生物能源与碳捕获及封存（BECCS）：工作原理、成本及MRV挑战

什么是生物能源与碳捕获及封存（BECCS）？

生物能源结合碳捕获与封存（BECCS）是少数几种在发电的同时能主动从大气中去除碳的技术之一。正是这种结合使其在碳去除领域脱颖而出，也正是因此，它才拥有如此广阔的前景。

BECCS 的运作原理是将三个系统有机结合：生物质生长、生物能源生产以及碳捕获与地质封存。首先，植物在生长过程中从大气中吸收二氧化碳。随后，将其 生物质作为燃料来源用于发电。最后，在燃烧过程中释放的二氧化碳会在重新进入大气之前被捕获。

最后，捕获的二氧化碳会被永久储存在地下。其结果是，碳循环结束时，大气中的二氧化碳含量比开始时更低。

这一过程使BECCS成为一项真正的碳捕获技术，而不仅仅是一种碳中和或碳减排策略。风能或太阳能等其他可再生能源能够避免化石燃料产生的温室气体排放。而BECCS更进一步，通过物理手段去除植物已从空气中吸收的二氧化碳。因此，BECCS属于碳负排放技术。

BECCS的工作原理：分步解析

BECCS工艺分为四个明确的阶段：生物质生产、生物能源转化、碳捕获以及二氧化碳运输与储存。

生物质生产

BECCS项目依赖于来自多种来源的生物质原料，包括林业残余物、农业废弃物、专用能源作物、城市固体废物以及木质颗粒。

原料的可持续性是这一阶段的关键因素。如果开发商砍伐 现有林地来种植能源作物，初期造成的碳排放可能超过最终碳捕获带来的效益。高完整性项目通常从废弃物流或边缘土地中获取生物质。

生物能源转化

生物质收获后，会被运往转化设施。常见的BECCS设施包括生物质发电厂、生物燃料精炼厂、乙醇生产厂以及垃圾发电厂。

在燃烧或发酵过程中，有机物会将其储存的碳以二氧化碳的形式释放出来。在标准的生物能源工厂中，这些二氧化碳会通过烟囱排放出去。而在BECCS设施中，这些气体会被隔离，以便在后续步骤中进行捕获。

此外值得一提的是，BECCS设施利用生物质燃烧产生的热量来产生蒸汽，并驱动涡轮机发电。因此，BECCS项目在实现碳捕获的同时还能提供可再生电力，这也是该技术如此强大的原因之一。

碳捕获

BECCS工程师采用多种技术，在二氧化碳逸散之前将其捕获。

燃烧后捕集是在燃烧后从烟气中捕获二氧化碳。富氧燃烧是在纯氧环境中燃烧生物质，从而产生高浓度二氧化碳流。燃烧前捕集则是在燃烧前对燃料进行转化，这使得BECCS设施能够在碳循环的更早阶段去除碳排放。

现代设施的典型捕获率通常在85%至95%之间，但运行这些系统所需的能耗——即所谓的“能耗代价”——却是一个技术难题。

二氧化碳运输与储存

二氧化碳被捕获后，会经过压缩，并通过管道或船舶运往储存地点。 

将二氧化碳永久封存于深层地质构造中（例如深层咸水含水层或枯竭的油气储层），使BECCS项目能够宣称其具有极高的耐久性。

在足够深的地下进行地质封存，可使二氧化碳保持稳定数千年之久。这与基于自然的碳储存方法有着根本性的区别，后者面临着因火灾、病虫害和土地利用变化而导致效果逆转的风险。

BECCS为何对碳捕获至关重要

在国际能源署（IEA）和政府间气候变化专门委员会（IPCC）制定的几乎所有净零排放情景中，BECCS都占据着重要地位。

其重要性主要源于三个因素。

• 持久储存：与可能因野火或害虫而失效的基于自然的解决方案不同，地质储存的持久性可达一千多年。
• 可扩展的基础设施：该技术借鉴了电力、乙醇以及石油和天然气行业的现有工业专长，因此已具备大规模部署的条件。
• 与能源系统的整合：BECCS 具有独特的双重效益——既能去除碳，又能通过发电或燃料生产满足能源需求。

但地下储存的耐久性并不等同于市场上的公信力。要实现BECCS技术的规模化应用，业界必须解决实际的可持续性及MRV方面的挑战。

当前的BECCS项目与应用

目前已有许多BECCS项目的实际案例。

在美国，配备碳捕获与封存（CCS）技术的乙醇工厂正在不断扩建，当地的玉米乙醇生产设施已将发酵工艺与碳捕获技术及地质封存相结合。

英国和斯堪的纳维亚半岛的生物质发电厂正在积极探索或试点碳捕获系统。进入市场的 BECCS碳信用额数量虽然仍有限，但正在增长。

当然，从试点项目过渡到商业化部署绝非易事。在买家愿意投入大笔资金之前，开发商必须证明自己具备大规模交付的能力。这正是独立的发行前评估至关重要的原因。在买家承担交付风险之前，此类评估为开发商提供了一种可信的方式，以证明其在交付时间表、碳完整性及单位经济效益方面的准备就绪。

BECCS的经济性：成本与收入来源

了解BECCS项目的单位经济效益对所有参与方都至关重要。以下是您需要了解的内容，涵盖从生物质供应成本到各类收入来源。

生物质供应成本

原料成本取决于可用的生物质原料种类、运输距离，以及该项目在原料供应方面是否与粮食生产或其他土地用途存在竞争。拥有稳定、低成本且就近供应的原料的项目具有结构性优势。

碳捕获成本

捕集成本因设施类型而异。废气流中的二氧化碳浓度是主要影响因素。例如，乙醇工厂的捕集成本低于发电设施，因为其废气几乎全是二氧化碳。工厂规模和所采用的具体技术也会影响所需的资本支出（CapEx）和运营支出（OpEx）。

运输与仓储基础设施

建设管道和开发储存设施需要前期投资。此外，还必须安装监测基础设施，以确保二氧化碳能够长期封存。在许多地区，缺乏“公共输送”管道是一个主要瓶颈，导致成本上升。

收入来源

BECCS最具吸引力的特点之一在于其能够实现收入多元化。一个项目可以通过在 自愿市场上出售BECCS碳移除配额、获得政府计划提供的合规激励，以及销售可再生电力、热能或液体燃料来创造价值。

收入多元化降低了对碳信用额定价的单一依赖，使项目更能抵御市场波动。美国45Q计划和英国差价合约（CCM）等政策激励措施显著改善了项目的经济效益，并日益成为买家和投资者评估的重要考量因素。

值得一提的是，投资者和买家往往对过于乐观的成本预测持怀疑态度。他们希望看到可信的成本曲线，以证明开发商能够实现规模经济。对单位经济指标（包括资本支出、运营支出、捕获效率和储存成本）进行独立验证，有助于开发商争取更有利的购电协议条款，并获得达成最终投资决策（FID）所需的项目融资。

MRV挑战：如何可信地测量碳移除量

MRV是“测量、报告和核查”的缩写。对于BECCS项目，MRV必须涵盖整个生命周期，以确保其真正实现碳负排放。

生物质生命周期排放

土地利用变化、采伐方式、运输排放以及化肥使用等关键因素可能会降低项目的净碳移除量。如果生物质生产过程释放的碳量几乎与设施捕获的碳量相当， 那么该碳信用额便失去了其完整性。为了保持可信度，完善的核算必须从最终的碳移除总量中扣除所有供应链排放。

捕获率验证

BECCS项目需要回答诸如“实际捕获了多少二氧化碳？”以及“捕获系统是否稳定运行，还是会出现导致实际性能低于设计性能的停机情况？”等问题。运行捕获设备所消耗的能源也会影响设施的整体排放平衡，因此应予以监测。

存储持久性

地质监测可确保捕获的二氧化碳永久封存于地下。此类监测需要借助精密的传感器来检测潜在泄漏，并建立长期责任框架，以对该场地进行长达数十年甚至数世纪的管理。买家需要确信，他们所支付的永久封存服务有持续、透明的数据作为支撑，而非仅凭开发商的随意承诺。

这些MRV方面的挑战使得独立的第三方评估至关重要，特别是对于那些在信用额度发放前试图获得融资的早期项目而言。

BECCS中的可持续性风险

所有BECCS项目都存在可持续性风险，买家和开发商都需要应对这些风险。

能源作物与粮食生产之间的土地竞争是一个反复出现的问题，对于使用专用能源作物的项目而言尤为如此。大规模生物质种植对生物多样性的影响也可能相当显著，而生物质原料的采购、加工和运输所产生的供应链排放量也在不断累积。最后，采购透明度——即准确了解生物质的来源及其生产方式——往往难以实现或核实。

高完整性BECCS项目将这些风险视为核心设计要求，而非事后才考虑的因素。那些无法证明其生物质采购实践可靠的项目，将面临买家和标准制定机构的质疑——而这种质疑是完全有道理的。

买家如何评估BECCS碳信用额

大多数可持续发展负责人、气候金融投资者和采购经理在评估BECCS信用额时，都会依据同一套问题进行评估：

• 这款存储设备的耐用性如何？
• 生命周期核算的完整性如何？
• MRV系统的透明度和独立性如何？
• 目前建立了什么样的监测基础设施？由谁来负责验证？
• 该项目能否真正按预期规模和时间表完成？
• 该项目的单位经济效益是否切合实际，还是建立在过于乐观的假设之上？

在买方的尽职调查过程中，有两个风险类别会显现出来。交付风险涉及项目能否真正按照预期规模和时间表完成交付。成本可信度则涉及单项经济指标是否切合实际，还是建立在错误假设之上。

两者同等重要。一个监测、报告和核查（MRV）机制健全但成本预测不切实际的项目，其问题程度与一个经济可行性可靠但碳核算薄弱的项目一样严重。

独立评估涵盖了这两类风险。它为买家提供了可靠的第三方视角，而无需对每个项目都进行全面的尽职调查。与此同时，它也为开发商提供了在流程早期向潜在交易对手传递可信信号的途径。

为何成本可信度对BECCS开发商至关重要

每一位BECCS开发商都在讲述一个大同小异的故事：“目前成本是每吨350美元，但实现规模化生产后将降至每吨150美元。”投资者对此早已耳熟能详。而买家们则持怀疑态度。

成本曲线已成为任何BECCS项目推介中最受审视——同时也最不被信任——的部分之一。为什么？因为与质量指标（持久性、MRV、增量性）不同，成本预测具有前瞻性，依赖大量假设，且容易被操纵。

什么样的成本曲线才具有可信度？

• 关于资本支出、运营支出、能源成本、原料供应以及捕获效率的透明假设 
• 考虑了实际瓶颈（存储协议、管道访问、策略依赖关系）的保守建模 
• 由第三方进行的独立验证，该第三方未因认同开发者的观点而获得报酬 
• 与处于类似阶段的同类项目进行对比分析

对项目经济性的第三方验证，不仅能降低买家对项目的风险顾虑，还能强化您的战略布局、优化项目推介方案，并加速从意向到投资的转化进程。

Sylvera 场景

BECCS项目开发商正面临一个真正的“鸡生蛋还是蛋生鸡”的难题：没有购销协议就无法获得融资，但若无法证明自身信誉，又无法达成购销协议。 

正因如此，独立评估对开发商和买家而言都至关重要——尤其是在BECCS技术从试点阶段向商业化规模过渡之际。这些评估有助于：

• 核对交付时间表和数量 
• 证明整个生命周期内碳核算的完整性 
• 向投资者展示具有公信力的成本曲线 
• 加快尽职调查进程，减少买家重复提问 
• 通过让贷款方对收入预测充满信心，从而获得项目融资

Sylvera 通过 评级、工具和数据，为BECCS领域的开发商和买家提供支持。例如，我们 针对碳捕获与封存（CDR）开发商的“发行前评估”从交付能力、项目完整性和价值三个维度对项目进行评估，并给出一个已获得买家和投资者信赖的字母等级评级。

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BECCS在碳捕获市场的未来

对持久性碳移除的需求日益增长，这主要源于企业的净零排放承诺、日益严格的自愿碳市场标准以及不断增强的政策支持。

BECCS 具备满足这一需求的良好条件，但前提是相关项目必须建立完善的监测机制，并能够证明其具备兑现承诺的能力。

归根结底，那些能够证明其具备可扩展的单位经济效益、透明的生命周期核算以及健全的监测机制的项目，才能在严肃的 碳减排投资组合中占据一席之地。而那些无法做到这一点的项目，将难以吸引愿意承诺达到必要规模的买家。

投资于气候变化减缓

结合碳捕获与封存的生物能源（BECCS）有望实现大规模、持久的碳移除。但该技术处于能源系统、土地利用和碳市场的交汇点，而这些领域各自都存在其自身的复杂性和风险。

BECCS的可信度最终取决于健全的监测、报告和核查（MRV）机制、可持续的生物质原料供应以及透明的生命周期核算。Sylvera为碳移除（CDR）开发商Sylvera项目发行前评估以及地球分析工具，有助于买家、投资者和开发商更有信心地评估碳移除项目的完整性和绩效。