碳捕集、利用与封存技术进展丛书CCUS项目成本核算方法与融资

目录CONTENTS
总序
001 第1章 概述
1.1 CCUS的碳减排竞争力分析 1
1.2 CCUS成本分类 4
1.3 国外成本分析的几种方法 9
1.4 成本核算与融资 11
012 第2章 CCUS项目成本核算原则
2.1 核算基本原则和思想 12
2.2 CCUS成本边界确定原则 14
2.3 核算指标体系 14
2.4 数据来源和不确定性处理方法 16
2.5 经济和技术假设 16
017 第3章 捕集成本核算分析
3.1 捕集边界和模型影响因素 17
3.2 燃烧后捕集与IGCC燃烧前捕集成本核算 19
3.3 富氧燃烧成本核算 28
3.4 捕集成本核算小结 42
044 第4章 运输成本核算分析
4.1 运输边界和模型影响因素 44
4.2 CO2管道输送技术模型 46
4.3 陆地管道运输成本核算 49
4.4 海洋管道运输成本核算 54
4.5 船舶运输成本核算 58
4.6 运输成本核算小结 61
062 第5章 封存成本核算分析
5.1 封存边界和模型影响因素 62
5.2 技术条件 64
5.3 CO2咸水层封存的成本核算 67
5.4 CO2废弃油田成本核算 71
5.5 封存成本核算小结 73
074 第6章 CCUS融资渠道分析
6.1 发展CCUS的巨额资金需求 74
6.2 国际CCUS项目融资现状 76
6.3 政府补贴和投资 76
6.4 研发资助 77
6.5 税收政策 78
6.6 市场化融资手段 78
6.7 其他融资渠道 79
081 第7章 全流程CCUS项目成本核算
7.1 基于额外现金流的CCS现金流量分析方法 81
7.2 CCS项目投融资核算相关指标 85
7.3 研究案例——胜利燃煤电厂烟气CO2捕集、输送与驱油封存全流程示范工程 89
7.4 CCS项目投融资核算方法计算软件 93
7.5 不确定性因素分析 98
7.6 不同运营主体间的风险分析与分担 100
7.7 数值模拟与情景分析 102
114 第8章 CCUS潜在融资机会与融资机制
8.1 国际气候基金对CCS的融资支持分析 114
8.2 政府气候政策对CCS的融资支持分析 115
8.3 金融机构等其他市场参与者的融资支持分析 117
8.4 各国的CCS融资政策 117
8.5 各典型CCS项目的融资方案 124
8.6 现有CCS项目融资机制分析 125
128 第9章 总结和展望
9.1 总结 128
9.2 展望 131
132 参考文献

文摘

第1章 概述
1.1 CCUS的碳减排竞争力分析
大量研究表明，二氧化碳(CO2)是全球气候变暖的主要驱动力，这一点已经在世界范围内达成共识。工业革命以来，全球碳排放总量急剧增长，大气中不断增加的温室气体——尤其是CO2——促使地球温度的明显升高，导致了气候变化。据二氧化碳信息分析中心(Carbon Dioxide Information Analysis Center，CDIAC)的数据：2013年，全球的CO2排放量再创历史新高，达到361 亿t 左右。其中，中国CO2排放量为100 亿t，美国为52 亿t，欧盟28 国为35 亿t，印度为24 亿t。
能源是社会经济发展的重要投入要素之一。由于化石能源的大量使用，能源行业排放量约占温室气体排放的三分之二。根据国际能源署(International Energy Agency，IEA)的研究：未来全球化石燃料的消耗量将继续上升，导致CO2的排放量持续增加。即使假设世界各国政府当前应对气候变化的政策承诺和保证都实现，预计在2035年化石燃料仍将占全球能源需求的75%，需求增长预计在发展中国家更为迅速。在《世界能源展望2013》中，IEA 估计到2035年，在趋势照旧的情景下，与能源相关的CO2排放将增加20%。这将使得世界上符合长期平均气温的轨迹增加3.6℃，远高于国际公认的2℃的目标。
在全球共同应对气候变化的背景下，特别是2006年IPCC发布《CCS技术特别报告》以来，碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage，CCS)被看作一种重要的温室气体减排方案，受到广泛关注。CCS是一种从化石燃料使用中实现大规模减排的技术，与全球应对气候变化中的发展替代能源(可再生能源、核能等)，提高能源效率这两种减排选项一起，将在全球减排行动中发挥重要作用。
IEA的报告认为，CCS在抑制化石燃料发电的CO2排放方面将发挥重要作用，CCS的大规模采用会使得全球应对气候变化的行动更具成本效益。IEA 于2008年发布的《全球能源技术展望》(Energy Technology Perspectives)报告中指出，在2050年世界CO2排放减半(相对于2005年)的目标前提下(温升控制在2℃)，CCS技术将贡献近五分之一的减排量。而如果不采用CCS技术，仅依靠提高能效与利用可再生能源等减排成本更高的减排方法，将导致全球整体减排成本上升70%。并且如果没有电力行业CCS的投资，到2050年该行业的总减排成本将会增加2万亿美元(IEA，2012)。而且，在许多作为社会经济发展基础并长期存在的大规模工业流程中，CCS是可以显著减少直接排放的仅有有效选择。尽管现有电厂或新建电厂增加CCS设施将提高发电的总成本，但是若不考虑CCS技术，为了降低电力部门的排放，从而实现全球温度的上升控制在2℃以下的目标，需要利用一些更加昂贵的技术(图1-1)。
图1-1 发电行业的CO2避免成本(IEA，2012)
尽管国际主流研究机构的研究均认为CCS的采用会对减排带来成本效应的正向作用，但是涉及具体的工程技术核算时，关于CCS的成本仍然存在较大分歧(表1-1)。一方面，因为CCS技术还未被大规模的采用，多数成本数据来自于不同研究机构的预估以及少数示范项目的核算结果，因此不同文献中CCS技术的成本差异较大。另一方面，CCS是一个链式技术，技术本身包括CO2捕获、运输和封存三个环节，一体化项目的成本在很大程度上受运输和封存条件影响，因而存在较大差异。
表1-1 已有文献和报告对IGCC (整体煤气化联合循环)及CCS相关成本的估计
注：Zhu et al.(2015)收集整理，“—”表示来源中未涉及。
能源消费总量的持续增长和以煤为主的能源结构，是我国产生大量CO2排放的主要原因。长期以来，我国发电用能结构以煤为主，煤电比例一直高居70%以上，并且多数新增煤电装机(超临界和超超临界机组)是在2005年之后投入使用。面对全球应对气候变化的努力，中国作为负责任的大国，提出了自愿性的减排承诺。2009年中国政府提出：“2020年单位GDP 碳排放强度比2005年下降40% ~45%”，国家“十二五”规划又提出：“2015年碳排放强度下降17%”，2014年，我国在“国家自主贡献”中提出将于2030年左右使CO2排放达到峰值并争取尽早实现，2030年单位GDP CO2排放比2005年下降60% ~65%。此外，《能源发展战略行动计划2014—2020》中提出，到2020年一次能源消费总量控制在48 亿吨标准煤左右，煤炭消费总量控制在42亿吨左右。在这些目标的约束下，一方面，为实现非化石能源占一次能源消费的比重目标，在清洁能源和可再生能源方面我国需要有大量的投资，以减少对化石能源的依赖，进而控制温室气体排放；另一方面，我国需要继续投资化石能源技术，提高能源利用效率以保障国内能源供应及支持经济发展。
我们需要看到，为控制国内温室气体排放，我国制定了十分严格的排放控制目标，但即使2030年达成了在能效提高、可再生能源等方面的目标，依然有超过50%的能源生产需要依赖煤炭等化石能源，因此CCS对于我国应对气候变化有着特殊的战略意义。我国已经开始关注CCS技术的发展，并结合本国实际，在CCS的基础上提出了CCUS，即CO2的捕集、利用与封存。CCUS是在CCS基础上增加了CO2利用的环节，主要方式包括利用CO2驱油、精制食品级CO2以及其他工业利用方式。2011年以来，国家出台了一系列CCUS技术发展支持政策。例如，2011年12 月国务院印发《 “十二五”控制温室气体排放工作方案》，明确提出在火电、煤化工、水泥和钢铁行业中开展碳捕集试验项目，建设二氧化碳捕集、驱油、封存一体化示范工程，并对相关人才建设、资金保障和政策支持等方面做出安排。2012年国家发展和改革委员会出台《煤炭工业发展“十二五”规划》，明确指出：支持开展二氧化碳捕集、利用和封存技术研究和示范。《 “十三五”国家科技创新规划》指明了CCUS技术进一步研发的方向。多个相关政策的出台表明国家高度重视与支持CCUS减排和示范应用。
经济可行性是决定CCS/CCUS是否可以得到大规模推广的关键因素。因为CCS技术特点(需要额外耗能以满足CO2的捕获、运输与封存)，采用该技术之后会使电厂发电成本上升。积极发展CO2的利用可以在很大程度上提高CCS的技术经济性，进而提高技术的吸引力和竞争力。如前所述，因为技术的不成熟，对于CCS技术的成本估计分歧结果很大，而技术经济性评价又是该技术能否成功获得融资的重要衡量标准。经济性评价离不开成本核算，给出一套较为完整的CCS技术成本核算方法，是本书的重要写作目的之一。
1.2 CCUS成本分类
从项目本身来看，CCUS项目是一类应对气候变化的资本项目，其成本的核算可以遵循一般资本性项目的成本分类方法。因此这里对CCUS成本分类的介绍将主要从国内和国际两个方面展开，国内方面主要基于《建设项目经济评价的方法与参数》，国际方面将结合一些研究机构发布的CCUS项目成本分类研究进行介绍。
1.2.1 国内的资本项目成本分类
目前国内资本项目经济分析一般将国家发展和改革委员会和住房和城乡建设部联合发布的《建设项目经济评价的方法与参数》(第三版)作为指南，资本项目的支出核算按以下体系进行。
项目支出包括项目投资和成本费用。
1.项目投资的核算
项目投资有两种核算口径：项目总投资和建设投资。
1) 项目总投资
项目总投资是指项目建设和投入运营所需要的全部投资。项目总投资按下面的公式进行核算：
项目总投资=建设投资+建设期利息+流动资金
建设投资指项目的建设期间的资本性支出，也是项目投资的主体；建设期利息系指筹措债务资金时在建设期内发生，并允许计入固定资产原值的利息，即资本化的利息；流动资金是指项目在运营期内占用并周转使用的营运资金。
2) 建设投资
建设投资包括工程费用、工程建设其他费和预备费三部分。工程费用是指直接构成固定资产实体的各种费用，可以分为建筑安装工程费和设备及工器具购置费；工程建设其他费是指根据国家有关规定应在投资中支付，并列入建设项目总造价或单项工程造价的费用。预备费是为了保证工程项目的顺利实施，避免在难以预料的情况下造成投资不足而预先安排的一笔费用。项目建设投资的具体构成内容如图1-2所示。
图1-2 我国现行项目建设投资构成
2.总成本费用的核算
总成本费用是指项目生产经营期内为生产产品或提供服务所发生的全部费用。总成本费用可以按照下面两种方法进行估算。
1) 生产成本加期间费用法
总成本费用=生产成本+期间费用
其中，生产成本是指为提供产品和服务直接支付的成本，可以按照行业特点进行核算。期间费用=管理费用+财务费用(利息支出)+营业费用
2) 生产要素估算法
总成本费用=外购原材料、燃料及动力费+工资或薪酬+折旧费+摊销费+修理费+利息支出+其他费用
1.2.2 国际上关于CCS项目的成本核算
成本核算是影响CCS技术经济性评价的主要因素，而目前对CCS成本的界定由于核算方法的不一致，导致CCS的成本信息出现了一定程度的混淆和偏差，这在很大程度上影响了CCS与其他减排技术之间的比较。国际上已有部分机构编写了CCS成本核算的指南，并开发了相应的核算程序，包括电力研究院(Electric Power Research Institute，EPRI)、美国能源部(Department of Energy，DOE)能源技术国家实验室(National Energy Technology Laboratory，NETL)、国际能源署温室气体计划(IEA Greenhouse Gas，IEAGHG)、欧洲零排放平台(Zero Emissions Platform，ZEP)和全球碳捕集与封存研究院(Global CCSInstitute，GCCSI)等，但核算方法存在一定差异。在此背景下，2011年，来自不同国家和机构的研究者发起了一个关于CCS成本核算的专门工作组，其主旨即为发展燃煤电厂的CCS核算方法和指南，并于2013年发布了CCS成本核算的白皮书。