求索我国碳减排之路

求索我国碳减排之路陈俊武介绍的主要内容前言兑现2020温室气体减排目标的承诺遥望2050年远景二氧化碳的捕集和封存小结前言根源：全球气候变化问题的提出引起世界政界与科学界的密切关注。目标:各国分阶段减少温室气体排放。倡议:低碳能源,低碳经济,低碳生活等。措施:生产与生活中最大限度地节约能源;改变能源结构;开发新能源;提高能源转化效率;捕集排放的二氧化碳加以利用或封存（CCS技术）。行动：正视历史，面对现实，尊重各国发展权，协调一致，同舟共济，分担共同而有区别的责任。文章要点：探索一条我国碳减排之路。兑现我国2020年温室气体减排的承诺基准：单位国内生产总值（GDP，2005年人民币万元）的二氧化碳排放量（吨）2005年度统计值56.26/18.39=3.06目标:2020年该比值较2005年降低40%--45%,达到1.68--1.84如果GDP增长倍数2009年为2005年的1.6倍,2010年为2009年的1.08倍,2020年为2010年的2倍,那末承诺2020年排放温室气体总量的目标是106.8—117.0亿吨。兑现我国2020年温室气体减排的承诺试将承诺的GHG(按CO2计)排放下限10.7Gt/a分解为具体能源指标:1扣除水泥化学分解的CO2外均为化石燃料产生,折合4Gt(ce)/a,暂按实物石油550Mt/a、天然气200Gm3/a，原煤4Gt/a分配。另非化石能源折合7Gt(ce）/a，折合总一次能源47Gt(ce）/a。2能源消费：发电用煤1500Mt(ce）/a，用非化石能源600Mt(ce）/a。工业（冶金、建材、化工）、商业和民用1300Mt(ce）/a，通过大力节能可望满足需求。兑现我国2020年温室气体减排的承诺但是突出的矛盾是：1每年40亿吨原煤供应问题；当前原煤供应主力西移，内蒙、宁夏、陕北和新疆资源丰富，但运输距离渐远，单纯靠陆地运输运力不足问题。就地发电，长距离输电负荷偏大问题。就地转化对产品结构带来变化问题。兑现我国2020年温室气体减排的承诺2排碳量居高难下，应尽快越过峰值，不应持续过长，否则此后降低排碳任务会造成下坡路太陡，持续稳定地增长难以能实现。3非化石能源占一次能源15%意味着将从目前的300Mt（ce）/a增加到700Mt（ce）/a，任务艰巨，要解决发电成本高，巨额投资和并网困难问题。遥望2050年远景现在离2050年有40年之久,政治、经济和技术将变化多端，难以预测因素过多，只能按常规方法估计。目前议论最多的是全球气候变化对燃料结构的制约，要求限制以二氧化碳为主的温室气体排放数量。IPCC近十多年先后组织了四次评估，确认人为因素导致全球气温上升。如果大气层温室气体浓度持续增长，平均气温也将同步增长。IPCC和有关学者推荐本世纪末大气层二氧化碳当量浓度不高于450ppm，则全球平均气温上升幅度不高于2摄氏度遥望2050年远景首先确认允许剩余排碳数量：在过去已经排放约1300GtCO2的前提下，剩余限额约1000GtCO2。从而引出对不同国家（发达国家和发展中国家）今后40年以至90年的碳排放限额问题，成为国际待协商的重大课题！不少机构和专家的建议均带有倾向性，偏袒发达国家，不能为发展中国家接受。基于共同而有区别的责任，合理的配额应建立在人均排放权均等的基础上。遥望2050年远景由于采用模型不同，设定的起始和终点年度不同，以及终点的碳浓度有所出入，不同作者对不同国家提出的配额数据互有差异：1王铮、吴静等提出1990-2050年间剩余排放权为366GtC，其中中国93.4GtC,2050年世界5.41GtC,中国1.13GtC。2Sorenson提出2000-2100年间剩余排放权为486GtC，其中中国68.2GtC。3中科院地质与地球物理所以人均累计排放指标为基础，确定配额方案,得出中国2006-2050年的总排放配额约127GtC。遥望2050年远景本世纪中叶（2050年）的排放额度是控制本世纪内温度变化的焦点！曾有学者建议该年额度为1990的一半，即10.4Gt。IEA提出的450情景建议2030年总排碳26GtCO2,BlueMap情景建议2030年总排碳为2005年的一半,即14GtCO2。这一指标似乎可行，分析如下：设想净排14GtCO2加能够利用或封存的10GtCO2，合计24GtCO2，人均约2.5tCO2。最近欧盟气候基金会的2050年路线图报告中建议欧盟2050年净排1.2GtCO2,人均2.4tCO2.本文提出中国2050年净排3.5（另封存2.3）GtCO2,人均净排2.3tCO2。遥望2050年远景对我国2050年净排3.5（另封存2.3）GtCO2的设想方案首先就电力供应分析：（1）工业化阶段基本结束，电力消费增长幅度减慢，但由于信息社会进步和城市化进程，电动汽车逐步取代内燃机汽车，总耗电将达11TWh/a（人均7000KWh/a）（2）预期发电量来自煤电5TWh/a，来自非化石能源6TWh/a（3）发电技术采用先进的超超临界（USC）技术，煤耗低。但如配置捕集CO2设施，热效率降低很多，煤耗增加三分之一，很不合算。因此2020年后新建煤电厂应尽量采用带捕集CO2设施的IGCC技术。但2050年USC电厂若仍占相当比率，电煤消耗恐将超过1.2Gt（ce）遥望2050年远景（4）国外报道的最新煤电技术—IGFC能效可达60%（有捕集CO2设施），值得注意。若在一定时期采用该技术，电煤数量将减少。（5）煤电排CO2约2.8Gt/a,应利用与封存2.0Gt/a。（6）非化石能源总量折标煤1.5Gt/a,占一次能源量40%;占总发电量55%，大致装机能力为:单位GW水电400,风电600,太阳能电700,核电250小计1950人均1.3KW非化石能源发电投资与成本须降低到合理水平，遥望2050年远景其次对其他工业用煤产业和生活供热用煤厉行节约，总量控制到700Mtce/a，连同水泥分解共计排CO2约2Gt/a,应利用与封存0.3Gt/a。石油消费将明显改观。汽车工业技术进步使纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车的市场占有率和社会保有率不断提高，内燃机汽车的生物质基与煤基液体替代燃料逐步推广，使原油消费量逐步降低到200Mt，生产和使用中排CO2约500Mt/a,利用与封存100Mt/a。天然气消费以民用为主，维持在2020年水平300GM3，排CO2约500Mt/a遥望2050年远景设想的我国2050年排碳情景:项目年排碳碳利用和年净排碳GtCO2封存GtCO2GtCO2发电厂28208工业、商业、民用20217运输业等消费石油514民用等消费天然气505合计582335遥望2050年远景重大技术难题汇总1a发电厂2020年起普遍推广IGCC技术1b发电厂2030年起开始推广IGFC技术2a汽车行业2020年起逐步推广BEV，PHEV2b汽车行业2030年起逐步推广FCV3大型太阳能发电2030年起产业化4配套建筑节能2020年起日臻完善5快堆核电2030年起产业化二氧化碳的捕集和封存中国使用高碳化石能源为主,在社会经济发展过程中,排放温室气体不断增加。努力解决二氧化碳的捕集和封存(CCS)已成为一项艰巨的历史任务!从燃烧后的烟气中捕集低浓度的CO2要庞大的吸收和解吸设备，需要消耗太多的能量和很大的投资。除非大幅度提高电价，否则电力生产无法承担！已有的IGCC技术和开发中的IGFC技术的工艺过程产出高浓度的CO2，回收费用低，是今后值得优先推荐的发电技术。二氧化碳的捕集和封存我国钢铁和水泥产能居世界之冠，这两个产业年用煤达7亿吨，排放CO2十余亿吨。水泥制造中石灰石分解的CO2也达到6亿吨/年。迄今尚缺有效的捕集手段，研发工作亟待开展。石油和天然气使用过程大多分散在千家万户，燃烧废气中CO2无法回收。因此少用原油，推广应用替代能源（电力、生物质基燃料等）确实必要！利用高碳能源生产低碳能源（如煤制天然气）的同时排放大量CO2，如不同时采取措施，无疑有悖低碳经济的初衷。二氧化碳的捕集和封存二氧化碳的封存争议颇大。主要原因是代价过高，对国民经济影响很大，单纯靠国家政策性亏损难以奏效！不少专家学者建议以利用为主。殊不知可利用的途径有限，如饮料行业市场年以十万吨计，化工市场（含待开发的聚合物品种）年以百万吨计，油田、气田或煤田注二氧化碳增产油气（EOR、EGR、ECBM）每一项目年以百万吨计，总之全国市场年达到亿吨级规模十分不易，即使如此，也只是需要封存总量的几个百分点。在不致顾此失彼的情景中，地质封存措施确属不得已而为之！二氧化碳的捕集和封存地表储存的办法之一是增加森林或草地碳汇，结合国情应该很好发挥绿化造林的作用。我国经过多年来的努力已使林地面积增加到国土面积的五分之一，成绩突出。由于各地土质和气候条件互不相同，每公顷林木的碳汇在70—450吨之间。办法之二是增加土壤中的有机碳（SOC）含量，这需要长期的科研试验。大致经过四十年的改造，我国每公顷土壤可望增加SOC约十吨，达到国外先进水平。以上办法需要长期才能奏效，而且不能包揽几百亿吨的封存问题。二氧化碳的捕集和封存国外几十个项目正在开展的CCS试验，规模均属百万吨级。几年后美国在FutureGen煤电示范项目将进行地下深水层的封存，预期能获得技术成果。我国对地下适合封存的深盐水层构造调查不够，迄今为止尚未公布具有权威的资料。姑且引用IEA发表的数据---总储存量2020Gt，取其十分之一，即可满足一个世纪的储存需求。二氧化碳的捕集和封存建议我国有关部门：1抓紧地下深水层封存构造的地质调查。2安排拟将所捕集的二氧化碳封存的企业（电厂、水泥厂、钢厂、煤化工厂等）进行统一网点规划，优化网点布局，送出点和注入点间距一般控制在100km。3IEA的报告推测2050年中国和印度的CCS项目：送出点360—660个，输气管总长度55000—100000km，总投资额3000—4500亿美元（含相关的设备制造企业与施工企业），以上资料可参考。小结我国今后碳减排之路漫漫修远，道阻且长。今后四十年处在传统能源和新能源的更迭时期，历史使命既是机遇，又是挑战！在科学发展观指导下，积极应对挑战。需要冷静的头脑，科学的思维，周密的措施和统筹的部署。使这当代棘手难题迎刃而解！不同的意见和争议在所难免，但切忌似是而非、以偏概全地泛泛而谈。谢谢大家！