点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:可再生能源遇到二氧化碳会怎样
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

可再生能源遇到二氧化碳会怎样

来源:中国科学报2021-03-02 09:04

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  2月初,国务院印发的《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》提出,开展二氧化碳捕集、利用和封存(以下简称CCUS)试验示范。“国际上普遍认为, CCUS技术是应对气候变化不可或缺的重要技术,而捕集后的二氧化碳如何有效利用,是推广CCUS技术的关键。”中国科学院武汉岩土力学研究所(以下简称武汉岩土所)研究员张力为一直在思考这一问题,他瞄向了可再生能源。

  于是,在武汉岩土所二氧化碳地质封存课题组研究员李小春和李琦的指导下,张力为和团队成员甘满光博士提出了二氧化碳捕集利用—可再生能源发电调峰耦合的设想。

  “简单地说,就是以燃煤电厂捕集的二氧化碳作为可再生能源发电的‘调峰介质’。”张力为在接受《中国科学报》采访时表示,他们已论证了其可行性,并希望推动相关企业尽快应用。

  从“两难”到不难

  我国要实现碳达峰和碳中和的目标,方法之一便是发展可再生能源。根据2020年12月发布的《新时代的中国能源发展》白皮书,我国清洁能源占能源消费总量比重达到23.4%,比2012年提高8.9个百分点,水电、风电、太阳能发电累计装机规模均位居世界首位。

  然而,尽管我国正在积极开发可再生能源,但当前能源消费结构仍以化石能源为主,且短期内难以改变。特别是,可再生能源消费占比难以进一步提高。

  “突出问题是风能和太阳能发电均存在调峰难、并网难。”张力为介绍,以风能发电为例,在用电负荷低谷时段风能发电量较大,“弃风”现象突出;风能发电资源分布不均,沿海地区用电量大而风能资源匮乏,北部、西部地区用电量小而风能资源丰富。

  短期内,能源消费结构难以改变和可再生能源消费占比难以提高的“两难”问题并存,怎么办?

  长期从事二氧化碳地质利用、封存相关技术研发与推广研究的张力为认为,二氧化碳是联结燃煤电厂和可再生能源发电厂的关键,可变“两难”为不难。为此,他们研发了二氧化碳捕集利用—可再生能源发电调峰耦合技术。

  他向《中国科学报》进一步解释道,该技术通过二氧化碳压缩储能、二氧化碳转化为甲酸等高能量化合物以及二氧化碳作为携热介质3种手段实现燃煤电厂捕集的二氧化碳在可再生能源发电厂的有效利用,以期解决可再生能源发电调峰的难题。

  部分解决二氧化碳“汇”问题

  联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告《综合报告》指出,如果没有CCUS,温室气体减排目标将无法达成,进而导致到21世纪末限制升温相对于工业化前水平低于2℃的目标无法实现。更为关键的是,没有CCUS技术,温室气体减排成本将会成倍增加,估计增幅平均高达138%。国际能源署发布的《CCUS在低碳发电系统中的作用》报告也指出,如果没有CCUS技术,要实现全球增温控制目标可能需要关闭所有化石燃料发电厂。

  显然,关闭所有化石燃料发电厂是不可能的,对其改造是最为切实可行的措施。

  “如果我国每年能够将10%的燃煤电厂改造为部署有二氧化碳捕集装置的燃煤电厂,则每年可减排二氧化碳约3.5亿吨。”张力为介绍道。也就是说,每年可减排相当于100个600MW规模燃煤电厂排放的二氧化碳。

  在燃煤电厂部署二氧化碳捕集装置后,大量捕集的二氧化碳如何处置是必须解决的问题。如果不解决与之对应的“汇”的问题,则捕集的大量二氧化碳将无处消化,燃煤电厂低碳排放改造必将难以推进。

  甘满光表示,将带有二氧化碳捕集装置的燃煤电厂与可再生能源发电厂耦合起来,利用二氧化碳满足可再生能源发电厂发电调峰、热能提取的需求,可以部分解决“汇”的问题。

  具体而言,一是将捕集的二氧化碳进行压缩储能,在可再生能源不利发电条件下,利用二氧化碳体积膨胀做功释放能量进行发电,补充发电量的不足;二是将捕集的二氧化碳转化为甲酸等高能量化合物,实现过剩发电量的储存,在可再生能源不利发电条件下,可将其作为燃料电池发电原料产生电能,补充发电量的不足;三是将捕获的二氧化碳作为地热发电厂的携热介质,减少水资源消耗,提高地热发电效率。

  碳市场需要它

  碳市场在我国的发展完善被认为可有效促进燃煤电厂碳减排改造。2月1日,《碳排放权交易管理办法(试行)》正式施行,再加上之前发布的《2019—2020年全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案(发电行业)》和《纳入2019—2020年全国碳排放权交易配额管理的重点排放单位名单》,标志着我国首次从国家层面将温室气体控排责任压实到企业。

  在张力为看来,根据电价、碳交易价格和负荷需求,安装碳捕集相关设施的发电企业可以采用二氧化碳捕集利用—可再生能源发电调峰耦合技术,与周边的可再生能源发电厂建立联系,形成一体化系统,从而灵活调整其发电量、二氧化碳捕集量和捕集能耗,将整体碳排放强度维持在较低水平。

  因此他认为,在考虑二氧化碳运输成本、储存设施建设成本等附加因素的基础上,合理部署二氧化碳捕集利用—可再生能源发电调峰耦合技术,制定合理的调度策略,同时兼顾减排要求,是一种使碳捕集燃煤电厂拥有的碳捕集设备利用效率最大化的方法。

  “这一想法比较超前,目前在国内还没有具体应用。”但张力为对此极具信心,“二氧化碳捕集利用—可再生能源发电调峰耦合技术有望成为我国2060年前实现‘碳中和’目标的技术解决方案之一”。(秦志伟)

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 四川阿坝:春雪润高原

  • 女足亚洲杯:中国队晋级四强

独家策划

推荐阅读
多牵头国际大科学计划  牵头组织实施国际大科学计划,是中国推动世界科技创新、应对全球共同挑战的重要路径,也是深度参与全球科技创新治理、加快建设科技强国的战略举措。
2026-03-13 10:03
12日,十四届全国人大四次会议表决通过了《中华人民共和国生态环境法典》。非洲“绿色长城”毛里塔尼亚国家署官员艾莎·穆罕默德·布哈里·娜迪称赞说,生态环境法典体现了中国系统性应对生态和气候问题的“长期坚定承诺”。
2026-03-13 10:02
谈及国际深海矿产开发局势,孙黎表示,当前全球深海采矿虽处于试验阶段,但各国布局势头迅猛,竞争日趋激烈。潘越建议,司法应该向社会积极传递“损害必偿、犯罪必究”的清晰信号,为海洋经济高质量发展清淤护航。
2026-03-13 10:12
当春风拂过河套平原,“沉睡”一冬的黄河“醒了”。
2026-03-13 10:08
3月12日,十四届全国人大四次会议表决通过《中华人民共和国生态环境法典》。根据代表意见,法典中增加了关于鼓励和引导使用再生水、推进生活节水的规定,并对未经批准擅自取用地下水的违法行为提高罚款上限。
2026-03-13 10:04
助力人与自然和谐共生  “十五五”时期,推进长江经济带发展、黄河流域生态保护和高质量发展,是一项重要工作。
2026-03-13 10:03
光明日报北京3月12日电 记者张晓华12日从国家航天局获悉,天问三号火星取样返回任务通过前期的技术攻关和深化论证,相关关键技术均取得突破性成果,工程主线正在开展初样研制,计划今年转入正样研制阶段,各项工作进展顺利。
2026-03-13 10:02
电子的单向开关,奠定了现代信息社会的基石。“在单原子层厚的石墨烯上,刻出一个大小精确、形状不对称的孔,无异于在头发丝上雕巨型画作。
2026-03-13 10:01
“十五五”时期,香港要主动参与国家战略布局,将自身的国际化优势、专业服务优势与国家的发展需求精准对接,为实现更高水平的开放合作贡献香港力量。在科研方面,香港科研基础扎实,有实力承担国家重大科研任务;香港科学家对参与国家科技计划、推动国家科技创新怀有很高的热情和积极性。
2026-03-12 10:30
心脑血管疾病已成为威胁我国人民生命健康的“头号杀手”。与此同时,心脑血管疾病发病及致残、致死呈现出明显的年轻化趋势,疾病负担持续加重,对我国推进健康中国建设、实现全民健康目标构成了挑战。
2026-03-12 10:30
对此,应该充分发掘当地的生态价值和文化价值,探索因地制宜的保护路径,保留浓郁“农味”与“地方味”,让古老农耕智慧、生态智慧在当代生活中延续生机、展现活力。这样不仅有助于实现农文旅融合发展,还能给我们的子孙后代保留良好的生态环境和生态景观,接续传承好丰厚灿烂的生态文化。
2026-03-12 10:30
今年政府工作报告提出,深化拓展“人工智能+”,促进新一代智能终端和智能体加快推广,推动重点行业领域人工智能商业化规模化应用,培育智能原生新业态新模式。张壮代表说,在竞逐人工智能创新的赛道上,柳州加速布局。
2026-03-12 10:30
记者詹媛11日从中国科技馆了解到,我国的科普大篷车项目自2000年启动实施以来,以“科普轻骑兵”的方式活跃在祖国大江南北,将前沿科技动态、趣味互动展品、优质科教资源送到基层公众身边。
2026-03-12 10:30
“龙虾”智能体通过整合调用通信软件和大语言模型,在用户本地电脑自主执行文件管理、邮件收发、数据处理等复杂任务。”魏亮说,有关方面也会持续做好安全监测,如发现相关安全风险将及时预警,为用户安全使用提供必要的技术支持。
2026-03-11 09:36
作为人类的“第二大脑”,AI for Science正在全球范围内引发科研范式的深刻变革,也成为全国两会期间代表委员关注的话题。3月7日,在全国政协十四届四次会议第二次全体会议上,全国政协委员、中国科学院院士周志华发言建议,以人工智能引领科研范式变革。
2026-03-11 09:36
全国政协委员、中国科学院院士、南京大学副校长周志华在接受光明网记者采访。
2026-03-11 07:00
以医工交叉+成果转化为抓手,凭借硬核科创成果精准攻坚,同时高标准建设国家药监局监管科学创新基地,为产业发展提供标准与工具支撑。
2026-03-11 09:33
作者:余有成 张立华 吴 飞(分别系中国人工智能学会副秘书长;复旦大学智能机器人研究院常务副院长、特聘教授;我国的独特优势,在于探索出一条“软件定义算力、算法驱动效能、人工智能+赋能场景”的创新路径。
2026-03-11 09:32
具体而言,在种植与流通环节,中药农业面临良种普及率不高、生产种植分散、标准化程度偏低等现实问题。可制定国家统筹的野生资源抚育与替代技术攻关清单,利用大数据监测价格与供给波动,增强产业链供应链韧性。
2026-03-11 09:31
光明日报北京3月10日电 记者张晓华从中国航天科技集团获悉,目前中国探月工程四期正稳步推进,2026年将研制发射嫦娥七号探测器,首次奔赴月球南极,寻找水冰存在的证据。中国航天科技集团五院研究员孙泽洲表示,在行星探测方面,未来我国还将发射天问三号和天问四号。
2026-03-11 09:30
加载更多