碳捕集、利用与封存技术专刊 特约主编寄语

2020年中国向国际社会承诺“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。中国碳中和目标的提出,彰显了我国绿色低碳发展的决心,对应对气候变化和中国未来社会经济发展具有重大影响。碳中和目标实现路径的相关研究表明,中国能源转型和二氧化碳减排的速度和力度要比发达国家大得多。目前我国能源结构正在发生快速而深刻的变革,风电、光伏成为能源供应增量的主体,其波动性、不稳定性对电网稳定运行和供电安全提出重大挑战;高比例可再生能源接入后,化石能源仍将是支撑电网安全稳定运行、保证能源安全供应的压舱石,需要发展碳捕集、利用与封存(CCUS)技术来确保碳中和目标的实现。     

国内外"碳达峰、碳中和"发展布局分析

在中央经济工作会议上,"做好碳达峰、碳中和工作"被列为今年的重点任务之一,我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和的目标也被再次强调.通过国际碳中和现状,分析了我国未来"碳达峰、碳中和"产业路径及发展布局.     

低碳新时代

正"中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。"这是党中央、国务院统筹国际国内两个大局作出的重大战略决策,不仅彰显了中国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的责任担当,更展现了中国走绿色低碳高质量发展道路的坚定决心。"碳达峰、碳中和"目标,与"2035年基本实现社会主义现代化、到本世纪中叶建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国"的发展目标一脉相承,     

建设国家能源工业互联网 助力“双碳”目标实现

<正>碳中和的能源逻辑和路径 1.碳中和的能源逻辑 我国首次明确提出碳达峰和碳中和的目标是在2020年9月份的第七十五届联合国大会一般性辩论上。国家主席习近平同志向全世界表示我国将采取更加有力的政策和措施,并且承诺力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的宏远目标。     

碳中和背景下能源低碳化技术综述及对新型电力系统发展的启示

在第75届联合国大会上,习近平主席承诺"力争2030年前实现碳达峰,努力争取2060年前实现碳中和"。为实现碳中和背景下能源系统的低碳化转型,需要从碳生命周期的各个方面对已有的低碳化技术进行分类和梳理。该文整理了国内外学者对碳中和路径的研究,基于碳生命周期总结碳中和的技术方法,并分别梳理面向能源供给侧、消费侧(工业、交通、建筑)的碳减排与碳移除技术,提出现存问题。另外,还提出了以新能源为主体的新型电力系统的现存挑战,并分别从能源供给、消费侧的碳减排与碳移除提炼支撑其发展的关键技术,展望实现碳中和面临的挑战。该文包括了低碳化技术的现状与应用前景,以期为当下围绕碳中和的技术研究与电力系统发展提供一定参考。     

美的机电事业群3项科技成果助推制冷领域实现"碳中和"

"碳中和"这一目标已被全球100多个国家提出,绿色环保进程不断推进.中国力争于2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和.这一目标的实现,离不开社会各界的积极践行. 作为积极实现"碳中和"目标的一员,面对这一目标的紧迫性和艰巨性,美的机电事业群如何在家电制冷领域闯关升级?最近通过鉴定的3项科技成果给出了答案.这3项科技成果分别为广东美芝制冷设备有限公司的"新型高效变频压缩机关键技术研究及产业化""转子压缩机压差启动技术研究及应用"以及广东威灵电机制造有限公司的"家电用新一代变频电机系统关键技术研究及产业化".     

面向碳中和目标的碳捕集、利用与封存发展初步探讨

到2060年力争实现碳中和目标的提出,为中长期我国应对气候变化指明了方向,确定了明确的目标,将对我国能源和经济系统产生深远影响。碳捕集、利用与封存（carbon capture, utilization and storage,CCUS）作为具有大规模减排潜力的技术,是实现碳中和目标不可或缺的重大技术,一直以来受到全球广泛关注,同时有助于我国建立更加具有韧性和弹性的能源系统。本文初步探讨了碳中和目标对CCUS发展带来的新形势和新需求,并对我国CCUS发展的情况和存在的挑战进行了分析,在此基础上提出了近期CCUS发展应重点关注的几方面重点任务,特别是要面向碳中和目标的要求加快构建全面系统的CCUS技术体系,充分发挥其减排和负排放的作用,同时深入研究CCUS在实现碳中和目标过程中的发展路径,统筹协调好在能源部门和工业部门等发展应用的路线图。     

承担绿色发展社会责任 博西家电引领行业可持续发展

正气候变化是人类在21世纪面临的重大挑战,应对气候变化事关人类社会的持续发展。为此,"十四五"规划中已经明确我国"2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和"的目标。在2021年的全国两会上,"碳达峰"、"碳中和"更是首次被写入政府工作报告。"绿色社会"、"节能减排"、"可持续发展"等理念逐渐成为新时代的社会共识。作为全球家电行业领导者,博西家电更是致力于气候保护,推动社会可持续发展的积极践行者。     

面向碳中和的电力行业绿色发展关键技术与路径研究

中国提出力争2030年前实现碳达峰，争取2060年前实现碳中和。通过分析发达国家碳中和路径和中国能源现状，得出中国碳达峰路径应建立在以新能源为主体的新型电力系统之上，降低高碳电源比例的同时，对火电进行高效、清洁改造，以源、网、荷、储为链条，考虑安全性、经济性等多要素，分析海量新能源消纳控制，碳捕捉、利用与封存，虚拟电厂，绿电制氢(氧)等关键技术对电力低碳转型路径的影响，最后从政策、资金和产业链层面提出了低碳化技术发展的建议。     

中国能源电力碳中和实现路径及实施关键问题

结合中国经济社会和能源电力发展的现实国情,分析中国碳中和机理框架和中国能源互联网减排思路。按照全社会减排成本最优,应用综合评估模型MESSAGE研究提出中国全社会碳中和整体路径和能源电力系统转型路径,结果表明：中国2060年前全社会实现碳中和路径总体可按尽早达峰、快速减排、全面中和3个阶段推进,全社会碳排放2028年左右达峰,2060年90%能源需求由非化石能源满足,全社会2/3的能源使用均为电能,实现能源使用体系全面转型。同时着重分析了实现碳中和过程中减排速度和节奏、电力系统平衡调节、转型成本和疏导等关键问题。     

考虑碳预算与碳循环的能源规划方法及建议

实现碳中和,能源领域碳减排是关键。为研究面向碳中和的能源规划,文章首先分析了碳中和与碳预算之间的关系,之后提出了碳中和目标下考虑碳预算与碳循环的能源规划方法,进而从规划目标、研究范式、碳约束、市场因素等方面与其他能源规划方法进行了对比,最后针对未来能源规划中需要重点关注的能源耦合、碳价设置等问题,提出了相关建议。此方法可为后续面向碳中和的能源规划提供参考。     

考虑区域碳排放均衡性的电力系统最优阶梯碳价

考虑到碳排放重灾区居民的环境诉求,提出基于区域碳排放均衡性的综合指标碳排放权分配方案,以基准法分配方案和发电厂所在区域的碳排放量为标准,根据熵值法进行碳配额分配。为了研究碳价对电力系统碳排放量的影响,建立了电力系统三阶段最优阶梯碳价模型。第1阶段为正常情况下的机组组合问题,第2阶段为寻找最差的N-1故障场景,第3阶段为最优阶梯碳价的求解模型,通过列与约束生成(CCG)算法和二分法求解。算例分析表明,在减排任务较小时,阶梯碳价能够以较少的碳交易成本控制系统碳排放量;基于综合指标的碳排放权分配方案在平衡区域碳排放差异性方面效果显著。     

基于碳排放绩效指标的家电产品碳足迹分析

本文介绍了碳排放绩效指标,以及一种碳足迹计算方法。同时开发一款软件,该软件可以实现家电产品碳排放绩效评价,以及完成产品碳足迹的计算。以液晶电视为例,对本方法及软件进行了应用。     

考虑碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法

随着碳达峰、碳中和目标的提出,政府主导的碳规制强度日益增大。电力系统作为碳减排主体,将面临碳税与碳交易复合型碳减排政策的约束。研究计及碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法,能够协调提升系统运行的低碳性和经济性,具有重要的理论与现实意义。首先在分析碳交易价格波动特征的基础上,采用随机场景法描述碳交易价格不确定性,进而对阶梯型碳税与碳交易替代效应进行建模。之后,建立协调优化碳捕集设备和储能电站的系统两阶段低碳经济调度模型,并结合分段函数线性化和蝙蝠算法对模型进行优化求解。最后,基于某地区的实际参数开展仿真分析,算例结果表明所提模型能够有效提升系统运行的低碳经济水平。     

考虑碳排放权价格敏感区间的碳捕集水平优化建模

在总量控制与排放贸易的碳排放权交易市场机制下,以发电成本模型为基础,考虑碳排放权购买成本,建立了碳排放权交易模型.由于碳捕集系统消耗捕集能耗,造成电厂利润损失,因此定义了售电损失成本,进而建立了考虑售电损失成本的碳捕集水平优化模型.以具有碳捕集系统的不同费用特性的机组为参照,分别计算不同碳排放权价格和净输出功率下的碳捕集水平,得出碳排放权交易模型和碳捕集水平优化模型下能有效刺激发电商参与碳捕集的碳排放权价格敏感区间,对照分析欧盟碳排放交易体系下碳排放权期货价格和现货价格变化特点,反映了碳捕集水平优化模型的合理、可行和有效.     

计及CLHG-SOFC碳捕集的多能源系统低碳优化调度

为了响应碳达峰、碳中和的发展目标,实现对能源的高效利用,减少CO2的排放,多能源系统引入基于化学链制氢-固体氧化物燃料电池（CLHG-SOFC）的碳捕集技术,以实现在供电供热的同时完成对CO2的捕集。首先,对CLHG-SOFC碳捕集模块的运行机理与能量流动关系进行分析,推导出其净输出功率模型和电碳特性关系。其次,建立计及基于CLHG-SOFC碳交易与碳封存成本的多能源系统低碳优化调度模型。最后,通过算例分析验证了所提模型能够在不同电碳特性运行下实现系统运行的经济性和低碳性。     

碳达峰背景下的省域发电行业碳配额机制设计

为了实现碳达峰目标,助力各省有序加快碳减排进程,设计了碳达峰背景下的省域发电行业碳配额机制。根据国务院文件《2030年前碳达峰行动方案》要求,建立碳达峰背景下的省域年配额总量模型,结合行业碳排放量占比构建发电行业月度配额模型。建立合理的配额机制对总量进行发放,设计有偿配额与无偿配额相结合的分配方式,明确配额确定以及发放过程中各参与主体的职责和具体流程。最后以山东省为例,采用模拟机组系统对所设计分配机制进行仿真,验证所提出模型和机制的可实施性和有效性。     

火电机组碳排放特性研究及管理建议

为研究燃煤机组碳排放特性,在深入分析GB/T32151.1-2015中计算碳排放量方法学的基础上,建立了供电碳排放强度简化计算模型和详细计算模型,并通过实测单位热值含碳量和碳氧化率数据对所建模型进行了可靠性验证,证明了所建模型能相对准确快速地获得机组碳排放强度。以某电厂超高压循环流化床机组为例,基于所建模型深入分析了供电煤耗和煤种对碳排放相关指标影响,结果表明供电煤耗和煤种标煤的碳排放系数的减小可显著降低机组碳排放强度,并给出了发电企业控制碳排放的相关建议,为发电企业碳排放管理工作提供了参考。     

低碳经济下的电源规划研究

从政策因素、技术因素和市场因素3方面探讨了碳经济对电源规划的影响,建立了评估电源规划的碳经济指标;并将该指标引入传统的电源规划模型,建立了低碳经济下的电源规划模型。通过仿真研究,分析了碳经济指标引入前后的电源规划方案。仿真结果表明,低碳经济下的电源规划能够有效引导能源结构调整,实现CO2减排,符合当今能源发展趋势和低碳经济要求。     

“双碳”目标下我国碳捕集、利用与封存政策分析及建议

聚焦碳捕集、利用与封存(carbon capture, utilization and storage,CCUS)新兴低碳技术,介绍了近年来国外主要发达经济体的政策发展情况,另外着重从国家、地方政府层面入手对我国相关政策或规划进行了整理分析。过去10余年间,系列政策的适时发布有力促进了我国CCUS的布局与发展,技术目前总体处于工业示范阶段。然而,相较美国、欧盟等发达经济体,我国CCUS技术能力与项目规模仍有一定差距,并存在财税激励或补贴政策尚未出台、法律法规与标准体系建设缓慢、产业链布局不完善和国际合作话语权不强等主要不足。建议立足我国实际国情,在总结借鉴国外CCUS良好政策与实践经验的基础上,加快推动低成本、低能耗、安全可靠的CCUS关键技术研发与产业集群建设,深化国际合作,逐步建立产业发展主导优势,助力“双碳”目标实现。