合同(CFD)機(jī)制以及排放績(jī)
效標(biāo)準(zhǔn)( EPS)等措施，在火電行業(yè)培育CCS技術(shù)的未來應(yīng)用市場(chǎng)。
(1)捕集預(yù)留。參照歐盟的碳捕集與封存指令要求，英國政府只針對(duì)300 MW及以上的新建化石燃料電廠實(shí)施捕集預(yù)留制度。捕集預(yù)留有幾個(gè)關(guān)鍵要素，即新建電廠需要為未來部署CCS預(yù)留有效空間、要對(duì)未來實(shí)施CCS改造進(jìn)行技術(shù)可行性評(píng)估以及必要的二氧化碳封存可行性評(píng)估與管道設(shè)計(jì)。但是，在實(shí)際操作過程中，一般火電廠只要為部署CCS預(yù)留空間即可獲得批準(zhǔn)。
(2)差價(jià)合同。差價(jià)合同是為所有的低碳電力（核電、可再生能源以及配備碳捕集裝置的化石燃料電力）提供最有效的長(zhǎng)期支持。在該機(jī)制下，低碳電力發(fā)電商正常售電，當(dāng)市場(chǎng)價(jià)格低于執(zhí)行價(jià)時(shí)，發(fā)電商可以獲得差價(jià)補(bǔ)助；當(dāng)市場(chǎng)價(jià)格高于執(zhí)行價(jià)時(shí)，發(fā)電商需要返還差價(jià)。差價(jià)合同能夠降低項(xiàng)目的融資成本以及政策成本。差價(jià)合同自2014年起開始實(shí)施，并在2017年前與可再生能源義務(wù)并行運(yùn)行。
(3)排放績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)。英國的《2013能源法案》為化石燃料電廠設(shè)定了二氧化碳排放限值。在2044年以前，英國所有化石燃料電廠的二氧化碳排放限值為450 g/ (kW．h)。
6 跨行業(yè)合作模式探索
公私合作模式( PPP)是英國資助CCS技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方式之一。而聯(lián)合成立公司則是不同企業(yè)間聯(lián)合開展CCS項(xiàng)目的合作方式之一。
6.1 公私合作模式
自20世紀(jì)80-90年代率先提出公私合作概念以來，英國已成為全球PPP項(xiàng)目規(guī)模最大、涉及領(lǐng)域最廣的國家。公私伙伴關(guān)系現(xiàn)已出現(xiàn)在英國CCS的發(fā)展過程中。英國2011- 2015年為期4年的CCS技術(shù)研發(fā)計(jì)劃中，4個(gè)主要出資機(jī)構(gòu)之一的能源技術(shù)研究所即是英國政府與全球能源與工程公司之間的一種公私伙伴關(guān)系形成的實(shí)體。能源技術(shù)研究所作為政府與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)之間合作的實(shí)體，致力于加速推進(jìn)低碳技術(shù)的發(fā)展，對(duì)一些能推進(jìn)經(jīng)濟(jì)可行、安全和可持續(xù)技術(shù)發(fā)展的工程項(xiàng)目給予支持，在協(xié)助英國實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期減排目標(biāo)的同時(shí)創(chuàng)造一些近期的效益。
6.2聯(lián)合成立公司的合作模式
在英國白玫瑰燃煤電廠一體化CCS商業(yè)化項(xiàng)目中，主要參與方則是以聯(lián)合成立公司的方式開展合作。負(fù)責(zé)該項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)的Capture Power公司是由GE、Drax電力公司和BOC三家公司聯(lián)合組建，其中，GE負(fù)責(zé)建設(shè)電廠及捕集裝置，Drax負(fù)責(zé)其運(yùn)營和維護(hù)，BOC負(fù)責(zé)空分單元建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)，為富氧燃燒供氧。這種聯(lián)合成立公司的做法，能夠集中各參與方的優(yōu)勢(shì)，并共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。
7英國做法對(duì)中國的啟示
英國在推進(jìn)CCS發(fā)展過程中，注重戰(zhàn)略部署，推動(dòng)制度先行，重視機(jī)構(gòu)建設(shè)，夯實(shí)研究基礎(chǔ)，培育需求與應(yīng)用市場(chǎng)，這一系列舉措值得我們借鑒參考。
中國CCS技術(shù)發(fā)展起步較晚，盡管在過去的十余年中開展了一系列的基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及示范后已具備了較強(qiáng)的研發(fā)基礎(chǔ)，但是在相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃及法規(guī)制度建設(shè)方面相對(duì)滯后。在此提出以下幾點(diǎn)建議。
(1)建議國家層面加強(qiáng)法規(guī)機(jī)制建設(shè)，逐步排除制度性障礙。盡快研究出臺(tái)正在制定當(dāng)中的《應(yīng)對(duì)氣候變化法》，以確立二氧化碳等溫室氣體減排的法律地位；強(qiáng)化政府部門對(duì)能源發(fā)展和應(yīng)對(duì)氣候變化工作的協(xié)同管理，設(shè)立CCS辦公室，開展跨部門協(xié)調(diào)，推進(jìn)科技發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用間的銜接、資金的統(tǒng)籌安排、相關(guān)知識(shí)與信息資源的整合、傳播與共享以及能力建設(shè)等工作；盡快建立CCS項(xiàng)目的準(zhǔn)人、審批（核準(zhǔn)）、運(yùn)行及關(guān)閉監(jiān)測(cè)相配套的規(guī)范、制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；研究對(duì)大型煤化工項(xiàng)目實(shí)行捕集預(yù)留制度的可行性。
(2)加強(qiáng)CCS技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的銜接，并明確戰(zhàn)略發(fā)展方向。目前，我國與CCS相關(guān)的政策文件較多，但多為宏觀指導(dǎo)性文件，其次是階段性的科技發(fā)展指導(dǎo)文件，尚無引導(dǎo)未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的政策文件。這一方面表明CCS依然處于技術(shù)研發(fā)示范階段，距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚遠(yuǎn)；另一方面，也反映對(duì)未來的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還沒有充分的認(rèn)識(shí)和足夠的準(zhǔn)備。建議統(tǒng)籌考慮我國能源發(fā)展、科技創(chuàng)新及應(yīng)對(duì)氣候變化等問題，加強(qiáng)CCS技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的銜接，制定指導(dǎo)CCS技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的路線圖，明確CCS的中長(zhǎng)期發(fā)展定位與方向，發(fā)出較為明確的政策信號(hào)，培育未來產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用市場(chǎng)。
(3)支持成立商業(yè)化服務(wù)機(jī)構(gòu)。目前，我國已成立了二氧化碳捕集利用與封存產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，在當(dāng)前CCS還處于早期工業(yè)示范階段的情況下，對(duì)于推進(jìn)CCS技術(shù)聯(lián)合研發(fā)以及不同環(huán)節(jié)技術(shù)的耦合發(fā)揮了重大作用。盡管如此，我國當(dāng)前缺少推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的商業(yè)化服務(wù)機(jī)構(gòu)。建議國家層面支持CCS重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)或協(xié)會(huì)聯(lián)合，成立CCS協(xié)會(huì)，推進(jìn)CCS的商業(yè)化發(fā)展。
(4)加大資金支持，拓寬資金渠道。參考英國商業(yè)化競(jìng)標(biāo)計(jì)劃的做法，設(shè)立專項(xiàng)資金，以商業(yè)化發(fā)展為導(dǎo)向，為重大潛力地區(qū)不同企業(yè)主體擬聯(lián)合開展的一體化CCS項(xiàng)目的前期工程設(shè)計(jì)研究提供資助，借此篩選識(shí)別重大項(xiàng)目機(jī)遇，探索建議相關(guān)制度，并培育CCS的早期市場(chǎng)；將CCS納入將于2017年建成的全國性碳交易市場(chǎng)。
(5)探索新型商業(yè)模式，推進(jìn)跨領(lǐng)域合作。讓更多的主體參與進(jìn)來，如支持第三方專業(yè)商業(yè)化技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)參與捕集、運(yùn)輸、封存與利用相關(guān)活動(dòng)；通過示范項(xiàng)目，探索公私合作模式及企業(yè)間相互參股或成立合資公司等不同合作模式，推動(dòng)CCS跨領(lǐng)域合作。
(6)深化中英合作，加強(qiáng)CCS相關(guān)能力建設(shè)。中國在提升公眾認(rèn)知度、重點(diǎn)地區(qū)潛在項(xiàng)目機(jī)遇評(píng)估識(shí)別、潛在項(xiàng)目的前期預(yù)可行性與可行性研究、前段工程設(shè)計(jì)等方面需要借鑒英國的經(jīng)驗(yàn)并得到相應(yīng)的支持。英國在支持中國的能力建設(shè)過程中，也能在中國為其本土的先進(jìn)適用技術(shù)與設(shè)備如關(guān)鍵設(shè)施及材料等尋找到市場(chǎng)機(jī)遇。
