火力发电厂二氧化碳捕集、利用与封存系统的全生命周期评估

摘要：随着全球气候变化问题的日益严重，减少温室气体排放，特别是二氧化碳（CO2）的排放，已成为全球应对气候变化的主要任务之一。火力发电厂作为二氧化碳排放的主要来源之一，其二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术被视为减缓气候变化的重要途径。本文通过全生命周期评估（LCA）方法，探讨了火力发电厂二氧化碳捕集、利用与封存系统的环境影响、经济效益及技术可行性。文章分析了CCUS技术在火力发电厂中的应用现状，系统地评估了从二氧化碳捕集、运输、封存到利用的整个过程，包括能源消耗、温室气体排放、经济成本等各个方面。研究表明，尽管CCUS技术能够显著减少二氧化碳排放，但其在全生命周期中的能效和经济性依然面临挑战。尤其是在能源消耗和运行成本方面，捕集过程所需的能源消耗较大，这可能会影响其大规模应用的可行性。与此同时，二氧化碳的封存和利用潜力仍有待进一步开发和优化。本文最后对CCUS技术的未来发展趋势进行了展望，指出随着技术的进步和政策的支持，CCUS有望在未来成为解决火力发电厂二氧化碳排放问题的有效手段。

关键词：二氧化碳捕集，二氧化碳封存，火力发电厂，生命周期评估，碳捕集利用封存技术

引言

随着全球气候变化的加剧，二氧化碳等温室气体的排放已成为全球气候变化的主要驱动因素。火力发电厂，尤其是以煤炭为主的火力发电厂，是二氧化碳排放的主要源头之一。为了应对气候变化，世界各国已纷纷采取减排措施，二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为一种潜力巨大的减排技术，正在成为各国应对气候变化的重要手段。本文将结合火力发电厂的具体情况，采用全生命周期评估方法，对二氧化碳捕集、利用与封存系统的环境影响、资源消耗、经济成本等方面进行综合评估，探讨其应用前景和发展趋势。

一、二氧化碳捕集技术的现状与挑战

二氧化碳捕集技术，作为碳捕集、利用与封存（CCUS）体系的核心环节，旨在通过化学吸附、物理吸附、膜分离及冷却压缩等手段，从工业烟气中高效分离二氧化碳。当前，该技术主要分为前处理捕集、后处理捕集及氧燃烧捕集三大路径。前处理捕集技术针对天然气等清洁气体燃烧场景，通过优化燃烧前气体组成实现二氧化碳的预先分离；后处理捕集则聚焦煤燃烧产生的复杂烟气，采用吸附或吸收工艺实现二氧化碳的终端捕集；氧燃烧捕集技术通过纯氧燃烧方式，显著提升烟气中二氧化碳浓度，为后续分离提供便利。

尽管实验室及小规模试点阶段已验证了技术可行性，但二氧化碳捕集技术的大规模商业化应用仍面临多重挑战。能耗问题是制约技术经济性的首要因素，后处理捕集过程中，分离装置需消耗大量能源维持系统运行，导致整体能耗居高不下。设备与材料成本高企进一步加剧了经济压力，长期运行下的维护费用更使企业望而却步。此外，现有技术在捕集效率与选择性方面仍存短板，不同燃料燃烧特性差异导致捕集效果参差不齐，难以满足多元化应用场景需求。

面对技术瓶颈，未来研究需聚焦三大方向：一是开发新型吸附材料与工艺，降低捕集过程的能耗与成本；二是优化系统集成设计，提升能源利用效率，实现捕集过程的低碳化；三是强化基础研究，突破捕集效率与选择性的技术瓶颈，推动二氧化碳捕集技术向高效、经济、普适化方向发展。通过产学研用协同创新，二氧化碳捕集技术有望在应对气候变化、实现碳中和目标中发挥关键作用。

二、二氧化碳运输与封存技术的应用与挑战

在二氧化碳捕集之后，如何有效地运输和封存二氧化碳是CCUS技术的重要环节。二氧化碳的运输通常采用管道运输、船舶运输和公路运输等方式，而管道运输则是最常见和经济的方式。二氧化碳通过高压输送管道输送至封存地点。封存地点一般选择在地下深处，如油气田、煤层、盐穴等。二氧化碳被注入地下后，通过地质结构的密封性将其固定在地下，以防止其逸出到大气中。然而，尽管二氧化碳封存技术已经取得了一些进展，但在实际应用中仍然面临着一系列挑战。首先，二氧化碳运输过程中的泄漏问题仍然是一个重要隐患。由于二氧化碳的腐蚀性和高压输送的复杂性，运输管道的安全性成为一个不可忽视的风险。其次，二氧化碳封存的地质安全性问题也备受关注，封存地点的选择需要进行长期的监测和评估，确保二氧化碳在封存过程中不会通过断层或裂缝泄漏。最后，二氧化碳封存地点的空间有限，尤其是在一些高排放地区，封存能力受到地理和地质条件的限制，未来可能面临封存空间不足的问题。因此，如何确保二氧化碳运输和封存的安全性和可持续性，是CCUS技术在实际应用中需要解决的重要问题。

三、二氧化碳利用技术的前景与挑战

除了封存外，二氧化碳的利用技术（即CCU技术）也成为近年来研究的热点。CCU技术通过将捕集到的二氧化碳转化为有价值的产品，如化学品、燃料和建筑材料等，实现资源的再利用，不仅可以减少二氧化碳的排放，还能为工业生产提供原料，推动循环经济的发展。当前，二氧化碳的利用主要集中在化学品合成、碳基燃料生产和矿物碳化等领域。在化学品合成方面，利用二氧化碳合成甲醇、乙醇等化学品，不仅能够减少环境中的二氧化碳含量，还能提供新的原料供应源。在碳基燃料的生产中，通过光催化、热催化等技术将二氧化碳转化为合成燃料，如合成汽油、柴油等，这不仅能有效减少二氧化碳排放，还为能源的多元化提供了新的途径。此外，二氧化碳矿物碳化技术也逐渐获得关注，通过与矿物反应，固态化二氧化碳，能够有效减少大气中二氧化碳的浓度。

然而，尽管二氧化碳利用技术具有潜力，其实际应用仍面临一些技术和经济性问题。首先，二氧化碳转化的效率较低。当前，大部分二氧化碳转化技术仍处于实验研究阶段，转化过程中的能耗较高，尤其是在合成燃料和化学品的生产过程中，转化效率的提升仍然是一个难题。这使得该技术在经济性上难以与传统能源竞争，限制了其商业化应用。其次，二氧化碳转化产品的市场需求相对较小，尤其是在合成燃料和化学品的生产过程中，如何保证产品的市场竞争力仍然是一个挑战。例如，合成燃料的生产成本较高，且目前市场上已有大量的传统燃料产品，如何在保证产品质量的同时降低成本并提高市场吸引力，是实现二氧化碳利用技术广泛应用的关键。

四、二氧化碳捕集、利用与封存系统的全生命周期评估

全生命周期评估（LCA）是一种评估技术，它通过系统性分析产品或技术从原材料获取、生产、使用到最终处置等全过程中的资源消耗和环境影响，以便全面了解其对环境和社会的影响。在火力发电厂二氧化碳捕集、利用与封存系统的应用中，LCA方法能够评估其整体环境效益、能效和经济性。通过对二氧化碳捕集、运输、封存和利用过程的详细分析，LCA能够揭示出CCUS技术的优势和不足，帮助决策者制定更加科学的政策和技术路径。研究表明，尽管CCUS系统能够大幅度减少二氧化碳排放，但其全生命周期内的能耗较高，特别是在捕集和运输环节。通过LCA评估，研究人员可以优化二氧化碳捕集和封存系统的设计，提高系统的整体效率，降低环境负荷。此外，LCA还能够为二氧化碳利用提供有效的指导，帮助开发更具市场竞争力的利用技术。

五、结论与展望

本文通过分析火力发电厂二氧化碳捕集、利用与封存系统的全生命周期评估，探讨了其在环境、经济和技术方面的可行性。研究表明，CCUS技术能够有效减少二氧化碳排放，为应对气候变化提供了一条可行的路径，但其在能效、经济性和环境影响方面仍然面临挑战。未来，随着捕集、利用和封存技术的不断进步，CCUS有望在全球范围内得到广泛应用。尤其是在政策支持和市场机制的推动下，二氧化碳捕集、利用与封存技术将发挥越来越重要的作用，为实现碳中和目标做出积极贡献。

参考文献：

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[3]薛禹胜，杨明煜，蔡斌，等.电力碳减排与碳增汇路径优化的沙盘推演[J].电力系统自动化，2024，48（23）：16-28.

2.5 水准点定位

水准点是在开展定点放线的复测工作时，为了保证定点放线之间的精度而引进的，利用水准点来对数据进行测量时，会需要进行多次的反复观测，然后以设计图纸作为标准进行每一个项目的数据对比，这样的对比核查方法可以有效保证数据准确度，在最大程度上降低数据失误可能给施工活动造成的不良影响。进行建筑工程水准点测量和定位时，需要在其中应用地面测量技术，通过角度测量、方向测量和坐标测量来确定建筑工程不同方向的水准点，归纳收集水准点测量过程中的数据信息，在保证各项数据信息完善性和准确性的情况下，结合建筑工程实际建设情况进行高精度定位。

4、典型案例介绍

案例1 ：上海天文馆曲面幕墙安装；

技术组合：地面激光扫描 无人机摄影测量

实施过程：

（1） 生成 1：1 数字幕墙模型（2） 逆向工程优化板块分割（3） 安装定位误差控制 （4） 完成7589 块异形玻璃精准安装案例2 ：成都天府国际机场跑道施工；

技术创新：GNSS 平地系统自动控制摊铺高程，三维摊铺机智能调平，连续压实监测。

成果：跑道平整度标准差 ，达到4F 级机场标准。

为满足建筑工程整体建设要求，需要在建筑工程施工之前应用一系列测量技术，增强各类测量技术的协调配合力度，从而保障建筑工程各部位测量的准确性，以此为建筑工程点位和施工段高精度定位顺利开展提供有力支持。合理应用建筑工程测量技术进行高精度定位可以避免定位放线操作过程中产生误差问题，加强测量误差控制效果，从而保证建筑工程定位放线测量的精准度，以此为建筑工程整体建设施工规范合理开展打下坚实基础。

参考文献

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