高捕集率碳捕集与封存使欧洲电力部门的经济脱碳成为可能

在减少碳排放的同时保持供电

欧洲已承诺大幅削减导致气候变暖的排放，但其电力仍有很大一部分来自化石燃料。若在短时间内关闭所有煤电和燃气电厂，将面临停电和电价飙升的风险。本研究探讨另一条可行路径：让部分化石燃料发电厂继续运行，但为其配备先进的碳捕集与封存（CCS）系统，以捕获几乎全部污染物。作者表明，这种做法结合大规模风电和太阳能建设，能以更低成本并保持更可靠的电网，帮助欧洲实现气候目标。

构建更清洁的电力结构

研究人员使用了一个详细的欧洲电力系统计算模型，模拟到2050年的不同未来情景。模型模拟电力需求的增长、新发电厂和输电线路建设的速度，以及天气对风能、太阳能和水电的影响，然后寻找在严格二氧化碳排放限制下满足用电需求的最低成本技术组合。在所有情景中，风能和太阳能成为欧洲电力供应的中坚力量，从今天约占发电量的60%上升到到本世纪中叶约80%，而随着老旧核电厂退役，核电逐步减少。

化石燃料会怎样？

化石发电并不会完全消失，而是转变为一种新角色。没有碳捕集的煤电和燃气电厂使用频率逐步下降，但许多仍作为应对极端峰值需求的备用装置保留。主要变化是新建的化石电厂将配备CCS设备。标准CCS可去除约90%的发电排放，而一种更新的“高捕集”技术几乎可以去除全部排放，使烟囱排放在实际意义上实现碳中和。在中间情景下，到2050年配备CCS的化石电厂约供应欧洲电力的五分之一——在绝对规模上高于今日未减排的化石发电水平——同时电力部门的总排放下降超过95%。

不同规则，不同结果

研究团队测试了四种类似政策的情景。在“基线”情景中，标准和高捕集CCS均可在技术可行的任何地区建设。“常规”情景则禁止使用新型超高捕集选项，使系统更多依赖标准CCS、风能、太阳能和生物质能。一个“No-fossil-2040”情景在2040年后停止所有新化石电厂建设（即便可配备CCS），而“有限CCS”情景仅允许在四个拥有大规模海上储存潜力的北海国家使用CCS。跨越这些未来情景，系统仍高度依赖可再生能源，但对CCS的地域或方式限制会使电力系统明显更昂贵。例如，有限CCS情景使总电力成本提高约6%，因为必须建设更多风场、光伏阵列和储能来弥补。

为何碳价与碳移除很重要

模型还计算了需达到何种碳价才能推动电力部门实现更深的减排。结果显示，从大约93–97%的减排提升到100%代价极高：2050年代碳价将不得不上升到数百甚至超过每吨一千欧元。在那种情况下，使用直接空气捕捉或生物能+CCS等碳移除（CDR）方法清除最后几个百分点的排放反而更便宜，因为这些方法可直接从大气中去除CO2。作者得出结论：最具成本效益的路径是将电力部门脱碳到约92–97%，并依靠CDR中和剩余排放，而不是强行使电网本身永久变为“负碳”。

这对欧洲能源未来意味着什么

对非专业读者而言，结论是：欧洲实现近零排放电力系统的最便宜且最可靠路线建立在三大支柱之上：大量风能和太阳能、经过改造并配备先进CCS的化石电厂继续发挥作用，以及以碳移除为补充来清除最后的排放。高捕集率CCS允许部分煤电和燃气电厂在不突破碳预算的情况下继续运行，从而降低转型成本与难度。但该策略仍需大规模的二氧化碳运输与储存基础设施、对生物质使用的严格限制、防止不必要化石锁定的严格规则，以及强有力的公众监督。如果满足这些条件，CCS可以成为一座桥梁，帮助欧洲在淘汰化石燃料对气候影响的同时保持供电。

引用: Homaei, S., Anantharaman, R., Backe, S. et al. High-capture-rate carbon capture and storage enables cost-effective decarbonization of Europe’s power sector. Commun. Sustain. 1, 34 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00036-8

关键词: 碳捕集与封存, 欧洲电网, 可再生能源转型, 气候政策, 碳移除