‘零碳排放天然气发电’入选《麻省理工科技评论》2018十大突破技术！

入选理由：一种针对天然气发电厂的新工程学方法，将二氧化碳回收再利用

技术突破：一家发电厂能够以廉价高效的方式捕捉天然气燃烧释放的碳元素，避免了温室气体的排放

重大意义：天然气发电为美国提供了近 32% 的电力，其碳排放量也达到电力部门总碳排放量的 30%

主要研究者：8 RiversCapital、Exelon 电力公司、CB&I等

成熟期：3-5 年

在未来相当一段时间内，天然气可能被作为发电的主要能源。现在，天然气发出的电占美国总发电量的 30%, 全世界发电量的 22%。天然气虽然比煤炭清洁得多，仍造成了大量的碳排放。

在美国炼油工业区的中心休斯顿城外出现了一家前沿发电厂，他们正在测试一项可以实现清洁天然气的技术。这家公司拥有 50 兆瓦特的项目，他们就是 Net Power。该公司相信，他们能捕获天然气发电过程中释放的所有二氧化碳，同时又能够以低廉的成本发电，至少和标准天然气发电厂的成本相同。

如果此举真的可以实现，就意味着从此就可以以合理的价格从化石燃料中获得零碳能源。这样的天然气发电必会改善能源供给的局面，因为它既不像核能那样成本高企（以及可能的安全问题以及核废料处理后遗症），也不像可再生能源那样供给不稳。

Net Power 公司是 8 Rivers Capital、Exelon 电力公司以及 CB&I 能源公司合作的产物。这家公司的发电厂已经在试运行且开始了初始测试，他们打算在未来几个月内就公布初次评估的结果。

这家发电厂将燃烧天然气产生的二氧化碳放置到高压高温的环境中，并用合成的超临界二氧化碳作为“工质”，驱动一个特制的涡轮机。其中，大部分的二氧化碳都能被不断地再利用，剩下不能利用的可以用一种低成本的方式捕获。

降低成本的关键在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于协助开采原油。这个市场容量有限，也并不环保。然而最终 Net Power 希望其他行业对二氧化碳的需求能够增加，比如水泥制造业、塑料制造业及其他碳基材料行业。

Net Power 的科技并不能解决天然气带来的所有问题，尤其是开采方面的问题，但是只要我们还在使用天然气，就应该让天然气变的更清洁。在正在发展的所有清洁能源技术中， Net Power 的技术是最有远见的技术之一，它向我们展示的是一个真真切切的可减少碳排放的新突破。

专业解读

中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛：中国目前天然气约占总电力供应量的 3%，到 2020 年预计将占 6.7%。为使以天然气和煤炭等为主要燃料的火电厂更清洁环保，在现有技术体系通常是进一步增设 CO2 吸附、脱硫脱硝、降灰等环保装置来实现。

然而，这些手段大都是补救性质的，会增加发电成本和能耗，降低经济效益。Net Power 公司则不然，在天然气发电领域，他们选择了源头创新，彻底摒弃传统的以水蒸气为工质的热能循环过程，选用全新的以高压高温超临界 CO2 为介质的 Allam 循环过程。这样就从本质上解决了 CO2 排放和 NOx 污染的问题，且回收的 CO2 还变废为宝，可应用于采油或作为化工原材料等利用。

该技术发电综合效率更高，设施大幅简化，固定投资少，占地面积小。如果该技术成熟并实现产业化，将引领热力发电领域的技术革命，不仅对天然气发电意义重大，对煤电领域也有非常重要的参考价值。另外，该技术的突破还有望改变当前全球碳排放和碳交易的格局。

该技术的工艺方案独辟蹊径，从热力学原理上可行，但估计存在如下工程技术难点：一、由于工质从水蒸气变成了 CO2，对装置的技术要求变化会很大，许多设备都需重新设计开发，其与工艺的匹配性还需进一步的中试和工业示范验证；二、由于燃烧气氛从空气改为纯氧，这就需要在前端增加空气分离装置，会增加一些固定投资和单位能耗。此外，由此带来的燃烧速度控制和安全隐患亦不容小觑。