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清华大学常世彦等:2℃/1.5℃温控目标下生物质能结合碳捕集与封存技术(BECCS)

该文受国家重点研发计划(2017YFF0211903,2017YFA0605302)、国家自然科学基金(71673165,71690244,51711520318)资助。

原文发表在《全球能源互联网》2019年第3期,欢迎品读(点击查看)。


作者:常世彦1,2,3郑丁乾3付萌3

单位:1. 清华大学能源环境经济研究所,2. 清华大学核能与新能源技术研究院,3. 清华—力拓资源能源与可持续发展研究中心、清华大学低碳能源实验室



文章导读

生物质能结合碳捕集与封存(BECCS)是未来有望将全球温升稳定在低水平的一项二氧化碳移除技术,获得了广泛关注。探讨BECCS大规模应用与实现全球2℃/1.5℃温控目标的关系,需要回答以下3方面的问题:(1)是否有必要发展BECCS技术以及其发展的时间进程和规模取决于哪些因素;(2)大规模发展BECCS技术的可行性如何;(3)除温室气体减排外,BECCS技术可能造成的影响有哪些。本文对近年来BECCS相关研究进行了系统梳理,提出了BECCS发展需要考虑的四大不确定因素,并初步分析了BECCS在未来电力能源系统中可能发挥的作用。

文章亮点

(1)梳理了发展BECCS与限制全球温升2 ℃/1.5 ℃目标的相关研究,发现在减排目标相同的情况下,近中期越是沿着高排放的路径前进,未来大规模采用BECCS的可能性就越大,起始时间点也越靠前;

(2)提出了大规模发展BECCS可能面临的四大不确定性因素,包括生物质资源、BECCS技术、大规模实施BECCS的经济性以及BECCS技术社会和生态影响。

(3)相比交通、建筑和工业部门,电力部门将有可能率先实现净零排放。生物质发电结合CCS有可能成为未来电力能源系统的一个重要组成部分。

摘要

工业化以来,全球气候变暖对自然和人类系统的影响日益显著。《巴黎协定》提出将全球升温限制在2℃以内,并努力将全球升温控制在1.5℃内,以避免气候变化造成更严重的影响。生物质能碳捕集与封存技术是未来有望将全球升温稳定在低水平的关键技术。梳理了实现温升目标2℃/1.5℃下BECCS可能贡献的最新研究进展,对BECCS发展的四个重要不确定因素即资源不确定性、技术不确定性、经济影响不确定性以及社会和生态影响不确定性进行了分析。在此基础上初步分析了BECCS在未来电力能源系统中的可能作用,并对中国研究和发展BECCS提出了政策建议。

⬆ 图1 2050年全球适宜种植能源植物的土地面积及资源潜力

2050年全球适宜种植能源植物的土地面积范围从6000万到37亿hm2,其单位产量为6.9~60 MJ/m2a,使得全球的能源植物潜力范围在28~1272 EJ/a之间,具有很大不确定性)

图2 中国生物质资源的能源潜力

(中国生物质原料总量的估计存在较大差异。近期的研究表明,每年秸秆的理论产量大部分集中7亿~8亿t 之间,林业剩余物的生成量范围则为1.69亿~21.75亿t,适宜能源植物发展的边际土地面积大约有4500万~14000万hm2


本文引文信息

常世彦,郑丁乾,付萌,等. 2℃/1.5℃温控目标下生物质能结合碳捕集与封存技术(BECCS)[J]. 全球能源互联网,2019,2(3):277-287.


CHANG Shiyan, ZHENG Dingqian, FU Meng. Bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) in the pursuit of the 2 ℃ /1.5 ℃ target [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(3): 277-287(in Chinese).


作者简介

常世彦(1979)


女,博士


主要从事能源管理与气候政策研究,E-mail:changshiyan@mail.tsinghua.edu.cn。


郑丁乾(1990)


男,硕士


研究方向为地理信息系统和生物质资源评价,E-mail:zhengdingqian@mail.tsinghua.edu.cn。

付萌(1983)


女,硕士


研究方向为生物质能可持续评价,E-mail:fumeng@mail.tsinghua.edu.cn。


研究团队

清华大学能源环境经济研究所,是清华大学校级跨学科研究机构,致力于创造、发展和传播建立可持续能源体系和应对气候变化等所需的先进知识、理念和方法学,为中国和世界向可持续能源系统过度、有效应对气候变化和实现低碳发展提供综合解答,是中国高校中最早开展能源与应对气候变化系统分析的研究单位。作为重要的能源与应对气候变化智库,研究所长期为国家发改委、生态环境部、国家能源局、工业与信息化部等部委提供政策咨询服务,为我国绿色低碳能源经济转型和参与气候变化国际谈判提供科学支撑。研究成果曾获得国家科技进步奖、国家能源局优秀软科学研究成果奖、北京市哲学社会科学优秀成果奖等。


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编辑张宇

审核:白恺


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