二氧化碳减排技术研究——碳中和的实现路径与技术

本书以碳中和为主线，系统地介绍人类面临的最严峻挑战之一气候变化、影响及应对措施。工业革命以来，人类活动燃烧化石能源、工业过程以及农林和土地利用变化排放的大量二氧化碳(CO?)滞留在大气中，是造成气候变化的主要原因。除二氧化碳之外，具有增暖效应的温室气体还包括甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。为了应对气候变化， 促进人类社会的可持续发展， 必须努力减少温室气体排放。 本书共8章，第1章为气候变化及双碳战略的提出，介绍了碳中和、碳减排的基本概念；第2章为气候变化的应对措施，分别阐述了全球碳中和面临的挑战和难题以及解决之道；第3~4章以碳中和为主线，分别介绍节能减排和新能源；第5章为碳汇，探讨地球自然和人为二氧化碳减排理论、实践和成果；第6章为碳排放交易；第7章探讨碳捕获和存储（CCS）技术；第8章为中国及全球陆地生态系统碳源汇。

目 录 1．全球气候变化及双碳战略的提出... 6 1.1碳达峰和碳中和的意义... 6 1.2联合国气候变化框架公约... 6 1.3京都议定书... 7 1.4巴黎协定... 9 1.4.1巴黎协定的内容和意义... 9 1.4.2巴黎协定中发达国家缔约方的义务... 10 1.4.3巴黎协定中不发达国家缔约方的义务... 11 1.5温室气体与碳循环... 11 1.5.1有哪些气体是温室气体？... 11 1.5.2地球上的碳是怎样循环的？... 12 1.5.3如何测量温室气体的变化？... 14 1.5.4人类排放的温室气体与温升存在什么关系？... 14 1.6双碳战略的提出... 15 2应对措施... 16 2.1气候变化的范畴... 16 2.2气候变化对全球影响... 16 2.3工业化以来气候发生的显著变化原因和温室气体排放... 18 2.3.1全球变暖趋势... 18 2.3.2气候变暖原因... 18 2.3.3全球温室气体的构成，升温1.5℃和2℃的影响... 19 2.3.4世界主要国家的碳排放... 21 2.4人类应对气候变化的措施... 22 2.5全球减排措施... 22 2.5.1各行业有哪些主要的减排措施... 22 2.5.2负排放技术... 23 2.5.3全球实现2℃或1.5℃温升目标的排放路径... 24 2.5.4实现全球碳中和目标应用负排放技术规模... 24 3节能降耗... 26 3.1我国产业结构特征与碳排放... 26 3.1.1我国产业结构特征... 26 3.1.2我国碳排放特点和影响因素... 27 3.2钢铁工业绿色转型路径转型... 28 3.2.1钢铁工业绿色转型的意义... 28 3.2.2钢铁企业绿色转型面临的问题... 28 3.2.3钢铁行业绿色低碳转型的策略建议... 29 3.2.4钢铁行业绿色低碳转型展望... 31 3.3我国农业碳排放基本现状及影响因素... 31 3.3.1种植业减排... 32 3.3.2有机农业减排措施... 32 3.4 电力... 33 3.4.1绿色电力低碳发展... 33 3.4.2双碳背景下电力系统储能技术的应用... 37 3.4.3“双碳”目标下中国绿色电力市场建设... 39 3.5电动汽车助力绿色交通... 39 3.5.1国际汽车工业大国电动汽车发展现状... 39 3.5.2中国电动汽车产业发展现状... 40 3.5.3电动汽车产业政策建议... 41 3.5.4汽车电池技术... 42 3.5.5快充技术... 44 3.6公路运输... 45 3.6.1公路运输绿色转型过程存在的问题... 45 3.6.2公路运输领域“碳中和”的压力、方向和措施... 46 3.6.3管理性减排... 47 4能源替代... 49 4.1清洁能源技术... 49 4.1.1国际社会推进清洁能源技术概况... 49 4.1.2我国推进清洁能源技术创新及产业化的进展与短板... 51 4.1.3政策建议... 52 4.2氢能产业技术发展分析... 52 4.2.1 氢能产业技术原理... 53 4.2.2氢能利用技术... 54 4.2.3国内外氢能产业现状... 55 4.2.4氢能产业面临的问题... 55 4.2.5氢能产业发展的具体方法... 56 4.3光伏政策研究及其产业发展趋势... 57 4.3.1各国政策介绍... 58 4.3.2太阳产业技术发展趋势... 60 4.3.3太阳能光伏发电成本... 60 4.3.4太阳能发电规模及寿命... 61 4.3.5太阳能光伏产业展望... 61 4.4风电... 61 4.4.1全球风电产业发展现状... 62 4.4.2风电技术创新方向... 62 4.4.3海上风电技术... 65 4.4.4促进风电技术创新的行动建议... 68 4.5核能... 69 4.5.1 “双碳”目标下中国能源发展目标... 69 4.5.2中国核能行业发展机遇和目标分析... 70 4.5.3核能行业发展路径及有关问题建议... 73 4.6热泵... 74 4.6.1热泵供热技术展望... 74 4.6.2热泵系统的多样形式... 75 4.6.3热泵供热市场前景... 77 4.6.4热泵产业发展面临的问题和挑战... 78 4.6.5“碳中和”目标下的欧洲热泵政策... 79 4.7储能技术... 80 4.7.1储能技术分类... 80 4.7.2储能核心应用场景... 82 4.7.3技术挑战与未来趋势... 82 5碳汇... 83 5.1什么是碳汇... 83 5.2碳汇理论... 83 5.2.1碳汇理论背景... 83 5.2.2碳汇发生学研究... 85 5.2.3碳汇价值研究... 86 5.2.4碳汇复杂性研究... 87 5.2.5碳汇伦理研究... 88 6碳排放交易... 90 6.1定义与起源... 90 6.2发展背景... 90 6.3交易流程... 90 6.3.1碳交易市场... 90 6.3.2配额分配... 90 6.3.3配额总量... 91 6.3.4配额总量的确定... 91 6.3.5碳排放权交易市场... 92 6.3.6碳税... 93 6.3.7碳交易和碳税的比较... 94 6.4碳排放权交易市场结构意义与作用... 94 6.5现状与展望... 94 6.5.1中国碳市场特点... 95 6.5.2控排目标与覆盖主体范围... 95 6.5.3配额分配... 97 6.5.4交易要素比较... 98 6.5.5中国碳市场运行效果... 100 7 碳捕获和存储（CCS）技术... 103 7.1碳捕获和存储技术研究进展... 103 7.2碳捕捉与封存技术提出背景... 108 7.3CCS技术对全球减缓碳排放的作用... 108 7.4碳捕捉与封存技术的发展现状... 109 7.5CCS技术在中国的应用意义... 110 7.6碳捕捉与封存技术的基本概况... 111 7.6.1碳捕捉与封存技术简述... 111 7.6.2碳捕获技术简介... 112 7.6.3碳运输技术简介... 113 7.6.4碳封存技术简介... 113 7.6.5碳的地质封存技术... 114 7.6.6碳的海洋封存技术... 115 7.6.7碳的矿石碳化封存和工业利用... 115 7.7地质封存CO2技术的详细介绍与资源化利用... 116 7.7.1利用CO2封存提高煤层气采收率... 116 7.7.2地质封存CO2的安全与监测技术... 117 7.7.3地质封存CO2的空间类型与封存量分析... 118 7.7.4利用C02封存提高石油采收率工艺... 119 7.7.5利用CO2封存提高含水层热量采收率... 120 7.8CCS技术的环境、经济和社会因素... 121 7.9CCS技术作为CDM项目的障碍分析... 123 7.10我国CCS技术未来发展的建议... 124 8中国及全球陆地生态系统碳源汇... 126 8.1陆地生态系统碳循环... 126 8.1.1陆地生态系统... 126 8.1.2陆地生态系统对大气温室气体的影响... 126 8.1.3陆地生态系统碳库... 126 8.1.4陆地生态系统碳汇... 127 8.2中国陆地生态系统碳源汇特征... 127 8.2.1 中国陆地生态系统碳源特征... 127 8.2.2 中国陆地生态系统碳汇特征... 128 8.3全球陆地生态系统碳源汇特征... 128 8.3.1全球的陆地生态系统碳源特征... 128 8.3.2 全球的陆地生态系统碳汇特征... 129 8.4陆地生态系统碳中和的贡献... 129 参考文献... 132