科研前沿：燃煤機組的負碳排放潛力

  2023-08-15         0次

中國的煤電機組低碳轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)巴黎協(xié)定1.5度溫控目標以及碳中和目標的關(guān)鍵，生物質(zhì)摻燒并耦合碳捕集與封存技術(shù)（Biomass and Coal co-firing Power unit with Carbon Capture and Storage, 下文簡稱BCP-CCS）作為一項重要的負碳排放技術(shù)，可能帶來新思路。由于生物質(zhì)具有二氧化碳吸收和燃料替代的作用，同時碳捕集與封存技術(shù)可吸收煤電機組的終端排放，該技術(shù)可避免煤電強制淘汰的副作用，甚至有望幫助電力部門實現(xiàn)負碳排放（除了自身減排外，還可移除空氣中的二氧化碳）。

11月3日，清華大學(xué)地學(xué)系副教授蔡聞佳課題組在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）在線發(fā)表題為“Alternative Pathway to Phase Down Coal Power and Achieve Negative Emission in China”的研究，探究了中國燃煤機組通過生物質(zhì)摻燒及碳捕獲與封存技術(shù)實現(xiàn)負碳排放的潛力。

該研究首先對中國可持續(xù)利用及開發(fā)的生物質(zhì)資源潛力進行了評估，并基于中國4536個燃煤機組的空間位置、裝機容量、投產(chǎn)年份等信息，以及碳捕集與封存的空間位置，完成了在不同的混燃比例需求下生物質(zhì)源-燃煤機組-碳封存匯的空間匹配。隨后，該研究構(gòu)建了BCP-CCS技術(shù)在全生命周期下二氧化碳排放及度電發(fā)電成本的綜合評估框架。該研究充分考慮了燃煤機組的空間異質(zhì)性特征，在一廠一策的模擬評估基礎(chǔ)上，探究了中國電力部門潛在的負碳排放潛力并討論了關(guān)鍵影響因素。

研究結(jié)果顯示，在生物質(zhì)資源充足（農(nóng)林剩余物及邊際土地上種植能源作物），混燃技術(shù)取得重大突破（0%、100%的混燃比例均可實現(xiàn)）的情景下，中國燃煤機組若在2025年改造BCP-CCS，將有望實現(xiàn)4億噸的負碳排放。由于燃煤機組具有一旦改造便可以實現(xiàn)負碳直至自然退役，且我國燃煤機組較為“年輕”，若盡早改造，中國電力部門在2025-2060年間有望實現(xiàn)102億噸的負碳排放量，該總量約為中國所有行業(yè)及部門一年的二氧化碳排放總量。

研究指出，中國煤電部門實現(xiàn)負碳是有條件的。只有在生物質(zhì)資源供給總量為現(xiàn)在農(nóng)林剩余物總量的1.65倍，且混燃比例可突破70%的情況下，實現(xiàn)負碳排放的燃煤機組才能夠抵消不適宜BCP-CCS技術(shù)機組的正向排放，從而實現(xiàn)全行業(yè)負碳。此外，考慮到機組本身的投產(chǎn)時間及壽命，研究還討論了推遲改造帶來的影響。結(jié)果顯示，在不同的生物質(zhì)資源供給及技術(shù)突破情景下，每推遲一年改造，累計負排放量將下降0.6～3.5億噸。此外，該研究還對該技術(shù)的經(jīng)濟性進行了評估。結(jié)果顯示在歐盟當前的碳價水平下（約75.5美元/噸），約有1.9%～41%（考慮不同生物質(zhì)資源供給及技術(shù)改造情景）的燃煤機組有機會盈利。