“碳中和与绿色能源”专刊前言

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上郑重提出中国碳减排两阶段目标：力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。这彰显了中国积极应对气候变化、参与全球治理、推动构建人类命运共同体的坚定决心。在后疫情时代全球经济复苏的关键时期,构建碳中和目标更是中国实现可持续发展、推动生态文明建设的战略指引和重要机遇。“碳达峰、碳中和”目标的提出意味着中国能源和经济产业结构将迎来深刻变革,也给中长期能源产业的技术发展提出了新要求,指明了方向。与此同时,中国能源转型的加速推进也将促使传统的石油、天然气、煤炭等能源供应系统走上减碳增氢的绿色发展道路。随着世界主要发达及发展中国家相继提出碳中和目标的承诺,针对气候变迁、低碳循环经济、绿色能源、CCUS等国际社会重点关注议题的前沿研究和政策措施显得愈加紧迫和重要。尤其是欧美等主要发达国家从碳达峰到实现碳中和需要50～80年;而中国计划只用30年实现这个目标,因此面临着巨大挑战。这促使 中国需尽快制定“碳达峰、碳中和”战略规划、技术路线和行动方案,同时,加强联合各国学者开展更多的跨学科联合攻关与学术交流。在碳中和与能源转型的进程中,还必须探索适合中国国情的绿色低碳之路,并把技术创新放在首要位置,抓紧部署具有推广前景的低碳、零碳、负碳排放技术研究,提升能源电气化和智能化水平。针对碳中和与能源转型过程中的众多科学技术问题,必须进行认真的思考并开展针对性的研究工作。面向中国能源产业深化改革,建立健全绿色低碳循环发展经济体系的重大战略需求,《工程科学与技术》推出了“碳中和与绿色能源”专刊,重点关注碳中和目标导向下的区域性（地区）战略框架和行动方案、重点行业碳减排路径及发展前景、可再生能源多元转换与储存、CCUS技术等,以促进全球碳减排研究,尤其是为中国“碳中和”政策制定、利益相关者提供借鉴和科学指导。在此,向为本专刊奉献佳作的论文作者表示感谢！同时,也向广大参与碳中和与绿色能源工作的生产及科研人员的辛勤付出致敬！     

储能推动城市碳中和的意义和对策建议——以湖州市为例

对中国而言,从碳达峰到碳中和是一场时间紧、任务重的系统性变革。城市是人民生活、经济发展、能源消耗、碳排放的主要区域,因此城市也是中国碳中和战略决胜的关键所在。生态环境恶化和气候变化呼唤城市加快实现能源转型,储能是支撑能源转型的重要技术和基础装备,能源转型最终加速实现城市碳中和战略目标。以湖州为代表的地方城市要因地制宜、综合施策,通过储能技术和储能产业创新突破,推进城市能源转型,加速城市碳中和,为全国碳中和大局做出贡献。     

碳中和背景下的水资源利用与保护

实现水资源高效智慧的利用与保护,是国家推进能源结构调整,促进低碳技术发展和环境保护,应对全球气候变化,实现"碳达峰、碳中和"战略目标的共性关键基础.为此,本文从水资源科技发展对碳中和的重大促进作用视角出发,回顾总结了水资源利用与保护的历史和战略发展趋势,阐明了水资源利用对开拓清洁能源应用潜力、促进国家能源结构低碳化的关...     

碳中和背景下先进制氢原理与技术研究进展

在全球大力倡导"碳中和"的背景下,发展高能效、低成本、零排放的先进可再生能源电解制氢技术将成为实现"碳中和"的关键.然而,当前化石能源制氢技术仍处于主流地位,具有成本低的优势,但存在固有的碳排放,而利用可再生能源电解水制氢则被认为是未来氢能的技术路线,近年来,主流的碱性电解制氢技术发展迅速,有望在可再生能源价格持续下降...     

能源地下结构与工程——助力“双碳”目标，赋能绿色城市

<正>面对全球气候变化和能源可持续发展的需求,2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会上就中国碳达峰、碳中和的目标做出了庄严承诺.随后,在"十四五"规划和"2035远景目标"中也明确提出:推动社会经济发展方式发生深刻变革,向着绿色低碳的方向转型发展.高效开发、利用清洁能源是达成"双碳"目标至关重要的途径.     

碳达峰、碳中和背景下抽水蓄能建设发展研究

构建清洁低碳、安金高效的现代能源体系和以新能源为主体的新型电力系统,是实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标的根本途径.由于新能源的大规模发展需要配套灵活性电源和储能建设,以增强电网调节能力、保障新能源消纳和电网安金稳定运行.抽水蓄能电站因其自身优势,是目前支撑新能源发展的重要手段.近期,国家主管部门为推动抽水...     

云南省碳中和技术路线与行动方案

为解决碳达峰碳中和技术路线和行动方案不明确、不清晰的问题,以云南省为研究对象,分析梳理了云南省的能源结构、碳排放现状、碳排放重点行业、林业碳汇情况等,归纳总结出云南省碳中和目标导向下的技术路线和行动方案.研究结果表明:云南省可再生资源丰富,应充分发挥绿色能源优势,大力发展水能、风能及太阳能等可再生能源.充分利用废弃矿山...     

积极主动助力“双碳”目标 立足国情推动绿色转型

<正>2021年12月30日,国资委发布《关于推进中央企业高质量发展做好碳达峰碳中和工作的指导意见》,“双碳”目标已成为中国经济发展的长期战略。而央企作为国民经济的稳定器和压舱石,势必要发挥好示范引领作用。国务院总理李克强3月5日在政府工作报告中提出,要持续改善生态环境,推动绿色低碳发展。有序推进碳达峰碳中和工作,落实碳达峰行动方案。推动能源革命,确保能源供应,立足资源禀赋,坚持先立后破、通盘谋划,推进能源低碳转型。     

"碳中和与绿色能源"专刊前言

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上郑重提出中国碳减排两阶段目标:力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和.这彰显了中国积极应对气候变化、参与全球治理、推动构建人类命运共同体的坚定决心.在后疫情时代全球经济复苏的关键时期,构建碳中和目标更是中国实现可持续发展、推动生态文明建设的战略指引和重要机遇.     

立足国情 科学定位 保障供应 扎实推动“双碳”新战略 构建煤炭产业新格局

<正>习近平总书记主持召开中央政治局第三十六次集体学习时,就碳达峰碳中和战略目标做出了科学、系统的阐述,分析了我国推进碳达峰碳中和工作的形势和任务,阐明了战略定位和重大意义,明确了重点工作,统一了思想认识,为扎实推进党中央决策部署落到实处指明了方向、提供了遵循。煤炭作为我国兜底保障的能源,在推进碳达峰碳中和战略进程中,既要坚定不移提供安全稳定的能源保障,又要勇于自我革命,为能源结构调整转型、     

河南省水、土、能资源综合利用效率与碳排放强度的关系研究

水、土、能等资源是人类社会各种经济活动的重要基础,研究区域各种资源开发利用与碳排放的相互影响机制,对于推动资源节约和经济社会低碳转型具有重要意义。采用河南省18个地级市2006—2014年的相关统计数据,分析了河南省碳排放的时空变化特征,对水、土、能等资源利用效率和碳排放强度的关系进行了初步探讨。得出以下结论:1河南省总体碳排放量呈逐年递增趋势,但地市之间差异明显;2在河南全省及三大区域的空间大尺度上,资源利用效率与碳排放之间存在明显的相关性;3在河南省地级市空间尺度上,资源利用效率与碳排放强度的对应关系并不完全吻合;4对于不同区域而言,在今后的发展过程中,应综合考虑碳排放强度和资源利用效率的关系,对碳减排和资源利用效率提升的目标应该有所侧重和区分,采取差别化的发展策略,这对于河南省未来经济社会的低碳转型具有重要意义。     

煤炭开发过程碳排放特征及碳中和发展的技术途径

理清煤炭开发过程碳排放特征,是推动煤炭开发过程碳达峰、碳中和的前提和基础.基于煤炭开发全生命周期碳排放清单分析方法,重点从生产用能、瓦斯排放及矿后活动3个环节,建立煤炭开发过程碳排放计算模型,测算煤炭开发过程碳排放量,并分析不同环节碳排放特征,提出煤炭开发过程碳减排技术途径.研究表明:1)生产用能碳排放强度呈下降趋势,...     

基于能源类碳源估算的湖南省碳排放分析

采用能源消费带来的排碳量作为一个地区的排碳量,从碳排放总量及其与经济增长的关系、碳排放效率、碳排放结构、各产业煤消耗总量等对湖南省碳排放现状进行分析．结果表明：湖南碳排放总量较多,呈上升趋势,在中部8省处于中下等水平;湖南碳排放效率先减少后增加,略低于东部,高于中部、西部及全国平均水平;湖南碳排放主要以煤碳排放为主,占能源消费总量的65％;第二产业对煤和石油消耗最多,第三产业煤消耗最少;2005年3个产业煤排放急剧增加,可以通过调整产业结构,增加第三产业的比重,形成节能型增长方式．     

双碳目标下中国农业系统N2O排放及主粮低碳化生产研究

农业作为N₂O重要的排放源,厘清农业系统N₂O排放对“双碳”目标实现具有重要意义.本文基于2000—2019年中国种植业、养殖业数据,估算了农业系统N₂O排放量,并利用泰尔指数(Theil index)探求了中国大陆4大板块和8大经济区之间的差异性,对主粮低碳化生产提出对策建议.研究结果显示：1)中国农业系统N₂O排放呈现先增加后减少趋势,其中2000—2015年是上升阶段,从69.98万t增加到86.01万t, 2016—2019年为下降阶段,2019年农业系统N₂O排放量为76.43万t.2)分省农业系统N₂O排放量差异显著,2019年农业系统N₂O排放量最少的是北京(0.056万t),最多的是河南(5.69万t);集中趋势更为凸显,广西、河南、江苏等排放量较多.3)省域之间、区域之间农业系统N₂O排放量差异呈现多样性变化,如省域差异前期先扩大后缩小,2009年以来表现平稳,8大区域中北部沿海、东部沿海、大西...     

村庄低碳建设与碳排放评价

结合我国开展村庄低碳建设的需求,对村庄低碳建设的目标途径和碳排放评价方法进行研究。通过对农村CO2排放量关联分析,建立基于控制碳源、扩充碳汇、减少碳排放量的村庄低碳建设总体目标,提出以低碳规划、低碳建造、低碳能源和低碳交通为重点的村庄低碳建设实现途径。通过分析村庄低碳建设的碳排放源,建立村庄低碳建设的碳排放基本计算公式,分别提出在村庄建造节能和农户生活节能、村庄生产建设节能和土地绿色利用两种方式下的碳排放量计算方法,进而划分村庄低碳建设的效果评价基准和水平等级。通过堰河生态村建设项目实际评价应用,结果表明,该评价方法可较好反映村庄低碳建设状况,具有可操作性。     

碳中和目标下生态草牧业的物质流分析框架与发展策略

实现碳达峰、碳中和中长期目标,既是国家积极应对气候变化的责任担当,也是生态草牧业高质量发展的必然要求.草牧业作为“草-畜”协调发展、相互依存的有机整体,其生命周期包括从牧草种植和饲草加工,到畜牧养殖、畜产品加工和运输,再到消费、废弃物处理,均与碳排放有关.本文基于物质流分析方法,构建了全生命周期生态草牧业研究框架,分析了不同环节的碳源和碳汇特征、影响因素和存在的问题,探讨了碳中和目标下生态草牧业发展主要途径,提出草牧业高质量发展要兼顾增强草地碳汇能力、控制畜牧生产碳源、提高清洁能源利用率等生态任务,并建议组织多部门联合技术攻关和规划实施草牧业碳中和方案,为实现国家碳中和目标提供支撑.     

农村用电碳排放变化驱动因素研究

随着农村经济的不断发展,?农村能源消费正逐步由生物质能源向电力转变.因此,?从农村视角识别影响农村用电碳排放的潜在驱动因素,?是我国推进农村低碳发展、实现碳减排目标的重要前提.本文采用基于人口、富裕度和技术的随机影响回归模型(Stochastic?Impacts?by?Regression?on?Population,...     

中国首批低碳试点省份碳足迹的时空格局分析

通过计算广东、辽宁、湖北、陕西、云南等5个中国首批低碳试点省份2002—2011年的碳源、碳汇数据,描绘5个省份的碳足迹时空格局。研究发现,碳排放未得到有效遏制,大气中的二氧化碳逐步增加;退耕还林能增强森林对二氧化碳的吸收能力,但过快的碳排放增长速度远大于其取得的成果;能源生产结构与碳足迹有密切联系,以煤炭为主的能源生产结构是碳足迹居高不下的重要原因之一;产业结构是决定碳排放量大小的关键。对此,有针对性地提出提高能源生产效率和利用效率;加强各省城市绿化与林地建设;优化产业结构,淘汰高耗能、高污染产业等有效政策。     

安徽省工业二氧化碳减排潜力研究

通过IPCC与灰色GM（1,1）预测模型对安徽省各工业行业2006-2011年的碳排放强度进行估算,并对2020年工业各行业的碳排放强度及碳减排潜力进行了预测。结果表明：安徽工业部门2006-2011年碳排放强度整体上呈现下降趋势,从行业情况来看,碳排放强度最高的电力行业从2007年的15 t/万元下降到2011年的6 t/万元,其余依次是煤炭、石油、机械制造、化学、金属、纺织、造纸、食品等行业;安徽工业各行业碳减排压力指数排前四位的分别是煤炭、石油、电力及冶金行业。预计2020年安徽省工业行业二氧化碳减排量可达17亿t,其中,化学、冶金、电力和煤炭部门的减排量居前4位,其减排量占整个工业部门可减排总量的90%以上,是将来碳减排的重点行业。该研究对摸清安徽省进行节能减排的关键行业,促进安徽经济的可持续、健康发展具有一定的参考价值。