一、氣候變化的現實性和減排溫室氣體現狀的嚴峻性

　　2009年 12月，聯合國氣候談判會議將在哥本哈根召開。這是繼京都議定書之后，世界各國關于氣候談判最重要的一次會議。全球氣候變暖已經成為人類生存的一大威脅，是世界各國，包括發達國家和發展中國家，面臨的一個亟待人類共同努力來解決的嚴重問題。引發全球氣候變化的主要原因是，過去一百多年間，人類一直依賴石油煤炭等化石燃料來提供生產生活所需的能源，燃燒這些化石能源排放的二氧化碳（CO2）等溫室氣體，使得溫室效應增強。因此，國際社會在《聯合國氣候變化框架公約》基礎上對全球氣候變化問題進行了廣泛合作。締約國于1997年簽定的《京都議定書》設定了主要工業化國家減少溫室氣體排放的目標。降低碳排放從此成了全球應對氣候變化共同努力的目標。

　　如果將全球溫室氣體排放量按行業統計，發電行業是最大的排放源，它還將是在2050年前增長最快的排放源。而燃煤發電又是發電行業中碳排放的最主要來源。全球發電行業燃煤發電占40%。全球有大量的化石燃料電廠在運行，發展中國家如印度和中國，新建電廠仍以化石燃料為主。這就需要找到一種針對化石燃料發電的脫碳解決方案。在減少碳排放的過程中，發電廠所肩負的責任最為重大，而在煤電當道，替代發電無法短期內實現規模效應的情況下，就引出了本文要討論的碳捕集和儲存（Carbon Capture and Storage, CCS）技術。

　　二、碳捕集和儲存是一種主要針對燃煤發電碳排放的解決方案

　　CCS定義

　　對于CCS的定義有許多，目前被廣泛接受的定義是“一個從工業和能源相關的生產活動中分離二氧化碳，運輸到儲存地點，長期與大氣隔絕的過程”。CCS的產業鏈由四部分組成，即（1）捕集、（2）運輸、（3）存儲和監測，用于（4）增加石油采收率（EOR）。通俗而言，CCS就是在二氧化碳排放之前就對其捕捉，然后通過管線或船舶運到封存地，最后壓縮注入地下，達到徹底減排的目的。

　　如果技術發展成熟，CCS將成為一個可以使燃煤發電接近“零碳”排放的技術產業鏈。目前實驗中的CCS技術可消除85~95%的二氧化碳。另外一些處于研發階段的技術（化學循環）已證明可以消除99.5%的二氧化碳。

　　1) 捕集

　　這是最初的一步，在化石燃料燃燒發電之前或之后將CO2分離出來。目前正在進行試點的有三種捕集技術，每種技術適用于不同類型的發電廠：

　　燃燒后處理（在燃燒后捕捉），能夠滿足常規的電廠，是最容易理解的技術。
　　氧化燃料（讓燃料在純氧中燃燒），理論上很有希望但現實應用較少。如果目前試點成功，氧化燃料可能與燃燒后處理競爭市場。
　　燃燒前處理（在燃燒前捕捉），很有可能提供混合的電力、氫氣和低碳燃料/原料。

　　2) 運輸

　　將CO2從排放源壓縮后運輸到存儲地點，最可行的方式是管道，但是對于更長距離來說，需要用船運。運輸技術相對成熟。全球大約有5600公里長的陸上CO2傳輸管道。但CO2的運輸過程存在一些技術和法律方面的挑戰，如輸送方式談判（鋪設管道的許可權）。現有的基礎設施將需要大幅增長才能滿足運送CCS的容量需求。

　　3) 儲存

　　儲存不僅包括將CO2保存在深層地下，還要對泄露進行監測。油氣田已經過深入廣泛的地質分析，目前最適合儲存CO2的地點是枯竭的油氣田。石油和天然氣公司將天然氣儲存在地下深處已有數十年的經驗，他們的成功也為將大量CO2存儲上千年或上百萬年提供了信心。除了使用枯竭油氣田（DOGF），其他可能的地點還包括鹽水層（多孔巖石地層中的小孔充滿了鹽水，而它被無孔巖層包圍），以及無法開采的煤層等。

　　4) 用于增加油氣采收率（EOR/EGR）

　　這是CCS產業鏈的最后一環，不是必須，而是可選的，并有潛在收益。具體過程是，注入CO2，將那些開采難度大的石油或天然氣“推向”生產井。EOR/EGR商業運行證明這種方法可以將枯竭油氣田壽命預期延長20年（如加拿大的Weyburn）。當然，這一環節還需進一步檢驗證明CO2在地下保持不擴散。

　　三、CCS是一種值得繼續推廣的碳減排技術

　　如前所述，高度依賴燃煤的發電模式仍將持續，而CCS是目前此種模式下已知的唯一可行的技術解決方案。燃煤燃氣發電產生的CO2經過CCS技術可以消除高達90%。要實現從現在高碳的發電方式轉變為未來零排放發電的低碳目標，CCS潛力巨大，除了可以減少排放，CCS還可以通過提高煤炭利用率，從而有助于這些國家實現更大的能源安全。

　　現在，行業內和各國政府對CCS技術的可行性有著越來越多的共識。 CCS自2000年起迅速發展到現在，它已成為廣受重視的解決氣候變化的重要技術。國際能源機構（ IEA ）在2008年世界能源展望中提出的藍色情景分析中預測，到2050年CCS將對燃煤和燃氣發電廠有重大貢獻。各國政府也對此做出響應，紛紛設立專項資金，以供發展CCS技術之用。其中包括歐盟提供的80億美元，澳大利亞CCS旗艦計劃的20億美元，和奧巴馬政府刺激計劃中用于CCS的24億美元。
　　四、CCS技術推進還面臨的不確定性和挑戰

　　目前CCS在世界范圍內所取得的成果還只是萬里長征的第一步。根據國際能源機構的估計，到2050年，CCS要想對緩解氣候變化產生顯著影響，至少需要有6,000個項目。每個項目每年在地下存儲100萬噸CO2，而目前全世界只有三個如此規模的項目。可以說，如果CCS在未來20年不能進化為主流技術，情況將不容樂觀。

　　目前CCS技術無法迅速得到推廣的主要原因是其高昂的成本，其推廣過程還存在諸多不確定因素，下面我們就對這些因素一一進行論述。

　　技術成本

　　在CCS過程中，最大的成本支出在捕集階段，主要有兩個原因：

　　部署CCS需要增加資本成本，資本的開支取決于具體的捕集技術（燃燒前，燃燒后，氧化燃料），但基本上都是將CO2從煙道中分離出來、壓縮、最后運輸。初步估計，對捕集技術進行改造會增加50%~100%的成本。 

　　長期的熱效率損耗，對運營成本有持續影響。分離和壓縮CO2都需要大量能量，致使發電損耗增加約6~12%。