❶ 低碳產業的注意問題
綠色環保一直是產業發展的方向,這個方向並不是因為低碳概念的興起而剛剛產生,任何一個新概念的提出都意味著新商機的誕生。然而,不能不引起注意的是,概念到現實總是需要一個實現的過程,如今在面對低碳經濟發展過程中出現的一些問題,卻不能不引起我們的關注。 所謂「綠色貿易壁壘」,是指通過制定嚴格的強制性的技術標准,用以限制不符合能耗、環保標準的產品進口,這對國際貿易在客觀上形成了一種技術壁壘。WTO在《技術性貿易壁壘協議》的前言中規定「不能阻止任何成員方按其認為合適的水平採取諸如保護人類和動植物的生命與健康以及保護環境所必須的措施」。因此,發達國家採取的嚴格的綠色貿易壁壘措施,是無可爭辯的。我國也頻頻遭遇國際綠色貿易壁壘的圍堵。有專家指出,綠色貿易壁壘已經成為了匯率之後影響外貿的第二大因素。
隨著世界范圍內低碳概念的提出,不符合綠色低碳理念的產品必然要遭到淘汰。而我國的產品出口仍大量依賴產品的初級加工,客觀上,對我國外貿出口構成了一定影響。但是,綠色貿易壁壘有別於關稅壁壘,是把雙刃劍。雖然綠色貿易壁壘是在發達國家與發展中國家處於經濟與科技存在巨大反差的背景下施行的,具有隱蔽性、歧視性的特點,並將對以加工製造為主的中國企業造成一定的影響,但在一定程度上也將推動企業加強產業升級改造,推動企業科技研發上的投入,實際上這也是企業參與國際競爭的必然趨勢。
「低碳經濟」是未來經濟發展的必然趨勢,這對以勞動密集型企業為主,以加工製造為主體的我國中小企業帶來了巨大的挑戰。為此,我國中小企業應當未雨綢繆,加強科技研發能力,提升產品國際競爭水平,以贏得未來經濟發展的先機。 在改革開放初期,一些地方盲目追求招商引資帶來的稅收,卻忽視了對環境的保護。我們一邊在享受著外商投資企業加速中國經濟發展的同時,也不得不去面對那些高污染、高耗能企業對中國環境造成的巨大破壞。
如今,中國內地再次吹響了產業轉移的號角,不能不引起我們注意的是,要謹防產業轉移成為污染轉移的借口。地方經濟發展固然重要,但是不能不因為眼前經濟利益、個人政績考慮,而忽視了對污染的把控,破壞當地環境。此舉不但不會促進地方經濟增長,相反會因環境破壞,制約地方經濟可持續發展。
如果產業轉移僅僅是把高污染高排放企業,從發達地區轉移至落後地區,此舉雖然從短期來看解決了地方招商引資問題和沿海地區的產業升級、淘汰落後高耗能企業的安置問題,但其實只是把高碳從左手交到了右手,沒有任何實際意義。 發展低碳、淘汰過剩產能有可能影響我國經濟發展速度,一部分企業關停並轉將會增加就業壓力,並由此可能造成一定的經濟動盪。因此我們必須處理發展與穩定的關系,有計劃、有步驟的實施低碳策略,且不可一擁而上、一蹴而就。
隨著經濟的增長,中國的能源消耗總量可能還會相對增加,但是這種增加還是一種合理的增加,二氧化碳排放還會有所增加。中國正處在工業化、城鎮化加快發展的關鍵階段,還不能脫離高碳發展的模式,而工業生產技術水平落後,又加重了中國經濟的高碳特徵。低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟發展模式,技術創新是低碳經濟的核心,企業應加強技術創新力量,加強自主研發能力,使得產品更加符合「低碳時代」要求。 低碳經濟不單純指某個行業的低碳發展,更是產業上下游的低碳協調發展,如果把下游的耗能轉移到上游,還能算是發展低碳嗎?北京國際汽車展上,各大廠商都迎合著潮流打出了低碳、環保的電動汽車牌,彷彿誰若是沒有兩個電動汽車產品便就會被市場淘汰一樣。各大媒體也將焦點對准了電動汽車,一時間,彷彿不買電動汽車便構成了低碳經濟的絆腳石,事實上真的如此嗎?
眾所周知,電動汽車的最大特點是能源替代。誠然石油的消耗與二氧化碳的排放有著密不可分的關系,然而,電動汽車就真的能降低碳排放嗎?
中國80%的二氧化碳排放來自燃煤,超過50%的煤炭消費用於火力發電,而同時,火力發電量佔到總發電量的70%以上。加之目前我國煤炭發電平均效率只有35%,在這樣的情況下,發展電動汽車,無異於增加電力消耗,同時也就意味著增加碳排放量。隨著我國城鎮化、工業化步伐的加快,電力資源將更為緊張。而在風能、核能發電尚在發展階段的我國而言,大力發展電動汽車,勢必將增加能源供需緊張形勢,相反不利於低碳產業的發展布局。
對於政府來說,在不遺餘力地支持電動汽車發展、支持相關企業開發新產品的同時,更需要解決源頭問題。以電動汽車為例,用煤炭替換石油的作為並不可取,電動汽車成為低碳經濟時代先鋒的前提是解決電力資源問題,否則,前景並不樂觀。 自然碳捕獲:海水、綠色植被都是蓄碳池體系的組成部分,現今地球的海水裡充滿了遠古時代的碳,其總量大約有35萬億噸。而經過數千萬年的時間,地球上的原始森林也吸進了數萬億噸的二氧化碳。被植物所捕獲到的大多數二氧化碳經過數十億年的時間,都演變成更加固定的地質形態,包括石灰石、頁岩,也包括煤炭、石油和天然氣等碳氫化合物。直到大約500年前,這種自然碳捕獲的過程都進行得十分順利。碳的循環在當時達到了一定的平衡:腐爛的植物或者火焰每排放一個二氧化碳分子,森林或海洋就會重新吸收一個同樣的分子。空氣中的二氧化碳濃度為百萬分之二百七十。然而,從公元1500年開始,這種平衡被逐漸打亂。由於農業的發展和對木材的需要耗盡了森林,地球吸進碳的能力逐步下降。更為重要的是,對能源需求貪得無厭的工業革命引發了碳氫化合物燃燒量的驟增,從而扭轉了數億年來碳儲存的平衡。從18世紀末以來,人為的二氧化碳排放量已經從微不足道的每年1億噸上升到每年63億噸,大約比生物圈所能吸收的量多了一倍。由於每年進入大氣層中的碳量比被捕獲的碳量多出32億噸左右,所以大氣層中碳的聚集量開始上升,增加到了百萬分之三百八十以上。
在這種背景下,人類開始了人為碳捕獲與封存技術的嘗試。
碳捕集與封存(簡稱CCS)是指將大型發電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產生的二氧化碳收集起來,用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術。它包括二氧化碳捕集、運輸以及封存三個環節,可以使單位發電碳排放減少85%至90%。對於中國來說,解決煤炭污染問題是非常重要的。中國的煤炭資源豐富,也是煤炭使用大國。但眾所周知,煤炭造成的污染破壞也是很嚴重的。如果不解決煤炭產生大量二氧化硫、二氧化碳排放的問題,中國的環境污染問題就難以得到解決。同時,隨著世界對全球氣候變暖問題越來越關注,中國因此承受的國際壓力也會越來越大。因此,中國應及早自行開發碳捕捉及封存技術。如果不及早自行開發清潔煤炭技術,中國今後還將被迫去購買美國或別國的相關技術,處境會相當被動。碳捕捉及封存技術是將煤電廠釋放的二氧化碳捕獲,經過壓縮,然後埋入岩層或海底,達到減少80-90%碳排放的目的。應用碳捕捉及封存技術將使煤電成本增加21-91%。如果能將捕獲的二氧化碳加以利用,比如注入油田以增加石油的產量,成本就可能降低。第一家應用碳捕捉及封存技術的試驗性煤電廠在德國建成。運行情況還不清楚。 如何處置多出來的二氧化碳,一個「異想天開」的解決方案出台了:把人類排放的二氧化碳氣體捕捉並集中起來,深埋於海底或地下,徹底解決因溫室氣體而引發的全球氣候變暖威脅。
[1]、地質封存:
向即將耗竭的油氣儲層和不可開採的甲烷煤層注入二氧化碳是一種「增值」的埋存方式,試驗研究表明,注入2倍體積的二氧化碳,可以驅替一倍體積的甲烷氣體,世界上有70個油田通過注入二氧化碳來提高石油回採率,是一種非常有前景的碳埋存技術。
[2]、深海封存:
深海封存是指把二氧化碳注入深海中以進行長時間的存儲,大部分二氧化碳在深海中將與大氣隔離若干世紀,深海封存在全世界還未被真正採用,也未開展試點示範,仍處於研究階段。二氧化碳封存面臨的科學疑問是,將巨量的二氧化碳儲存到地下或深海,是否有可能逃逸出去?令人樂觀的是二氧化碳並不需要被永久封存,封存的時間只要保證自然界中碳循環將大氣中的二氧化碳降到工業化之前的水平即可,從目前來看,人類的科技發展應該可以做到。 中國在碳捕獲與封存方面積極與澳大利亞、英國等技術發達國家合作,積極發展碳捕獲與儲存的試點項目。2008年7月,中國華能集團與澳大利亞聯邦科學工業研究組織(CSIRO)正式宣布在北京成立的燃煤電廠二氧化碳捕集示範工程建成投產。這項由華能控股的西安熱工研究院設計完成的華能北京熱電廠二氧化碳捕集示範工程,坐落於北京郊區,是中國首個燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集示範工程,預計其年回收二氧化碳能力可達為3000噸。前面提到的高碑店熱電廠位於北京市東郊高碑店,是由北京國際電力開發投資公司與華能國際電力開發公司共同出資建設。
2009年3月,神華集團表示其正在研究利用碳捕獲和封存技術減少煤制油項目的二氧化碳排放,正在進行示範項目的研究、開發和評估工作。這一為神華集團位於鄂爾多斯100萬噸直接煤制油示範項目配套的工程,將大大減少生產過程中二氧化碳的排放,以實現煤的清潔利用。研究表明,利用現代煤直接液化工藝,每生產一噸成品油,大概需要排放約3噸左右的二氧化碳,其中大部分純度很高,捕集的成本相對較低。
建築節能:建築智能化的發展方向
中國能源消耗處於全球前列,而建築能耗更是占社會總能耗的25%。在「十一五」規劃目標中,建築行業要完成節能達1.01億噸標准煤,建築節能總面積達 21.46億平方米。相較於政府的節能目標,目前來看,其達成難度在加大。截至2008年底,單位GDP能耗下降20%的目標僅下降了8.5%,政府未來進一步完善節能政策仍具有較大的緊迫性。
碳捕獲、利用與封存技術CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)
CCUS技術是CCS(Carbon Capture and Storage,碳捕獲與封存)技術新的發展趨勢,即把生產過程中排放的二氧化碳進行提純,繼而投入到新的生產過程中,可以循環再利用,而不是簡單地封存。與CCS相比,可以將二氧化碳資源化,能產生經濟效益,更具有現實操作性。
科技部21世紀議程管理中心副主任彭斯震2010年7月22日在《CCS在中國:現狀、挑戰和機遇》報告發布會上表示,目前中國的首要任務是保障發展,CCS技術建立在高能耗和高成本的基礎上,該技術在中國的大范圍推廣與應用是不可取的,中國當前應當更加重視拓展二氧化碳資源性利用技術的研發。他強調:「今後會有越來越多的人用CCUS(碳捕集再利用與封存)代替CCS(碳捕集與封存)。對中國來說,我們也更青睞CCUS。」第三屆中國(太原)國際能源產業博覽會上,CCUS(碳捕獲、利用與封存)成為熱門話題。中國工程院院士、清華大學教授倪維斗在博覽會上說「中國CCUS目前有很大潛力,應盡快啟動」。
二氧化碳的資源化利用技術有合成高純一氧化碳、煙絲膨化、化肥生產、超臨界二氧化碳萃取、飲料添加劑、食品保鮮和儲存、焊接保護氣、滅火器、粉煤輸送、合成可降解塑料、改善鹽鹼水質、培養海藻、油田驅油等。其中合成可降解塑料和油田驅油技術產業化應用前景廣闊。 二氧化碳降解塑料屬完全生物降解塑料類,可在自然環境中完全降解,可用於一次性包裝材料、餐具、保鮮材料、一次性醫用材料、地膜等方面。二氧化碳降解塑料作為環保產品和高科技產品,正成為當今世界矚目的研究開發熱點。利用此技術生產的降解塑料,不僅將工業廢氣二氧化碳製成了對環境友好的可降解塑料,而且避免了傳統塑料產品對環境的二次污染。它的發展,不但擴大了塑料的功能,而且在一定程度上對日益枯竭的石油資源是一個補充。因此,二氧化碳降解塑料的生產和應用,無論從環境保護,或是從資源再生利用角度看,都具有重要的意義?。
研究現狀
美國、日本、德國和中國等國的企業在二氧化碳基聚合物領域進行了大量的研發工作。
美國
2010年8月上旬,美國Novomer公司獲得美國能源部(DOE)1840萬美元的資助,將加快該公司二氧化碳制塑料生產線實現商業化。Novomer公司的技術使用二氧化碳和環氧丙烷生產聚丙烯碳酸酯(PPC)樹脂。PPC樹脂可用於塗料、表面活性劑、軟包裝和硬包裝以及纖維等,並且可實現生物降解。
Novomer公司已經在其合作夥伴伊士曼柯達(Eastman Kodak)公司的生產裝置中進行二氧化碳制塑料的小規模生產。據稱,使用二氧化碳生產應用於塗料和膠粘劑的低分子量熱固性多元醇可望於2011年實現商業化,高分子量熱塑性聚合物可望於2012年實現商品化。
中國
中國企業在二氧化碳制塑料方面已經處於世界領先地位。江蘇中科金龍化工股份公司早於2007年就形成了2.2萬噸/年的二氧化碳樹脂生產能力(一條2000噸/年和一條20000噸/年的生產線),該項目採用中科院廣州化學所技術。中科金龍已經開發了二氧化碳樹脂在塗料、保溫材料、薄膜等多個領域的應用。中科金龍公司計劃在2015年前實現10萬噸/年的二氧化碳樹脂產能。
日本
日本研究人員日前開發出一種新技術,使二氧化碳能轉變為用於合成塑料和葯物的碳資源,從而變「害」為寶。二氧化碳的化學性質非常穩定,不容易與其他物質發生反應,因此在工業領域僅用於生產尿素和聚碳酸酯等。東京工業大學教授岩澤伸治等人發現,碳化合物經過處理後可以與二氧化碳結合,形成新的碳物質。相關論文已經刊登在新一期《美國化學學會會刊》上。
德國
拜耳材料科學公司和兩家合作夥伴已獲得德國政府的資助,將共同開發基於二氧化碳原料的聚氨酯生產方法。德國聯邦教育研究部將在未來三年裡為該項目投入450多萬歐元,研究目的是採用二氧化碳廢產物生產出聚醚多元醇聚碳酸酯(PPP)。
德國最大電力公司RWE Power International公司和位於德國亞琛的亞琛工業大學也將參與由總部位於德國Leverkusen的拜耳材料科學發起的這一項目。此外,將在Leverkusen興建一座採用上述新工藝的試驗工廠。
該工藝中使用的二氧化碳將來自於RWE Power公司在德國Niederaussem的工廠,該廠的一座煤創新中心內設有一套二氧化碳洗滌裝置。由此工藝生產出的PPP材料可用在建築隔熱和輕型汽車零部件中。
產業化遭遇的三大難題
作為化學方法固定二氧化碳的方向之一,二氧化碳制塑料對實現碳捕集、封存與利用具有重要意義。一方面,二氧化碳制塑料可以在很多領域替代傳統塑料,從而減少了生產傳統塑料過程中的碳排放;另一方面,生產一噸樹脂消耗0.4-0.5噸左右的二氧化碳,也體現了二氧化碳資源化利用的經濟價值。二氧化碳制塑料與強化採油(CO2-EOR)類似,在減少CO2排放的同時,可為企業帶來收益。
業內人士表示,盡管目前我國在二氧化碳制塑料這一領域已經取得突破性進展,但由於種種原因,目前國內二氧化碳降解塑料產業進展遲緩,相關技術的利用,只有中海油等「高端玩家」才「玩得起」。
一是成本壓力太大。目前我國開發成功的二氧化碳降解塑料技術主要有4種,在這4種技術中,實現了產業化的有3種。由於這些項目規模小,目前只能小批量生產,產量低、價格貴。此外,項目所需主要原料之一環氧丙烷和環氧氯丙烷價格也很高,再加上不菲的新產品推廣費用,導致二氧化碳降解塑料的最終成本高達18000元/噸以上。在石油基塑料價格隨石油價格走低的情況下,二氧化碳降解塑料企業的成本壓力越來越大。
二是投資風險大。「就單位產品投資額而言,二氧化碳降解塑料項目的投資額比煤制油還高,一個1萬噸/年二氧化碳降解塑料項目,往往需要1.4億元以上的資金投入,單從經濟效益考慮,項目的投資風險是很大的。」廣州天成生物降解材料有限公司項目部經理陸斌說。中海石油化學股份公司和內蒙古蒙西高新集團負責人也坦承,如果不計算節能減排和環保效益,二氧化碳降解塑料項目根本不賺錢甚至會賠錢。
三是需求小、銷售難。據介紹,二氧化碳降解塑料的價格始終高於石油基塑料1.5~2倍。加之其熱穩定性、阻隔性、加工性與石油基塑料存在一定差距,限制了其只能在食品包裝、醫療衛生等有特殊要求的極少數領域使用,無法在需求巨大的薄膜、農地膜等領域推廣應用。不僅如此,即便在有限的食品包裝、醫療衛生領域,也面臨聚乳酸、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯等降解塑料的沖擊與競爭,使得二氧化碳降解塑料的消費市場十分狹小,產品銷售困難。
二氧化碳合成全降解塑料技術是世界關注的重要熱點之一。目前市場上的塑料製品大多以石油為原料製成,成本高,且使用後不易降解,污染環境。運用該技術後,可將二氧化碳廢氣回收代替石油,直接生產全降解塑料製品。該技術一方面可以減少二氧化碳的排放,節約石油資源;另一方面合成的塑料可完全生物降解,能從根本上解決「白色污染」危害,是一種典型的循環經濟技術模式。 二氧化碳驅油,是一種把二氧化碳注入油層中以提高油田採收率的技術。在二氧化碳與地層原油初次接觸時並不能形成混相,但在合適的壓力、溫度和原油組分的條件下,二氧化碳可以形成混相前緣。超臨界流體將從原油中萃取出較重的碳氫化合物,並不斷使驅替前緣的氣體濃縮。於是,二氧化碳和原油就變成混相的液體,形成單一液相,從而可以有效地將地層原油驅替到生產井。應用混相驅油提高石油採收率的一個關鍵性參數是氣體與原油的最小混相壓力(MMP),MMP是確定氣驅最佳工作壓力的基礎。一般情況下,因為混相驅油比非混相驅油能采出更多的原油,所以希望在等於或略高於MMP下進行氣驅。如果壓力遠高於MMP,就容易造成地層破裂,無法保障生產過程的安全性,其結果是不僅不能大幅度提高原油產量,還會降低經濟效益。二氧化碳驅油一般可提高原油採收率7%~15%,延長油井生產壽命15~20年。
研究現狀
美國是應用二氧化碳驅油研究試驗最早、最廣泛的國家。從1970年開始,美國就在得克薩斯州把二氧化碳注入油田作為提高石油採收率(EOR)的一種技術手段,至2006年已有70多個類似的項目,每年注入二氧化碳總量達2000萬~3000萬噸,其中大約有300萬噸二氧化碳來源於煤氣化廠和化肥廠的尾氣,大部分從天然的二氧化碳氣藏採集。至今還在使用。CO2-EOR混相驅油提高採收率范圍在4%~12%之間,純凈CO2注入儲層,占儲層中流體體積的10%~45%。與CO2-EOR混相驅油項目相比,CO2-EOR非混相驅油項目較少。非混相驅油需要380m3CO2驅替1桶原油(760kg/b)。可最大提高採收率20%。
我國的大慶油田和江蘇油田都曾開展過驅油相關研究。1984年,大慶油田在薩南東部過渡帶進行二氧化碳驅油的礦場試驗研究,該項目首先與國外公司合作,1993年6月結束,1994年大慶繼續開展試驗,直到1995年底結束。驅油試驗當時可能主要考慮到增加石油產量,缺少對二氧化碳在地下運移、富集的監測研究。
2006年,在中國石油集團領導的支持下,中國石油勘探開發研究院和吉林油田發起組織,聯合中科院地質與地球物理所、華中科技大學、北京大學、清華大學和中國石油大學等單位,向科技部申請了《溫室氣體的資源化利用和地下埋存》國家973基礎研究項目,並得到了批准。項目組立足於中國陸相油藏儲層特點和原油性質,發展完善了二氧化碳混相驅油、埋存評價等關鍵理論與方法,以減排利用火山岩天然氣藏開發過程中副產的二氧化碳為目標,初步形成二氧化碳驅油與埋存的配套技術,並在吉林大情字井現場試驗中得到成功應用,奠定了我國利用二氧化碳驅油實現溫室氣體減排和資源化利用的產業模式基礎。
應用前景
二氧化碳驅油提高採收率和封存技術已經成為經濟開發和環境保護上實現雙贏的有效辦法,實現溫室氣體的資源化利用並提高油氣採收率前景可期。國內外大量的研究和現場應用已經證明,向油層中注入二氧化碳混相驅或非混相驅能夠大幅度提高採收率。據2010年《油氣雜志》報道,美國利用二氧化碳驅技術已經采出了大約15億桶原油,根據美國能源部國家能源技術實驗室(NETL)的評價結果,美國利用二氧化碳驅的增油潛力達340億桶。
根據1998年《中國陸上已開發油田提高採收率第二次潛力評價及發展戰略研究》的結果,僅在參與評價的79.9億噸常規稀油油田儲量中,適合二氧化碳驅的原油儲量約為12.3億噸。另外我國現已探明的63.2億噸低滲透油藏儲量,尚有50%左右未動用。開發這些儲量,二氧化碳驅油比水驅油具有明顯的優勢。
此外,二氧化碳在提高稠油油藏採收率、提高煤層氣和天然氣採收率領域也具有很好的應用前景。「具體到我國,當前和今後一段時期,二氧化碳減排必須走高效利用之路,二氧化碳驅油提高採收率和埋存技術必定具有廣泛的應用前景」。
❷ 日產停止開發氫能汽車,電動才是王道,氫能真的不行嗎
氫能分為「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」
氫能是一種二次能源,主要制備方式包括煤制氫、天然氣制氫、甲醇制氫、工業副產制氫、煉廠氣制氫、焦爐煤氣制氫等。氫能根據生產的來源,可以分為「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」。灰氫來源於化石燃料,成本低,但是碳排放量大。藍氫也是來源於化石燃料,但使用了碳捕捉、利用與儲存(CCUS)等先進技術,碳排放量較小。綠氫是利用可再生能源(太陽能、風能等)制備的氫氣,制備過程沒有碳排放,但是成本較高。
綜上所述,氫能根據生產的來源,可以分為「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」。2021年底,中國氫能產量超過3300萬噸。從需求端看,未來中國氫能需求量將持續增長,到2060年預期年需求超1.3億噸。從下游應用看,中國加氫站數量超過270座。根據《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》等規劃,未來中國氫能產業將逐漸完善。
—— 更多本行業研究分析詳見前瞻產業研究院《中國氫能源行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》