解读一键下载！CCUS高级培训班课程课件1-13

温室气体与气候变化的基本盘

课件开篇把温室气体的定义讲得很清楚：任何会吸收和释放红外线辐射并存在于大气中的气体都算。《京都议定书》控制的是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫这6种，后来又新增了三氟化氮。美国环境保护署认定CO2等温室气体是空气污染物，人类大规模排放足以引发全球变暖。

气候变化的原因既有自然因素也有人为因素。课件特别提到，UNFCCC把因人类活动而改变大气组成的“气候变化”与归因于自然原因的“气候变率”区分开来。气候变化主要表现为全球气候变暖、酸雨、臭氧层破坏三方面，其中全球气候变暖是人类最迫切的问题。

CO2浓度突破400ppm的节点

课件用两张图展示了CO2浓度的历史变化：过去80万年间，CO2浓度在180-280ppm之间波动；过去300年间，从工业革命前的约280ppm一路攀升。2013年5月9日，夏威夷Mauna Loa测站的大气CO2读数达到400.03ppm，后经数据修正，真正突破400ppm是在5月26日，达到400.59ppm。

从280ppm到400ppm，人类用了两百多年，其中大部分增量发生在工业革命之后。课件特别引用了“全球变暖之父”Wallace S. Broecker在1975年发表于Science的经典论文，他预判当时正在下降的气温趋势将在十几年内让位于由CO2引起的显著升温。

国际气候治理的框架与机构

课件系统梳理了几个关键国际机制。《京都议定书》1997年12月在日本京都制定，目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平”。但课件也坦率指出，评估显示如果被彻底完全执行，到2050年之前仅可以把气温升幅减少0.02℃-0.28℃，因此不少批评者质疑其标准定得太低。

UNFCCC是1992年6月4日通过的一项公约，具有法律约束力，截至2012年12月共有196个缔约国，其核心原则是“共同但有区别的责任”。IPCC则由WMO和UNEP于1988年建立，向WMO和联合国所有成员国开放，目前有195名成员。IPCC的评估具有政策相关性，但不具政策指示性，它根据情景做出预测，但不会告诉决策者该采取什么行动。

中国应对气候变化的政策脉络

课件的后半部分把镜头转向中国。2012年11月召开的党的十八大提出，要把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治、文化、社会建设各方面和全过程，纳入“五位一体”总体布局。2007年6月4日，《中国应对气候变化国家方案》正式发布，此后每年以中英文发布《中国应对气候变化的政策与行动》年度报告。

在温室气体核算方面，中国分三批发布了24个重点行业企业的核算方法与报告指南。首批10个行业2013年发布，涵盖电解铝、电网、发电、钢铁、化工等；第二批4个行业2014年发布，包括石油和天然气生产、石油化工等；第三批10个行业2015年发布，涉及造纸、电子设备制造、矿山、公共建筑运营等单位。

CO2捕集的四条技术路线

课件把CO2捕集拆成四条路线讲。燃烧后捕集是从燃烧烟气中分离CO2，可以用液体溶剂吸收，吸收后加热释放出高纯度CO2流，这项技术已广泛用于食品饮料行业的CO2捕集。燃烧前捕集是把燃料转化成氢气和CO2的混合气，分离出氢气燃烧不产生CO2，燃料转化步骤比电厂更复杂。

富氧燃烧捕集用氧气而非空气助燃，尾气主要是水蒸气和CO2，容易分离出高纯度CO2流。直接空气捕集则直接从大气中捕集CO2。CO2排放源的浓度直接决定了捕集成本，课件列出一组对比：大气中CO2浓度为415ppm，人呼出气体约4%，炼油厂8%-9%，燃煤电厂11%-15%，钢铁20%-40%，制氢过程大于70%，煤化工90%-95%，天然气开采中2%-99.5%。

CO2运输与地质封存的安全逻辑

运输环节，管道是最常见的方式，卡车和火车适用于小量运输，船运在沿海地区是替代选项，大规模船运可能借鉴LPG运输的成熟经验。课件也提醒了运输风险：2018年1月4日湖南常德一辆20吨CO2罐车翻车，消防员用了22小时才处置完毕。

封存环节，课件把CO2地质封存定义为油气开发的逆过程。地下封存场所有两类：废弃油气藏或开发后期的油藏，以及地下深部咸水层（一般大于1000米）。CO2-EOR加封存是目前最普遍采用的商业化CO2地质封存模式，但课件强调不能简单看成减排项目，要验证项目的净减排量。咸水层是最大的地下封存空间，封存安全性远高于油气藏，缺点是选址和封存成本高。

国内外标志性项目一览

课件的案例部分信息量很大。国外方面，2014年10月投产的加拿大边界坝电厂是当时世界上第一个100万吨/年燃煤电厂CO2捕集装置；2017年1月投产的美国Petra Nova装置捕集能力达140万吨/年，位于得克萨斯州休斯顿西南。加拿大Weyburn油田从2000年9月开始注CO2，累计封存近3000万吨，CO2混相驱提高原油采收率13%-19%，是国际上最成功的商业化CCS项目。

国内方面，华能上海石洞口第二电厂10万吨/年CO2捕集系统2009年12月30日投产，采用西安热工研究院自主研发技术，全部设备国产化，设计运行8000小时/年，产品纯度超过食品级标准。截至2017年底，全国已建成或运营的万吨级以上CCUS示范项目约13个。胜利油田高89区块还开展了CO2-EOR四维地震监测，验证地下CO2的分布和封存效果。

这组数据把CO2排放的浓度和量级放在一起看。浓度方面，从大气的415ppm到煤化工的90%-95%，跨度超过两千倍。排放源浓度越高，捕集成本越低，这解释了为什么煤化工和制氢领域的CCUS项目更易推进。 排放量方面，课件给出几个便于记忆的换算：工业锅炉每燃烧1吨标准煤产生CO2 2620公斤、SO2 8.5公斤、氮氧化物7.4公斤；一个100万千瓦机组一年烧160万吨标煤，折合CO2排放量419.2万吨；1桶原油可以产生433公斤CO2。这些数字为估算碳排放提供了直观的参照系。

这组数据对比了中外几个标志性CCS项目的规模。加拿大边界坝电厂2014年10月投产，捕集能力100万吨/年；美国Petra Nova 2017年1月投产，捕集能力140万吨/年，是当时世界上最大的燃煤电厂CO2捕集装置。华能石洞口二电厂10万吨/年捕集系统2009年12月投产，规模虽小，但全部设备国产化，设计运行8000小时/年，处理烟气量66000标准立方米/小时。 加拿大Weyburn油田从2000年9月至今累计封存CO2近3000万吨，CO2混相驱提高原油采收率13%-19%，是国际上最成功的商业化CCS项目。注入的CO2来自美国North Dakota州大平原合成燃料厂，纯度95%，沿200英里长管线以液态输送。中国截至2017年底已建成或运营的万吨级以上CCUS示范项目约13个。