碳捕捉的“圣杯”持續(xù)迷惑煤炭行業(yè)

十多年來，美國(guó)能源部對(duì)碳捕集與封存（CCS）技術(shù)的重視與期望成為其相關(guān)政策制定的主要推動(dòng)因素。該技術(shù)最初推廣目的是為了實(shí)現(xiàn)溫室氣體CO2的減排目標(biāo)。到現(xiàn)如今，該技術(shù)的推廣則成為特朗普政府在明面上對(duì)不斷衰退的美國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)進(jìn)行資助的一種手段。

 

北美地區(qū)在碳捕集研究與發(fā)展上已經(jīng)花費(fèi)了數(shù)十億美元，并且年年如例行公事般地不斷重復(fù)對(duì)CCS技術(shù)發(fā)展的樂觀預(yù)測(cè)。

 

然而，在發(fā)展CCS技術(shù)15年時(shí)間后，現(xiàn)如今美國(guó)僅有一個(gè)燃煤碳捕集項(xiàng)目——位于休斯頓南部的NRG能源公司的Petra Nova項(xiàng)目仍在運(yùn)行。北美第二個(gè)大型電廠CCS項(xiàng)目——薩省電力局SaskPower的邊界大壩項(xiàng)目目前正在加拿大運(yùn)行。

 

本報(bào)告對(duì)北美區(qū)4個(gè)燃煤電廠有關(guān)CCS的項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)查，這4個(gè)項(xiàng)目分別是：Petra Nova項(xiàng)目，邊界大壩項(xiàng)目，南方電力公司（Southern Company）位于密西西比的Kemper項(xiàng)目，以及杜克能源公司（Duke Energy）位于印第安納州的Edwardsport電廠。

 

 

Petra Nova項(xiàng)目和邊界大壩項(xiàng)目采用的是燃燒后CO2捕集技術(shù)，而Kemper項(xiàng)目最初采用的是煤氣化技術(shù)，對(duì)CO2進(jìn)行燃燒前脫除，但該項(xiàng)目的氣化設(shè)備和CO2捕集部件在運(yùn)行不久后就遭到了廢棄。Edwardsport電廠最初因具備良好條件而推廣碳捕集項(xiàng)目，但隨后因高昂的成本放棄了這一想法。該電廠使用的煤氣化技術(shù)是進(jìn)行燃燒前CO2捕集的必要條件。

 

盡管Petra Nova項(xiàng)目和邊界大壩項(xiàng)目目前正在運(yùn)行，但實(shí)際上仍然只是個(gè)示范點(diǎn)。Petra Nova項(xiàng)目?jī)H捕集W．A． Parish電廠4個(gè)燃煤機(jī)組中的一個(gè)燃煤機(jī)組的超3成廢氣。該項(xiàng)目成本高昂，已花費(fèi)超10億美元。邊界大壩項(xiàng)目是本報(bào)告分析的4大項(xiàng)目中規(guī)模最小的項(xiàng)目，但由于運(yùn)行中不斷出現(xiàn)的問題，成本不斷增加，使得該項(xiàng)目已花費(fèi)將近110億美元。Petra Nova項(xiàng)目和邊界大壩項(xiàng)目在收入上主要依賴將其捕集到的CO2出售給石油行業(yè)，用于提高石油采收率（EOR），但對(duì)于其他煤炭發(fā)電廠來說，這種選擇并不可行。

 

Edwardsport項(xiàng)目和Kemper項(xiàng)目所采用的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)從頭到尾就是一場(chǎng)災(zāi)難，這兩個(gè)項(xiàng)目建設(shè)成本不僅高得離譜，花費(fèi)了巨大代價(jià)，而且還難以運(yùn)行。

 

大規(guī)模使用CCS技術(shù)需要建設(shè)龐大的管道網(wǎng)（以及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施），以便將捕集到CO2運(yùn)輸至封存點(diǎn)，而在如何發(fā)展CCS技術(shù)的討論中對(duì)這一問題卻沒有給與太多關(guān)注。建設(shè)這樣一個(gè)管道網(wǎng)毫無疑問需要巨額花費(fèi)，并且需要消耗大量時(shí)間。不僅如此，捕集CO2→將其運(yùn)輸至封存點(diǎn)→將捕集到的CO2注入地面這一過程需要大量的水。

 

本報(bào)告同時(shí)還提到服務(wù)年限過長(zhǎng)的美國(guó)燃煤電廠為了適應(yīng)CCS技術(shù)改造，需要花費(fèi)巨額成本對(duì)其設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。一半以上的燃煤電廠已有40的服務(wù)歷史，為了確保設(shè)施能在新的CCS設(shè)備20－30年的使用期內(nèi)持續(xù)運(yùn)行，電廠所有者就必須對(duì)工廠設(shè)施進(jìn)行翻新重建。邊界大壩項(xiàng)目就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，SaskPower為了確保工廠設(shè)施的運(yùn)行期限能夠與CCS改造相匹配，對(duì)發(fā)電區(qū)進(jìn)行重建，費(fèi)用超過3．3億美元。這種投資是在特定地點(diǎn)、針對(duì)特定工廠的投資，因而沒有任何潛在的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

 

隨著低成本、零排放的風(fēng)能和太陽能，以及資源豐富且成本較低的天然氣供應(yīng)量的不斷增加，電力行業(yè)需要進(jìn)行改革，從而開展了CCS技術(shù)實(shí)驗(yàn)。

 

從目前現(xiàn)狀來看，沒有進(jìn)行CCS技術(shù)改造的煤炭廠正面臨越來越難以與風(fēng)能、太陽能資源相競(jìng)爭(zhēng)的局面。每噸增加60美金的碳捕集成本，或者按照提倡者們所鼓吹的最終實(shí)現(xiàn)每噸增加30美金的成本將進(jìn)一步削弱燃煤競(jìng)爭(zhēng)力。

 

 

CCS技術(shù)改造帶來的趨勢(shì)會(huì)進(jìn)一步削弱其經(jīng)濟(jì)效益。附加在燃煤機(jī)組的CCS技術(shù)改造成本在現(xiàn)如今各燃煤機(jī)的運(yùn)行時(shí)間并不飽和的情況下，只會(huì)增加每個(gè)機(jī)組單元的成本，造成一種越來越糟的惡性循環(huán)，使得工廠越來越不經(jīng)濟(jì)，CCS技術(shù)改造設(shè)備也最終成為閑置資產(chǎn)。在充分意識(shí)全國(guó)（以及全球）發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)面臨著各種消費(fèi)者對(duì)現(xiàn)代化市場(chǎng)發(fā)展需求的情況下，公共事業(yè)行業(yè)迅速?gòu)幕d燃煤轉(zhuǎn)向更清潔、分布更廣的能源，從而使得碳捕集逐漸成為過時(shí)的觀點(diǎn)?？傊?，高風(fēng)險(xiǎn)、高成本的碳捕集技術(shù)投資在之前可能可行，但現(xiàn)如今這些投資將不再現(xiàn)實(shí)——碳捕集技術(shù)高昂的成本實(shí)在令人望而卻步。

 

盡管本報(bào)告主要圍繞美國(guó)電力市場(chǎng)，但本報(bào)告的發(fā)現(xiàn)對(duì)任何考慮廣泛采用CCS技術(shù)的國(guó)家來說都起著警示作用。CCS技術(shù)普遍成本高昂，無法達(dá)到商業(yè)規(guī)模，對(duì)于碳捕集后的運(yùn)輸、捕集到的CO2的注入和儲(chǔ)存也存在嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)問題。更重要的是，當(dāng)下市場(chǎng)存在著更可靠、更便宜的發(fā)電能源。