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许世森和吕学都:关于碳捕捉的纠结


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2011-06-12

 

  南都记者 唐薇 实习生 蒋晓敏 发自北京

  许世森,今年46岁,西安交大热能工学博士,在离开校园后的二十多年里,他窝在电力部热工研究院,宅实验室、写论文,读圣贤书,偏安一隅于古都西安,尽着一介书生的本分。2010年,许世森拖家带口来到了另一个古都,北京,进阶华能集团清洁能源技术研究院院长。他做起了买卖,卖的是液态CO2,而所有他卖出去的CO 2都是利用碳捕捉技术(学术全称为CCS,碳捕捉及碳封存)从华能电厂的燃煤发电废气中收集而来的,这项技术正是许世森蜗居西安研究了小半辈子的课题。以前一海碗臊子面能管一天的陕北汉子许世森,如今每天周旋于饭局、宴会、接待参观团、出国考察谈项目之间,称谓也由许教授变成了许总。背靠华能这个央企的庇荫,许世森成为了新一代的“红顶商人”,尽管一成不变的黑框眼镜、说话依然慢条斯理的气质和气场还未从文弱书生中完全跳脱出来。

  吕学都,清华大学工学博士,官至国家气候中心副主任,最早向国人介绍碳捕捉技术的专家,许世森的“拜把兄弟”。说是拜把兄弟,其实两人也就见过一两次面,但因为同样对碳捕捉技术的肯定,令两位书生间并没有惯有的文人相轻,反而多了份江湖上的英雄相惜。2010年,许世森进京之际,吕学都离京,借调至菲律宾马尼拉任亚洲发展银行气候变化与碳市场顾问,从官员到banker,吕学都和兄弟许世森一样,成为了一名“红顶商人”。两个书生,一个在异乡四处兜售着碳捕捉而来的CO 2,一个在异国推销着碳捕捉技术,相望于江湖。

  赶鸭子上架的CCS项目

  2007年7月,国家能源局决定建设中国第一个CCS示范项目,委托华能集团承建,选址在北京三环之内、与国贸近在咫尺的华能高碑店热电厂。对于这个timing,作为国内CCS课题领头人的许世森犹豫过,能否一举成功心里无底,毕竟碳捕捉在发达国家也还是很前沿的技术。承办方华能也想sayno,一个全新的项目上马,动辄投入好几千万,谁都不能保证能不能盈利,甚至能否收回成本都是个未知数。其实,能源局看似仓促的决策有它的难言之隐,为了体现绿色奥运会的特点,同时能让莅临奥运会的各国政要亲眼见到中国在低碳节能方面的确身体力行有所建树,毕竟能云集各国政要于一堂的时机并不是常有。作为央企,又是燃煤排碳大户,华能只能义不容辞了一把。一年不到,高碑店CCS示范项目成功落成并运行,赶在了奥运会开幕之前。投资额压缩到3000多万,一个对于亚洲电王华能集团来说能承受的数值。高碑店CCS项目因为旨在示范及为以后更大产能的CCS项目收集研究数据,所以年捕集量仅为3000吨,高碑店热电厂CO2年排放量400万吨,捕集率为0.075%。许世森作为项目总负责人,呕心沥血、度日如年,承担着学术上、经济上、政治上三重压力。所幸的是,这个示范项目取得了超乎想象的成功,捕集到的CO2纯度也达到了食品级标准(可以直接用于可乐等碳酸饮料的生产)。

  原本普普通通的高碑店热电厂因为这个碳捕集装置声名鹊起,成了北京奥运会期间各国政要参观的热门之地,国家能源局总算松了口气,背水一战的一招险棋,赌赢了。国际上最著名的两份科学杂志《自然》和《科学》也对这个装置做了详细报道。它光荣地成为“中国作为负责任的大国,为应对气候变化采取行动的一个展示窗口”。

  2009年,上海世博会前夕,华能集团“乘胜追击”,在华能上海石洞口热电厂建立了第二个CCS项目,同样顺利赶在了世博会开幕之前。捕集规模扩大了40倍,不再局限于高碑店的“示范”目的。华能集团这回动了真格,投资了1.5亿元,CO2年捕集量陡增至12万吨,这也是全球在运行的CCS项目中CO2年捕集量最大的一个。

  “美国电力公司参观完华能集团在上海的CCS示范项目都傻眼了,他们原本是向我们推销技术而来的,没想到最后是他们迫不及待地跟华能寻求合作,要采用华能的CCS技术,针对他们的燃煤电厂进行可行性研究!”许世森谈及今年1月份华能集团和美国电力公司的合作时,眉飞色舞,原本不疾不徐的语速也轻快了起来,犹如孩子被夸奖时父母与有荣焉。2011年1月18日,华能集团与美国电力公司签署了协议,将采用华能集团自主开发的碳捕集技术,对美国电力公司一座60万千瓦燃煤电厂进行年捕集150万吨二氧化碳工程的可行性研究,并适时推进每年150万吨二氧化碳捕集示范工程的建设。撇去这里面的经济效益而言,随之而来的成就感才是让许世森兴奋的源头,年捕捉量150万吨意味着一旦成功,将是个令全世界科学家咋舌的数据。

  两组碳捕捉装置的成功运行,作为兄弟,吕学都本该为许世森高兴的。但正是因为这两组大获成功的碳捕捉装置,却让兄弟间产生了“嫌隙”。

  CCS是救命稻草吗?

  “我不是新闻发言人,也不善于和媒体玩外交辞令,我直说了,CCS技术成本高,效率低,它绝不是减排的最有效手段。”吕学都在接受南都记者采访的一开始就泼了CCS一瓢冷水,已是banker的吕学都书生意气不减,快口直言,难掩对兄弟许世森主持的这两个密集上马的CCS项目之担忧。

  大约3年前,吕学都把CCS这项源于欧美的技术系统地介绍进入中国时,也曾经兴致勃勃过。为了给它起个既朗朗上口又能准确地传达其作用的中文名儿,吕学都还和外交部的官员们多次讨论,相继翻译成“碳收集”、“碳收存”、“碳捕集与碳封存”等名称。“现在叫什么的都有,但也说明了大家开始对这项技术感兴趣了”,吕学都笑着说,“不过现在叫成碳捕捉还是不太好听,搞得CO2像罪犯一样。民众都以为CO2就是污染环境的罪魁祸首,真的是把CO2冤枉死了。不论是我们人的身体,还是工业,自然环境,没有哪一样不需要CO2的,缺了CO2,地球早完蛋了。”

  吕学都认为,对于中国这样一个能耗大国而言,没有哪一种技术可以扭转乾坤以达到减排目的,根本还是要提高资源利用率,也就是我们常提的调整产业结构。尽可能地让低碳能源占更大的比例,像核电、天然气发电、太阳能发电、风能发电等。如果还是以煤电为主导的话,CCS技术也只是杯水车薪。当然,中国以煤炭为主的能源结构,肯定还会长期存在,产业结构的转变需要时间和耐心。

  高成本是碳捕捉的缺陷之一,能耗高更是致命伤。吕学都采访过程中一直强调,企业在没提高能源利用率之前,不要轻易尝试CCS,“CO2收集、压缩、运输,这系列过程是需要消耗巨大的能量的。根据初步估算,它的额外消耗达到20%。假如你的能源利用率不高,装这套体系还要额外耗掉能耗,那等于需要排放更多的CO2来达到收集CO 2的目的,完全是得不偿失!”

  更让吕学都耿耿于怀的是华能集团为这两套设备搭进去近2亿元投资,他太心疼了。原来,在吕学都担任中国气候谈判代表期间,国家发改委、外交部等部门磋商良久,考虑在国内选一两家企业来做CCS技术示范。并就此跟发达国家谈判,希望碳捕集装置和运行费用都由发达国家提供资金援助。欧盟同意了,并着实筹了几百万美元让我国先做可行性研究,且应允会继续支援后续的几亿美元资金。但华能的这两个项目上得太急了,全部自掏腰包,吕学都辛苦谈成的协议也无疾而终。

  吕学都有点恨铁不成钢地叹道:“他们就是弄不清楚自己该享有的权利,国家近年来在出面帮企业减排争取各种优惠政策,但是中国的企业只知道埋头苦干。人家欧盟看到我们自己都干得红红火火的,以后自然就不会轻易承诺什么啦。”尽管在联合国EB(执行理事会)工作了8年,是任职时间最长的一位EB委员,但吕学都的胳膊肘儿绝对是往自家拐的,他始终坚持企业搞低碳经济时,在没有成熟的商业模式之前,不要冒险尝试,而应该让发达国家尽他们的义务,为发展中国家减排提供资金和技术支持。

  兄弟的“痛心疾首”的的确确是为了自己着想,但许世森对此却有另一番思量:“天底下没有免费的午餐,依靠发达国家提供援助肯定是不行的,一来它们不会无偿出钱,总会有这样那样的附加要求,比如说CCS技术他们可以免费给我们,但设备要求我们买他们的之类,二来关键还是我们要掌握这项技术,不能总处于技术劣势。”许世森觉得中国的企业要抢占低碳经济的优势地位,还是要靠自主研发技术。

  为油田驱油,更宏伟想法

  事实上,在高碑店CCS项目落成之后,许世森已经为他的CO2想好了出路。华能现在每吨碳捕捉而来的CO2成本在270元左右,以每吨800元卖给食品中间商,中间商再以每吨1200元的市场价将这些液态CO2卖给可乐及碳酸饮料公司。北京高碑店加上上海石洞口两个厂的年碳捕捉量加起来有12.3万吨,目前仍是供不应求。“其实我们捕捉的CO2纯度已经达到食品级了,只是我们是电力企业,没有食品销售许可证,要不然我们可以直接卖给可乐公司的。”许世森对中间商赚走了近一半的利润倒并不在意,并不是因为华能财大气粗看不上这点小钱,而是在许世森心里,有一套更宏伟的商业模式。那就是将捕集到的二氧化碳用于油田驱油。一般油田的实际采集量只能达到勘探量的一半,还会有大量的石油夹杂在岩层之中,油田勘探公司会把水蒸气灌入地下,“挤”出那里面的石油。而二氧化碳驱油技术(EOR技术)可以取代水,且还能让40%的CO 2代替藏在岩层里石油留在缝儿里,起到了部分碳封存的效果———听上去这是再好不过的逻辑。尤其是对那些枯竭和濒临枯竭的油田和一些新开发的油田,如鄂尔多斯、新疆的地渗透油田。

  实际情况却不如许世森想得这么美好。“他们对收购二氧化碳是有兴趣的,但与跟电厂的CCS合作却没有太大兴趣。”一位中石油的内部人士透露,原因在于价格:前者对价格的期望值为“运到井口150元/吨”,而即使华能一分钱不赚也得是270元/吨,自己拉走”,这还没算上中间商的运输成本(据测算,运输距离如果超过200公里,整个CCS过程就不再节能反而耗能,这将使整个项目失去意义),巨大的价格差异让二者难以谈拢,处于胶着。

  油田对华能抛出的绣球并不感冒的底气在于:一,二氧化碳驱油还不是迫切要用到的手段,其成本肯定是比常规采油高,中国地大物博,油田多的是,这里采不出来了,到那里去采,除非等大部分油田都枯竭了,再用二氧化碳逼出“漏网之油”是目前大家普遍的心理。二,收获廉价的二氧化碳渠道很多———周边化工厂的副产品以及直接开发二氧化碳的气田(尽管这样做明显有悖于碳捕获的初衷,相当于把大自然天然帮我们封存好的CO2又打开释放出来了),来自这个渠道的二氧化碳平均价格仅在200元/吨上下(这里的CO 2价格低是因为没有达到食品级的标准,没这么纯),犯不上来买碳捕捉而来的高价CO2。

  当然,中石油也是央企,并不是一点都不愿意担当,其中还有一个深层次的原因就是,尽管二氧化碳驱油技术在发达国家已经运用了20多年,但在中国尚未发展成熟,利用CO2驱油的经济效益没有国外那么高,所以对CCS项目兴趣不大。对此,许世森颇有怨言:“没办法,华能自己没有油田,我们要是有油田,自己搞一个一体化的项目,此消彼长,经济效益应该是很可观的。”

  当然,为了CCS熬白了头的许世森绝不会因为这点挫折而知难而退。在采访尾声他兴奋地向南都记者透露了一个消息:“华能已经和延长油田、胜利油田达成初步协议,尽管具体合作方式和价格还在“拉锯”,但毕竟又迈出了重要一步。”许世森算了一笔账,3吨二氧化碳能够驱出一吨油来,1吨二氧化碳的成本价在270元左右,即使加上运输成本,就是差不多1000块钱能驱油1吨,按照目前的油价来说,怎么算都是笔划算的买卖,他相信最终油田会向他“低头”的。

  CCS到底减排了没有?

  曾经有人质疑,碳捕捉而来的CO2卖给了碳酸饮料公司变成了可乐,我们喝了之后打一个嗝,CO2不就又跑回到大自然去了吗?CO2还是没有减少啊?面对外行人的责难,许世森不急不躁,坦然回答:“你们应该这样想,假如我不装北京和上海的碳捕捉装置,那么它现实需求的二氧化碳从哪里来?可乐、啤酒你们还是要喝的呀!它是不是要通过别的方式例如烧天然气或者其他的燃料来制造二氧化碳。其实我们等于是循环利用了一部分二氧化碳,肯定对于整个总量来说是起到了减排效果的。”

  许世森顺带给南都记者普及了下化学知识:“二氧化碳大气层里是很少的,比氮气还少,氮气79%,二氧化碳只占了1%都不到。假如我不捕集,你还得自己费劲去生产,我现在是变废为宝嘛……”

  也许在吕学都眼里,CCS就像山那边的一道风景,看上去很美,实际扑朔迷离,不可盲目追逐。但在许世森看来,CCS就像是嗷嗷待哺的孩子,尚未能自强自立,但天资聪颖,只要精心照料必成栋梁之材。许世森坚定地说道:“无论是从国家拿出具体措施来履行减排承诺的需求来看,还是从华能这样的央企自身的企业责任和长远发展来说,CCS都是物有所值的选择。”

  神华碳封存能坚持多久?

  尽管前景未明,华能集团毫不松懈,立志要成为全国甚至全球CCS技术的领头羊。它的积极态度感染了另一个央企———神华集团。神华集团投资2.1亿元的CCS示范项目不久前在鄂尔多斯开工。神华曾经试图与中石油合作(将碳捕捉的CO2卖给中石油驱油),却难以达成一致,“一气之下”神华将这个CCS项目升华为全国第一个,也是全球第一个把二氧化碳封存在咸水层的全流程CCS项目,实质性地涉及到了碳封存阶段。许世森告诉南都记者:“碳封存是完全没有经济利益可言的,就是个公益项目。所以目前国家科技部给了一些资金补贴。”

  许世森现在几乎两三天就要跑一趟天津,那里即将上马华能集团第一个咸水层碳封存项目。到目前为止,中国在碳封存方面还算是比较前沿的,而全球其他CCS项目几乎没有实现碳封存的,原因就是代价太高,且无利可图,如果政府不补贴,谁都不愿意做,即便是在发达国家。

  关键时刻,吕学都还是力挺兄弟的,尽管他觉得许世森把CCS碳捕捉的步子迈得快了些。“华能本身并没有强制性的义务去做这样的事,但通过示范项目能收集相关数据,对CCS技术发展也是一种促进。”在采访结尾,吕学都以对许世森搞CCS示范项目的积极态度报以赞赏和肯定作了“结案呈辞”。

  5月16日傍晚,首都国际机场,吕学都走3号航站楼飞去马尼拉,他在亚洲发展银行的任期还有一年多,吕学都还要向更多的东南亚国家宣传CCS技术;许世森走2号航站楼飞去重庆,那里又有一轮关于碳交易的谈判等着他。哥俩儿再一次近在咫尺却又擦肩而过。同为一介书生,许世森和吕学都因全球减排的共同需求而被推上了更高的平台。也许他们在CCS这条路上并非那么地志同道合,但殊途同归,相信这两位新一代的“红顶商人”都将引领我们一起走进低碳时代。

  专题统筹:李召 陈佳

  CCS

  二氧化碳捕捉与封存技术(Carbon CaptureandStorage),是指将CO2从工业或相关能源产业的排放源中分离出来,输送并封存在地质构造中,长期与大气隔绝的一个过程(目前即使是发达国家也基本只关注于碳捕捉阶段,甚少触及碳封存)。简而言之,CCS如同捕快,把原本在大气中四处“流窜作案”的CO2抓捕起来,判处无期徒刑,关进地壳牢房,永不见天日。根据国际能源署的研究,CCS这种“事后治理”减碳方式在减排总量中的比例将在2050年达到19%,成为单一最大碳减排方式。这项技术曾经被认为是排碳大国———中国减排的救命稻草,但碳捕捉系统的建设费用平均为1500元/千瓦(实际情况可能为2000元/千瓦),按照2008年我国火电装机容量6亿千瓦来计算,建设费用需1万亿元人民币;其次,碳捕捉系统的平均运行成本为400元/吨,按我国一年排放27亿吨CO2算的话,也要近1万个亿,这都还没算上碳封存所需的费用。无论是装置还是运行,近乎天文数字的费用,让碳捕捉成为了一个进退两难的纠结。

    [南方都市报]

 

 

 

   

 

 

 

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