王 涛　 　世界石油大会高级副主席 世界石油大会中国国家委员会主任
陈立滇 　世界石油大会规划委员会委员

编者按：为贯彻实施世界石油大会（WPC）可持续发展战略、加强与类似国际组织的交流与合作、共同研讨当前石油工业所关注的热点问题，2004年6月8～9日世界石油大会与石油输出国组织（OPEC）在奥地利维也纳市联合召开了“CO2捕集与储存、CO2用于提高石油采收率及减少天然气火炬”的专题研讨会。

　　 世界石油大会主席Eivald Rfren、高级副主席王涛、总干事长Pierce Riemer和大会规划委员会委员陈立滇；石油输出国组织执行秘书长Maizar Rahman、研究部主任Andan Shihab-Eldin、能源研究部主任Mohamed Hamel等官员出席了会议。会议正式代表总计87人，来自阿尔及利亚、奥地利、加拿大、中国、丹麦、法国、印度尼西亚、伊朗、意大利、科威特、利比亚、荷兰、尼日利亚、挪威、卡塔尔、沙特阿拉伯、南非、英国、美国和委内瑞拉等20个国家。代表中包括来自美国能源部、阿尔及利亚能源矿产部、荷兰环境部、奥地利能源部、南非能源矿产部等政府部门的官员及世界银行、国际天然气联盟（IGU）、国际能源机构（IEA）、国际石油工业环境保护协会（IPIECA）等重要国际组织、机构的人士。此外英国石油公司、壳牌石油、西方石油公司、挪威国家石油公司、埃尼集团公司、阿联酋国家石油公司、阿尔及利亚国家石油公司、道达尔等主要油公司也派了代表参加。
会议包括以下6个专题：
　　（1）CO2捕集、运输、储存和应用综述；
　　（2）CO2捕集与储存案例分析；
　　（3）CO2提高石油采收率案例分析；
　　（4）CO2捕集、储存及应用法规、政策及财务问题；
　　（5）CO2捕集、储存及应用前景，合作的机遇；
　　（6）天然气火炬的减少。

　　温室气体（GHG）排放与气候变化日益受到关注

　　CO2原本便是大气的组成部分，但自工业革命以来其浓度几乎增加了1/3以上，自280 ppm升至370 ppm。预计到2100年其浓度将达到工业革命以前的2倍。世界普遍认为CO2浓度增高的主要原因是富含碳的化石燃料——煤、石油及天然气的燃烧。CO2吸收地球表面辐射的热量而使全球变暖，加速全球气候变化，即所谓温室效应。
　　目前世界能源需求的85%来自资源丰富且相对廉价的化石燃料。今后50年，这一状况还将延续。据OPEC/IEA的资料,全球原油需求2002年为37亿t，2010年为41亿t，2020年为49亿t，2030年为57亿t；全球天然气需求（油当量）2002年为22亿t，2010年28亿t，2020年为35亿t，2030年为43亿t。全球煤炭需求（油当量）2002年为25亿t，2010年为27亿t，2020年为31亿t，2030年为36亿t。全球CO2排放量2002年为235亿t，2010年为275亿t，2020年为335亿t，2030年为380亿t。
　　温室效应已造成全球气候变暖，平均温度升高0.3℃，而温室气体（GHG）主要组成是CO2，其中尚含少量其它气体,包括甲烷、氮氧化物、氟化氢、氟烷、氟化磷碳烷、氟硫化物等。因为化石燃料的应用是空气中CO2的主要来源，所以反对使用化石燃料的呼声日益增加。2004年5月的一次国际会议上，“50多个国家的代表指出,世界对化石燃料，如石油、煤炭、天然气的高度依赖产生了巨大的风险，且对环境和健康产生了负面影响”。丹麦In-CO2Aps公司负责人Hugh Sharman在发言中指出，他在文献检索中发现，25万份文献均对OPEC产品（油、气）持负面意见。极而言之，众多绿色观念倡导者的终极目标是消除化石能源在勘探、开发、运输和燃烧过程中的污染，而最终达到终止使用化石能源。这些观念对化石能源生产者造成了很大的压力，但也提供了清洁燃料发展的机遇。首先今后相当长的时间内，尚难以其它能源替代化石能源。风能、太阳能、生物质能等尚在发展阶段，技术尚不完善，经济上尚缺少竞争力，数量上尚不能满足需求。其次，温室效应虽已受到关注，但GHG（温室气体）排放对全球空气特性的影响，对特定地区气候变化的作用尚缺乏清晰的理论阐述和定量化的数据证明。此外，绿色观念主张者往往忽略了能源供应紧张，能源价格高等与经济发展和人类生存密切相关的实际问题。因此化石能源的主导地位尚难以撼动。但作为化石能源的生产者和应用者为寻求可持续发展，必须认真对待CO2排放问题，面对进一步发展的机遇与挑战。正如沙特石油部长Ali-Naimi所说，“我相信有足够的技术捕集CO2并消除大气中的CO2”。

CO2捕集与储存技术

　　1.研究与开发工作十分活跃
　　（1）国际能源署（IEA）有关温室气体（GHG）的研究开发项目
　　这是IEA、澳大利亚、加拿大、欧共体国家、丹麦、芬兰、法国、印度、日本、韩国、荷兰、新西兰、挪威、瑞典、瑞士、英国、美国和委内瑞拉共同研究和开发的项目。该项目受到Alstom电力技术公司、BP、雪佛龙－德士古、埃尼技术公司、EFRI、埃克森－美孚、RWE AG、壳牌国际和道达尔－菲纳－埃尔夫等公司的赞助。研究内容是查明CO2的来源，提出CO2捕集运输、地质储存技术及上述技术的推广应用。具体设置的研究项目包括温室气体、清洁煤、多相流科学、EOR、氢、先进的燃料电池、能源技术系统分析等。围绕上述研究工作，IEA还经常举行国际研讨会，如化石燃料的零排放——21世纪的答案，煤火电厂排放的控制与降低，电站及其它主要来源CO2的捕集，CO2在地层中的捕集与储存，CO2的应用，CO2捕集政策研究、财务投资的需求、组织机构与项目设置，至今已工作13年。
　　（2）美国能源部的工作
　　美国能源部的工作宗旨是实现使用化石燃料并同时降低GHG排放。主要基点为：GHG的排放必须认真对待，因而开发替代能源以减少GHG排放；通过技术开发提高经济竞争力是降低GHG排放的优先战略，而不是采取对能源市场干预的强制办法；不希望也不愿意以经济或制度的手段减少化石能源，尤其是减少煤炭的应用；自由移动性GHG来源（如车辆）的燃烧过程控制GHG排放是不实际的；因而对车辆的无碳燃料（如H2和电力）的开发应予重视，这应该是控制CO2经济有效的措施。
　　主要研发项目有CO2捕集和消除车辆的CO2排放。CO2捕集项目亦称为新一代（Future Gen）项目，内容包括： 投资10亿美元开发250 MW的零排放电厂。该电厂是生产H2的煤火力电厂，热效率达60%（为常规粉化煤电厂的2倍）；CO2捕集与储存高技术项目开发及示范；重点针对煤，但亦适用于油、气的制H2技术；附加6000多万美元的CO2掩蔽（Sequestration）技术开发。为开展该项目的工作，专门组织了所谓碳捕集先导者国际论坛（CSLF），论坛的宗旨是：将煤炭生产、应用及碳捕集技术方面的国际最重要持股人组织在一起；提高该项目的可见性和可接受性；综合并调节技术开发及规章制定；促进政府和私有企业的合作及私人投资；参加成员无出资要求，由美国提供经费。
　　消除车辆CO2排放项目亦称自由车辆和燃料（Freedom CAR & Fuel）项目，内容包括：投资20亿美元（来自政府）的政府－私企合作；同时开发H2动力车辆和H2燃料的基础设施，2015年实现工业化，2020年大批量生产（有些车辆制造商将提前完成）；氢生产的整体技术必须以碳捕集及掩蔽为基础，认为自可再生能源或核能生产H2是受到支持的，但制氢的主要原料仍大量来自化石燃料。同样，为促进该项目的开展也组建了相应的合作机构，即所谓氢经济国际合作组织（IPHE: International Partnership for a Hydrogen Economy），其任务为：将车辆制造与消费领域中当今最大的持股人组织在一起；寻求实现全球规模的车辆制造及相应的加注燃料基础设施的投资；提高项目的可见性和可接受性；综合并调节技术开发及规章制定；促进政府和私有企业的合作及私人投资；参加成员无出资要求，由美国提供经费。
　　（3）挪威的研究——CO2捕集项目
　　由挪威政府研究理事会、美国政府能源部和欧盟共同承担的CO2捕集研究开发项目受到BP、雪佛龙－德士古、EnCana、埃尼集团、Hydro、壳牌、挪威国家石油公司和Suncor等8家公司资助。项目总预算5000万美元，已获投资2500万美元。研究目标为：降低CO2捕集和储存的成本，其中对改进项目降低50%，对新建项目降低75%，证明CO2储存的安全、可靠。其进度为：2003年4月完成“概念证实”，2010年投入工业应用。
　　（4）加拿大石油技术研究中心（PTRC）的研究工作
　　CO2监测与储存技术研究的参加单位有IEA、加拿大自然资源部、美国能源部、EnCana公司、萨斯喀彻温省工业和资源部、欧盟委员会。该项目在美加边界Williston盆地的Weyburn区块进行研究。配合CO2驱油EOR项目进行如下4方面研究：地质构造与生物圈的地质特征；CO2运移的监测；CO2储存能力及分布预测及经济限制因素；CO2储存位置的长期风险评估。
　　2.CO2捕集与储存技术
　　（1）捕集技术
　　针对化石燃料燃烧产生的CO2，目前捕集技术主要有3条技术路线，即燃烧前脱碳、燃烧后脱碳及富氧燃烧（见图1）。燃烧后脱碳的技术核心是胺吸收脱除CO2，难点在于分子水平吸附剂的开发，此外，低能量CO2吸附、溶剂、小型高效压缩机、过程标准化等均待进一步研究。该项目技术已可进行现场示范，预计可降低CO2捕集成本55%。燃烧前脱碳的关键技术是转化制氢，涉及高温下氢的膜分离技术，包括膜式转化装置、膜材料等方面的技术开发。此项技术2008??2010年方可建成现场示范装置，预计可降低CO2捕集成本60%。富氧燃烧技术的关键是氧气供应及高技术涡轮机的开发，将在2007年达到现场示范水平，预计可降低CO2捕集成本38%。
　　目前的技术多是针对发电厂的CO2捕集，一般看法是经济上尚缺乏竞争力，技术方案方面尚缺乏可供选择的多样性。
　　（2）储存技术
　　CO2的储存应符合安全、可靠、灵活且有充足的储存能力，资料表明天然储层有可能满足上述要求。目前的研发工作正在探索地下盐水储层，采空的油、气藏储层，不可开采的煤层以及深海下的地层作为CO2储库的可能性。据预测CO2储存成本为20美元/t（CO2）时，全球2050年累积CO2排放量的45%（920Gt）可被采空的油、气藏储层储存，400??1000Gt CO2可被地下盐水层储存，40Gt CO2可被不可开采的煤层储存（图2）。
　　地下储存尚处于技术开发阶段，正在进行的研发工作包括：CO2地质储层的完整性研究及地质模型的建立，通过地球物理、岩性分析、孔隙度测定、同位素地球化学研究等方法确定储存地层容量的密封性，涉及储存CO2地层边界以外10km的平面扩展范围，确定地质模型；CO2的运移监测及变化的预测、再次确定储存CO2地层的可靠性；储层CO2地质储存的经济因素研究；储存现场长期风险评估研究，包括CO2在储层中随时间的变化，确定一旦泄漏的后果（对HSE的影响）。此类工作多处于模拟预测阶段，虽实际预测时间长达数千年，但多属纸上谈兵，尚缺少应用的实例。

　　几点看法

　　（1）CO2是温室气体（GHG）的主要组分，GHG的温室效应造成全球气候变暖已引起普遍关注。化石燃料的应用产生大量CO2，尽管GHG效应与全球气候变化的关系尚有许多说不清楚的问题，但化石燃料生产者，包括全球石油工业界已普遍重视CO2的捕集与储存问题。
　　（2）CO2捕集与储存尚处研究与开发阶段。在捕集方面主要针对化石燃料火力发电厂，开发了燃烧前捕集，燃烧后捕集及富氧燃烧等工艺技术。但目前从技术及经济角度考虑尚不具备全面推广应用的条件。目前正在研究开发的CO2储存技术主要包括地质储存，即注入采空的油、气藏储层，注入不可开采的煤层及注入地层深部的盐水层等。在CO2储存价格为每吨20美元时，有较大的技术、经济及环保效益。但以上方法在规格标准、地质稳定性、长期生态效应方面尚有诸多问题有待进一步阐明。

　编辑/安 平