碳捕获和封存（ccs）是一种减少温室气体排放的技术，它可以从燃料燃烧或工业过程中分离出二氧化碳（co2），并将其输送到地下储层进行长期隔离。ccs被认为是应对全球气候变化和发展清洁能源技术的重要手段之一。然而，ccs的技术成熟度、经济可行性和政策支持程度在不同国家和地区有很大差异。
美国怀俄明州是一个以化石能源为主的州，其电力**中约80%来自燃煤发电厂。为了实现低碳电力的目标，该州于2023年通过了hb0200法案，要求公用事业在2023年前提供一定比例的可调度、可靠、低碳电力，并鼓励使用ccs技术对燃煤发电厂进行改造。该法案还考虑了可能到期的联邦税收优惠政策，如联邦45q税收抵免条款，该条款为每吨co2提供50美元的税收抵免，如果将co2储存在盐水层或用于增强油气采收。
一项由怀俄明大学工程与应用科学学院的haibo zhai教授等人发表在《环境科学与技术》杂志上的研究，对怀俄明州现有的16个燃煤发电机组进行了ccs改造的技术经济分析，评估了不同的经济和政策激励措施对ccs部署的潜在影响。研究发现，如果要达到hb0200法案规定的每兆瓦时650磅co2的排放限制，现有的燃煤发电机组需要采用后燃法吸收剂捕获79%至84%的co2。这将导致机组效率下降29%，电力平均成本上升237%，co2避免成本从65美元/吨到201美元/吨不等
研究还发现，当前的45q税收抵免政策可以降低平均co2避免成本47%，但仍不足以促进ccs在大多数机组中的广泛部署。如果将税收抵免提高到85美元/吨（**发表后已提高），并延长支付期限至20年，那么可以抵消3.4千兆瓦或62%机组容量的ccs改造成本。联邦和州级政策和经济激励措施可以共同鼓励化石能源减排，在能源转型中发挥稳定作用。
研究使用了一种名为iecm（集成环境模型）的电厂建模工具，结合了电厂和气候数据库，对怀俄明州现有的燃煤发电机组进行了配置和模拟。iecm可以系统地估算各种化石能源发电系统和环境控制系统的性能和成本，包括ccs系统。研究采用了以胺为基的气体吸收技术进行后燃法碳捕获，这是一种已经商业化的技术。当ccs改造需要达到hb0200法案的排放限制时，采用了旁路设计进行部分co2捕获，因为这是一种对于化学吸收捕获系统（捕获效率低于90%）来说在co2避免成本方面有效的设计。研究使用了电力平均成本（lcoe）和co2捕获成本和避免成本等指标来评估ccs改造的经济效果。lcoe是指单位电力的生产成本，包括资本、运行、维护和燃料等费用。co2捕获成本是指单位co2**获所需的额外费用，不包括co2输送和储存的费用。co2避免成本是指单位减少排放所需的额外费用，包括co2捕获、输送和储存的费用。研究还使用了**曲线来展示不同的co2避免成本下可供ccs改造的累积机组容量，以及税收抵免政策对**曲线的影响。**曲线可以显示在每个成本水平下适合ccs改造的机组候选名单。
结论：ccs技术可以在化石能源丰富的电力部门中发挥重要作用，为实现低碳电力目标提供可调度、可靠、低碳的电力。然而，ccs技术在现有燃煤发电机组上的部署面临着技术和经济上的挑战，需要强有力的政策和经济激励措施来促进其推广。
该研究对怀俄明州现有燃煤发电机组进行了ccs改造的技术经济分析，考虑了联邦和州级政策和经济激励措施对ccs部署的潜在影响。该研究发现，当前的45q税收抵免政策可以降低ccs改造的成本，但仍不足以促进ccs在大多数机组中的广泛部署。如果将税收抵免提高到85美元/吨，并延长支付期限至20年，那么可以抵消3.4千兆瓦或62%机组容量的ccs改造成本。
该研究还发现，不同机组之间在ccs改造的经济效果上存在很大差异，这取决于机组特定的属性，如机组年龄、退役时间表、运行效率、装机容量、利用率、燃料**以及传统污染物控制系统的状态等。因此，在考虑ccs改造时，需要对每个机组进行单独评估，并选择适合ccs改造的候选机组。
该研究为美国怀俄明州等化石能源丰富地区提供了一个参考案例，展示了如何利用ccs技术实现低碳电力，并分析了ccs技术在能源转型中的优势和挑战。该研究为其他国家和地区提供了一个借鉴和启示，帮助他们制定适合自身情况的低碳电力政策和战略。
dindi, abdallah, et al. "policy-driven potential for deploying carbon capture and sequestration in a fossil-rich power sector." environmental science & technology 56.14 (2022): 9872-9881.