CCUS系列9---中国 CCUS 成本评估
昨天和大家分享了CCUS系列的第八部分:基于源汇匹配的中国 CCUS 减排潜力
今天和大家分享第九部分:中国 CCUS 成本评估
1、经济成本
2、环境成本
中国 CCUS 示范项目整体规模较小,成本较高。CCUS 的成本主要包括经济成本和环境成本。经济成本包括固定成本和运行成本,环境成本包括环境风险与能耗排放。
1、经济成本
经济成本首要构成是运行成本,是 CCUS 技术在实际操作的全流程过程中,各个环节所需要的成本投入。运行成本主要涉及捕集、运输、封存、利用这四个主要环节。
预计至 2030 年,CO2 捕集成本为 90~390 元 / 吨,2060 年为 20~130 元 / 吨 ;CO2 管道运输是未来大规模示范项目的主要输送方式,预计 2030 和 2060 年管道运输成本分别为 0.7 和 0.4 元 /( 吨 · km)。2030 年 CO2 封存成本为 40~50 元 / 吨,2060 年封存成本为 20~25 元 / 吨。
以火电为例,安装碳捕集装置导致的成本增加为 0.26~0.4 元 / kWh。总体而言,装机容量大的电厂每度电成本、加装捕集装置后增加的发电成本、CO2 净减排成本和捕集成本更低。
按冷却装置来分,对比空冷电厂,湿冷电厂 CO2 净减排成本和捕集成本更低,但是耗水量更大,电厂安装捕集装置后冷却系统总水耗量增加近 49.6%,给当地尤其是缺水地区造成更严重的水资源压力。
在石化和化工行业中,CCUS 运行成本主要来自捕集和压缩环节,更高的 CO2 产生浓度通常意味着更低的 CO2 捕集和压缩成本,因此,提高 CO2 产生浓度是降低 CCUS 运行总成本有效方式。
采用 CCS 和 CCU 工艺后,煤气化成本分别增加 10% 和 38%,但当碳税高于 15 美元 / 吨 CO2 时,采用 CCS 和 CCU 的煤气化工艺在生产成本上更具有优势。
在延长石油 CCUS 综合项目中,其 CO2 来自于煤制气中的预燃烧过程 ( 即煤制气中合成气的生产过程)。因此,具有较高的纯度和浓度,相较于其 他 CO2 捕获和运输项目,延长石油 CCUS 综合项目的捕集和运行成本下降了约 26.4%,仅为 26.5 美元 / 吨 CO2,其中,捕集成本为 17.52 美元 / 吨 CO2,运输成本为 9.03 美 元 / 吨 CO2。
经济成本的另一个构成要素是固定成本。固定成本是 CCUS 技术的前期投资,如设备安装、占地投资等。
一家钢铁厂安装年产能为 10 万吨的 CO2 捕集和封存设施的成本约为 2700 万美元。在宝钢 ( 湛江 ) 工厂启动一个 CCUS 项目, CO2 年捕集能力为 50 万吨 ( 封存场地在北部湾盆地,距离工厂 100 km 以内 ),需要投资 5200 万美元。宝钢(湛江)工厂进行的经济评估显示,综合固定成本和运行成本,总减排成本为 65 美元 / 吨 CO2,与 日本 54 美元 / 吨 CO2 和澳大利亚 60-193 美元 / 吨 CO2 的成本相似。
2、环境成本
环境成本主要由 CCUS 可能产生的环境影响和环境风险所致。
一是 CCUS 技术的环境风险,CO2 在捕集、运输、利用与封存等环节都可能会有泄漏发生,会给附近的 生态环境、人身安全等造成一定的 影响。
二是 CCUS 技术额外增加能耗带来的环境污染问题,大部分 CCUS 技术有额外增加能耗的特点,增加能耗就必然带来污染物的排放问题。
从封存的规模、环境风险和监管考虑,国外一般要求 CO2 地质封存的安全期不低于 200 年。
能耗主要集中在捕集阶段,对成本以及环境的影响十分显著。如醇胺吸收剂是目前从燃煤烟气中捕集 CO2 应用最广泛的吸收剂,但是基于醇胺吸收剂的化学吸收法在商业大规模推广应用中仍存在明显的限制,其中最主要的原因之一是运行能耗过高,可达 4.0~6.0 MJ/ kgCO2。
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