二氧化碳捕集、利用与封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)是推动化石能源脱碳的有效手段,更是实现低碳电力的必要选择,被认为是我国实现碳中和目标的战略性支撑技术。国家发展改革委、国家能源局已将CCUS技术纳入...二氧化碳捕集、利用与封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)是推动化石能源脱碳的有效手段,更是实现低碳电力的必要选择,被认为是我国实现碳中和目标的战略性支撑技术。国家发展改革委、国家能源局已将CCUS技术纳入《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》中,旨在推动存量煤电机组的低碳改造及新建煤电机组的低碳化建设。展开更多
当前过量的CO_(2)排放已经引发了严重的气候危机,其中燃煤电厂的CO_(2)排放占据了较大比例,因此针对烟气碳捕集的研究成为关键。化学吸收法在碳捕集领因其成熟的技术,有望成为大规模碳减排应用的技术之一,但是较高的能耗和投资成本限制...当前过量的CO_(2)排放已经引发了严重的气候危机,其中燃煤电厂的CO_(2)排放占据了较大比例,因此针对烟气碳捕集的研究成为关键。化学吸收法在碳捕集领因其成熟的技术,有望成为大规模碳减排应用的技术之一,但是较高的能耗和投资成本限制了其进一步发展。传统的碳捕集与利用(Carbon Capture and Utilization,CCU)工艺中,捕集与利用2个步骤往往是分开进行的,前人们通过研发新型吸收剂、开发节能工艺等手段对捕集过程进行优化,同时开发更加高效安全的CO_(2)利用和封存技术。但是单独优化每个过程带来的能源效率回报不断减少。因此研究人员开始考虑综合碳捕集和利用技术的经济和能源效益,有学者提出使用电化学转化代替传统的吸收剂在解析塔内升温再生,将CO_(2)捕集和电化学转化利用整合在一起。基于传统的MEA湿法捕集工艺,利用Aspen Plus对基于有机胺的电解质来实现CO_(2)捕集与转化利用一体化(Integrated Carbon Capture and Utilization,ICCU)的方法建模分析,对两种工艺进行了技术经济分析。结果表明:相对于常规的CCU工艺,ICCU工艺的CO_(2)转化率和CO产量分别提升了6%和33%;同时ICCU工艺的能源效率(38.94%)也略高于CCU工艺(37.8%),伴随着电解能耗的相应增加,因此总体能源效益的改善并不显著。对电解温度进行灵敏度分析,发现当电解温度的升高,2种工艺的能源效率均呈下降趋势,但ICCU工艺的能效一直高于工艺;并且ICCU工艺的成本不断增加,当温度升高5℃,成本增加2%左右。在整体成本方面,ICCU工艺也具有一定的优势(6399.17元/t),并且系统能耗的下降是进一步降低成本的关键。综合来看,ICCU工艺在经济和能源效益都实现了一定的提高。展开更多
碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是我国实现碳中和目标的关键手段。然而,目前CCUS的部署规模尚未达到实现减排目标的预期需求,其发展受到技术经济性、环境风险以及政策支持等因素的制约。厘清CCUS技术的国内外研究进展,识别其经济性和潜...碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是我国实现碳中和目标的关键手段。然而,目前CCUS的部署规模尚未达到实现减排目标的预期需求,其发展受到技术经济性、环境风险以及政策支持等因素的制约。厘清CCUS技术的国内外研究进展,识别其经济性和潜在环境风险,有助于深化CCUS的研究、推广和可持续发展。研究基于中国知网和Web of Science数据库,对2000—2024年CCUS相关研究进行文献计量分析,并进一步聚焦CCUS技术的经济和环境影响研究进行述评。结果表明:(1)从发文量和学科类别来看,CCUS技术相关研究发文量持续上升,但研究主要聚焦自然科学领域,社会科学领域的研究有待丰富;(2)从研究国家来看,CCUS领域研究早期以发达国家为主导,近些年发展中国家的关注逐渐增多,目前美国、中国和英国在CCUS领域的研究处于领先地位,但中国研究的影响力有待进一步提升;(3)从研究主题来看,英文文献对环境风险、公众接受度以及BECCS、DAC等衍生技术的关注较多,而中文文献关于CCUS技术在电力领域的应用研究较为丰富;(4)从CCUS技术的经济和环境影响来看,CCUS环境风险研究主要聚焦污染物排放和碳泄漏两方面,经济影响研究集中在成本核算、CCUS与低碳技术经济性比较以及政府支持对CCUS成本影响三方面,但目前文献以微观研究为主,宏观视角研究有待丰富。在未来研究中,应注重CCUS技术及其经济和环境影响的内在联系探讨,推动工程技术模型与宏观经济模型的结合与拓展,构建面向碳中和目标的CCUS技术综合评估框架,为推动我国工业与能源部门低碳转型提供参考。展开更多
文摘二氧化碳捕集、利用与封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)是推动化石能源脱碳的有效手段,更是实现低碳电力的必要选择,被认为是我国实现碳中和目标的战略性支撑技术。国家发展改革委、国家能源局已将CCUS技术纳入《煤电低碳化改造建设行动方案(2024—2027年)》中,旨在推动存量煤电机组的低碳改造及新建煤电机组的低碳化建设。
文摘当前过量的CO_(2)排放已经引发了严重的气候危机,其中燃煤电厂的CO_(2)排放占据了较大比例,因此针对烟气碳捕集的研究成为关键。化学吸收法在碳捕集领因其成熟的技术,有望成为大规模碳减排应用的技术之一,但是较高的能耗和投资成本限制了其进一步发展。传统的碳捕集与利用(Carbon Capture and Utilization,CCU)工艺中,捕集与利用2个步骤往往是分开进行的,前人们通过研发新型吸收剂、开发节能工艺等手段对捕集过程进行优化,同时开发更加高效安全的CO_(2)利用和封存技术。但是单独优化每个过程带来的能源效率回报不断减少。因此研究人员开始考虑综合碳捕集和利用技术的经济和能源效益,有学者提出使用电化学转化代替传统的吸收剂在解析塔内升温再生,将CO_(2)捕集和电化学转化利用整合在一起。基于传统的MEA湿法捕集工艺,利用Aspen Plus对基于有机胺的电解质来实现CO_(2)捕集与转化利用一体化(Integrated Carbon Capture and Utilization,ICCU)的方法建模分析,对两种工艺进行了技术经济分析。结果表明:相对于常规的CCU工艺,ICCU工艺的CO_(2)转化率和CO产量分别提升了6%和33%;同时ICCU工艺的能源效率(38.94%)也略高于CCU工艺(37.8%),伴随着电解能耗的相应增加,因此总体能源效益的改善并不显著。对电解温度进行灵敏度分析,发现当电解温度的升高,2种工艺的能源效率均呈下降趋势,但ICCU工艺的能效一直高于工艺;并且ICCU工艺的成本不断增加,当温度升高5℃,成本增加2%左右。在整体成本方面,ICCU工艺也具有一定的优势(6399.17元/t),并且系统能耗的下降是进一步降低成本的关键。综合来看,ICCU工艺在经济和能源效益都实现了一定的提高。
文摘碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是我国实现碳中和目标的关键手段。然而,目前CCUS的部署规模尚未达到实现减排目标的预期需求,其发展受到技术经济性、环境风险以及政策支持等因素的制约。厘清CCUS技术的国内外研究进展,识别其经济性和潜在环境风险,有助于深化CCUS的研究、推广和可持续发展。研究基于中国知网和Web of Science数据库,对2000—2024年CCUS相关研究进行文献计量分析,并进一步聚焦CCUS技术的经济和环境影响研究进行述评。结果表明:(1)从发文量和学科类别来看,CCUS技术相关研究发文量持续上升,但研究主要聚焦自然科学领域,社会科学领域的研究有待丰富;(2)从研究国家来看,CCUS领域研究早期以发达国家为主导,近些年发展中国家的关注逐渐增多,目前美国、中国和英国在CCUS领域的研究处于领先地位,但中国研究的影响力有待进一步提升;(3)从研究主题来看,英文文献对环境风险、公众接受度以及BECCS、DAC等衍生技术的关注较多,而中文文献关于CCUS技术在电力领域的应用研究较为丰富;(4)从CCUS技术的经济和环境影响来看,CCUS环境风险研究主要聚焦污染物排放和碳泄漏两方面,经济影响研究集中在成本核算、CCUS与低碳技术经济性比较以及政府支持对CCUS成本影响三方面,但目前文献以微观研究为主,宏观视角研究有待丰富。在未来研究中,应注重CCUS技术及其经济和环境影响的内在联系探讨,推动工程技术模型与宏观经济模型的结合与拓展,构建面向碳中和目标的CCUS技术综合评估框架,为推动我国工业与能源部门低碳转型提供参考。
文摘氢能是世界能源转型的重要方向之一,作为全球最大的氢气生产国和消费国,中国约2/3的氢气通过煤制氢生产。然而,这种“灰氢”在生产过程中产生大量碳排放,极大制约“双碳”目标的实现。碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术作为实现快速减碳的有效途径,被国际能源署指出为实现碳中和的必要技术路线。该研究首先以最小化平准制氢成本为优化目标,提出煤制氢电厂CCUS改造规划模型;其次,结合煤制氢化工过程,分析其全流程碳足迹,探究改造路线的关键部门;最后,针对改造规划中的关键不确定因素进行敏感度分析,讨论模型的有效边界。结果表明,在电碳联合盈利模式下,两者收益基本可以覆盖CCUS改造额外的投资与运维成本;在运输距离为50 km时,CCUS改造后全流程碳足迹仅为原先27.95%,低于“蓝氢”标准,可以实现“灰氢”变“蓝氢”。该研究可为我国煤制氢产业低碳转型提供技术支撑,助力新型电力系统下煤-氢-电项目落地与国家“双碳”目标实现。
