本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
正如德班联合国气候变化大会主席迈特·恩科阿纳-马沙巴内* 所言，“我们不应让完美成为良好和可行的敌人。” 鉴于全球有数千家燃煤火力发电厂（仅在北美就有大约3,000家），这种“良好且可行”很可能意味着未来将包括煤炭、天然气和石油作为主要能源。 那么，我们如何在实际约束条件下，以更环保的方式使用这些化石燃料呢？ 一种选择可能在于在世界各地的燃煤火力发电厂灵活运用碳捕获和封存技术。
碳捕获和封存 (CCS) 技术旨在阻止二氧化碳 (CO2) 从燃煤火力发电厂排放到空气中。 在大多数情况下，CCS 的“捕获”部分指的是使用洗涤器和溶剂从发电厂的废气中分离二氧化碳。 然后将气体压缩并储存 - 也称为“封存” - 在地下洞穴（称为“地质储存”）或人造设施（即储罐）中。 在某些情况下，这种气体可以输送到当地油田，以帮助通过提高石油采收率来增加产量。
捕获和封存二氧化碳的过程并非免费。 它不仅需要为设备添加和改造支付巨额初始成本，而且 CCS 设备本身的运行需要电力。 而且，这种电力来自发电厂本身，这意味着必须燃烧更多的化石燃料才能从发电厂产生相同的净电量。 成本考虑因素促使许多研究人员考虑减少 CCS 电厂的初始资本投资和日常能源需求的方案1。
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根据 Cohen 等人发表在《能源资源技术杂志》(JERT) 上的论文，响应电力需求而开启和关闭 CO2 捕获可以使各地区在不产生 CCS 批评者担心的极端经济影响的情况下实现显着的环境效益。 在这篇论文中，作者分析了一个燃烧后碳捕获和封存系统，其中这种温室气体是使用一系列放置在锅炉和初始高压涡轮机之后的洗涤器捕获的。
但是，与大多数 CCS 技术不同，在大多数 CCS 技术中，当发电厂发电时，系统始终处于“开启”或“关闭”状态，而本文中提出的分析侧重于灵活的系统。 在作者的分析中，为了在各种碳价格和市场条件下最大化发电厂自身的利润，二氧化碳被捕获和释放2。
根据本文作者的说法，这个过程可能很重要，因为
“煤炭 消费占美国 2005 年 CO2 排放量的 36%，但由于煤炭是一种相对廉价、广泛可用且 政治上安全的燃料，因此预计其使用量在未来几十年内 会增长3。 为了使煤炭在不损害环境可接受的未来的情况下为美国能源 结构做出贡献，实施 碳捕获和封存 (CCS) 技术至关重要。 技术经济研究 确定了 CCS 的巨大成本，这是由于大量的能源 需求和资本成本造成的。 然而，此类分析通常忽略了响应电力 需求和定价的日变化和季节性变化的运行 动态，并且它们假设 CO2 捕获系统 在高 CO2 去除率下持续运行，并永久消耗 大量电厂总发电能力。“
翻译：煤炭廉价且储量丰富，但它也是大量温室气体排放的原因。 CCS 技术可能有助于减少煤炭对环境的影响。 但是，CCS 很昂贵并且需要大量能源。 如果允许系统响应电力市场信号，则 CCS 的成本可能会降低。
继续
“相比之下，本 研究使用电网级动态框架来考虑在电力 需求高峰期关闭 CO2 捕获系统的可能性，以重新获得因 CO2 捕获能源 需求而损失的发电能力。 这种做法消除了构建额外发电 能力以弥补 CO2 捕获能源 需求的需要，并且 它可能使电厂运营商能够从在价格高涨时期销售更多 电力中获益。 燃烧后 CO2 吸收和 汽提是一种领先的捕获技术，与许多其他 捕获方法不同，它特别适合灵活或开/关操作……通过消除对新容量的需求以取代因 CO2 捕获能源需求而损失的产量，灵活的 CO2 捕获可以节省 数十亿美元的资本成本。 由于捕获系统在一年中的大部分时间里都处于 开启状态，因此灵活捕获仍然可以实现 大量的 CO2 减排。“
翻译：如果发电厂根据电力市场价格开启或关闭 CCS 技术，它们可以在节省数十亿美元的同时实现大部分潜在的环境效益。
对于 1) 关闭世界上的化石燃料发电厂 或 2) 继续向空气中排放大量二氧化碳，或许“良好且可行”的替代方案可以在于灵活使用碳捕获和储存技术。
图片来源
参考文献
Stuart M. Cohen 的演示文稿和访谈，他是德克萨斯大学奥斯汀分校的博士候选人，研究灵活的 CO2 捕获系统在美国和国际市场中的潜在影响
响应电网需求而开启和关闭 CO2 捕获：排放和经济学的基线分析。 Stuart M. Cohen、Gary T. Rochelle 和 Michael E. Webber，《能源资源技术杂志》132, 021003 (2010), DOI:10.1115/1.400157
USEIA, 2007, “世界化石燃料使用产生的二氧化碳排放量”，2005 年国际能源年鉴, http://www.eia.doe.gov/emeu/iea/carbon.html
注释
*据推测是指 伏尔泰 的名言“Le mieux est l'ennemi du bien”或“完美是良好的敌人”。