有争议的CCS技术在清洁燃用化石燃料电力工业中的地位

巴黎国际能源署执行官Claude Mandil在一封E-mail声明中建议26个消费国：在新的能源供应方面投资不足是真正冒险的事情，我们现在面临的能源未来是不清洁的、不安全的和昂贵的（2006年11月7日）。

IEA在它的年度世界能源展望中指出，政府和公司在下一个25年将会投资20万亿美元用于发电，并且没有保证能成功。对于新兴国家将会投资超过一半的资金，在这些国家电力需求和供应都以最快的速度增长。据估计，仅仅中国在2005～2030年间将需要花费37万亿美元用于能源投资。

40年前，有人提出燃烧有机燃料，燃烧后不向空气排放污染物。1967年，De-gtiarev和Grabovski（见图2-2）发表了一个流程图，展示了基于一个常规动力单元捕获CO₂的方法，捕获的CO₂在随后用作工业的原材料。1977年Marchetti提出从燃烧化石燃料的电厂捕获CO₂，并且将其埋存于海底或地下，从而保护大气环境（Marchetti，1979）。

正因为这些早期的提议，捕获CO₂的想法逐渐地被拓展和论证。最近的有象征意义的事件就是于2007年5月在美国匹兹堡（Pittsburgh）召开的第六届CO₂捕获和封存（CCS）年会，在这次年会上展示了许多目前存在的和发展中的CO₂捕获和封存示范工程。

为了评估由此带来的商业投资增长规模，最近麻省理工学院（MIT）在2007年《国际电力工程》（Power Engineering International）》第5期发表的报告中称：

……CO₂捕获和封存（CCS）是大幅度减排CO₂的关键可行技术，可以允许人们继续使用煤来满足迫切的能源需求……。采用CCS，在2050年将会利用比今天更多的煤……，CCS为全球减排的主要贡献是可以在2050年将从煤中排出CO₂量减少到现在水平的一半甚至更少。

MIT的报告要求成功地示范大容量等级的组成集成化的CCS系统的关键部件的技术、经济和环境性能。

表1-1显示了MIT预测的每年用煤量（以EJ＝10¹⁸J为单位）和CO₂排放量（以Gt＝10⁹t）。

假定预测的用煤量（带有增加的核能利用和CCS）在美国仅用于发电，25EJ的能量将会产生1000GW的热功率或大约500GW的电力。这意味着，在40年期间，在美国要建设大约500座大型的燃煤电厂（每座容量为1000MW）或每年12座电厂。假定燃煤电厂的投资成本近似为2000美元/kW，那么总的投资将达到1万亿美元，

表1-1 在一些不同的能源发展途径下，麻省理工学院关于每年的用煤量及CO₂排放量的预测(www.xing528.com)

注：源自于Katzer，J．etal．，2007。

为了完成这样一个数万亿美元的工程，需要立即积累资金。

不幸的是，在一些地方，CCS技术并未引起高层政治领导人重视。欧盟的环境委员会，在它的有关气候变化的第三次报告中，强烈反对在德国建新的燃煤电厂。这可能影响到“远离核能”，即避免采用核动力的政策。对于煤炭比较丰富的德国，它似乎是最早可能执行CO₂零排放燃煤电站的国家。2008年在SchwarzePumpe由Vattenfall建造的一座30MW示范等级的零排放电厂的结果对于在德国示范CO₂零排放电厂至关重要。

总的来讲，欧盟的政策看起来是合理的，正如它在第7框架技术平台（FP7）中声明的：

与FP7中优先选择的“近零排放发电”相一致，这个平台最初的范围瞄准鉴定和扫除建立高效的带有CO₂近零排放电厂（这种电厂将大幅度减少采用化石燃料尤其是煤对环境的影响）的主要障碍，也包括能够大幅度提高电厂效率、可靠性并降低成本的清洁转化技术。

2005年3月在美国由清洁能量系统公司建设的世界上第一座带有CCS技术的5MW等级的电厂投入运行。另外，分别在2006年和2007年美国举行的第5届和第6届CCS年会上提出和展示了许多新的CCS工程。

本书的目的是要帮助所有参与到清洁的燃用化石燃料电力工业中的人们。也想告诉那些学习能源工程专业的学生们一些与他们未来工作相关的技术，这些技术即为了创建和运行CO₂低排放甚至CO₂零排放电厂，从而使未来的能源是清洁的、安全的和廉价的。

为了实现预期规划的核电容量的下降，目前摆在欧洲电力工业面前的关键问题是：未来应该建哪种电厂来填补即将出现的电力空缺？