东芝探索“完美能源”:以可再生能源制取绿氢,全程零碳排
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。
近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。
放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。
日本能源转型历程
“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。
据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。
东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上
典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。
当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。
纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。
张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”
他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。
氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。
实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。
今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。
“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。
宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。
福岛氢能研究基地(FH2R)
在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。
FH2R系统概览
该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。
校对:刘威
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。
中国船级社(CCS)成立于1956年,总部设在北京。中国船级社作为交通部直属事业单位,实行企业化管理中国船级社是国家的船舶技术检验机构,中国从事船舶入级检验业务的专业机构,国际船级社协会的正式会员。中国船级社不但在船舶、海上设施、集装箱以及相关I业产品领域从事提供检验业务, 还在可再生能源、交通运输、基础设施、大型钢结构等领域普遍开展认证、审核、监理、检测、评估、试验、咨询、培训等服务。安全、环保,为客户和社会创造价值。中国船级社坚持“技术立社、 诚信为本、与众不同、国际- -流"的建社方针,承“客户第一、优质服务”的价值理念,牢牢把握服务国家水运安全、维护国家海事权益、推进造船强国建设的根本要求,努力建设与海洋强国相适应的国际-流船级社。
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低碳技术可分为3个类型:第一类是减碳技术,是指高能耗、高排放领域的节能减排技术,煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发技术等。第二类是无碳技术,比如核能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源技术。在过去10年里,世界太阳能电池产量年均增长38%,超过it产业。全球风电装机容量2008年在金融危机中逆势增长28.8%。第三类就是去碳技术,典型的是二氧化碳捕获与埋存(ccs)。
是中国船级社认证。
中国船级社(CCS)成立于1956年,总部设在北京。
中国船级社作为交通部直属事业单位,实行企业化管理中国船级社是国家的船舶技术检验机构,中国唯一从事船舶入级检验业务的专业机构,国际船级社协会的正式会员。
中国船级社依据国家有关法规和国际公约、规则,为船舶、海上设施及相关工业产品提供技术规范和标准,提供入级检验、鉴证检验、公证检验、认证认可服务,以及经中国政府、外国(地区)政府主管机关授权,开展法定检验和有关主管机关核准的其他业务。
扩展资料
前身:
中国船级社(CCS)的前身是中华人民共和国船舶检验局,成立于1956年,是我国制订船舶规范和对船舶及其材料和设备进行检验的专门机构。
中国船级社与英国劳埃德船级社、美国船级社、挪威船级社等10家著名的船级社都是国际船级社协会(IACS)的正式会员,是中国唯一从事船舶入级的风险管理机构,目前已经建成国内分支机构57个,国外分支机构17个。
从1992年起中国船级社按IACS的要求建立了满足ISO9001标准要求的质量体系,并于1994年3月获得国际认证机构颁发的“质量体系合格证书”,成为第一个获得ISO9001质量体系认证的检验机构。
参考资料来源:百度百科-ccs
融文化技术低碳为一体的生产是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
“低碳经济”最早见政府文件是在2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》。作为第一次工业革命的先驱和资源并不丰富的岛国,英国充分意识到了能源安全和气候变化的威胁。
它正从自给自足的能源供应走向主要依靠进口的时代,按2003年的消费模式,预计2020年英国80%的能源都必须进口。并且,气候变化的影响已经迫在眉睫。
低碳经济的特征是以减少温室气体排放为目标,构筑低能耗、低污染为基础的经济发展体系,包括低碳能源系统、低碳技术和低碳产业体系。
扩展资料:
低碳技术概念理论:
为保证全球能够继续使用化石燃料发电,在未来数十年内必须大幅降低发电厂等主要二氧化碳排放源的排放量中国城市低碳经济网一方面,需要进一步提高热力效率改善成本效益,合理地采用热电联产和废热利用等。
CCS是指通过碳捕捉技术,将工业和某些能源产业所生产的二氧化碳分离出来,再通过碳储存手段,将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。
碳捕获和封存分为三个阶段:捕获阶段,从电力生产、工业生产和燃料处理过程中分离、收集二氧化碳,并将其净化和压缩。
CCS技术仍处于试验阶段,因其成本过高而难以大规模推广。据麦肯锡咨询公司估计,捕获和处理二氧化碳的成本大约为每吨75到115美元,与开发风能、太阳能等可再生能源的成本相比并不具备竞争优势。
此外,由于被捕获的二氧化碳缺乏良好的工业应用,封存是碳捕捉的最终路径。CCS技术的普及与二氧化碳的排放价格也密切相关,当二氧化碳价格为每吨25到30美元时,CCS技术的推广速度将会加快。
参考资料来源:百度百科—低碳技术
蒋再正
前言 : 德国在国家氢气战略中,将大量赌注押在了对使用可再生能源生产的氢上。该战略巩固了德国成为全球技术领导者的雄心壮志,其明确将重心放在"绿色"品种上,而牺牲了使用有争议的碳捕捉和储存(CCS)技术。虽然环保人士大多欢迎这种做法,却遭到了工业界的反对。但仍有许多专家认为,这一战略开启了德国能源转型的新篇章。
德国政府已经同意一项国家氢气战略,其重点是利用可再生能源制造的氢气,以推动具有里程碑意义的能源转型,并占有未来的工业市场。这项战略于6月10日被批准,内容主要是:" 只有基于可再生能源('绿色'氢)生产的氢气才能长期使用 。 在德国备受争议的使用碳捕获和储存(CCS)的 天燃气 制氢只能以"过渡的方式"使用 。在应对气候变化的斗争中,用可再生电力制造的氢气越来越被视为重工业和航空等排放顽固行业的灵丹妙药。德国为自己设定了到本世纪中叶实现气候中立的目标,其致力于成为相关氢气技术的全球领导者——不仅要启动其具有里程碑意义的能源转型的下一阶段,而且要为其国际知名工业确保一个充满希望的增长市场。
德国经济和能源部长彼得•奥尔特迈尔(Peter Altmaier)表示,这一战略是一个"量子飞跃",将能源转型和气候保护提升至"新的质量水平"。在宣布这一战略的新闻发布会上,他称该倡议是"自决定推出支持可再生能源以来最重要的创新"。研究部长安贾·卡利切克(Anja Karliczek)说,全世界都意识到绿色氢气技术带来的机遇,建立全球氢气经济为德国工厂制造商提供了巨大的潜力。其将作为未来能源给气候和就业提供"双重提升"。
氢能用途
新篇章
《德国国家氢能战略》中提出从以下几个方面实现氢能产业的发展:
· 提升氢能作为替代能源的经济性竞争力
· 开拓使用德国本土氢能技术的国内市场
· 建立完善氢能供应网络
· 助力氢燃料成为替代能源整体
· 加强氢能相关技术培育
· 加强氢能相关市场国际合作
· 完善氢能储运安全规范建设
"国家氢气战略开启了气候保护的新篇章,"德国能源机构(dena)负责人安德烈亚斯·库尔曼(Andreas Kuhlmann)表示。" 国家氢气战略是能源转型持续成功以及气候目标长期可实现性期待已久的基础 。其为能源转型创造了先决条件,这种过渡更密切地将工业和气候政策相互交错。化学工业协会VCI也称该战略是"能源转型成功的决定性一步",但敦促政府考虑所有现有的低排放氢气形式,包括那些使用天然气和CCS的氢气。
新的生产方法
越来越多的国家努力追求气候中和,大量押注于用可再生电力制氢,以减少顽固的工业排放。但是,生产极其富能源的天然气需要大量的电力,使得它比传统燃料更昂贵。这就是为什么需要采取果断的政府行动来解决日益被称为国际"氢经济"的问题。
通过提高效率和直接用清洁电力取代化石燃料,例如使用电动 汽车 而不是内燃机模型,可以避免目前大部分的温室气体排放量。但是在很多情况,这种方法行不通。例如由于重量原因,没有技术能够使大型飞机和船舶使用电池。这种战略在许多工业部门也举步维艰,例如,化学品或炼钢,因为当前工艺不可避免地产生二氧化碳排放。因此需要全新的生产方法, 用电解槽制造的绿色氢气已成为实现碳中和所需的深度减排的主要候选者 。
与该战略相吻合的是,德国钢铁制造商蒂森克虏伯(Thessenkrupp)表示,已扩大水电解产能,将绿色氢气生产扩大到千兆瓦级。目前,世界上许多国家正计划进入氢气经济。水电解正日益成为建设可持续、灵活的能源系统和无碳工业的关键技术。这将会开辟新的市场。
电解槽容量增加200倍
该战略表示,德国的目标是到2030年建立容量为5吉瓦(GW)的工业制氢设施,包括必要的陆上和海上可再生能源供应,大致相当于五个核电站或大型燃煤电厂。最迟到2035年或2040年将再增加5GW。除了现有的支持计划外,德国还将提供70亿欧元用于氢技术的发展。此外,还将投资20亿欧元在合作伙伴国家建立大型的"德国制造"制氢厂。德国将在未来进口大量绿色氢,因为该国根本没有足够的空间来安装制造它所需的大量可再生能源。
联邦政府在提出《德国氢能战略》时,正在为私人投资氢发电、运输和使用奠定基础,这些投资在经济上是可行的和可持续的,这也可以在减轻COVID-19危机的影响和恢复德国和欧洲经济方面发挥作用。在2023年之前为第一个加速阶段,为建立一个运作良好的国内市场打下基础。与此同时,研究和发展以及国际方面等基本问题也需要解决。下一阶段将于2024年开始,稳定新兴的国内市场的同时,塑造欧洲和国际的氢能市场。
在该战略的介绍中,政府网络宣布与Marocco建立联盟,参与非洲第一个工业规模可再生氢项目的建设,该项目每年将节省100,000吨的二氧化碳排放量。库尔曼说,该战略"是世界上首个 远远超出氢的最终用途的战略 之一,并涵盖了全部动力燃料,这种方法考虑了合成甲烷,煤油,甲醇和氨提供的机会。因此《德国氢能战略》也可以看作是对发展欧洲动力燃料市场的明确承诺。"
有风险的赌注?
目前的清洁氢气的成本仍然很高,无法被广泛使用,其价格可能直到2030年才能充分下降。而其中氢的来源也很重要。目前它主要由天然气工业生产,伴随着大量的碳排放,该类型被称为 灰色氢 。其价格主要受天然气价格影响且相对便宜,但它的二氧化碳排放成本较高。 蓝色氢 的价格也主要受到天然气价格的影响。但其第二重要的驱动因素是捕获,再利用或存储碳排放的成本。碳捕获和储存(CCS)成本的降低将会使蓝色氢的价格更接近于灰色氢。 绿色氢 的价格会受到电解的成本与电解过程中使用绿色电力的价格影响。在过去的十年中,太阳能和风能的发电成本已显着下降,这也是德国将战略目标放在绿色氢上的一个因素。
克劳斯·斯特拉特曼(Klaus Stratmann)在《商业日报》 Handelsblatt的评论中写道,该战略的信号效应对经济和整个欧洲都具有重要意义,但他警告称,该战略能否在未来几十年和几十年内实施尚不确定。斯特拉特曼写道:"因为德国政府完全致力于一种变种,即绿色氢,给自己施加了沉重负担。" 他认为,要实现这一目标将需要大量的可再生能源,而且不清楚德国是否能够进口必要的数量。斯特拉特曼说,蓝色氢可能会为越来越多地用于绿色氢的氢基础设施铺平道路。
参考文献:
German hydrogen strategy aims for global leadership in energy transition……Journalism for energy transitiion
The clean hydrogen future has already begun …… IEA
The National Hydrogen Strategy…… Nationale Wasserstoffstrategie
低碳技术是指涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部门以及在可再生能源及新能源、煤的干净高效应用、油气资源和煤层气的勘察开发、二氧化碳捕获与埋存等范畴开发的有效掌握温室气体排放的新技术。
低碳化技术(CCS和CCUS)
为保证全球能够继续使用化石燃料发电,在未来数十年内必须大幅降低发电厂等主要二氧化碳排放源的排放量中国城市低碳经济网一方面,需要进一步提高热力效率改善成本效益,合理地采用热电联产和废热利用等途径;另一方面,必须对煤炭和天然气电厂及其他大规模的二氧化碳排放源(如水泥厂等)采用碳捕获和封存技术(CCS)。
CCS是指通过碳捕捉技术,将工业和某些能源产业所生产的二氧化碳分离出来,再通过碳储存手段,将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。碳捕获和封存分为三个阶段:捕获阶段,从电力生产、工业生产和燃料处理过程中分离、收集二氧化碳,并将其净化和压缩。采用的方法是燃烧后捕获、燃烧前捕获和富氧燃烧捕获;运输阶段,将收集到的二氧化碳通过管道和船只等运输到封存地;封存阶段,主要采用地质封存、海洋封存和化学封存三种方式。
CCS技术仍处于试验阶段,因其成本过高而难以大规模推广。据麦肯锡咨询公司估计,捕获和处理二氧化碳的成本大约为每吨75到115美元,与开发风能、太阳能等可再生能源的成本相比并不具备竞争优势。此外,由于被捕获的二氧化碳缺乏良好的工业应用,封存是碳捕捉的最终路径。CCS技术的普及与二氧化碳的排放价格也密切相关,当二氧化碳价格为每吨25到30美元时,CCS技术的推广速度将会加快。2012年5月,由欧盟资助的目前世界最大的碳捕获和封存示范工程在挪威建成,其总投资为10亿美元,设计能力为年捕获二氧化碳10万吨。
如果利用CCS技术将现有煤焚电厂进行技术改造,可以捕获其二氧化碳排放量的90%,但所需费用相当于重新建造一座电厂。此外,发电厂生产的电力将有20%到40%被用于二氧化碳的分离、压缩和输送。因此,只有那些最具有超临界或超超临界机组的发电厂采用这种技术才比较合算。全球知名的埃森哲咨询公司曾对配备碳捕获和封存设备的发电场的成本进行预估,结果显示到2020年,将现有电厂翻新配备碳捕获设备并将捕获的碳加以封存,将使每度电的成本增加约3美分,使其成本增加为8美分左右,接近于2015年风力发电和2050年太阳能发电的预估价格。由于碳捕获和封存的成本仍高于国际上的碳交易价格,而配备碳捕获与封存设备将使燃煤发电厂的成本提高,因此除非政府提供补助,或开征高额碳税以增加厂商的经济诱因,否则碳捕获与封存尚难以产生具有利润的商业模式。
基于此,开发碳捕获、利用和封存技术(CCUS),探索利用二氧化碳进行油气增产和地热增产的相关技术途径,将成为一个具有吸引力的方向。研究人员可以利用高清晰仿真模拟技术来研究先进的CCS和CCUS,以减少小规模示范性工程向大型实用化系统转化过程中的风险,加快工业界采用这些技术的进程。
“申请中国船级社认可申报资料”三份,该资料内容如下:
1、申请认可产品的型号/规格/产品图纸(按照船级社返退清单填写)/适用的标准,列
出清单同时提交每个规格产品的技术参数(至少应包含需要体现在认可证书中的技
术参数);
2、申请认可产品的产品技术特性(产品技术条件)、企业标准(说明与认可有关的
标准,是否经过国家技术监督局备案)如果没有企业标准说明执行的标准;
3、工厂概况介绍:含生产历史、生产能力(年产数量)、产品范围、工厂和产品认
证情况(指非CCS的其他产品认证机构颁发的何种证书及签发日期并附上证书件);
企业法人证书、商标注册证、工商局注册证复印件;
4、人员资质情况:
检验和试验人员、关键工、企业主要技术负责人上述人员的数量、人员名单、资格证书以及经历。
5、产品的材料和主要部件供应商清单(主要采购地点、种类、名称等);主要原材
料进厂检验的主要检验项目和含有合格指标的检验记录报告格式等;合格供应商名
单需要船级社批准,认可后变更时需要再次批准。
6、申请认可产品的标明检验点生产工艺流程图;申请认可产品的制造工艺文件;
7、生产设备一览表(名称、型号、使用时间等)。
8、检测设备一览表(名称、型号、使用时间等);含有哪些检测设备检验哪类规格
的产品;具有法定效力的国家计量部门的检定证书以及试验能力,能做哪些项目试
验,至少应该能做产品检验计划中所列试验项目。
9、本次申请认可产品的质量检测报告格式(空白);提交一份工厂认可产品加工工
艺记录(其中重点检查技术指标是否与工厂制定的加工技术指标符合)和一份产品
检验记录、报告。
10、工厂应明确是否采用船级社认可标志。(暂缓提交,认可过程中需要与船级社协
商)。
扩展阅读:
产品认证是CCS在50年来船舶、海上设施、集装箱以及相关工业产品检验基础上发展起来的一项新兴业务。
2007年初CCS获得国家认证认可监督管理委员的资质批准(批准号: CNCA-R-2006-149)。根据认监委的批准,中国船级社目前可以开展可再生能源、交通运输、环保等领域共计25大类的产品认证工作,涉及机械、化工、电子、环保、纺织、材料等行业。
第一个C是“产品”汉语拼音首字母。
第二个C是Certification 的首字母,直白表述产品认证;内侧线形圆弧又似桥梁纽带,诠释了CCS产品认证“服务政府与行业”的职能;中间是中国船级社(CCS)标识,其下“产品认证”四字和英文字体庄严、规范,集中体现中国船级社产品认证的权威性和公正性;右侧留白且使整个图形呈现出兼容并蓄之势,表达了CCS以开阔的胸襟、长远的目光面向未来。