導(dǎo)語：碳捕集與碳封存經(jīng)濟性評估透析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

哥本哈根會議之后，碳元素成為全球公共物品。由于國際上對全球變暖的擔(dān)憂，全球范圍內(nèi)的碳元素管理成為21世紀(jì)以來全球變化研究的熱點領(lǐng)域。研究表明，全球碳循環(huán)過程與人類活動，特別是化石燃料燃燒和土地植被覆蓋變化有著密切的關(guān)系。全球來看，2007年CO2排放量達(dá)到了289.6×108t，其中，中國的CO2年排放量已經(jīng)達(dá)到60.7×108t［1］。如果要實現(xiàn)2050年全球碳排放量下降一半的目標(biāo)，碳排放額度也許將成為最為稀缺的元素。而想要實現(xiàn)這一目標(biāo)，單純依靠生產(chǎn)和生活的節(jié)能減排是非常困難的。假設(shè)全球GDP年平均增長率為3%，至2050年，全球GDP將會比2010年增加3.26倍(以1990年購買力為基準(zhǔn))，所以，如果要在2050年使CO2排放量減半，則需要將單位GDP的CO2排放量減少6.52倍。在核聚變發(fā)電技術(shù)尚未成熟的情況下，僅依靠傳統(tǒng)的可再生能源、風(fēng)能、水能、太陽能等無法持續(xù)供給的新能源是無法解決這個難題的。作為碳減排規(guī)模最大的單項技術(shù)，CCS被認(rèn)為是最具有前景的碳減排路徑之一，由圖1可以看出，若實現(xiàn)2050CO2排放量較2005年下降50%，工業(yè)CCS技術(shù)和電廠CCS技術(shù)總共可貢獻(xiàn)19%的減排量。因此，CO2的捕集—封存(CarbonCaptureandStorage，CCS)技術(shù)越來越受到全球各個國家的重視(表1為全球現(xiàn)有的CCS項目)，而碳捕集與碳封存項目的經(jīng)濟性則更加成為該技術(shù)大規(guī)模運用所考慮的主要問題。

2CCS技術(shù)特征及發(fā)展現(xiàn)狀

CCS技術(shù)是指將CO2從相關(guān)排放源捕集并分離出來，輸送到海洋、油氣田等地點進(jìn)行長期(幾千年)封存，從而減少溫室氣體排放，以減輕對地球氣候的不利影響。CCS是一項具有大規(guī)模減排潛力的新興技術(shù)，有助于實現(xiàn)化石能源消費中CO2的近零排放。2009年10月13日，英國倫敦舉行了第三屆碳捕集與碳封存領(lǐng)導(dǎo)人論壇部長級會議。同日，國際能源組織(IEA)公布了其最新有關(guān)CCS技術(shù)商業(yè)化的研究成果，從IEA的CCS路線圖來看，2020年之后CCS的商業(yè)化項目將出現(xiàn)加速增長，2030年之后示范項目逐漸減少，商業(yè)化項目成為主流［1］。預(yù)計全球從2010年至2050年CO2的實際潛在封存能力將至少達(dá)到16800億噸，2050年的封存量為1447億噸，其中美國和中國分別為261.14億噸和259.44億噸，占全部封存量的36%［2］。CCS項目建設(shè)一般包括三個環(huán)節(jié):碳捕集—碳運輸—碳封存，在對CCS項目進(jìn)行經(jīng)濟性評價時也必須要從這三個環(huán)節(jié)入手，否則，對于運營成本的估計就是不準(zhǔn)確的。

2.1碳捕集技術(shù)特點及發(fā)展現(xiàn)狀

在以化石能源為動力的燃燒煙氣中含有大量的N2，例如煤電廠的煙氣道中CO2含量大概為12%(體積比)，對其進(jìn)行有效的利用和封存之前必須把其中含有的大量N2分離出去，使CO2濃度達(dá)到95%以上，這就是CO2的捕集過程。碳捕捉目前有三種主流技術(shù):燃燒前分離、燃燒后分離和富氧燃燒。目前全球示范項目中使用最多的為燃燒后分離，包括國內(nèi)兩個示范項目，德國黑泵電廠使用的是富氧燃燒技術(shù)。三種捕捉技術(shù)的技術(shù)特點及其發(fā)展現(xiàn)狀如表2所示。

2.2碳運輸技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

碳運輸，指將分離并壓縮后的CO2通過管道或運輸工具運至存儲地。管道運輸是目前比較成熟的CO2運輸方式。此外也可以選擇船舶和公路運輸罐車裝液態(tài)CO2。船舶運輸成本較低，但需求有限，所以規(guī)模較小。而公路運輸?shù)某杀具^高，只能用于小規(guī)模運輸。目前，西方國家在管道運輸方面的技術(shù)已很成熟，2008年，美國約有5800千米的CO2管道，這些管道多用于將CO2運輸至油田，注入到地下油層以提高石油采收率。但大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵依舊在于運輸成本的控制，管道運輸?shù)某杀局饕Q于運輸?shù)木嚯x和管道直徑。

2.3碳封存技術(shù)發(fā)展階段

碳封存是指將捕獲、壓縮后的CO2通過碳運輸技術(shù)運送到一個封存地點，并使其長期與大氣隔絕的一個過程。主要的封存方式有地質(zhì)封存、海洋封存和碳酸鹽礦石固存。地質(zhì)封存是目前較為主流的研究技術(shù)，這項技術(shù)可以將注入油、氣田中驅(qū)油、驅(qū)氣，從而提高油、氣的采收率，產(chǎn)生一定的附加經(jīng)濟效益。表3為各種封存技術(shù)所處的發(fā)展階段。

3CCS項目經(jīng)濟性評價

CCS項目經(jīng)濟性評價的關(guān)鍵在于對項目成本和收益的估算。為此，本文構(gòu)建了全過程成本估算模型和全過程收益估算模型。

3.1全過程成本估算模型

整個CCS項目由碳捕集、碳運輸和碳封存三個環(huán)節(jié)組成，因此，在進(jìn)行全過程成本估算時，必須全面考慮這三個環(huán)節(jié)。考慮到模型的運行環(huán)境，這里作如下假設(shè):(1)碳捕集、碳運輸、碳封存的建設(shè)成本固定可衡量;(2)碳捕集、碳運輸、碳封存的邊際成本可衡量;(3)當(dāng)期發(fā)生的CO2捕集，運輸和封存也計入當(dāng)期(以年為單位)。因此，整個CCS項目在壽命期內(nèi)的總成本可以通過下列公式表示，C=CB+CY+CF+CL其中，C表示CCS項目總成本;CB表示碳捕集成本;CY表示碳運輸成本;CF表示碳封存成本;CL表示由突發(fā)事件或不可抗力引起的非經(jīng)常性成本支出，例如由于大量CO2泄露造成人畜死亡事故所帶來的成本支出，因其不確定性在此僅作為隨機干擾項插入，不做詳細(xì)估算。CB=FCB+VCB=FCB+∑n(MCBn•QBn)其中，F(xiàn)CB表示碳捕集固定成本;VCB表示碳捕集可變成本;MCBn表示第n年碳捕集邊際成本;QBn表示第n年的碳捕集量;CY=FCY+VCY=FCY+∑n(MCYn•QYn)其中，F(xiàn)CY表示碳運輸固定成本;VCY表示碳運輸可變成本;MCYn表示第n年碳運輸邊際成本;QYn表示第n年的碳運輸量;CF=FCF+VCF=FCF+∑n(MCFn•QFn)其中，F(xiàn)CF表示碳封存固定成本;VCF表示碳封存可變成本;MCFn表示第n年碳封存邊際成本;QFn表示第n年的碳封存量。

3.2全過程收益估算模型

CCS項目收益包括實現(xiàn)CO2減排量所獲收益以及在減排過程中對CO2進(jìn)行有效利用所產(chǎn)生的收益。CO2減排量所獲收益即單位碳減排量的價格與該項目碳減排總量的乘積，如何衡量單位碳減排量的單價就成為碳減排收益估算的關(guān)鍵。因此，國際碳交易市場上單位碳排放量的價格就可以作為單位碳減排量的價格。換言之，假如我國的CO2排放限額為m噸/年，如果通過碳減排技術(shù)每年只排放n噸CO2，那么我國就可以將節(jié)省下來的m－n噸排放額拿到碳交易市場交易，交易所獲得的收益就是我國的碳減排收益。再者，在碳封存的過程中，無論是將CO2注入油氣田驅(qū)油、驅(qū)氣，還是將其用于工業(yè)生產(chǎn)，都會產(chǎn)生一定的收益，而且碳排放量的減少也會帶來生態(tài)環(huán)境改善后的收益。不過，這一收益需要根據(jù)具體情況測算，在此姑且以表示計入CCS項目的總收益，不做詳細(xì)估算。因此，CCS項目的總收益可以用下面公式所表示，R=PD•Q+W其中，R表示減排總收益;PD表示單位減排量價格;Q表示減排總量(即最終封存量)。通常情況下，在計算某一個項目在未來幾年后的收益時，由于對未來特定時點上的單位價格未知，經(jīng)常會先設(shè)定一個合理的貼現(xiàn)率，然后利用這一貼現(xiàn)率來計算未來時點上的資金時間價值，以此來對未來價格進(jìn)行估算。在這里，假設(shè)貼現(xiàn)率為i，那么CCS項目在第n(n=1，2，…)年的總收益可以用下列公式表示，R=∑n［PD(1+i)n－1•Qn］+W3.3經(jīng)濟性評價在得知CCS項目的總成本及總收益之后，項目的經(jīng)濟性可以用下列公式進(jìn)行測算，E=R－C=∑n［PD(1+i)n－1•Qn］+W－(CB+CY+CF+CL)當(dāng)E0時，該項目的運營具有經(jīng)濟性，當(dāng)E≤0時，則該項目不具有經(jīng)濟性。也就是說，當(dāng)E0時，CCS項目運營所封存的碳排放量可帶來正的凈收益，因此是經(jīng)濟的，而當(dāng)E≤0時，則該項目所封存的碳排放量無法帶來正的凈收益，因此不經(jīng)濟。

4案例和討論

為證明上述方法的有效性，將其應(yīng)用于計算IEA的中國碳捕集技術(shù)路線圖中規(guī)劃的某CCS項目的經(jīng)濟性［5］。項目壽命期取20年，該項目相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)列于表4中。其中，單位減排量價格選取2010年歐洲排放交易體系碳當(dāng)量價格14.5歐元/t(約合20美元/t)，貼現(xiàn)率選取平均資本回報率12%。為便于計算，假設(shè)年捕集量、運輸量、封存量為固定平均值，且各個環(huán)節(jié)無損耗;各年邊際捕集、運輸、封存成本固定不變。將數(shù)據(jù)代入上述公式計算，結(jié)果表明，此CCS項目在其20年的壽命期內(nèi)共捕集、封存二氧化碳200萬噸，付出成本約6.5億美元，獲得收益約7.44億美元，則E=7.44－6.5=0.940，說明該項目能夠帶來約為0.94億美元的凈收益，因此是具有經(jīng)濟性的。上面的計算結(jié)果可以證明本文所構(gòu)造的方法能夠用于CCS項目的經(jīng)濟性評價，只是對于具體項目而言，本案例所設(shè)置的一些假設(shè)是非必要的。

5結(jié)論及進(jìn)一步研究方向

(1)CCS技術(shù)被認(rèn)為是當(dāng)前碳減排規(guī)模最大的單項技術(shù)，是最具有前景的碳減排解決方案之一，具體包括三個環(huán)節(jié):碳捕集—碳運輸—碳封存。在進(jìn)行項目成本估算時，必須從這三個環(huán)節(jié)同時入手進(jìn)行計算，三者缺一不可。在成本估算時，不僅要對常規(guī)成本進(jìn)行詳細(xì)估算，而且對于可能發(fā)生的非常規(guī)性成本也要視具體情況做預(yù)先計提。在收益估算時，對碳排量單價的估計要參考國際碳交易市場牌價，且要考慮資金時間價值因素，選擇合理的貼現(xiàn)率。此外，還要考慮項目的附加收益，按單個項目的具體情況進(jìn)行詳細(xì)估算，這樣才能保證總收益估算的精確性。

(2)本文所構(gòu)造的評價方法是從理論上建立的評價模型，上述模型可對CCS項目的經(jīng)濟性進(jìn)行總體估算，要對特定項目進(jìn)行較為精確的評價，不僅需要搜集相對詳細(xì)的數(shù)據(jù)，而且要視不同性質(zhì)的項目對估算模型進(jìn)行深入地修正和細(xì)化，今后該領(lǐng)域?qū)W者可以根據(jù)具體項目對模型進(jìn)行細(xì)化研究，以便模型能更加符合實際測算要求。