生物質能碳捕集與封存Bioenergy with Carbon Capture and Storage，簡稱BECCS，將生物質能與碳捕集封存技術相結合，對生物質燃燒或轉化過程中產生的 CO2進行捕集和封存，實現負碳排放，是支撐電力行業實現碳中和目標的關鍵技術之一。今天，與大家分享華能碳中和研究所有關報告的部分內容。
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實現碳中和需要負碳技術
負碳技術是實現二氧化碳凈零排放的關鍵。人類社會生產生活不可避免的造成二氧化碳排放，通過經濟結構轉型、能效提升、發展非化石能源等方式，無法將二氧化碳排放降至零，只能通過固碳技術或生態系統碳匯吸收，實現二氧化碳的“凈零排放”。據預測，2060年我國二氧化碳排放量可控制在20億噸左右，生態系統碳匯能抵消13億噸左右，為實現碳中和，必須部署負碳技術，進一步捕集、吸收二氧化碳。
國家要求大力發展負碳技術。中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》要求，開展低碳零碳負碳和儲能新材料、新技術、新裝備攻關，積極開展低碳零碳負碳技術研發應用。國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》要求，開展低碳零碳負碳關鍵核心技術攻關，推動低碳零碳負碳技術裝備研發取得突破性進展。國資委《關于推進中央企業高質量發展做好碳達峰碳中和工作的指導意見》提出，充分發揮中央企業創新主體作用，力爭在低碳零碳負碳先進適用技術方面取得突破。科技部《科技支撐碳達峰碳中和行動方案》提出，要大力推動低碳零碳負碳技術研發，加強現有綠色低碳技術推廣應用。
負碳技術是支撐電力行業實現零碳的關鍵。電力行業是當前二氧化碳排放最高的行業，2020年，我國電力行業碳排放43億噸，占全國二氧化碳排放總量的37%。電力行業零碳化發展是我國實現碳中和的基礎和必要條件。據最新研究指出，我國電力系統發展的目標是實現零碳，從深度低碳到零碳，推薦保留一定規模的火電，解決新能源發電長周期、季節性波動帶來的保供問題，產生的碳排放不超過10億噸，通過CCS/CCUS技術移除。受燃燒后胺基捕集技術二氧化碳通過率90%的經濟上限約束，化石能源機組加裝CCS/CCUS的二氧化碳捕集率理論上最高為90%，無法實現完全的“凈零”排放。因此，我國電力系統實現零碳，必須應用一定規模的負碳技術。
02
BECCS是最具發展潛力的負碳技術
BECCS技術通過“生物質利用+CCS/CCUS”的技術組合，實現了從生物質原料產生到利用全過程的負碳排放。生物質原料通過光合作用吸收了大氣中的二氧化碳，采用CCS/CCUS技術對生物質原料利用過程中可能釋放的二氧化碳加以捕集，就全過程而言，消減了大氣中的二氧化碳。與其相比，“化石能源利用+CCS/CCUS”技術只能對化石燃料利用過程中釋放的二氧化碳加以捕集，就全過程而言，并未減少當下大氣中的二氧化碳，不能實現負碳排放。
聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）、國際能源署（IEA）等研究機構認為BECCS技術是必需的負碳技術。IPCC《全球溫升1.5℃特別報告》指出，在實現1.5℃溫控目標的四種情景中，全部都應用了BECCS技術。IEA《世界能源技術展望2020—CCUS特別報告》預測，2030年后，BECCS技術開始大規模應用；2050年、2070年，BECCS技術將分別抵消全球能源系統碳排放的7%、30%，約10億噸、27億噸二氧化碳；到2070年，全球1/4的生物質能利用將采用BECCS技術。國家生態環境部環境規劃院《中國CCUS年度報告（2021）》預測，2035年后，我國BECCS技術開始大規模應用；到2040年、2060年，應用BECCS技術將分別完成碳減排總量的8%~21%、30%~33%，約0.8~1億噸、3~6億噸二氧化碳。
目前，BECCS技術在全球范圍內尚處于研發和示范階段，還不具備大規模商業化運行的條件。據IEA統計，截至2020年，全球共有BECCS項目13項，分布在美國、歐洲、日本和加拿大，應用于生物質乙醇工廠、生物質發電、垃圾焚燒等領域。在我國，一些研究機構和高校開展了BECCS相關理論研究和實驗室規模的試驗探索，尚未建設BECCS示范項目。
BECCS技術在我國電力行業應用潛力巨大。我國生物質資源豐富。中國產業發展促進會生物質能產業分會《3060零碳生物質能潛力藍皮書》指出，目前我國生物質資源年產量為34.9億噸，其中作為能源利用的開發潛力為4.6億噸標準煤，而實際應用不足6000萬噸標準煤。預計2060年，我國生物質資源年產量將達到53.5億噸，作為能源利用的開發潛力將超過7億噸標準煤。我國生物質發電近年來發展迅速，截至2021年底，生物質發電裝機達到3598萬千瓦，已完成84個國家級燃煤耦合生物質發電技改項目。預計到2060年，生物質發電裝機將超過1.8億千瓦，是目前的6倍。考慮我國“煤電+CCS/CCUS”技術已規模化示范的現狀，預計2030年，BECCS將在電力行業實現規模化應用，達到500萬千瓦，到2060年達到8000萬千瓦。
03
我國電力行業加快發展BECCS技術的措施及建議
（一）明確發展BECCS的技術路線
盡快將BECCS納入碳中和關鍵技術體系，為煤電資產在碳中和時代綠色轉型發展之路提供支撐。將“燃煤耦合生物質發電+CCS/CCUS”與“生物質發電+CCS/CCUS”作為發展BECCS技術的兩條關鍵路線。加大燃煤耦合生物質發電摻燒比例，結合CCS/CCUS改造，推動煤電機組向低碳甚至零碳電源轉變；加快發展生物質發電，推進BECCS改造，增加負碳排放能力。
（二）加快推進BECCS關鍵技術研發
突破高比例燃煤耦合生物質發電技術，提升生物質發電的蒸汽參數和發電效率，降低發電成本；研制高效低能耗捕集溶液，突破低濃度煙氣捕集、二氧化碳加氫或化學轉化利用等關鍵技術，開發高效率、高通量大型分離設備，牽頭制定相關標準，形成完整的技術研發體系。
（三）積極推動BECCS技術在我國規模化應用
總結推廣“煤電+生物質”耦合發電和已有CCS/CCUS示范項目的先進經驗，盡快啟動生物質耦合燃煤發電BECCS示范項目。綜合考慮生物質資源可獲取量、二氧化碳利用與封存等條件，制定BECCS發展路線圖，培育上下游產業鏈深度融合的生態體系，推進BECCS技術實現規模化應用。
