ISO 27919-22021 二氧化碳捕集.第2部分保证和保持与发电厂集成的燃烧后二氧化碳捕集装置稳定性能的评估程序标准立项发展报告

二氧化碳捕集第2部分：保证和保持与发电厂集成的燃烧后二氧化碳捕集装置稳定性能的评估程序标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Carbondioxidecapture—Part2:Evaluationproceduretoassureandmaintainstableperformanceofpost-combustionCO₂captureplantintegratedwithapowerplant摘要随着全球气候变化问题日益严峻，二氧化碳捕集与封存（CCS）技术作为实现碳中和目标的关键路径之一，受到国际社会广泛关注。燃烧后二氧化碳捕集技术是目前最具规模化应用潜力的碳减排手段之一，其与发电厂的集成运行稳定性直接影响捕集系统的经济性和安全性。ISO27919-2:2021《二氧化碳捕集第2部分：保证和保持与发电厂集成的燃烧后二氧化碳捕集装置稳定性能的评估程序》由国际标准化组织（ISO）制定并发布，为燃烧后CO₂捕集装置与发电厂集成系统的性能评估提供了统一的技术规范。本报告从标准立项的背景与意义出发，系统阐述该标准的适用范围、核心技术内容、评估程序框架及其在国际碳捕集标准化体系中的地位，分析该标准对全球碳减排技术发展的重要推动作用，并对未来标准化工作方向进行展望。该标准的发布填补了燃烧后CO₂捕集系统集成性能评估领域的国际标准空白，对于指导捕集装置的设计优化、运行维护和性能验证具有重要的工程应用价值。关键词：二氧化碳捕集；燃烧后捕集；发电厂集成；性能评估；ISO27919；碳捕集与封存；标准化Keywords:CO₂capture;Post-combustioncapture;Powerplantintegration;Performanceevaluation;ISO27919;Carboncaptureandstorage(CCS);Standardization一、引言1.1研究背景全球气候变暖已成为21世纪人类面临的最严峻的环境挑战之一。根据国际能源署（IEA）发布的数据，全球能源相关的二氧化碳排放量在2022年达到约368亿吨的历史高位。在此背景下，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术被公认为实现《巴黎协定》温控目标不可或缺的减排手段。国际能源署在《2050年净零排放路线图》中明确指出，要实现净零排放目标，到2030年全球CCUS捕集能力需达到约16亿吨/年，到2050年这一数字需进一步增长至约76亿吨/年。燃烧后捕集技术因其对现有电厂改造适配性强、技术成熟度相对较高，成为当前CCUS项目中应用最广泛的捕集技术路线。典型的燃烧后CO₂捕集系统采用胺基溶剂吸收法，其原理是利用化学吸收剂从烟气中选择性吸收CO₂，再通过加热方式解吸出高纯度CO₂进行后续利用或封存。然而，捕集装置的引入会给发电厂原有系统带来显著的能源消耗和效率损失（通常称为“能量惩罚”），同时捕集系统与发电系统的耦合运行涉及复杂的工艺匹配问题，如何保证集成系统的稳定运行和最优性能，是工程实践中面临的重大技术挑战。1.2标准立项的必要性在ISO27919-2:2021发布之前，国际上尚缺乏针对燃烧后CO₂捕集装置与发电厂集成系统性能评估的统一标准。不同项目之间在性能评价指标、测试方法、数据报告格式等方面存在显著差异，导致：一是捕集系统的性能难以在不同项目之间进行横向比较；二是业主方难以对捕集系统的保证性能进行规范化验收；三是监管机构和投资者缺乏评估捕集项目运行效果的一致依据。这些问题的存在严重制约了CO₂捕集技术的规范化推广和大规模商业化应用。基于上述需求，国际标准化组织（ISO）下属的CO₂捕集、运输与地质封存（CCS）技术委员会（ISO/TC265）启动了ISO27919系列的制定工作。ISO27919-2:2021作为该系列标准的第二部分，专门针对燃烧后捕集装置在发电厂中的集成性能评估程序进行了系统规范，旨在建立全球统一的技术语言和评价准则，为捕集项目的设计、建造、调试和运营提供全生命周期的性能保障框架。二、标准基本信息与适用范围2.1标准基本信息ISO27919-2:2021《二氧化碳捕集第2部分：保证和保持与发电厂集成的燃烧后二氧化碳捕集装置稳定性能的评估程序》由国际标准化组织（ISO）于2021年10月1日正式发布。该标准由ISO/TC265（CO₂捕集、运输与地质封存技术委员会）归口管理，是ISO27919系列标准的重要组成部分。标准全文以英文编写，采用电子版加密PDF格式发行，用户需通过特定文件插件（FileOpen）在联网状态下进行访问，单个标准售价为1651.0元人民币。标准状态为现行有效，分类属于污染、污染控制和保护领域（ICS分类号13.020.40）。2.2标准的适用范围与定位ISO27919-2:2021适用于与发电厂（包括燃煤电厂、燃气电厂等）集成的燃烧后CO₂捕集装置，为这类集成系统提供了一套系统的性能评估程序。标准所涵盖的核心要素包括：-性能保证与验证：规定了捕集装置在合同保证工况下的性能测试方法，包括CO₂捕集率、捕集纯度、溶剂消耗、热能耗等关键指标的验证程序；-稳定运行维护：建立了长期运行过程中性能衰退的监测与诊断方法，提出了性能恢复和改善的评估流程；-集成性能评估：规定了捕集装置与发电厂之间的交互影响评价方法，包括热能集成、电力消耗、水耗和化学品的集成评估；-标准化指标体系：定义了用于描述捕集系统性能的统一术语和计算基准。该标准适用于以胺基溶剂吸收法为代表的化学吸收法燃烧后捕集技术路线，同时为其他类型的燃烧后捕集技术（如膜分离、吸附法等）提供了可参考的评估框架。三、标准核心技术内容与评估体系3.1性能评估的基本原则与方法框架ISO27919-2:2021建立了“设计—测试—监测—改进”的闭环性能评估框架。该框架的核心特征在于强调性能保证与长期维持的统一性，即不仅关注捕集系统在初始验收阶段的性能达标情况，更关注其在整个服役周期内的性能保持能力。标准首先明确了性能评估的基准条件体系，包括基准烟气条件（流量、温度、组成）、环境条件（环境温度、湿度）、冷却水条件等外部变量，以及溶剂浓度、贫液负载率、再沸器温度等内部操作变量。评估过程中需要对上述变量进行规范化处理，以确保评估结果的客观性与可比性。3.2性能测试与验收程序标准对性能测试规定了严格的验收程序。性能测试应在装置完成调试并进入稳定运行状态后进行，测试持续时间应确保系统达到热力学平衡和化学稳态。测试期间需要记录的关键数据包括：烟气进出口的CO₂浓度与流量、捕集CO₂的纯度与流量、再生能耗、电力增耗、溶剂损耗、工艺水消耗、排放尾气中有害组分浓度（如胺气溶胶、氨逃逸、亚硝胺等）。标准对每一类数据的采集点设置、测量仪表精度、数据采样频率、记录方式和处理手段均提出了明确要求。在性能保证指标方面，标准将性能参数分为“保证性能参数”和“参考性能参数”两类。前者是合同约定的必须达到的指标，如最低CO₂捕集率和产品气纯度；后者为参考性的信息指标，用于全面了解系统的运行状况，如溶剂降解速率、贫液热稳定盐含量等。3.3长期稳定性能的保持与维护区别于传统的一次性性能验收标准，ISO27919-2:2021的核心亮点之一在于其对“长期稳定性能保持”的强调。标准建立了基于关键性能指标（KPI）追踪的长期性能管理体系，要求运营方建立定期的性能监测计划，对捕集效率、单位再生能耗（GJ/tCO₂）、溶剂损耗率、系统可用率等核心指标进行持续追踪和趋势分析。标准定义了一套性能衰退诊断与恢复的操作程序。当监测数据表明性能出现偏离基线值的趋势时，应启动原因分析和纠正措施。常见的性能衰退原因包括：溶剂化学降解（热降解和氧化降解）导致吸收容量下降；热稳定盐（HSAS）累积导致溶剂活性降低；填料结垢导致气液传质恶化；换热器污垢导致热能回收效率下降等。针对上述问题，标准推荐了溶剂净化和复活方案、机械清洗方案、在线化学清洗方案以及工艺操作优化方案等改进措施，并规定了评价这些恢复措施效果的分析方法。3.4与发电厂集成系统的性能耦合评估考虑到捕集装置需要从发电厂蒸汽循环抽取蒸汽用于溶剂再生，这一过程会对发电厂的发电功率和发电效率产生直接影响。ISO27919-2:2021对集成系统的耦合性能给出了系统的评估方法。标准要求综合评估“净电功率输出损失”，即综合考虑发电厂因蒸汽抽取导致的出力下降与捕集系统新增辅助设备（风机、泵、压缩机、冷却系统等）的电力消耗。此外，标准还考虑了捕集装置对发电厂烟气系统的影响，包括烟气温度降低对烟囱排放和扩散条件的影响、脱硫系统与捕集系统之间的协同与制约关系、烟气中残余污染物（SO₂、NOₓ、颗粒物）对溶剂降解的影响等。标准提出应将捕集装置与发电厂作为一个整体进行综合优化评估，通过热集成优化和工艺参数匹配分析，降低整体能量惩罚。四、标准定位与价值分析4.1在ISO/TC265标准体系中的地位ISO/TC265成立于2010年，致力于CO₂捕集、运输与地质封存相关领域的标准化工作。目前已发布的标准包括：ISO27914（CO₂地质封存）、ISO27913（CO₂管道运输）、ISO27919-1（燃烧后CO₂捕集——第1部分：性能评估方法）以及ISO27919-2（本报告所述标准）等。ISO27919-2:2021在体系中的特殊地位体现在其与ISO27919-1的互补关系上。ISO27919-1侧重于捕集装置本身的性能评估方法和指标体系的基础框架，而ISO27919-2则聚焦于捕集装置与发电厂集成场景下的性能保证验证与长期稳定性维持，两者形成了从“单机性能评价”到“系统集成评估”的完整技术链条。4.2技术引领与应用价值ISO27919-2:2021的发布具有多方面的重要价值。首先，在技术层面，该标准为全球范围内的燃烧后CO₂捕集项目提供了一套统一的技术话语体系，使不同国家、不同技术路线、不同规模的项目能够在同一参照系下进行比较和评价。其次，在商业层面，该标准为捕集项目的工程总承包合同中的性能保证条款和验收流程提供了国际认可的参考模板，有助于降低交易成本和合同争议风险。第三，在监管和政策层面，该标准为各国制定CCUS项目审批和监管制度提供了技术支撑，有助于建立公众对碳捕集技术可靠性的信心。五、主要参与编制机构——ISO/TC265技术委员会ISO27919-2:2021标准由国际标准化组织ISO/TC265（CO₂捕集、运输与地质封存技术委员会）负责制定。该委员会成立于2010年，秘书处设于加拿大标准协会（SCC），现有参与成员国包括美国、中国、日本、德国、法国、英国、挪威、澳大利亚、韩国、巴西等三十余个国家，此外还有众多国际组织和工业协会作为联络组织参与其中。ISO/TC265的工作范围涵盖CO₂捕集、运输和地质封存的全产业链标准化需求，下设多个工作组（WG）分别负责不同领域的标准研制。其中，负责捕集相关标准的工作组汇聚了来自全球主要CCUS技术开发商、工程公司、能源企业、研究机构和政府部门的顶尖专家。在ISO27919-2的编制过程中，工作组成员充分总结了全球多个大型燃烧后捕集示范项目的运行经验和数据，包括加拿大边界大坝CCS项目（BoundaryDamCCS）、美国PetraNova项目以及全球范围内数十个中试装置的研究成果，经过多轮工作组讨论、委员会投票和公众审查，最终于2021年达成国际共识并正式发布。中国作为ISO/TC265的重要参与方，积极深度参与了ISO27919-2标准的制定工作，为国家能源集团等国内CCUS示范项目的运行经验在国际标准化舞台上提供了中国方案和参考数据，体现了中国在全球碳捕集标准化领域日益增强的影响力和话语权。六、结论与展望ISO27919-2:2021《二氧化碳捕集第2部分：保证和保持与发电厂集成的燃烧后二氧化碳捕集装置稳定性能的评估程序》是国际标准化组织在碳捕集技术标准化领域取得的一项重要成果。该标准首次以国际标准的形式全面回答了“如何保证燃烧后CO₂捕集装置在与发电厂集成条件下长期稳定地达到设计性能”这一工程实践中的核心问题。通过建立涵盖性能验收、集成评估、长期监测和维护改进的闭环评估体系，该标准为全球CCUS项目的规范化建设和精益化运营提供了权威技术准则。展望未来，随着全球碳中和进程的加速推进和碳捕集技术向更广泛工业领域的拓展，ISO/TC265还将在多个方向持续开展标准研制工作：一是面向钢铁、水泥、化工等难减排行业的捕集标准化需求，扩展标准的应用覆盖面；二是结合直接空气捕集（DAC）、富氧燃烧、化学链燃烧等新兴技术的发展，开发新的评估方法和标准；三是推动与碳利用、碳封存环节标准的衔接，构建覆盖CCUS全链条的完整标准化体系。可以预见，ISO27919-2:2021将作为燃烧后CO₂捕集系统性能评估领域的基础性国际标准，在能源转型和低碳发展的历史进程中发挥日益重要的技术支撑作用。参考文献[1]ISO27919-2:2021,Carbondioxidecapture—Part2:Evaluationproceduretoassureandmaintainstableperformanceofpost-combustionCO₂capturep