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中国低碳经济的战略转型(一)
时间:2009-12-31 来源: 作者:刘恒伟、凯利·加拉格尔(Kelly Si 被查看:

 

中国经济当前正面临着三大难题:一是对石油的需求日益增加,二是严重的依赖煤炭资源,三是在全球各国的二氧化碳排放量中中国高居榜首。鉴于以上这些情况,我们在发展低碳经济过程中就不得不考虑两个关键问题,首先就是在未来“碳约束”时代如何更有效的利用煤炭资源,其次是如何增加原油的国内供给量以保证中国的能源安全。碳捕获和存储技术(CCS)或许就是一个技术性解决方案,它能够应对目前能源和环境的发展需要,也能够帮助中国更快的步入低碳经济时代。本文旨在向中国提出一种可行的CCS技术路线,为制定一个完善的路径图,我们首先要探究一下中国主要的碳捕获机会,然后再确定CCS启用的关键技术,同时也会分析其目前的发展状况以及未来的发展前景。我们发现,CCS技术与煤气化或多联产技术相结合将取得无与伦比的效果,它对中国低碳经济的发展将大有裨益,甚至即使没有CCS技术,煤气化技术都将会使人类受益无穷,因为煤炭一旦被制成一种合成气,它将被广泛运用于各种领域,包括各类替代燃料的生产,这就可以在一定程度上增加国内原油的供给量,维护能源体系安全。

 

1.总体背景

1.1三个基本事实

当今中国所面临的能源和气候问题仍如往常一般严峻,我们可以用三个基本事实来形容:

第一,中国未曾减弱的石油需求将继续攀升。自1978年改革开放以来,中国的GDP总量和能源消耗总量分别增长了16倍和5倍(NBS, 2007 and NBS, 2009),并且中国主要是依靠本国力量维持国内主要能源供给,2005年,中国的能源自给率高达96%,比经合组织(OECD)国家的平均水平还高30个百分点(NBS, 2008)。然而,目前来讲,仅就原油供给方面,中国已逐渐依赖国际市场,在未来的20年,中国的石油消耗量预计还将大幅上升,不断扩大的石油供需缺口也就意味着中国将越来越依赖进口石油。如图1所示,中国的石油净进口量预计在2010年将显著攀升至5.1百万桶/天,在2015年将达到7.1百万桶/天,在2030年将冲至13.1百万桶/天,这将正好超过美国在2009年的水平,石油的进口依赖度也将从目前的50%左右上升至2030年的80%(IEA, 2007)。

图1 中国的石油平衡表前景

 

 

第二,在未来几十年,煤炭仍将在中国的能源结构中占主导地位。在中国主要的能源资源中,煤炭占了将近80%。从保护环境的角度讲,当前利用煤炭的方式是极其不当的,但从经济的角度来讲,确实是不可避免的,因为中国一向追求能源安全,并且煤炭开采的成本相对较低。煤炭在中国已批准的矿物能源储量中占了94%左右,在中国能源消耗总量中占了将近70%,因此,只要煤炭的储藏量能够持续,中国经济的稳定性就能得到保证(BP, 2008; NBS, 2009)。如图2所描述的,国际能源机构(IEA)预测,直至2030年,煤炭都将在中国的能源结构中占据主导地位,并且,煤炭消耗量在短期内也将大幅上升,在2010年前后,预计对煤炭的需求总额将会上升3%以至达到66%的高峰,到2030年,这一比重可能下降至63%(IEA, 2007)。

  

图2 中国的主要能源需求前景

 

 

第三,中国是当今世界二氧化碳排放量最大的国家。中国在2006年排放了56亿吨二氧化碳,这占了全球排放总量的20%,也远远超过金砖四国的其他三个国家,在2007年,中国超过美国,成为世界上最大的二氧化碳排放国。从1990年到2006年,中国的二氧化碳排放量翻了几番,预计到2030年,其排放总量将上升至2006年的2倍(IEA, 2008a),但论人均来算,中国的排放量还只是美国的1/5 (IEA, 2007)。

迄今为止,煤炭还是中国二氧化碳的主要制造者,并且据IEA的参考消息看,这种状况可能会延续至2030年。如图3所显示,这一比重到2030年仅会出现从82%到78%的小幅下滑(IEA, 2007)。

图3 燃料的碳排放前景

 

 

 

1.2碳捕获和存储技术:碳减排的一种可能选择

考虑到以上三个基本事实,中国要发展低碳经济,就必须探讨一下两个关键性问题:

·在未来“碳约束”时代如何更有效的利用煤炭资源?

·如何增加原油的国内供给量以保证中国的能源安全?

如果没有其它的简单方法来解决这两个问题,碳捕获和存储技术(CCS)或许将是一剂重要的万灵药,这种技术不仅能带来煤炭资源的持续利用,而且还能大幅减少二氧化碳的排放量。

一套完整的CCS体系通常包含三个主要环节:第一个环节是二氧化碳的捕获,并且二氧化碳还要被置于一大型固定源(如燃煤电厂、钢铁厂等)中压缩至一定压力。第二个环节是二氧化碳的运输,就是将压缩后的CO2通过专用管道等运输工具运至存储地。第三个环节是二氧化碳的存储,即指将运抵存储地的CO2注入到适宜的地质层中,并且与大气长期隔绝。在过去的几十年,虽然这一体系还没有完整的应用于二氧化碳减排,但其绝大多数必要的技术却已经应用于其它领域了(IPCC, 2005)。

G8的领导人在2008年6月的北海道峰会上宣布,“鉴于各国不同的国情,并着眼于2020年开展广泛部署,我们强烈的支持,到2010年全球推出20个大规模的CCS示范项目” (G8, 2008)。欧盟就此明确表示,这是遏制气候变暖的一种重要解决方法,其大规模的部署是必不可少的,他们设想截至2015年将有10-12个大型示范工厂被建成并投入运营(EU, 2007)。2008年初,美国调整其旗舰未来发电计划,在其他一系列项目中又额外追加预算开支(US DOE, 2008),2009年,朱棣文部长宣布他正在考虑重组伊利诺伊州的实际未来发电设备。也就在这一年,澳大利亚政府宣布出资1亿美元成立全球碳捕获和存储研究所,以此作为一个新的全球CCS倡议的一部分来促进CCS技术的加速发展(GCCSI, 2009)。

目前在全球还没有一个完整的大规模的CCS项目,其中最主要的部署障碍就是(a)筹资机制的缺失,这一机制应该足够大,并且持续周期长,以此来支持CCS示范项目的建设;(b)二氧化碳运输和地质存储的法律及监管体系的不完善;(c)公众认识度和接受度不高。

1.3蓝图进程

直到最近,CCS都还没有引起中国的足够重视。目前,仅有一些针对该技术的有限行动,而且主要由专家界进行推动。目前为止,中国在发展和部署CCS上没有任何既定政策。中国CCS详细参见最近的一项研究:推动中国碳捕获和存储技术向前发展(刘恒丰及加拉格尔,2008)。

保持经济增长及稳定是中国政府的首要目标。考虑到CCS目前相对较高的成本,除非采取国际资本进入的方式,难以期望目前会有大规模的部署。但是在未来的数十年,会进行大规模的能源基建项目的投入。现在需要的是正确的决策。中国应该避免在CCS可以商业化之前的未来几十年中继续锁定在碳密集项目上的投资。因此中国应该不仅在高效能和低污染技术上而且在将来有利于采用CCS的技术上拥有更全面的战略。这就是所谓的技术蓝图,一种技术方案的形式,能为中国部署CCS增添更大的价值。本文提出了一条对中国可能有用的蓝图,当然,中国政府应该也会最终开发自身的蓝图。我们这篇论文的目的在于抛砖引玉,也在于为未来中国发展CCS提供一些见解。

技术蓝图在过去的几年已经相当流行,在各种部门包括学术和工业部门都有发展。一些研究提供了对技术蓝图的大量见解。(Garcia and Bray, 1997; CETC, 2006; Chikkatur and Ambuj, 2007; Daim and Oliver, 2008; Lee et al., 2009 S.K. Lee and G. Mogi et al., Energy technology roadmap for the next 10 years: the case of Korea, Energy Policy 37 (2009), pp. 588–596. Article | PDF (610 K) | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (0)Lee et al., 2009)。基于这些研究,我们提出了以下的CCS蓝图进程,如图4所示:

 

 

图4:CCS蓝图进程

 

该蓝图解决了以下四点问题:

•未来愿景是什么?

•实现愿景的关键部门的技术是什么?

•需要怎样的技术?

•实施行动是什么?

相应的,CCS的蓝图进程包括一下四个阶段:

(1)确定集体愿景:在所有的利益相关者共同确定清晰的令人信服的集体愿景后,技术蓝图才可能成功实现。这种愿景有助于将注意力集中在重要的事情上,对利益相关者进行激励并增加共同部署CCS的责任感。在这一阶段,政府应该发挥领导型作用,将所有的利益相关者集合起来建立共同愿景的共识。

我们提出的“低碳经济”的愿景体现在蓝图之中,这也是2007年中国国家主席胡锦涛在亚太经合组织论坛第15次经济领导人会议上阐述中国应对气候变化的立场时提出的。

(2)确定战略重点和战略技术:一旦愿景确定,重点就要转移到确定实现愿景的关键战略上。此时将主要探测碳捕获和存储的机会。关键性CCS实现技术将会确定,并就目前状态和未来前景进行分析。

(3)确定战略的优先性:一旦关键性的CCS实现技术被确定下来,蓝图要为技术成熟和CCS部署制定时间表。

(4)提出政策建议:蓝图的价值仅在其如何实施上体现出来。因此,有效实施蓝图的政策应该作为蓝图进程的一部分。研究、开发和示范的政策是必要的,并且促进低碳技术的商业化和广泛部署的政策也是必要的。

下面,我们将探讨主要的碳捕获机会。第三部分确定了关键的CCS实现技术并就其目前状态和未来前景进行分析。第四部分生成可用的CCS蓝图。第五部分得出结论并做出政策建议。

 

(责编:文纵小编)
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