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我國能源資源稟賦具有“富煤、貧油、少氣”的特點。煤炭是我國的基礎能源和重要工業(yè)原料，在一次能源結構中處于主要位置，但也成為二氧化碳排放的“大戶”?！半p碳”目標提出后，作為煤炭利用主要方式的燃煤發(fā)電頗受爭議。目前全國煤電裝機容量占比歷史性地下降至50%以下，但仍然是當前電力供應的主要電源。
近年來興起的二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）技術，為大規(guī)模二氧化碳減排提供了可能。被“冷落”的煤電，也可以通過CCUS技術應用，實現(xiàn)二氧化碳凈零排放。
一、什么是CCUS
二氧化碳捕集、利用與封存是指將二氧化碳從排放源中分離后或直接加以利用或封存，以實現(xiàn)二氧化碳減排的工業(yè)過程。CCUS整個過程可以分為三步：碳捕集、運輸、利用與封存。碳捕集是將電力、化工、鋼鐵、水泥等行業(yè)利用化石能源過程中產(chǎn)生的二氧化碳進行分離和富集的過程。運輸是將捕集的二氧化碳運送到利用或封存地的過程。利用和封存可分為地質(zhì)利用、化工利用、生物質(zhì)利用、地質(zhì)封存等多種途徑。
CCUS全貌示意
CCUS技術流程及分類
各方式在二氧化碳減排中的占比
二、CCUS在燃煤電廠的應用
近年來，國內(nèi)外CCUS技術在燃煤電廠推廣取得顯著進展。2014年10月，世界首個燃煤電廠100萬噸/年二氧化碳捕集項目——加拿大SaskPower公司邊界大壩項目正式投運。2017年1月，世界最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程——美國佩特拉·諾瓦項目正式啟動運營，設計規(guī)模140萬噸/年。
世界最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程——佩特拉·諾瓦項目
國內(nèi)最大的燃煤電廠二氧化碳捕集工程——國能陜西錦界項目
華能甘肅隴東150萬噸/年碳捕集工程效果圖，該項目建成后將是全球最大的燃煤電廠碳捕集工程。
目前，我國最大煤電碳捕集項目是中國能建中電工程西北院設計的國能錦界項目，規(guī)模達到15萬噸/年，該項目位于陜西神木錦界工業(yè)園內(nèi)，通過將電廠達標排放煙氣中的二氧化碳進行回收利用，變廢為寶，用于油田開采。該項目二氧化碳捕集率高達90%，捕集的二氧化碳純度超過99.5%，對建設“零碳”電廠、落實雙碳目標具有里程碑意義。另外，由中國能建中電工程西北院設計的華能甘肅隴東150萬噸/年碳捕集工程正在籌備建設中，建成后將成為全球規(guī)模最大的燃煤電廠碳捕集工程。
三、CCUS與相關產(chǎn)業(yè)
目前CCUS技術捕獲的二氧化碳主要存放于專門的地質(zhì)儲存點，事實上二氧化碳還是廣泛工業(yè)應用的潛在原料。隨著廉價可再生能源的不斷增加，CCUS技術可與新能源、化工等相關產(chǎn)業(yè)進行深度耦合，延長產(chǎn)業(yè)鏈。CCUS捕捉的二氧化碳，可以與新能源電力電解水產(chǎn)生的“綠氫”合成生產(chǎn)甲醇，還可以用于油田驅(qū)油、提高石油采收率。通過這些應用，CCUS技術不僅可以減少大氣污染物和二氧化碳排放，還能提升能源綜合利用效率，使二氧化碳利用成為商業(yè)上可行的產(chǎn)業(yè)。
CCUS與相關產(chǎn)業(yè)耦合方案構架
四、煤電領域CCUS技術應用的未來
未來，我國在CCUS領域?qū)⑦M一步提升技術水平，開展更大規(guī)模的示范工程驗證，建成多個百萬噸級捕集利用和封存示范工程，掌握大規(guī)模二氧化碳捕集、管輸、利用和封存設計建造能力。同時碳捕集的成本將不斷下降，二氧化碳利用的產(chǎn)業(yè)形式將更加豐富、規(guī)模更為龐大。煤電領域CCUS技術應用將更好地實現(xiàn)煤炭清潔高效利用，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，為高質(zhì)量發(fā)展提供堅實能源保障。
作者：朱軍 全國工程勘察設計大師、中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司總工程師
責任編輯：胡惠雯
