2月初，國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見(jiàn)》提出，開(kāi)展二氧化碳捕集、利用和封存（簡(jiǎn)稱(chēng)CCUS）試驗示范?！皣H上普遍認為，CCUS技術(shù)是應對氣候變化不可或缺的重要技術(shù)，而捕集后的二氧化碳如何有效利用，是推廣CCUS技術(shù)的關(guān)鍵?！敝袊茖W(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)武漢巖土所）研究員張力為一直在思考這一問(wèn)題——他將目光瞄向了可再生能源。

　　于是，在武漢巖土所二氧化碳地質(zhì)封存課題組研究員李小春和李琦的指導下，張力為和團隊成員甘滿(mǎn)光提出了二氧化碳捕集利用—可再生能源發(fā)電調峰耦合的設想。

　　“簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是以燃煤電廠(chǎng)捕集的二氧化碳作為可再生能源發(fā)電的‘調峰介質(zhì)’?！睆埩樵诮邮堋吨袊茖W(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)表示，他們已論證其可行性，并希望推動(dòng)相關(guān)企業(yè)加以應用。

　　從“兩難”到不難

　　我國要實(shí)現碳達峰和碳中和目標，方法之一便是發(fā)展可再生能源。根據2020年12月發(fā)布的《新時(shí)代的中國能源發(fā)展》白皮書(shū)，我國清潔能源占能源消費總量比重達23.4%，比2012年提高8.9個(gè)百分點(diǎn)，水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電累計裝機規模均居世界首位。

　　然而，盡管我國正在積極開(kāi)發(fā)可再生能源，但當前能源消費結構仍以化石能源為主，且短期內難以改變。特別是可再生能源消費占比難以進(jìn)一步提高。

　　“突出問(wèn)題是風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電均存在調峰難、并網(wǎng)難?！睆埩榻榻B，以風(fēng)能發(fā)電為例，在用電負荷低谷時(shí)段風(fēng)能發(fā)電量較大，“棄風(fēng)”現象突出；風(fēng)能發(fā)電資源分布不均，沿海地區用電量大而風(fēng)能資源匱乏，北部、西部地區用電量小而風(fēng)能資源豐富。

　　短期內，能源消費結構難以改變和可再生能源消費占比難以提高的“兩難”問(wèn)題，該如何解決？

　　長(cháng)期從事二氧化碳地質(zhì)利用、封存相關(guān)技術(shù)研發(fā)與推廣研究的張力為認為，二氧化碳是聯(lián)結燃煤電廠(chǎng)和可再生能源發(fā)電廠(chǎng)的關(guān)鍵，可變“兩難”為不難。為此，他們研發(fā)了二氧化碳捕集利用—可再生能源發(fā)電調峰耦合技術(shù)。

　　他向《中國科學(xué)報》解釋道，該技術(shù)通過(guò)二氧化碳壓縮儲能、二氧化碳轉化為甲酸等高能量化合物以及二氧化碳作為攜熱介質(zhì)3種手段，實(shí)現燃煤電廠(chǎng)捕集的二氧化碳在可再生能源發(fā)電廠(chǎng)的有效利用，以期解決可再生能源發(fā)電調峰難題。

　　部分解決碳“匯”問(wèn)題

　　政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )（IPCC）第五次評估報告指出，如果沒(méi)有CCUS，溫室氣體減排目標將無(wú)法達成，進(jìn)而導致到21世紀末限制升溫相對于工業(yè)化前水平低于2℃的目標無(wú)法實(shí)現。更為關(guān)鍵的是，沒(méi)有CCUS技術(shù)，溫室氣體減排成本將會(huì )成倍增加，估計增幅平均高達138%。國際能源署發(fā)布的《CCUS在低碳發(fā)電系統中的作用》也指出，如果沒(méi)有CCUS技術(shù)，要實(shí)現全球增溫控制目標可能需要關(guān)閉所有化石燃料發(fā)電廠(chǎng)。

　　顯然，關(guān)閉所有化石燃料發(fā)電廠(chǎng)是不可能的，對其改造是最為切實(shí)可行的措施。

　　“如果我國每年能夠將10%的燃煤電廠(chǎng)改造為部署有二氧化碳捕集裝置的燃煤電廠(chǎng)，則每年可減排二氧化碳約3.5億噸?！睆埩榻榻B道。也就是說(shuō)，每年可減排相當于100個(gè)600 兆瓦規模燃煤電廠(chǎng)排放的二氧化碳。

　　在燃煤電廠(chǎng)部署二氧化碳捕集裝置后，大量捕集的二氧化碳如何處置是必須解決的問(wèn)題。如果不解決與之對應的“匯”的問(wèn)題，則捕集的大量二氧化碳將無(wú)處消化，燃煤電廠(chǎng)低碳排放改造必將難以推進(jìn)。

　　甘滿(mǎn)光表示，將帶有二氧化碳捕集裝置的燃煤電廠(chǎng)與可再生能源發(fā)電廠(chǎng)耦合起來(lái)，利用二氧化碳滿(mǎn)足可再生能源發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電調峰、熱能提取的需求，可以部分解決“匯”的問(wèn)題。

　　具體而言，一是將捕集的二氧化碳壓縮儲能，在可再生能源不利發(fā)電條件下，利用二氧化碳體積膨脹做功釋放能量發(fā)電，補充發(fā)電量不足；二是將捕集的二氧化碳轉化為甲酸等高能量化合物，實(shí)現過(guò)剩發(fā)電量的儲存，在可再生能源不利發(fā)電條件下，將其作為燃料電池發(fā)電原料產(chǎn)生電能，補充發(fā)電量的不足；三是將捕獲的二氧化碳作為地熱發(fā)電廠(chǎng)的攜熱介質(zhì)，減少水資源消耗，提高地熱發(fā)電效率。

　　碳市場(chǎng)需要它

　　碳市場(chǎng)在我國的發(fā)展完善被認為可有效促進(jìn)燃煤電廠(chǎng)碳減排改造。2月1日，《碳排放權交易管理辦法（試行）》正式施行，加上之前發(fā)布的《2019—2020年全國碳排放權交易配額總量設定與分配實(shí)施方案（發(fā)電行業(yè)）》和《納入2019—2020年全國碳排放權交易配額管理的重點(diǎn)排放單位名單》，我國首次從國家層面將溫室氣體控排責任壓實(shí)到企業(yè)。

　　在張力為看來(lái)，根據電價(jià)、碳交易價(jià)格和負荷需求，安裝碳捕集相關(guān)設施的發(fā)電企業(yè)可以采用二氧化碳捕集利用—可再生能源發(fā)電調峰耦合技術(shù)，與周邊的可再生能源發(fā)電廠(chǎng)建立聯(lián)系，形成一體化系統，從而靈活調整其發(fā)電量、二氧化碳捕集量和捕集能耗，將整體碳排放強度維持在較低水平。

　　因此他認為，合理部署二氧化碳捕集利用—可再生能源發(fā)電調峰耦合技術(shù)，制定調度策略，同時(shí)兼顧減排要求，是一種使碳捕集燃煤電廠(chǎng)碳捕集設備利用效率最大化的方法。

　　“這一想法比較超前，目前在國內還沒(méi)有具體應用?！钡珡埩閷Υ顺錆M(mǎn)信心，“二氧化碳捕集利用—可再生能源發(fā)電調峰耦合技術(shù)有望成為我國2060年前實(shí)現‘碳中和’目標的技術(shù)解決方案之一”。

　?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2021-03-08 第3版）