科研前沿：燃煤机组的负碳排放潜力

  2023-08-15         0次

中国的煤电机组低碳转型是实现巴黎协定1.5度温控目标以及碳中和目标的关键，生物质掺烧并耦合碳捕集与封存技术（Biomass and Coal co-firing Power unit with Carbon Capture and Storage, 下文简称BCP-CCS）作为一项重要的负碳排放技术，可能带来新思路。由于生物质具有二氧化碳吸收和燃料替代的作用，同时碳捕集与封存技术可吸收煤电机组的终端排放，该技术可避免煤电强制淘汰的副作用，甚至有望帮助电力部门实现负碳排放（除了自身减排外，还可移除空气中的二氧化碳）。

11月3日，清华大学地学系副教授蔡闻佳课题组在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）在线发表题为“Alternative Pathway to Phase Down Coal Power and Achieve Negative Emission in China”的研究，探究了中国燃煤机组通过生物质掺烧及碳捕获与封存技术实现负碳排放的潜力。

该研究首先对中国可持续利用及开发的生物质资源潜力进行了评估，并基于中国4536个燃煤机组的空间位置、装机容量、投产年份等信息，以及碳捕集与封存的空间位置，完成了在不同的混燃比例需求下生物质源-燃煤机组-碳封存汇的空间匹配。随后，该研究构建了BCP-CCS技术在全生命周期下二氧化碳排放及度电发电成本的综合评估框架。该研究充分考虑了燃煤机组的空间异质性特征，在一厂一策的模拟评估基础上，探究了中国电力部门潜在的负碳排放潜力并讨论了关键影响因素。

研究结果显示，在生物质资源充足（农林剩余物及边际土地上种植能源作物），混燃技术取得重大突破（0%、100%的混燃比例均可实现）的情景下，中国燃煤机组若在2025年改造BCP-CCS，将有望实现4亿吨的负碳排放。由于燃煤机组具有一旦改造便可以实现负碳直至自然退役，且我国燃煤机组较为“年轻”，若尽早改造，中国电力部门在2025-2060年间有望实现102亿吨的负碳排放量，该总量约为中国所有行业及部门一年的二氧化碳排放总量。

研究指出，中国煤电部门实现负碳是有条件的。只有在生物质资源供给总量为现在农林剩余物总量的1.65倍，且混燃比例可突破70%的情况下，实现负碳排放的燃煤机组才能够抵消不适宜BCP-CCS技术机组的正向排放，从而实现全行业负碳。此外，考虑到机组本身的投产时间及寿命，研究还讨论了推迟改造带来的影响。结果显示，在不同的生物质资源供给及技术突破情景下，每推迟一年改造，累计负排放量将下降0.6～3.5亿吨。此外，该研究还对该技术的经济性进行了评估。结果显示在欧盟当前的碳价水平下（约75.5美元/吨），约有1.9%～41%（考虑不同生物质资源供给及技术改造情景）的燃煤机组有机会盈利。