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

  • 文化遗产数字化论坛开幕倒计时1天

  • 倒计时1天!人工智能安全治理分论坛即将举行

独家策划

推荐阅读
人工智能的浪潮正在席卷从科技到教育,乃至全社会的各个角落,中国教育界正在积极推动学习和应用人工智能,以便乘势站在时代前列。今年6月,中国工程院院士、华中科技大学校长尤政提出,人工智能和批判性思维结合形成DNA式的“双螺旋结构”,将有力推动创新。
2025-09-16 09:14
15日,在2025年国家网络安全宣传周主论坛上,《人工智能安全治理框架》2.0版正式发布。落实《全球人工智能治理倡议》,《人工智能安全治理框架》1.0版于2024年9月发布,受到国内外广泛关注。
2025-09-16 09:13
光明日报北京9月15日电 记者陈晨从农业农村部获悉,2025畜禽种业发展论坛14日在北京市平谷区举行。论坛发布了第三次全国畜禽遗传资源普查、濒危畜禽遗传资源保护成效、主要畜种分子身份证构建和遗传评估优秀种公畜等重大成果,举办了畜禽种业振兴成果展,26家单位现场推介新技术、新设备、新成果,72家单位进行专场展示。
2025-09-16 09:13
数智技术以及数智互联技术将推进青年间社会化协同与知识共享,可精准连接青年学习者,并形成跨地域的学习社群与项目协作组。总而言之,数智技术能够为青年群体参与终身学习创造良好条件,能够充分激发青年群体参与终身学习的动力,能够更好地帮助青年群体全面发展。
2025-09-16 09:12
作者:王 珩、程松泉,分别系浙江师范大学教师教育学院教授;浙江师范大学教师教育学院博士生  当前,全球教育正经历一场由人工智能技术驱动的深刻变革。唯有坚守育人初心,在伦理框架内审慎推进技术应用,才能让人工智能真正成为引领教育发展的引擎,而非解构教育本质的飓风。
2025-09-16 09:11
在合成生物学和气候变化应对领域有巨大潜力。
2025-09-16 09:11
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
深夜,河南焦作多氟多新材料股份有限公司的实验室依旧灯火通明,总工程师闫春生还在带着团队忙碌。 2006年,多氟多打响了由传统氟化工向精细氟化工、新能源材料转型的战役,闫春生临危受命加入六氟磷酸锂研发团队。
2025-09-15 09:51
2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。
2025-09-12 10:08
汽车排放被认为是气候变化的“元凶”之一,但学术界一直缺乏对城市道路碳排放进行精准刻画的工具。”借助全景AI模型,可实现二氧化碳排放源的精准提取,模型的平均精度超过93%、平均误差低于1.3ppm(ppm为百万分比浓度)。
2025-09-12 10:01
习近平总书记指出:“要把握人工智能发展趋势和规律,加紧制定完善相关法律法规、政策制度、应用规范、伦理准则,构建技术监测、风险预警、应急响应体系,确保人工智能安全、可靠、可控。人工智能系统的可靠性不能停留在统计意义上的“高概率正确”,而应追求在复杂、开放、动态环境下的“高置信可靠”。
2025-09-12 10:01
10日,2025世界顶尖科学家协会奖(以下简称“顶科协奖”)获奖者名单在上海公布。顶科协奖是2021年在上海发起创设、由红杉中国独家提供永久资金支持的面向全球科学家评选的科学大奖。
2025-09-12 09:59
全球规模最大恐龙蛋化石群——湖北十堰青龙山恐龙蛋化石群的埋藏时代,首次被科学家认定为距今约8600万年。专家考证,这是迄今全球分布最集中、规模最大、埋藏最好、原地出露最多、原址保存最好的恐龙蛋化石群。
2025-09-12 09:58
9月10日上午,在马来西亚吉隆坡召开的国际灌排委员会第七十六届国际执行理事会会议上,2025年(第十二批)世界灌溉工程遗产名录正式公布,我国申报的云南元阳哈尼梯田、江苏句容赤山湖灌溉工程、四川彭州湔江堰、北京门头沟永定河古渠灌溉工程全部成功入选。
2025-09-11 10:18
“十四五”以来,我们牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,全力当好自然资源“大管家”和美丽中国“守护者”,全面完成了“十四五”规划的目标任务,有效支撑了经济社会的高质量发展。
2025-09-11 09:57
未来,城市的画卷上,AI、物联网与大数据等现代科技将继续深化推广,但唯有始终以人的尺度丈量技术,以人文的关怀驾驭创新,方能使城市永葆文气的深度、人气的热度与烟火气的温度,让每座城市都在科技的守护中,找到生生不息的发展动能。
2025-09-11 09:52
北京大学的科研团队与合作者联合开发出一种全新的“高维超分辨成像”技术,成功实现了对活细胞内15种细胞器的同时成像与精准识别,为细胞生物学研究打开了一扇全新的大门。
2025-09-11 09:43
加载更多