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中国火电厂CCUS改造的成本效益比较分析

北极星大气网  来源:气候变化研究进展  作者:Fan Jing-Li等  2021/3/4 9:58:41  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:CCUS 碳排放 燃煤电厂

北极星大气网讯:研究背景

中国是世界上最大的CO2排放国,其中电力部门碳排放约占全国总排放量的一半,CCUS为电力部门减排提供了新的技术途径。同时CCUS的发展还面临着一系列挑战,例如高能耗、高成本、法律法规不健全等。明确CCUS激励政策可以大大提高CCUS的投资积极性。在中国尚缺乏明确的CCUS激励政策的背景下,探索类似45Q修正法案的激励政策效果,对我国电力行业CCUS部署和相关政策制定具有重要意义。

研究概述

本文选取煤粉(PC)电厂、煤气化联合循环(IGCC)电厂和天然气联合循环(NGCC)电厂为研究对象,建立了三叉树实物期权投资评价模型,基于相同发电量和相同排放水平情景,探索了各类电厂CCUS改造的投资效益和临界投资条件,并对政策作用下三类电厂CCUS改造的投资效益和投资决策的变化进行了比较分析。

主要结论

(1)在缺乏政策激励的条件下,PC和IGCC电厂进行CCUS改造达到与NGCC电厂(不进行CCUS改造)相同的排放水平,且将捕获的CO2用于咸水层封存时,两类燃煤电厂应延迟投资。PC和IGCC电厂投资CCUS的实物期权收益分别820和840万美元,普通NGCC电厂的碳收益为9300万美元。45Q政策作用下,PC和IGCC电厂投资CCUS的期权价值分别上升了22万和32万美元,但投资净现值仍为负值,45Q政策并未改变两电厂延迟投资的决策结果。

(2)在缺乏政策激励的条件下,三类电厂均进行CCUS改造,IGCC和NGCC电厂达到与PC电厂(90%捕集率)相同的排放水平,且捕集CO2用于咸水层封存时,三类电厂均需延迟投资,其中NGCC电厂的CCUS投资临界碳价高出PC和IGCC电厂约13.4%。45Q政策作用下,PC和IGCC电厂投资CCUS的临界碳价降低了约30美元/吨CO2,NGCC电厂投资CCUS技术的临界碳价降低了15美元/吨CO2。只有当补贴金额达到72美元且不设置补贴期限时,才能激励这三种类型的电厂投资CCUS。

(3)如果将捕获的CO2用于EOR,在两种排放水平下,PC和IGCC电厂的实物期权收益均大于NGCC电厂。因此,燃煤电厂进行CCUS改造,并将CO2进行资源化利用可实现高于燃气电厂的减排效益和经济效益。可见,与燃气替代相比,燃煤电厂应用CCUS既可以缓解天然气资源短缺问题,还可成为火电行业更具成本有效性的减排技术选择。

图1 排放水平A下电厂的NPV和TIV

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