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

  • 110件/套汉代中山国诸侯王墓出土文物在江西南昌展出

  • 福州市乌龙江公园启动自闭症青年支持性就业试点

独家策划

推荐阅读
在5月15日发表于《细胞》的一项研究中,科学家将从菠菜中提取的光合作用系统移植到小鼠眼中,它能够将光转化为携带能量的分子,从而有效抑制炎症。新加坡国立大学的生物纳米技术专家邢阔然(音)和同事开展的这项研究受到了海蛞蝓的启发,后者能够从藻类中窃取光合作用的机制。
2026-05-18 09:19
标志着奶山羊生物育种迈入世界前列。
2026-05-18 09:14
每一针疫苗、每一瓶点滴,在进入人体前,都必须跨过一道生命红线。
2026-05-18 05:15
利用场景化教学将教室小课堂延伸向社会大课堂,让思政教育“走新”更“走心”。
2026-05-18 05:15
近年来,在应对全球气候变化、保障粮食和重要农产品稳定安全供给基础上,我国积极推进农业农村减排固碳,系统构建气候韧性农业科技战略体系,
2026-05-18 04:05
“九章四号”被应用于高效求解高斯玻色采样任务,其计算速度相比当前全球最快的超级计算机快1054倍(即量子优势比为1054),成功建立了国际上最强的量子计算优越性。
2026-05-15 03:15
夏粮收购是全年粮食收购的首战,对于保护种粮农民利益、维护粮食市场平稳运行、保障粮食稳定安全供给具有重要意义。
2026-05-15 03:25
5月14日,我国首座海上移动式多功能措施平台“海洋石油283”(又称“增产一号”)从青岛西海岸新区启运
2026-05-15 03:25
5月14日11时,朱雀二号改进型遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,运载火箭全程飞行正常,二子级进入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-05-15 03:15
自然资源部13日发布的最新找矿成果显示,西藏罗布莎矿区新增铬铁矿资源量73.83万吨,实现矿山深边部找矿突破。找矿团队还在西藏东巧地区首次评价沉积型铬铁矿,新增伴生铬铁矿矿石量114.63万吨,拓展了我国铬铁矿找矿空间。
2026-05-15 02:55
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等组成的研究团队联合国内多家科研单位,成功研制出1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”。
2026-05-14 09:49
当前,全球科技创新格局深度调整,科技成果转化已成为衡量国家创新体系效能的关键标尺。
2026-05-14 03:05
中国人对天宇的想象,自古便深沉而浪漫。在东华大学,科研人员将来自38万公里外的月球土壤化为一缕缕兼具柔性与强度的星际之丝。
2026-05-14 02:40
近日,中国科学院化学研究所研究员乔燕、王树团队联合国内外科学家,首次实现人工细胞的形态与功能不对称分裂,为理解类生命功能涌现和原始细胞形成提供了新路径。
2026-05-14 02:40
近日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《智能体规范应用与创新发展实施意见》(以下简称《实施意见》),明确支持探索智能体在城市规划、建设与治理环节的规范应用,同时将智能体安全、可靠、可信作为产业发展的底线要求。
2026-05-14 02:25
“请帮我检索南京附近适合亲子旅游的路线”“我想买个电热水器,请帮我推荐几款实用的”……如今,越来越多的消费者开始将AI(人工智能)当作“随身消费参谋”。从规划旅游路线到挑选酒店民宿,再到日常购物选择,很多消费者习惯先问一问AI工具,再做消费决策。
2026-05-13 09:30
在这一过程中,颠覆性技术正由潜在变量转变为关键变量,成为重塑产业结构、重构竞争格局的重要力量。颠覆性技术具有“路径替代”特征,能够深刻改变产业格局。综上所述,未来产业发展呈现出“技术跃迁—场景转化—工程化扩张”的基本路径。
2026-05-13 09:22
搭载单核180个计算比特自主超导量子芯片的“本源悟空-180”量子计算机已上线运行,开始接收全球量子计算任务。
2026-05-13 02:30
2018年,厦大教师吴彩胜带着一群厦大青年来到这里。他们发现,当地的农副产品虽然产量不小,却因缺乏检测条件,面临“好产品难认证”的困境。
2026-05-13 02:20
浦江潮涌,惠风和畅。5月12日,第十二届亚太经合组织(APEC)食品安全合作论坛(FSCF)会议在上海举行。
2026-05-13 02:25
加载更多