可再生能源与余热协同辅助碳捕集技术研究现状与展望

鲁军辉，王随林，唐进京，任可欣

（北京建筑大学环境与能源工程学院，北京100044）

0 引言

为保证国家能源安全和绿色生态发展以及减少CO2排放，实现碳达峰、碳中和目标，具有更高效、清洁的可再生能源将会得到快速发展［1-4］，我国能源结构将随之发生变化［5-7］。碳中和、碳捕集与封存（CCS）是实现温室气体深度减排最重要的技术路径之一。但CCS 技术能耗非常大［8-9］，特别是较为成熟的吸收法和吸附法，其捕集吸收溶液或吸附剂再生能耗高，价格昂贵，严重降低了系统效率［10-14］。以燃煤电厂为例，CCS 会造成燃煤电厂发电成本和能耗增加40%～80%，电厂效率降低20%～30%，现有CCS每吨CO2的成本约为70 美元，其高成本难以被市场接受［15-16］。虽部分油汽行业通过CO2驱油增加产量，降低能耗，但缺少对CO2捕集与永久封存的总体成本评估。

由于碳捕集技术能耗高，因此降低碳捕集能耗，提高系统能效成为研究的焦点，其主要通过碳捕集技术创新、利用可再生能源，提高系统能效的同时降低碳捕集能耗，如图1所示。

图1 降低CCS能耗耦合示意［17］Fig.1 Coupling of reducing energy consumption with CSS technology［17］

A 区为提升系统能源转化利用率和降低能耗碳捕集技术的交集，如运用低品位热能驱动碳捕集的吸附剂或吸附溶液再生，关注低能耗碳捕集技术的创新发展；B 区为利用可再生能源驱动碳捕集技术，如生物质燃烧、太阳能和其他可再生能源转化为热、电及耦合辅助碳捕集吸附剂或吸附溶液再生以及CO2压缩与封存及利用，关注集成可再生能源辅助碳捕集的匹配与优化，减少碳捕集能耗；……