决策者摘要：第二代碳捕集与封存 根据尚德电站碳捕集与封存项目可行性研究报告整理 碳捕集利用与封存知识国际中心 碳捕集利用与封存知识国际中心 I 决策者摘要：第二代碳捕集与封存 目录 引言 1 碳捕集利用与封存知识国际中心简介 4 边界坝碳捕集与封存设施：在实践真知基础上升华 5 煤炭减排：超越要求规范 6 针对尚德电站的研究 7 第二代碳捕集与封存：面向全球范围与工业，推广应 用尚德电站碳捕集与封存可行性研究成果 8 碳捕集与封存项目实施时间表 14 主动把握未来机遇：更多感悟 15 纵观世界，火力 发电厂的物理属 性和经济属性都 极其相似。 萨斯喀彻温省边界坝电站CCS设施吸收塔 碳捕集利用与封存知识国际中心 I 决策者摘要：第二代碳捕集与封存 引言 加拿大萨斯喀彻温省是全世界碳捕集与封存（以下 简称CCS）的先驱。萨斯喀彻温省及其公用事业公司--萨斯喀电力集团，以建设运行边界坝电站3号燃煤电厂 CCS一体化项目（BD3），为全世界开创了全烟气量碳 捕集设施的先河。 边界坝3号项目自投运以来运行效率 稳步提升。该设施已解决安全问题，近期业已开始展现 出，即便在二氧化碳产量低于设计能力水平的情况下运 行，其可靠性水平已达到与热电设施协调一致的程度。 设施实现稳定运行，工厂操作和技术支持员工就能够专 注于提高操作的效率和成本效益。 1 引言 （续） 全世界都认为萨斯喀电力的 燃烧后 CCS一体化设施是空前的开路先锋。这一 大型设施的设计，施工建设和运营，都对 如何切实地理解掌握商业化CCS的运作做 出了贡献。该可行性研究以工业化应用项 目实施的经验收获为基础，因而，所探讨 的CCS经济性具有可信度。即使对在运行 设施的不断改进在预料之中，本报告还是 要强调第二代CCS无疑会实现很多超越第 一代的改进。预期的基建成本和运营成本 降低，则可能扩大CCS的可接受程度并推 动其工业化应用。 决策者摘要：第二代碳捕集与封存， 明确地肯定并充分利用来自第一代项目实 践获得的感悟，有助于进一步加速CCS工 业化应用。纵观世界，制约火力发电厂设 计与运营的物理学和经济学原理都极其相 似。因此，本报告中探讨的方法和概念可 以广泛应用。事实上，许多类似的奠定基 础的研究成果都可进一步应用于水泥和钢 铁等其它工业过程的燃烧后碳捕集系统。 萨斯喀彻温省和萨斯喀电力集团正 在接近做出另一项有关未来电力供应和 CCS考量的重要决策。该电力公司既要执 行加拿大联邦限制传统燃煤电厂排放的规 定，又需要利用当地仅有的煤炭或天然气 能源，提供可靠且便宜的基荷电力。按 照美洲成本核算工程师协会（AACE）4级 估算指南, “碳捕集利用与封存知识国际中 心”（“知识中心”）准备了这项可行性研 究, 针对该省第二个燃煤机组 –-- 即尚德 电站，分析对其实施燃烧后碳捕集升级改 造是否经济可行。 萨斯喀彻温省 及其公用事业 公司萨斯喀电 力，为全世界 开创了全烟气 量碳捕集设施 的先河。 尚德电站 CCS可行性研究---一份详 细的公开文件，具体而且实质上着重研 究尚德 电站改造的技术层面。倘若萨斯 喀电力决定这个项目上马，那么，尚德 CCS项目将成为萨斯喀彻温省第二个全烟 气量的碳捕集设施，设计捕集容量达二百 万吨CO2（二氧化碳）/年， 为边界坝3号 项目设计捕集能力的两倍。报告中所载的 信息内容代表了对本研究的非保密部分的 解释，突出了对边界坝3号项目系统设计 进行重大修改，及其对二氧化碳捕集成本 的总体影响，并对比了主要设计修改方案 产生的系统作用。 贯穿于尚德电站 CCS可行性研究的这 些信息，通过本纲要文件得以归纳阐述， 可在全球范围内广泛应用于其它设施项 目。边界坝3号项目为了解掌握国际上亟 需的下一代气候技术铺平了道路。虽然这 项研究着重针对邻近边界坝3号项目的尚 德电站燃煤排放而探索潜在解决方案，这 项研究对其它排放源的重要性，还在于其 切和实际并与其息息相关。 碳捕集利用与封存知识国际中心 I 决策者摘要：第二代碳捕集与封存 可行性研究的主要成果 在于评价萨斯喀彻温省 境内300MW 燃煤电厂 实施CCS改造的经济可 行性。 ͧͧ 设计捕集能力200万吨/年 ͧͧ 基建投资成本降低67% (捕集每吨二 氧化碳的基建成本） ͧͧ 捕集成本为45美元/吨二氧化碳 ͧͧ 低负荷运行，捕集率达97% (即与可 再生能源电力整合） ͧͧ 粉煤灰销售可进一步减排二氧化碳 (潜在减排二氧化碳125,000吨/年)。 据信这意味着该设施可实现碳中和。 成本如何下降？ ͧͧ 建设和运行边界坝3号项目的经验教训 ͧͧ 扩大项目建设规模，广泛采用撬装化 ͧͧ 有效整合（必须根据具体情况） 3 萨斯喀彻温省边界坝电站CCS设施 碳捕集利用与封存 知识国际中心简介 碳捕集利用与封存知识 国际中心系由必和必拓和萨 斯喀电力联合创建和资助的 非营利组织。 知识中心的使命是加速对CCS的掌握并用以 管控温室气体（GHG）排放。知识中心团队从萨 斯喀电力借调了在边界坝CCS设施开发和运营方 面发挥了重要作用的人员。我们的团队积极与金 融家和决策者沟通联络，以确保向他们传达有关 CCS的高层次信息以及政治，经济等层面宽泛的 考量。我们还为CCS项目的规划，工程设计，建 设施工和CCS的操作，额外提供切合实际且实用 可靠的开发经验以及技术咨询。 知识中心的工作人员可为CCS项目提供基于 实践经验的指导，包括提供针对个案的类似尚德 电站CCS可行性研究的可行性分析。 欲了解更多信息， 请登陆我们的网站 www.ccsknowledge.com 或发送电子邮件至 info@ccsknowledge.com 碳捕集利用与封存知识国际中心 I 决策者摘要：第二代碳捕集与封存 萨斯喀彻温省边界坝电站CCS设施 边界坝CCS设施： 在实践真知基础上升华 针对边界坝3号项目，萨斯喀电力研 究分析了几种碳捕集技术之后，最终采用 实施了燃烧后捕集技术方案。边界坝3号 项目得到加拿大政府提供的2.4亿加元一 次性赠款补助。这笔赠款，加之预想的二 氧化碳出售并资源化利用于提高石油采收 率（EOR，简称驱油或强化采油），以及 临近退役燃煤电厂资产广泛重复使用，诸 上述综合因素促成了立项；再经过按平准 化电力成本（LCOE）评价，确定了项目 基建成本当时与新建燃气联合循环电厂 (NGCC）相当。 项目建成后，该一体化碳捕集厂设计 能力为捕集1百万吨/年，捕集率90％, 发 电机组延寿30年。边界坝3号项目设施于 2011年初获得批准建设，并于当年春季 动工兴建。电力机组更新改造和碳捕集厂 建设的总投资接近15亿加元。 2014年10月，边界坝3号项目捕集厂 成为世界上首例公用企业规模，完全集成 一体化的燃煤电厂燃烧后碳捕集设施。捕 集的二氧化碳用于附近油田的驱油，并通 过名为Aquistore的研究项目, 试验注入地 下深处含咸水岩层。总的来说，边界坝电 站3号工业化示范项目将该机组改造成为 长期生产110兆瓦（MW）清洁基荷电力 的机组，同时展示了CO2用于油田驱油在 完全一体化的链条中具有的潜力。 边界坝3号项目捕集岛的CCS一体化系 统启动，是萨斯喀电力十年来所付出不懈 努力的结晶。在此期间，萨斯喀电力致力 于探索在减缓大气排放对气候变化的影响 的同时，燃煤电站依然可持续运行的可能 性。自投运以来，该项目运行效率稳步提 升。该设施已经解决安全问题，近期亦开 始展现出，即使在二氧化碳生产水平低于 设计能力的情况下，其可靠性也达到与火 力发电机组协调一致的程度。该设施实现 了稳定运行，设施运营和技术支持员工能 专注于提高运行效率和经济效益。 5 图解 1: 萨斯喀彻温省温室气 体排放情况与达标指标 1100吨/吉瓦时=褐煤电厂现排放 更清洁 550-500吨/吉瓦时=现有燃气电厂排放 420吨/吉瓦时=加拿大燃煤电厂规定限排 375-400吨/吉瓦时=新建燃气电厂限排 300-325吨/吉瓦时=风电排放（调峰电厂排放） 120-140吨/吉瓦时=边界坝3号CCS机组排放* *标志容量 减少煤炭排放： 超越规范要求 在围绕CCS工业化应用的任何具体情 况下, 国家政策都会发挥作用。在萨斯喀 彻温省，针对尚德电站CCS项目的考量亦 不例外。(加拿大）燃煤发电二氧化碳减 排的规定于2015年7月1日生效, 明确了针 对新建燃煤电力机组和临近服役寿命期限 (50年)的电力机组的严格排放标准。经过 更新，该标准规定的排放强度为420吨二 氧化碳/吉瓦时（t / GWh），到2030年淘 汰所有未减排的传统燃煤火电机组。这些 法规的目的是为了向低排放或零排放发电 实现一劳永逸地转型，转向高效天然气， 可再生能源或配备CCS的化石燃料火力发 电。CCS是燃煤热电厂（不论新旧）可用 以达到这些排放指标的唯一途径。因此， 在加拿大，到2030年为止，超期服役的 燃煤热电厂要麽改装碳捕集技术工艺，否 则必须关闭。 常规褐煤发电 (加拿大萨斯喀彻温省 利用) 排放量大约为1,100吨CO2 / 吉瓦时 （t / GWh）。传统的燃气火力发电设施 排放强度超过500吨CO2/吉瓦时。新型的 持续运行的燃气联合循环电力设施排放 强度低至375吨CO2 / 吉瓦时, 在作为间歇 性无排放的可再生能源的备用电源使用 碳捕集利用与封存知识国际中心 I 决策者摘要：第二代碳捕集与封存 时，其有效排放强度不超过300吨CO2/ 吉 瓦时。相比之下，边界坝3号项目按照设 计，具有捕集烟道气中90%二氧化碳的能 力, 其运行排放强度低至120-140吨/吉瓦 时。在没有能力增加水电或核电设施的电 力系统中，采用CCS可实现最大限度的二 氧化碳减排。 如果省政府和加拿大联邦政府达成协 议，认定双方制定的煤电法规具有同等的 效力，省政府制定的煤电法规就可以独立 适用。等效协议考虑到，如果省级法规与 联邦法规有同样的目的，并具有相同的效 力，就避免了重复监管的负担。这样的等 效协议并不常见，需要时间协商。萨斯喀 彻温省和加拿大政府之间已存在原则性等 效协议，有待最终签订。通过平衡行政与 司法辖区范围内所有燃煤电厂的总排放 量，可以满足等效协议以及规定的减排要 求。电厂排放的影响不仅限于单个机组， 而且超越辖区的各自界限。因此，在辖 区整个系统内平衡排放量来满足监管要 求，较仅针对具体机组为单位的监管更为 有利。 尚德电站与碳捕集设施示意图 尚德电站 项目研究 1992年服役的 尚德电站，是 萨斯喀电力最 新的燃煤发电 厂, 并被认为是 再建CCS项目 的最佳选择。 在萨斯喀彻温省，最大的煤电机组发 电功率约为300兆瓦（MW）。萨