十多年來,美國能源部對
碳捕集與封存(
CCS)技術的重視與期望成為其相關政策制定的主要推動因素。該技術最初推廣目的是為了實現溫室氣體CO2的減排目標。到現如今,該技術的推廣則成為特朗普政府在明面上對不斷衰退的美國煤炭產業進行資助的一種手段。
北美地區在碳捕集研究與發展上已經花費了數十億美元,并且年年如例行公事般地不斷重復對CCS技術發展的樂觀預測。
然而,在發展CCS技術15年時間后,現如今美國僅有一個燃煤碳捕集項目——位于休斯頓南部的NRG能源公司的Petra Nova項目仍在運行。北美第二個大型電廠CCS項目——薩省電力局SaskPower的邊界大壩項目目前正在加拿大運行。
本報告對北美區4個燃煤電廠有關CCS的項目進行了調查,這4個項目分別是:Petra Nova項目,邊界大壩項目,南方電力公司(Southern Company)位于密西西比的Kemper項目,以及杜克能源公司(Duke Energy)位于印第安納州的Edwardsport電廠。
Petra Nova項目和邊界大壩項目采用的是燃燒后CO2捕集技術,而Kemper項目最初采用的是煤氣化技術,對CO2進行燃燒前脫除,但該項目的氣化設備和CO2捕集部件在運行不久后就遭到了廢棄。Edwardsport電廠最初因具備良好條件而推廣碳捕集項目,但隨后因高昂的成本放棄了這一想法。該電廠使用的煤氣化技術是進行燃燒前CO2捕集的必要條件。
盡管Petra Nova項目和邊界大壩項目目前正在運行,但實際上仍然只是個示范點。Petra Nova項目僅捕集W.A. Parish電廠4個燃煤機組中的一個燃煤機組的超3成廢氣。該項目成本高昂,已花費超10億美元。邊界大壩項目是本報告分析的4大項目中規模最小的項目,但由于運行中不斷出現的問題,成本不斷增加,使得該項目已花費將近110億美元。Petra Nova項目和邊界大壩項目在收入上主要依賴將其捕集到的CO2出售給石油行業,用于提高石油采收率(EOR),但對于其他煤炭發電廠來說,這種選擇并不可行。
Edwardsport項目和Kemper項目所采用的整體煤氣化聯合循環發電技術從頭到尾就是一場災難,這兩個項目建設成本不僅高得離譜,花費了巨大代價,而且還難以運行。
大規模使用CCS技術需要建設龐大的管道網(以及相關的基礎設施),以便將捕集到CO2運輸至封存點,而在如何發展CCS技術的討論中對這一問題卻沒有給與太多關注。建設這樣一個管道網毫無疑問需要巨額花費,并且需要消耗大量時間。不僅如此,捕集CO2→將其運輸至封存點→將捕集到的CO2注入地面這一過程需要大量的水。
本報告同時還提到服務年限過長的美國燃煤電廠為了適應CCS技術改造,需要花費巨額成本對其設備進行升級改造。一半以上的燃煤電廠已有40的服務歷史,為了確保設施能在新的CCS設備20-30年的使用期內持續運行,電廠所有者就必須對工廠設施進行翻新重建。邊界大壩項目就出現了這種現象,SaskPower為了確保工廠設施的運行期限能夠與CCS改造相匹配,對發電區進行重建,費用超過3.3億美元。這種投資是在特定地點、針對特定工廠的投資,因而沒有任何潛在的規模經濟效益。
隨著低成本、零排放的風能和太陽能,以及資源豐富且成本較低的天然氣供應量的不斷增加,電力行業需要進行改革,從而開展了CCS技術實驗。
從目前現狀來看,沒有進行CCS技術改造的煤炭廠正面臨越來越難以與風能、太陽能資源相競爭的局面。每噸增加60美金的碳捕集成本,或者按照提倡者們所鼓吹的最終實現每噸增加30美金的成本將進一步削弱燃煤競爭力。
CCS技術改造帶來的趨勢會進一步削弱其經濟效益。附加在燃煤機組的CCS技術改造成本在現如今各燃煤機的運行時間并不飽和的情況下,只會增加每個機組單元的成本,造成一種越來越糟的惡性循環,使得工廠越來越不經濟,CCS技術改造設備也最終成為閑置資產。在充分意識全國(以及全球)發電市場的發展狀況,同時面臨著各種消費者對現代化市場發展需求的情況下,公共事業行業迅速從基載燃煤轉向更清潔、分布更廣的能源,從而使得碳捕集逐漸成為過時的觀點。總之,高風險、高成本的碳捕集技術投資在之前可能可行,但現如今這些投資將不再現實——碳捕集技術高昂的成本實在令人望而卻步。
盡管本報告主要圍繞美國電力市場,但本報告的發現對任何考慮廣泛采用CCS技術的國家來說都起著警示作用。CCS技術普遍成本高昂,無法達到商業規模,對于碳捕集后的運輸、捕集到的CO2的注入和儲存也存在嚴重的現實問題。更重要的是,當下市場存在著更可靠、更便宜的發電能源。
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