大力推动碳捕集利用和封存(CCUS)和生物质能的碳捕集利用和留存
除了现在正在大力研发和示范的碳捕集利用和封存(CCUS)技术外,另一类实用和可行的技术是生物方式碳捕获与留存。它与当前在重点研发示范中的物理方式碳地质封存(CCS,将捕获的CO2液化后用高压打入数千米深的地下盐水层和废矿井)完全不同,是通过植物的光合作用从大气中吸收CO2,以碳水化合物为主的形态贮存在植物体、动物体和某些微生物中。嗣后生物残体进入土壤,碳能长期保留于土层之中,也可在CO2被收集加工后,用于种植植物(CO2施肥)和养殖藻类。最终也进入土壤中被长期留存。要想达到“
碳中和”的目标,光靠减少
碳排放量是不够的,还需要用负碳排放产生的减量,抵消掉相当一部分的CO2 排放量。这已是国际气候变化界的共识。生物质正独具负碳排放和生物性碳捕获与留存功能,是迄今为止任何一种温室气体
减排手段都不具备的,值得引起高度重视。生物质能加碳捕获与留存的负碳排放,其英文简称为BECCUS(Bioenergy with CO2 capture,utilization and storage)。对于煤电的BECCUS技术,为获取生物质能的碳负排放效应,需要将农林生物质能源资源转化为生物质耦合发电的燃料,或加工为生物炭。同时通过收集利用烟道中的CO2。
联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2013年的第五次评估报告中,高度评价了BECCUS是“极少有的、能将近几百年来被大气吸收积存的CO2吸出/移走的技术”。IPCC在其关于“可再生能源的特别报告”中,为将本世纪末全球CO2浓度控制在430–480ppm范围、以确保本世纪末全球温升控制在2℃乃至1.5℃,提出了116个对策方案,绝大多数均要依靠BIOCCUS等碳净负排放技术才能实现。国际能源署(IEA)在其“能源技术展望2017: 加速能源技术变革”报告中,提出的8种负碳排放途径中, 有以下四种属于生物性碳捕获与留存,即:(1) 生物质能 +二氧化碳捕获利用储存(BECCUS);(2) 造林;(3) 生物质制生物炭并用作土壤改良剂; (4) 改良农业种植方式。
我国生物质发电负碳排放的一个案例是,
内蒙古毛乌素3万千瓦生物质电厂利用种植的能源植物沙柳作燃料、并采用养殖螺旋藻的液体吸收烟气中的CO2作为培养基碳源。据介绍螺旋藻液有很强的从烟气中吸收CO2的能力,回收率可达70%,将CO2压缩后供给成百上千个养殖螺旋藻大棚,每年可捕集发电产生的CO2 15万吨。加上沙柳地下部的固碳量,每年可实现吸收CO2 50-60万吨。同时,通过利用CO2代替传统养殖螺旋藻需用的小苏打,螺旋藻的产量可提高一倍,成本降低三分之一,2011年其螺旋藻的产值达4亿元。这种集固碳、减碳和用碳于一身,实现“负碳排放”的经济模式,获得2012年联合国环发大会的特别贡献奖。这一案例说明,采用生物质燃料发电实现碳的零排放,而通过生物质捕获用于生物质吸收实现负碳排放,实际上是一种通过生物质捕获和利用二氧化碳的技术,植物和藻类在生长过程中将碳从大气中“吸出”,如果再加上与生物质能配套的碳捕获利用技术,可大幅度减少其在利用时重新排放到大气中的CO2。最终产生负碳排放的效果。
结束语
习近平总书记关于能源革命和碳达峰与碳中和的一系列讲话和论述,对我国煤电的低碳发展与转型,具有极其重大的指导意义。由于我国贫油、少气、富煤的能源资源禀赋,我国现在的电源和电量结构,仍然是以煤为主。为了实现我国碳达峰和碳中和的战略目标,煤电如何实现低碳转型,这是煤电面临的巨大挑战,也是我国煤电必须解决的重大任务,更是我国煤电实现高质量发展,实现先进煤电和低碳煤电的难得机遇。煤电要实现转型,迎接挑战和抓住机遇,关键是要学习和遵循习近平总书记的重要讲话精神,“要立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,通盘谋划,传统能源退出必须建立在新能源可靠的替代基础上。”
本文提出的煤电从低碳、零碳、乃至于负碳发展的三步走建议, 即:(1)改造升级现有煤电机组 (低碳);(2)煤与生物燃料混烧或燃料替换(零碳);(3)高效煤电或生物质火电+ CCUS和BECCUS (负碳),是我们在学习了习近平总书记的有关讲话精神后对我国煤电低碳发展的收获和认识。希望在我国广大能源和
电力工作者的共同努力下,我国煤电的低碳转型能够早日实现。