一、碳捕捉和封存技术 根据文意解释什么是“碳捕捉和封存技术”
碳捕捉与封存技术是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。
二、能源和有色行业在碳中和背景下有哪些机会？
碳中和转型为我国高质量发展带来了巨大的投资机遇，各类机构测算在百亿规模以上，能源的绿色化转型将明显提速，有色行业细分领域将面临新的机遇。在碳中和以及十四五规划下，哪种能源品种会显著受益？哪些金属品种能获得较大增长？对应的产业链发展情况如何？
4月1日下午，平安证券有色行业分析师 陈建文 及环保&煤炭行业分析师 樊金璐 通过万得3c会议在线分享了有关碳中和的投资机遇。
以下为会议内容实录整理（部分），预计阅读时间3分钟。
核心观点
01
碳中和衍生有色行业的增量投资机会
总体上我们认为碳综合的有色的投资机会可分为加法和减法，那么其中减法主要是针对电解铝方面，加法是新能源 汽车 领域带来的一些金属的投资机会。
有色行业的碳排放包括两个维度放，一个是直接的碳排放，一个是间接的碳排放。
从直接的碳排放来看的话，有色的碳排放的总量不大，17年行业的碳排放总量是6380万吨，在全国碳排放的占比约为0.7%，并且从08年开始，有色直接的碳排放已经达峰了，之后是缓慢的下行当中。从另外一个角度来看，有色位列4大高耗能行业之中，生产过程要消耗大量的电力，而我国的电力又是以煤电为主，因此有色的间接碳排放远高于直接的碳排放。
基于这一点，来看有色的用电量情况。20年有色行业的耗电量在6797亿千瓦时，占全 社会 用电总量的比重是9%。分具体品种来看的话，电解铝的生产耗电量比较大，冶炼一吨电解铝需要消耗的电力是一点三五万度电，是一个高耗能的行业，而且在有色的品种当中，电解铝的产量位居工业金属之首。
因此我们可以得出铝的冶炼实际上是中国有色行业电力消耗的主体，20年用电量达到了5052亿千瓦时，在有色的冶炼及压延的行业占比是74%，在有色行业的耗电量占比也达到了78%。20年中国电解铝的间接碳排放大概在4.4亿吨，占我国碳排放总的盘子当中的份额是4%。
因此我们认为， 碳减排主要是讲电解铝的碳减排 。
除了电解铝这一块以外，我们认为对行业的影响除了减量之外还有一个增量的机会，主要来自于交通运输领域里面，新能源 汽车 发展带来的相关有色金属品种的投资机会。
交通运输领域是我国的第4大碳排放行业，在全国碳排放的占比约为8%，因此发展新能源 汽车 ，也受到各国政府或者是各大车企的重视。
从技术上电源的产生来看，主要有两个路线，主导的是技术比较成熟的锂电池，动力电池对应的是新能源 汽车 。从更长远的角度来看，则是在氢燃料电池的未来发展前景上，这点还是值得探讨的。
在锂电新能源方面，主要的品类锂、钴和镍。在锂电这块有一些技术路线的并存，主要有磷酸铁锂和三元材料两个路线，其中磷酸铁锂这一块，随着去年以来比亚迪推出刀片电池，使得磷酸铁锂在未来的新能源 汽车 的某些领域里确立了它的地位，但从更长的趋势来看，由于三元材料的能量密度比较高，因此我们认为 三元材料未来的占比可能还是延续上升的态势。
综合来看的话，无论技术路线怎么变化，其实对锂的影响比较小，因此它属于新能源 汽车 的发展。受益于三元正极材料建设的发展，钴的单位用电量可能会减少，但是放在新能源 汽车 发展的态势下还在增长。镍的增长，也主要是随着三元正极高速发展的趋势，使单位电能用电增加，而新能源 汽车 的出现也推动了其发展。
由此可见，三种能源金属未来在新能源 汽车 发展的大背景之下，增长确定性较强，空间也比较大。
新能源 汽车 除了刚才说的三种能源金属之外，其实还有一种工业金属受益程度比较大。由于新能源 汽车 里电池、电机、电线的单车服务的用量比较大，从相关数据看的话，纯电动的新能源 汽车 单车的铜的用量是83公斤，是传统燃油车的4倍。
根据我们的测算，在不考虑充电桩的情况之下，中国新能源 汽车 领域里面铜的用电，会从2020年的11万吨提高到25年的49万吨和30年的103万吨。全球新能源 汽车 领域铜的用量会从20年的25万吨提高到25年的101万吨和30年的232万吨。
更偏中长期的氢燃料电池里，客观地说成本还比较高，但是它的性能包括碳排放的优势比较突出，所以市场比较看好的中长期的氢能源 汽车 。
燃料电池和有色金属比较相关的还有一种，就是箔金属，它在燃料电池里起到催化剂的作用，能降低催化反应所需的能耗，使得燃料电池的商业化成为了可能。燃料电池现在来看，在它的成本当中，箔的占比是最高的，未来技术路线可能还是要减少，但单车的箔的使用量，我们判断随着燃料电池 汽车 的发展，全球箔的需求将从19年的260吨，提高到30年的306吨，年复合增速大概是1.5%。
02
氢能是碳中和时代的零碳能源
之前我们对欧盟的碳中和、碳交易进行过研究，在欧盟进行碳交易的十几年来的历程中，我们发现经过碳交易和碳中和的洗礼，欧盟的碳排放下降了。
分行业看，电力行业下降比较大，主要是因为新能源的转型，使得电力行业碳排放大幅下降，但交通运输行业的碳排放基本上没有下降。主要是因为欧盟的新能源 汽车 中氢能发展比较缓慢，对交通运输业的低碳发展，没有很好的支持，所以我们觉得 氢能未来在交通运输领域具有非常大的发展潜力。
当前国家的氢能主要应用在石油化工为主的工业领域，具备了很好的基础。
从投资来看，近几年国家的氢能投资体量还可以。2019年氢能产业的相关投资和回报资金达到了1800亿元。尽管去年受到了疫情的影响，但是20年的氢能产业投资仍然达到了1600亿，也体现了市场对氢能产业非常有信心。
中国的氢气主要分布在西部地区，这跟我们国家能源化工产业的分布密切相关。根据2019年的数据，产量超过400万吨的省主要是内蒙和山东，氢气产量超过300万吨的省主要有新疆、陕西和山西，200万吨以上的省份，主要是宁夏、河南、河北，基本上都在西北和华北地区。
从氢气的来源看，根据一些学者的分类，可以分为灰氢、蓝氢和绿氢三类。灰氢主要是利用化石能源，包括石油、天然气制取氢气，成本相对比较低，但是碳排放比较大。蓝氢是指在化石能源制氢的同时配合碳捕捉和封存技术，使得碳排放的强度相对比较低。但是目前根据相关报道，ccus也就是差不多的技术，成本比较高。
绿氢主要是利用风电、光伏，包括水电、核电这样的可再生的清洁低碳能源来电解制氢，制氢的过程接近于0排放，但是成本也比较高。 目前国家的氢气大部分还是来自于灰氢，也就是来自于化石能源。
根据统计，从消费来看，氢气主要用于工业领域，合成氨占比在37%，甲醇用氢占19%，炼油大概占10%，氢气用于燃烧占15%，其他占19%，从比例可以看出使用相对比较分散，用于化工合成领域燃烧的比例比较低。
从能源效率来看，天然气、甲醇、焦炉煤气的效率在60~80%，煤制氢在50~60%的能源效率，电解水制氢的效率最低，目前是在50%以下的情况。从污染物排放来看，电解水制氢最低，因为它在制氢的过程中只有氧气排出来，在碳排放方面，从全生命周期来看，如果用水电或者风电、太阳能发电的话，对应产生的电来制氢，碳排放基本是0，也就是电解水制氢最低。
氢能在工业上和产业上未来的应用前景方面，氢能冶金是非常重要的一个应用领域。 前段时间因为碳中和对钢铁行业的影响，很多钢铁股票涨得非常好。
钢铁行业占全国碳排放总量大概有15%，应该说是制造业中最大的碳排放来源。主要是由于他们采用焦炭来冶金，焦炭主要有三个作用，第一个是作为燃料，第二个是作为还原剂，第三个是作为股价支撑，来实现铁矿石还原成铁的过程，氢气作为还原剂和燃料，能够替代焦炭实现这样的功能和作用。
目前欧盟包括瑞典等几个国家正在开展氢能替代焦炭的实验，综合信息来看，我们国家的宝钢、酒钢等企业，也在进行对应的研究或者是中小示范的项目，但没有进行工业化的运行。
从现有的数据来看，氢能替代焦炭冶金的前景非常广阔。 根据我们的统计，2020年钢铁行业的用煤大概7.3亿吨，如果被氢气去完全替代的话，这个需求会非常旺盛。
以瑞典的项目进行数据测算的话，大概450万吨的钢铁，需要150亿度电进行制氢。我们按照2020年10.5亿吨粗钢计算，大概需要3.5亿度电的体量，相当于2020年电力生产的47%。
也就是说，即便有10%的钢铁产量被氢气替代的话，我们国家至少也要有5%的电用于制氢去供给钢铁行业，所以这个市场是非常大的。
氢能的电池产业链主要包括制氢、加气站、燃料电池系统，还有燃料电池的一些应用。现在国家也出台了很多的政策，包括新能源的产业发展规划，包括2020年9月份的时候，下发了关于开展燃料电池 汽车 示范应用的通知，给予了行业比较大力度的补贴政策。
京津冀、长三角、珠三角，包括四川、山东大概31个省市级的区域性的政策和规划，也陆续出台，去支持地方的制氢产业的发展。
现在来看，跟钢铁行业的氢能冶金不同，氢能燃料电池产业基本上已经进入了商业化时期，应该很快就会实现大规模的应用，同时很多的大型央企也在布局氢气产业。
目前中石油、中石化包括国家能源集团，还有中船重工、东方电气、东方集团等大型的央企都在参与氢气产业。 根据中国的氢能联盟预测，2050年氢能在中国的能源体系的占比要达到10%，氢气的需求量将达到6000万吨，其中用于交通运输领域大概在2500万吨，基本上是在现在氢能产量的基础上翻一番的水平。
当然燃料电池的推广还有一些问题，最重要的是成本比较高，经济性还面临一定的挑战。目前氢燃料电池发动机比较贵，导致价格大概是燃油车的三倍，是电车的两倍左右，而且配套的加氢站费用也比较贵，一个加氢站大概建设费用是1500万左右，而且现在看的话，氢气的价格也比较高，每公斤的氢气大概在60~80元。
根据跟电动车和汽油车的对比，只有氢气降到40元以下，才有竞争的基础。
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三、CO2的扑集和封存(CCS)技术有哪些
碳捕捉和储存技术ccs
12月7日，联合国气候变化大会如期在哥本哈根拉开帷幕，来自192个国家和地区的代表出席了这次峰会。几日下来，大会火药味十足，俨然成吵架大会。
虽然各国的“减排目标”还处于拉锯战中，如何达到这些减排目标将是接下来各国关注的问题，于是，“碳捕捉技术”再次成为媒体关注焦点。
相对于人造火山或是太空反光镜这类不靠谱的科技狂想，二氧化碳捕集封存技术（ccs技术）被认为更能拯救地球。众所周知，人类为防止气候变暖需要节能减排，特别是减少二氧化碳的排放。减排路径有许多，但对于以燃煤为主要能源的国家，减少燃煤使用代价高昂，因此ccs成为重要替代选择，因此对那些不愿改变能源消费结构的国家来说，这有极大吸引力。
国人也许对碳捕获技术稍感陌生，殊不知它“正是当今世界上国际最热门的气候变化领域最前沿、最重大的话题之一，国际政治领袖们无不投以巨大关注”。早在去年年底，央行行长周小川就曾畅谈过“碳捕获”的深意，并认为金融业在这方面大有可为。而根据浙大相关专家的看法，国外许多科研机构早已经从中嗅到了巨大的利益诱惑，并悄悄把目标瞄准了国内碳排技术市场。
原始大气中二氧化碳的浓度非常高，并不适宜人类生存，地球是通过把二氧化碳固化后埋在地下（即成煤成油的过程），从而降低了大气中二氧化碳的浓度，变得适宜人类生存了。现在的情况，正好相反，人类通过开采煤、油，把埋在地下的二氧化碳挖了出来，再排放到大气中，大气的二氧化碳浓度就增加了，随之而来的就是温室效应带来的一系列影响。
这实际是对工业革命，化石能源疯狂利用的一种嘲讽和报复。后工业时代注定要解决工业革命的麻烦。
1850年全球co2排放量仅为2亿吨，到2005年则增加到259亿吨。这其中，全球化石燃料的消费主要集中在工业、电力和交通运输部门，其co2排放量约占全球co2排放总量的63.09%～72.96%。
现在，全球各国首脑希望人类在2050年时，把气温控制在不超过1850年时多2摄氏度。
如何减少大气中的二氧化碳排放量，科学家们已经想了各种办法。
第一步是“碳捕获”。据方梦祥教授介绍，目前国际上比较成熟的是化学吸收法，简单来说就是利用co2和某种吸收剂之间的化学反应，将co2气体从烟道气中分离出来，目前科学家已经找到了多种性能优良而环保的吸收剂。还有一种方法叫“膜”分离法，化石燃料燃烧后的烟气在通过膜时被分类处理了，有的会溶解并通过，有的却通不过被“拦截”了。为了提高二氧化碳的减排效率，科学家还发明了一种富氧燃烧法，用纯氧燃烧使得排放的co2纯度更高。据悉，目前国际上像美、英、挪威包括中国都有一些碳捕捉试验项目，其中碳的捕捉效率可以高达90%。
“捕碳”还不是最难的，而且，“就算是把捕捉到的co2再利用，拿去生产碳酸饮料，最后co2还是排到了大气中”，科学家需要把co2安全而永久地“封存”起来，这种碳捕捉与储存技术被称为ccs（即carbon
capture and storage的缩写）技术。
科学家目前主要的思路是“封到地下”，包括深海存储和地质储存。先说“深海存储”，要知道，海洋是全球最大的co2贮库，其总贮量是大气的50多倍，在全球碳循环中扮演了重要角色。将co2进行海洋储存的方式，主要是通过管道或船舶将co2运送到海洋储存地点，然后将co2注入海底，在海底的co2水最后会碳化并保存下来。这个方法也有一定隐患：“co2是通过船舶用高压打入海底的，万一co2发生泄漏后果不堪设想，特别是海震时常发生。”
目前科学家认为相对可行的是地质储存，把co2打入地下1～2千米的盐水层，在这样的深度，压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”，并缓慢固化，就像地下的煤炭石油一样。在这样的状态下，二氧化碳才不容易泄漏。“另外，这片岩体的结构要好，有足够多的空间来容纳二氧化碳，而且具有连续性，面积够大。据预测全球盐水层的储量达到10万亿吨，可以储存1000年。
到现在为止，全球共有三个成功的ccs项目在进行中。美国weyburn-midale项目填埋的是北达科他萨斯喀彻温省一座废弃油田的煤炭气化厂产生的二氧化碳。英国石油公司经营的阿尔及利亚萨拉油田项目把从当地生产的天然气中提取的二氧化碳输入地下。挪威大型石油天然气公司国家石油公司也在北海有两处类似的项目。另外，全球有上百个ccs项目正在建设中。
在国内，继北京的华能高碑店项目后，华能石洞口第二电厂碳捕获项目7月份在上海开工，该项目总投资1.5亿元，今年年底将建成，预计年捕获二氧化碳10万吨，并号称是全球最大的燃煤电厂碳捕获项目。
虽然目前ccs技术仍在实验阶段，其技术能否收到预期效果还有待证实，但成本之高已经叫人咋舌。根据麻省理工大学去年发表的一份报告，捕捉每吨二氧化碳并将其加压处理为超临界流体要花费30-50美元，将一吨二氧化碳运送至填埋点埋藏需要花费10-20美元。这也就是说，发电厂每向大气中排放一吨二氧化碳就要支付40-70美元，欧盟现行的碳价格则为8－10欧/吨，这一数字也接近联合国政府间气候变化专门委员会建议的碳价格的中间值。
方梦祥教授也给记者简单算了一笔账：比如，燃烧1吨煤要排放出2吨的co2，现在的煤价按600元/吨计，加上碳排放增加的600多元，成本增加了一倍，而燃烧1吨煤可以发电300度，摊到每度电上，就是电价增加70%-90%，而如果把生产、运输、销售中增加的碳价格核算到每件商品上，最后就能算出该商品的碳排放价。“如果征收起碳税来，这个数字将是很可观的。”无怪乎，有专家称石油交易之后碳排放交易最具潜力，全球碳排放市场将成为未来最大的市场。
与此同时，各国资本已经开始觊觎这个产业，欧盟委员会已明确表示，欧盟计划直接投资80亿欧元用于ccs领域的技术研发。“这对我们来说，既是挑战也是机遇，现在，国外许多机构早已经瞄准了国内碳排技术市场，像我们浙江大学已经跟欧盟、美国能源部、英国等建立起技术合作关系，其实，我们国内的碳捕捉技术成本相比国外要低廉很多，如果可以抢占一些市场份额还是大有可为的，可惜，目前国内企业很少能有这样的眼光。”方梦祥教授说。（青年时报）
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碳捕获技术简介
目前,主要有四种不同类型的co2收集与捕获系统:
燃烧后分离(烟气分离)、燃料前分离(富氢燃气路线)、富氧燃烧和工业分离(化学循环燃烧),每种捕获技术的技术特点及其成熟度见下表。
在选择捕获系统时,燃气流中co2浓度、燃气流压力以及燃料类型(固体还是气体)都是需要考虑的重要因素。
对于大量分散型的co2排放源是难于实现碳的收集,因此碳捕获的主要目标是像化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等co2的集中排放源。
针对排放的co2的捕获分离系统主要有3类:燃烧后系统、富氧燃烧系统以及燃烧前系统。
燃烧后系统介绍
燃烧后捕获与分离主要是烟气中co2与n2的分离。化学溶剂吸收法是当前最好的燃烧后co2收集法,具有较高的捕集效率和选择性,而能源消耗和收集成本较低。除了化学溶剂吸收法,还有吸附法、膜分离等方法。
化学吸收法是利用碱性溶液与酸性气体之间的可逆化学反应。由于燃煤烟气中不仅含有co2、n2、o2和h2o,还含有sox、nox、尘埃、hcl、hf等污染物。杂质的存在会增加捕获与分离的成本,因此烟气进入吸收塔之前,需要进行预处理,包括水洗冷却、除水、静电除尘、脱硫与脱硝等。
烟气在预处理后,进入吸收塔,吸收塔温度保持在40~60℃,co2被吸收剂吸收,通常用的溶剂是胺吸收剂(如一乙醇胺mea)。然后烟气进入一个水洗容器以平衡系统中的水分并除去气体中的溶剂液滴与溶剂蒸汽,之后离开吸收塔。吸收了co2的富溶剂经由热交换器被抽到再生塔的顶端。吸收剂在温度100~140℃和比大气压略高的压力下得到再生。水蒸汽经过凝结器返回再生塔,而co2离开再生塔。再生碱溶剂通过热交换器和冷却器后被抽运回吸收塔。
富氧燃烧系统介绍
富氧燃烧系统是用纯氧或富氧代替空气作为化石燃料燃烧的介质。燃烧产物主要是co2和水蒸气,另外还有多余的氧气以保证燃烧完全,以及燃料中所有组成成分的氧化产物、燃料或泄漏进入系统的空气中的惰性成分等。经过冷却水蒸汽冷凝后,烟气中co2含量在80%
~98%之间。这样高浓度的co2经过压缩、干燥和进一步的净化可进入管道进行存储。co2在高密度超临界下通过管道运输,其中的惰性气体含量需要降低至较低值以避免增加co2的临界压力而可能造成管道中的两相流,其中的酸性气体成分也需要去除。此外co2需要经过干燥以防止在管道中出现水凝结和腐蚀,并允许使用常规的炭钢材料。
在富氧燃烧系统中,由于co2浓度较高,因此捕获分离的成本较低,但是供给的富氧成本较高。目前氧气的生产主要通过空气分离方法,包括使用聚合膜、变压吸附和低温蒸馏。
燃烧前捕获系统介绍
燃烧前捕获系统主要有2个阶段的反应。
首先，化石燃料先同氧气或者蒸汽反应,产生以co和h2为主的混合气体(称为合成气),其中与蒸汽的反应称为“蒸汽重整”,需在高温下进行;对于液体或气体燃料与o2的反应称为“部分氧化”,而对于固体燃料与氧的反应称为“气化”。待合成气冷却后,再经过蒸汽转化反应,使合成气中的co转化为co2,并产生更多的h2。最后,将h2从co2与h2的混合气中分离,干燥的混合气中co2的含量可达15%~60%,总压力2~7mpa。co2从混合气体中分离并捕获和存储,h2被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机,进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。
这一过程也即考虑碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电(igcc)。从co2和h2的混合气中分离co2的方法包括:变压吸附、化学吸收(通过化学反应从混合气中去除co2,并在减压与加热情况下发生可逆反应,同从燃烧后烟道气中分离co2类似)、物理吸收(常用于具有高的co2分压或高的总压的混合气的分离)、膜分离(聚合物膜、陶瓷膜)等。
碳捕捉与封存技术
碳捕获和封存(以下简称ccs)是一种将工业和能源排放源产生的co2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程。ccs主要由捕获、运输、封存三个环节组成。
碳捕获
co2的捕获，指将co2从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩的过程。
对于大量分散型的co2排放源是难于实现碳的收集,碳捕获的主要目标是化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等co2的集中排放源。目前针对化石燃料电厂的捕获分离系统主要有三种，即燃烧后捕获系统、燃烧前捕获系统和氧化燃料捕获系统。
co2捕获已经在一些工业应用中采用,马来西亚一家工厂采用化学吸附工艺,每年从燃气电厂的烟道气流中分离出0·2×106t的co2,用于尿素生产。美国北达科他州煤气化工厂采用物理溶剂工艺,每年从气流中分离出3·3×106t的co2,用于生产合成天然气,捕获的一部分co2用于加拿大的强化采油项目。
碳运输
co2的运输,指将分离并压缩后的co2通过管道或运输工具运至存储地。第一条长距离的co2输送管道于20世纪70年代初投入运行。在美国,有超过2,
500公里的co2输送管道,通过这些管道,每年有大约40×106t的co2被运输到德克萨斯州用于强化采油。
碳封存
co2的存储,指将运抵存储地的co2注入到如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层或者深海海底或海床以下的地质结构中。
这个过程涉及许多在石油和天然气开采和制造业中研发和普遍应用的技术,如用泵向井下注入co2,并通过在井底部的凿孔或筛子使co2进入岩层。
此外co2回注油田可以提高采油率,在煤层中注入co2,可以回收煤层气,这个过程也就是通常所说的强化采油(eor)和强化采煤层气(ecbm)。目前有三个工业规模(大于1×108tco2/a)的项目在采用这种技术:北海的斯莱普内尔(sleipner)项目、加拿大的韦本(weyburn)项目和阿尔及利亚的萨拉赫(salah)项目。
碳运输技术简介
在co2运输方面,目前最可行的办法是利用管道输送。
管道是一种已成熟的市场技术,将气态的co2进行压缩可以提高密度,从而可降低运输成本。也可以利用绝缘罐将液态co2装在罐车中进行运输。在某些情况下,使用船舶运输co2从经济角度讲更具有吸引力,尤其是需要长途运输或需将co2运至海外时,但由于这种情况需求有限,故而目前运输规模较小。在技术上,公路和铁路罐车也是切实可行的方案。然而,除小规模运输之外,这类运输系统与管道和船舶相比则不经济,不大可能用于大规模运输。
目前,美国等国家在管道运输技术方面已很成熟,需要解决的问题是如何降低运输成本。
运输成本主要取决于管道长度和管道直径,而由于捕获(包括压缩)成本非常高,使得运输成本在整个成本中所占比例较低。因此只要捕获和封存成本较低,或为了获得其他一些收益(如提高油田采收率),许多国家不惜长距离运输的高成本远距离输送co2。
例如美国为提高原油采收率,采用远距离输送高压液态co2,最长的输送管是绵羊山脉(sheep
mountain)运输管道,它将南科罗拉多州的co2运至得克萨斯的二叠纪盆地,距离为656km。
碳封存技术简介
碳封存是指将捕获、压缩后的co2运输到指定地点进行长期封存的过程。
目前,主要的封存方式有地质封存、海洋封存和碳酸盐矿石固存等等。另外,一些工业流程也可在生产过程中利用和存储少量被捕获的co2。
但是,从普通电厂排放、未经处理的烟道气仅含有大约3%~16%的co2,可压缩性比纯的co2小得多,而从燃煤电厂出来经过压缩的烟道气中co2含量也仅为15%,在这样的条件下储存1t
co2大约需要68m3储存空间。因此,只有把co2从烟气里分离出来,才能充分有效地对它进行地下处理。
在将co2封存到地下之后,为了防止co2泄漏和或迁移,需要密封整个存储空间。因此,选择一个合适的具有良好封闭性能的封存盖层也十分重要,它可以起到一个“盖子”的作用,以确保能把co2长期地封存在地下。
比较有效的办法是利用常规的地质圈闭构造,它包括气田、油田和含水层,对于前两种,由于他们是人类能源系统基础的一部分,人们已熟悉他们的构造和地质条件,所以利用它们来储存co2就比较便利和合算;
而含水层由于其非常普遍,因此在储存co2方面具有非常大的潜力。
根据碳封存地点和方式的不同,可将碳封存方式分为地质封存,海洋封存、碳酸盐矿石固存以及工业利用固存等。其中,每种封存方式又包括不同的具体技术,他们的发展现状见下表。
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碳捕捉与封存技术的发展现状
现在,
ccs技术已受到国际科技和产业界的密切关注。由于其与现有能源系统基础构造的一致性,受能源资源条件限制较小,该技术尤其受到工业化国家的广泛关注与密切重视,美国、欧盟和加拿大等都制定了相应的技术研究规划,开展ccs技术的理论、试验、示范及应用研究。根据国际能源署的统计,截至到目前,全世界共有碳捕获商业项目131个,捕获研发项目42个,地质埋存示范项目20个,地质埋存研发项目61个。其中,比较知名的有挪威sleipner项目、加拿大weyburn项目和阿尔及利亚in
salah项目等。
近年来,欧美国家又开始把火力发电厂排放的co2作为主要储存对象,开始进行地下储存的实验。2002年11月开始,美国能源部在西维吉尼亚新港口美国电力能源公司(aep)的山顶电厂开展利用地质学方法存储co2的研究项目;
2003年2月,欧盟委员会资助的“二氧化碳储存”研究项目在丹麦、德国、挪威与英国开展储存发电厂排放的co2储层性质的研究;目前,在示范项目方面,全球范围内已有几个250mw规模的igcc燃煤电厂建成。在ccs实验项目方面,
2004年9月14日在澳大利亚墨尔本召开的世界碳固存领导人论坛上,国际合作推动的10个实验改进技术项目得到确认,与会的国家对碳固存的国际合作均表示出浓厚的兴趣。
以上述已经进行的项目和实验说明,
ccs技术是一项极具潜力的减少co2排放的前沿技术,该技术有可能在经济发展与环境保护两个方面实现双赢局面。因此,我国也应密切关注ccs技术的研究现状和最新进展,及早开展相关技术研究规划和理论与试验的示范与应用。
案例：
以美国为例，美国于2000年开始由美国能源部主持正式开展co2封存研究和发展项目,其中将地质封存和海洋封存列为主要研究领域,同时研究陆地生态系统(森林、土壤、植被等)对二氧化碳的隔离作用,并制订了详细的技术路线图,详情见下表
2005年美国已开展了25个co2地下构造注入、储存与监测的外场试验,并已进入验证阶段。
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我国碳捕集与封存技术发展前景及行动
中国的国情、发展阶段和能源结构决定了碳捕集与封存技术（ccs）是中国应对气候变化的一项重要战略选择，也是全球碳捕集与封存最具潜力的市场；虽然该技术仍处于研发和示范阶段，但国内高校、科研机构和企业已积极行动，取得进展，中国ccs中心筹建的可行性研究也在进行之中；全面认识ccs技术本身及发展中存在的问题，对于中国提高技术研发能力、应对气候变化能力和综合竞争力具有重要意义。
中国应对气候变化的重要选择：碳捕集与封存
《京都议定书》的生效为人类共同应对气候变化提供增添了希望，但通过提高能效、使用可再生能源等来减少二氧化碳排放的技术手段仍比较单一，而以能源驱动的现代社会，化石燃料仍将继续是主要的能源供给，二氧化碳等温室气体的减排面临巨大压力。要实现温室气体浓度稳定在一定水平，还需要采用综合的减排措施，在这样的背景下，ipcc特别推荐碳捕集与封存技术，以期来共同灵活应对温室气体到减排。
所谓二氧化碳的收集与储存，及时收集化石燃料燃烧产生的二氧化碳，并在天然地下储层中长期储存，以减少二氧化碳向大气排放。这项技术手段不但是全球温室气体减排的重要选择，而且是减少大气中二氧化碳浓度的根本措施，能够真正实现能源利用的近零排放。
近年来，中国快速的经济增长对能源的需求日益增加，温室气体排放量已位居世界前列，而中国又是一个深受气候变化影响的发展中国家，极端天气事件频发。目前以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构，使碳捕集与封存在中国应用前景极其广阔，也必将成为中国碳减排和应对气候变化的重要技术选择。
中国ccs：仍处于研发阶段
从20世纪70年代起，我国开始注意二氧化碳提高石油采收率的研究工作。但与国际先进的做法相比，中国的ccs研究与开发还处于前期。二氧化碳捕集只适用于一些二氧化碳纯度高、比较容易捕集的炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程。整体看，目前我国的二氧化碳捕集与封存仍处于实验室阶段，而且大都采用燃烧后捕集的方式，工业上的应用也主要是提高采油率。
但是近年来中国在ccs的研究上作了很多工作，从2003年开始中国政府就参加了碳捕集领导人论坛。“973计划”、“863计划”在内的国家重大课题都对ccs进行了研究。此外，华能和神华等大型公司也对ccs进行规划、研究和示范。2008年7月16日，我国首个燃煤电厂二氧化碳捕集示范工程——华能北京热电厂二氧化碳捕集示范工程正式建成投产，标志着二氧化碳气体减排技术首次在我国燃煤发电领域得到应用。
作为发展中国家第一个ccs中心，煤炭信息研究院将与国际能源署合作开展筹建“中国ccs中心”的工作。它将积极推动中国ccs技术的研发与示范、技术转移和信息共享。
ccs面临的现实挑战
虽然ccs作为一种消除温室气体的根本技术途径，具有很大的发展潜力，但它的应用将极大地改变传统的能源生产方式，影响经济成本；对地质结构、海洋生态、人体健康和地球循环系统具有极大不确定性，影响人类生存环境；它的应用还将改变人们现有认知、现存法律法规及政策，影响社会承受度。所以，ccs面临一下问题：
成本太高。目前估计ccs的应用将使发电成本增加大约0.01-0.05美元/千瓦时，并消耗20%以上的能源，这将阻碍ccs的发展。
健康、安全和环境风险。在ccs的应用中，将存在管道运输相关联的风险、地质封存渗漏引发的风险、二氧化碳注入海洋的风险等，这些风险将不可预见地影响人体健康、安全和生态环境。ccs所具有的潜在风险一直是社会难以接受的主要顾虑，也阻碍着ccs的发展。
相关法律与法规的欠缺，没有一个合适的法律框架以推进地质封存的实施，也没有考虑到相关的长期责任。
认识不足、源汇匹配、风险评价与监测等其他问题。目前对ccs的认识存在不足；对捕获、运输和封存技术本身还要深入研究；还要更好地了解和封存地点的主要二氧化碳源的距离并建立捕获、运输和封存的成本曲线；并需要在全球、地区和局部层面上改进对封存能力估算，要更好地了解长期封存、流动和渗漏过程等等。
因此在ccs的发展上，我们要加强与国际合作，积极利用国外的资金和技术，适应中国的经济社会发展现状，进行谨慎部署、推广应用。
国家对ccs技术的发展给予了高度重视，ccs技术作为前沿技术已被列入国家中长期科技发展规划；在国家科技部2007年的《中国应对气候变化科技专项行动》中，ccs技术作为控制温室气体排放和减缓气候变化的技术重点被列入专项行动的四个主要活动领域之一。“十一五”期间，国家“863”计划也对发展ccs技术给予很大支持。2007年6月国家发改委公布的《中国应对气候变化国家方案》中强调重点开发co2的捕获和封存技术，并加强国际间气候变化技术的研发、应用与转让。
我国与国际社会一起积极开展了ccs技术研究与项目合作。2007年启动了“中欧碳捕获与封存合作行动fcoach)”，12个欧方机构和8个中方机构参与了coach行动。2007年11月20日，启动了“燃煤发电二氧化碳低排放英中合作项目”。2008年1月25日，中联煤层气有限责任公司以下简称“中联煤”与加拿大百达门公司、香港环能国际控股公司签署了“深煤层注入/埋藏二氧化碳开采煤层气技术研究”项目合作协议。自2002年以来，中联煤和加拿大阿尔伯达研究院已在山西省沁水盆地南部合作，成功实施了浅部煤层的co2单井注入试验。中国石油作为肩负经济、政治和社会责任的大型国企．为展现保护环境的良好社会形象，率先在国内开展了利用ccs技术提高油田采收率的研究与应用工作，于2007年4月启动了重大科技专项及资源综合利用研究”。
来自：国际能源网
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我感觉这个东西有点象讹诈。
中国根本没有这方面的原创技术，完全只能靠购买技术和设备来运行，等于帮欧美养了一个大产业，以此维系碳排放企业（尤其是火电企业）苟延残喘。回收利用二氧化碳目前唯一能得到直接经济效益的就是石油企业，能加气驱油。
搞ccs不是长远可行之路，成本太高，而且浪费资源，还不如彻底一点，挥泪斩马谡，老老实实搞新能源！而不是让不可持续的化石能源产业（煤炭石油火电）借尸还魂，挤占可再生能源研发的宝贵资源。
