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    萨斯喀电力集团碳捕集与封存项目运营状况与前景

    栏目:工程项目  点击次数:639  更新时间:[2015-11-09]   作者:admin

      本文为《基石》杂志2015年第3期文章

      迈克尔·墨镍(Michael Monea) 萨斯喀电力集团碳捕集与封存项目总裁

      萨斯喀电力集团(SaskPower)边界坝(Boundary Dam)碳捕集与封存(CCS)项目正式投入运营已将近一年。作为世界上第一个在燃煤电厂建设的具备商业规模的燃烧后CCS 项目,边界坝CCS 项目推进了燃煤发电的环境可持续性并且照亮了电力和石油行业的未来。

      为保证这一首创性项目获得成功,公司持续投入了大量的精力。经过广泛的分析、可行性研究、社会宣传和监管评估后,约1700 个承包商和电力公司员工夜以继日地工作(总工作时长接近500 万工时),历时三年,该项目才最终建成。如今,边界坝CCS 项目成为萨斯喀电力集团发电设施中的重要组成部分,同时也在萨斯喀彻温省的技术创新中书写了重要一笔。

      多样化发电意义重大

      目前,萨斯喀电力集团约44% 的电力源自可靠性高、成本稳定的燃煤发电。萨斯喀彻温省所蕴含的煤炭储量可供使用上百年,是该省的重要经济支柱。三座燃煤电厂附近都储藏着丰富的煤炭资源,因此,对于萨斯喀电力集团而言,燃煤发电具有十分强大的吸引力。萨斯喀电力集团现在使用的是加拿大西部褐煤,热值和含硫量都比较低。

      2015 年7 月1 日,加拿大新的温室气体监管条例生效。原则上,监管条例要求新建以及现有燃煤电厂都必须达到天然气发电厂的CO2 排放要求,即420t/GWh。在设备改造之前,边界坝项目3 号机组的CO2 排放量为1110t/GWh。但在改造之后,90% 的CO2 都将被捕集,在满负荷情况下,该机组的CO2 排放量将降至140t/GWh。这相当于天然气发电厂CO2 排放量的四分之一。

      我们常常听到这样的问题:“相对于CCS 项目,你们为什么不投资于可再生能源,例如风能和太阳能呢?”客户们非常关注可再生能源,我们亦如此。目前公司有效发电的25% 源于可再生能源,而且这一比例仍将不断提高。我们预计到2020 年风能发电占总功率的比例将提升至10%,到2030 年提升至20%。

      然而,可再生能源装机容量需要基荷电力来保障其稳定性。客户们需要稳定的电力供应。而风能具有间歇性,而且无法使用低成本的方法储存风能发电,这就意味着风能发电还需要与其他能源共同利用保证电力平衡。从根本上说,我们需要可控的发电能源,例如天然气和煤炭,这类能源不受天气条件影响,可以提供全天候的电力。CCS 技术确保公司可以提供低碳排放的基荷电力,用以支持可再生能源的发展。

      与投融资计划相似,我们的发电能源选择也是一种平衡性的投资组合,帮助我们保持具有竞争力的电价,并为客户提供稳定持续的电力。重要的是,我们并没有过度依赖于单一能源,而是在各种能源之间保持平衡,以期能够长期发展。CCS 技术即是保持这一平衡的重要组成部分之一。

      项目的经济性

      对CCS 项目进行评估时,我们将它与另一最佳发电能源——天然气进行对比。为确定CCS 项目是否具有竞争力,我们在以下方面进行比较:所需的初始投资、现行借贷利率、内部收益率以及天然气和煤炭的成本价格。萨斯喀彻温省煤炭储量巨大,价格稳定低廉,这是我们的优势所在。而天然气价格则可能会大幅波动,导致投资收益缺少确定性。


      我们所提出的商业性评估方式也考虑到了确保向客户提供边界坝CCS 项目副产品的供应能力,包括CO2、粉煤灰和硫酸。萨斯喀电力集团完全有能力保障上述三种副产品合同的履行。

      萨斯喀电力集团为边界坝CCS 项目的主要副产品CO2 签署了一项为期10 年的销售合同,所捕集的CO2 将用于周边油田提高石油采收率(CO2-EOR)。自21 世纪初,萨斯喀彻温省就开始采用这项技术,它对于本省的石油产量、劳动力就业、社区经济发展和省内税收具有重大意义。通过石油产业的先例可以预计,利用边界坝CCS项目捕集的CO2 用于提高石油采收率可带来以下收益:
      (1)在10 至15 年内将获得8.5 亿加元的资金投入。
      (2)项目生命周期长达20 至30 年。
      (3)增加原油采收量达4700 万桶。
      (4)资源税和增加产量价值4.81 亿加元。
      (5)企业所得税收入2.41 亿加元。
      (6)资源附加费收入6570 万加元。
      (7)4850 人·年(Person-years)直接就业。

      由此可见,CO2 用于提高石油采收率不仅能够延长萨斯喀彻温省的油田寿命,还能对未来的经济效益产生积极作用。

      粉煤灰是边界坝CCS 项目的另一种副产品,可用于水泥产业,它的合理利用对于CCS 商业评估同样重要。边界坝电厂产生的所有粉煤灰均可售出。

      边界坝电厂3 号机组所产生的10800 吨硫氧化物都将经过捕集并转化为纯度为96% 的硫酸(日均产量约1.5卡车容量)。这些硫酸将主要用于工业用途,包括制作化肥以及满足萨斯喀电力集团的内部需求。

      虽然这些副产品的利用价值相对于整个商业性评估而言很小,但是它们对于环境保护十分重要。

      作为首创项目,我们为此投入了约14.67 亿加元的巨额资金。但同时,它也通过规模经济和效率提升为将来项目改进技术工艺和降低成本铺平了道路。实际上,基于边界坝项目建设实践,未来任何项目都可以相应减少20%~30% 的成本。因此,CCS 项目的成本将持续下降。

      CO2 封存

      在CCS 工艺流程中,封存是关键的一环。萨斯喀电力集团碳封存研究中心主持的Aquistore 项目是一个独立的研究和监测项目,它将进一步证明,在地表深处进行CO2 封存是减少温室气体排放的一种安全可行的解决方式。

      CO2 将被封存于地下3.4 千米处的含盐砂岩层中。石油技术研究中心(PTRC)负责管理Aquistore 项目,对其进行全面的测量、监测,并对注入前、注入时以及整个封存过程进行验证。在整个过程中,Aquistore 项目将捕集大约35 万吨CO2。

      公司在萨斯喀彻温省西南部曾建设过Weyburn-Midale 碳封存项目(也是由石油技术研究中心主持),该项目成功地封存大约2500 万吨CO2,并进行密切监控,积累了一定的经验。

      为未来提供电力

      如今,边界坝电厂的CCS 项目已经运行了将近一年,我们很高兴看到这一项目运行得比预想中更加高效。我们已经成功捕集了30 多万吨CO2,并进行压缩,运送至周边的油田用于提高石油采收率。

      迄今为止,我们一直在对CO2 捕集装置进行微调。在其运营的第二年达到满负荷后,每年可捕集100 万吨CO2。在捕集率达到90% 时,相当于每年道路上减少了25 万辆汽车,其减排效果远高于世界上其他可比项目。

      目前,电厂机组的运行比预期中更加高效,如果满负荷运行,相比于110MW 的设计值,它有可能达到120MW。边界坝电厂3 号机组正在为10 万户家庭和企业供电,其排放的CO2 只有天然气电厂的四分之一。

      边界坝项目并非萨斯喀电力集团投资的唯一CCS 项目。2015 年6 月,我们在同样位于埃斯特万市附近的尚德(Shand)电厂启动了碳捕集测试设施(CCTF)。这一首创项目将为国际合作伙伴测试及研发新的碳捕集技术提供独特的平台。该项目与三菱日立电力系统公司(Mitsubishi Hitachi Power Systems)合作开发。三菱日立电力系统公司将是市场上第一个测试和完善燃烧后捕集过程的公司。待其测试结束后,其他公司就可以利用这套设备进行测试。

      为提高适用范围,碳捕集测试设施最初用于下列事项的评估:能源需求、长期稳定性、捕集效率、运营、维护要求以及胺基技术和燃烧后捕集技术的可靠性。

      我们将继续运营边界坝CCS 项目,积累专业经验,欢迎政府部门、组织机构和业界同仁来了解我们的经验。对于无法亲临现场的人们,可以通过网络模拟参观,对整个过程进行深入了解,并查看项目关键组件。网址:saskpowerccs.com/tour。

      除了提供参观机会,萨斯喀电力集团还建立了全球联盟,与愿意学习CCS 相关经验的私营企业、政府、大学、非营利机构分享我们的知识。全球联盟还将分享我们所积累的关于显著降低成本、培训、项目建造和试运行的宝贵经验。相关信息可以访问网址: saskpowerccs.com/consortium。

      由于全球发电量不断增长,世界大多数国家都在寻求继续利用燃煤发电技术的有效途径,全世界都在关注我们,探寻如何才能既环保又可持续地发展燃煤发电。我们对于已取得的成绩十分满意,也希望能有机会分享成功经验。