生物質能碳捕集與封存Bioenergy with Carbon Capture and Storage，簡稱BECCS，將生物質能與碳捕集封存技術相結合，對生物質燃燒或轉化過程中產生的 CO2進行捕集和封存，實現(xiàn)負碳排放，是支撐電力行業(yè)實現(xiàn)碳中和目標的關鍵技術之一。今天，與大家分享華能碳中和研究所有關報告的部分內容。
01
實現(xiàn)碳中和需要負碳技術
負碳技術是實現(xiàn)二氧化碳凈零排放的關鍵。人類社會生產生活不可避免的造成二氧化碳排放，通過經濟結構轉型、能效提升、發(fā)展非化石能源等方式，無法將二氧化碳排放降至零，只能通過固碳技術或生態(tài)系統(tǒng)碳匯吸收，實現(xiàn)二氧化碳的“凈零排放”。據預測，2060年我國二氧化碳排放量可控制在20億噸左右，生態(tài)系統(tǒng)碳匯能抵消13億噸左右，為實現(xiàn)碳中和，必須部署負碳技術，進一步捕集、吸收二氧化碳。
國家要求大力發(fā)展負碳技術。中共中央、國務院印發(fā)《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》要求，開展低碳零碳負碳和儲能新材料、新技術、新裝備攻關，積極開展低碳零碳負碳技術研發(fā)應用。國務院印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案》要求，開展低碳零碳負碳關鍵核心技術攻關，推動低碳零碳負碳技術裝備研發(fā)取得突破性進展。國資委《關于推進中央企業(yè)高質量發(fā)展做好碳達峰碳中和工作的指導意見》提出，充分發(fā)揮中央企業(yè)創(chuàng)新主體作用，力爭在低碳零碳負碳先進適用技術方面取得突破?？萍疾俊犊萍贾翁歼_峰碳中和行動方案》提出，要大力推動低碳零碳負碳技術研發(fā)，加強現(xiàn)有綠色低碳技術推廣應用。
負碳技術是支撐電力行業(yè)實現(xiàn)零碳的關鍵。電力行業(yè)是當前二氧化碳排放最高的行業(yè)，2020年，我國電力行業(yè)碳排放43億噸，占全國二氧化碳排放總量的37%。電力行業(yè)零碳化發(fā)展是我國實現(xiàn)碳中和的基礎和必要條件。據最新研究指出，我國電力系統(tǒng)發(fā)展的目標是實現(xiàn)零碳，從深度低碳到零碳，推薦保留一定規(guī)模的火電，解決新能源發(fā)電長周期、季節(jié)性波動帶來的保供問題，產生的碳排放不超過10億噸，通過CCS/CCUS技術移除。受燃燒后胺基捕集技術二氧化碳通過率90%的經濟上限約束，化石能源機組加裝CCS/CCUS的二氧化碳捕集率理論上最高為90%，無法實現(xiàn)完全的“凈零”排放。因此，我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)零碳，必須應用一定規(guī)模的負碳技術。
02
BECCS是最具發(fā)展?jié)摿Φ呢撎技夹g
BECCS技術通過“生物質利用+CCS/CCUS”的技術組合，實現(xiàn)了從生物質原料產生到利用全過程的負碳排放。生物質原料通過光合作用吸收了大氣中的二氧化碳，采用CCS/CCUS技術對生物質原料利用過程中可能釋放的二氧化碳加以捕集，就全過程而言，消減了大氣中的二氧化碳。與其相比，“化石能源利用+CCS/CCUS”技術只能對化石燃料利用過程中釋放的二氧化碳加以捕集，就全過程而言，并未減少當下大氣中的二氧化碳，不能實現(xiàn)負碳排放。
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）、國際能源署（IEA）等研究機構認為BECCS技術是必需的負碳技術。IPCC《全球溫升1.5℃特別報告》指出，在實現(xiàn)1.5℃溫控目標的四種情景中，全部都應用了BECCS技術。IEA《世界能源技術展望2020—CCUS特別報告》預測，2030年后，BECCS技術開始大規(guī)模應用；2050年、2070年，BECCS技術將分別抵消全球能源系統(tǒng)碳排放的7%、30%，約10億噸、27億噸二氧化碳；到2070年，全球1/4的生物質能利用將采用BECCS技術。國家生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院《中國CCUS年度報告（2021）》預測，2035年后，我國BECCS技術開始大規(guī)模應用；到2040年、2060年，應用BECCS技術將分別完成碳減排總量的8%~21%、30%~33%，約0.8~1億噸、3~6億噸二氧化碳。
目前，BECCS技術在全球范圍內尚處于研發(fā)和示范階段，還不具備大規(guī)模商業(yè)化運行的條件。據IEA統(tǒng)計，截至2020年，全球共有BECCS項目13項，分布在美國、歐洲、日本和加拿大，應用于生物質乙醇工廠、生物質發(fā)電、垃圾焚燒等領域。在我國，一些研究機構和高校開展了BECCS相關理論研究和實驗室規(guī)模的試驗探索，尚未建設BECCS示范項目。
BECCS技術在我國電力行業(yè)應用潛力巨大。我國生物質資源豐富。中國產業(yè)發(fā)展促進會生物質能產業(yè)分會《3060零碳生物質能潛力藍皮書》指出，目前我國生物質資源年產量為34.9億噸，其中作為能源利用的開發(fā)潛力為4.6億噸標準煤，而實際應用不足6000萬噸標準煤。預計2060年，我國生物質資源年產量將達到53.5億噸，作為能源利用的開發(fā)潛力將超過7億噸標準煤。我國生物質發(fā)電近年來發(fā)展迅速，截至2021年底，生物質發(fā)電裝機達到3598萬千瓦，已完成84個國家級燃煤耦合生物質發(fā)電技改項目。預計到2060年，生物質發(fā)電裝機將超過1.8億千瓦，是目前的6倍?？紤]我國“煤電+CCS/CCUS”技術已規(guī)?；痉兜默F(xiàn)狀，預計2030年，BECCS將在電力行業(yè)實現(xiàn)規(guī)模化應用，達到500萬千瓦，到2060年達到8000萬千瓦。
03
我國電力行業(yè)加快發(fā)展BECCS技術的措施及建議
（一）明確發(fā)展BECCS的技術路線
盡快將BECCS納入碳中和關鍵技術體系，為煤電資產在碳中和時代綠色轉型發(fā)展之路提供支撐。將“燃煤耦合生物質發(fā)電+CCS/CCUS”與“生物質發(fā)電+CCS/CCUS”作為發(fā)展BECCS技術的兩條關鍵路線。加大燃煤耦合生物質發(fā)電摻燒比例，結合CCS/CCUS改造，推動煤電機組向低碳甚至零碳電源轉變；加快發(fā)展生物質發(fā)電，推進BECCS改造，增加負碳排放能力。
（二）加快推進BECCS關鍵技術研發(fā)
突破高比例燃煤耦合生物質發(fā)電技術，提升生物質發(fā)電的蒸汽參數和發(fā)電效率，降低發(fā)電成本；研制高效低能耗捕集溶液，突破低濃度煙氣捕集、二氧化碳加氫或化學轉化利用等關鍵技術，開發(fā)高效率、高通量大型分離設備，牽頭制定相關標準，形成完整的技術研發(fā)體系。
（三）積極推動BECCS技術在我國規(guī)模化應用
總結推廣“煤電+生物質”耦合發(fā)電和已有CCS/CCUS示范項目的先進經驗，盡快啟動生物質耦合燃煤發(fā)電BECCS示范項目。綜合考慮生物質資源可獲取量、二氧化碳利用與封存等條件，制定BECCS發(fā)展路線圖，培育上下游產業(yè)鏈深度融合的生態(tài)體系，推進BECCS技術實現(xiàn)規(guī)?；瘧谩?/p>
