2060中國碳中和

《2060中國碳中和》是一本2022年化學工業出版社出版的圖書，作者是金涌、胡山鷹、張強。

基本介紹

• 書名：2060中國碳中和 
• 作者：金涌、胡山鷹、張強
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2022年9月1日
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787122413383

內容簡介

為應對全球氣候變化，中國政府承諾努力爭取2060年前實現碳中和，這給各行各業帶來了戰略性變革。碳中和起步階段，尚缺乏比較系統的指導性策略。

《2060中國碳中和》的作者以清華大學化學工程係為主體，聯合國內多個高校院所，由多位院士專家組成，集各家之長形成高水平創作團隊。內容基於60餘位作者多年工作積累，在二氧化碳代謝、氣候變化等基礎內容之上，主要闡述我國碳達峰碳中和的路徑與前景、能源轉型路徑、化石資源低碳利用、再造基礎工業低碳流程、二氧化碳捕集利用與化學轉化、可再生能源與氫能規模化利用等低碳技術，比較全面系統地對我國碳中和前景與路徑進行研究和闡述，為我國各級管理部門和各行業開展碳達峰碳中和相關工作提供戰略參考和技術支撐。

本書可供化工、冶金、能源工程等專業的研究人員，政府機構、管理單位人員參考閱讀，也可供相關專業高校院所的師生參考。

圖書目錄

第1章 緒論 001

1．1 全球碳元素代謝與我國碳中和的挑戰與機遇 001

1．2 產業結構轉型是實現碳中和的必由之路 003

1．3 可再生能源技術為近零碳電力系統的基礎 004

1．4 從化石燃料時代轉變為化石材料時代 005

1．5 發展循環經濟，實現能源梯級利用和資源循環利用 006

1．6 科技創新是實現碳中和的根本途徑 008

第2章 碳中和科學基礎—二氧化碳代謝機制 010

2．1 二氧化碳的自然代謝 010

2．1．1 碳的地球化學特徵 010

2．1．2 含碳物質在自然界中的相互作用關係 011

2．1．3 大氣中的二氧化碳含量的變遷 012

2．2 二氧化碳的人為排放 013

2．2．1 溫室氣體的核算範圍 013

2．2．2 溫室氣體排放占比 014

2．2．3 中國的溫室氣體排放清單 016

2．3 中國基本二氧化碳流圖 018

2．3．1 中國二氧化碳排放途徑 018

2．3．2 中國二氧化碳流圖分析 020

2．4 碳循環經濟 022

2．4．1 碳循環經濟的內涵和理論基礎 022

2．4．2 碳循環經濟“4R”原則 024

2．4．3 碳循環經濟的重要指導意義 026

2．5 碳中和與經濟的協調發展 027

2．5．1 “碳中和”對經濟成長的短期影響 028

2．5．2 “碳中和”對經濟發展的長期效應 028

2．5．3 “碳中和”目標為我國經濟發展帶來的挑戰 030

2．6 碳達峰與碳中和背景下的科技創新 031

2．6．1 能源部門 031

2．6．2 建築部門 032

2．6．3 交通部門 032

2．6．4 工業部門 032

2．6．5 負排放技術 033

參考文獻 034

第3章 全球氣候變化—人類面臨的挑戰 037

3．1 已開發國家碳達峰歷程的研究、啟示與借鑑 037

3．1．1 經濟社會發展與能源消費及碳排放的關係 037

3．1．2 已開發國家發展經歷對我國的啟示 038

3．2 應對氣候變化已達成共識 038

3．3 巴黎協定中升溫控制在1．5℃和2℃兩種情景 039

3．4 世界各國應對氣候變化的政策 041

3．4．1 氣候目標—歐盟的淨零排放之路 041

3．4．2 美國能源和氣候新計畫 042

3．5 中國的碳達峰與碳中和 045

3．5．1 中國能源結構的特點 045

3．5．2 中國碳排放現狀 047

3．5．3 中國提出的碳達峰與碳中和目標 048

參考文獻 048

第4章 中國碳達峰路徑和預測 050

4．1 中國曆年碳排放 050

4．2 碳排放環節分解 051

4．2．1 工藝過程 051

4．2．2 能源活動 051

4．3 碳排放前景分析 052

4．4 碳達峰驅動力模型 052

4．4．1 模型建立 052

4．4．2 模型計算與評價 053

4．4．3 未來預測 055

4．5 碳達峰路徑圖 059

參考文獻 060

第5章 中國碳中和路徑和前景 062

5．1 中國碳中和主要因素 062

5．1．1 工業 062

5．1．2 建築 063

5．1．3 交通 063

5．1．4 可再生能源 063

5．1．5 碳捕集利用 065

5．2 碳中和情景分析 065

5．2．1 基準情景 066

5．2．2 低減排情景 067

5．2．3 高減排情景 068

5．2．4 對比分析 068

5．3 碳中和路線圖 069

5．3．1 降低能耗總量 069

5．3．2 發展零碳電力 069

5．3．3 化石資源化利用 070

5．3．4 植樹造林與CCUS技術 070

5．3．5 碳中和總體藍圖 070

參考文獻 071

第6章 中國碳中和目標下能源轉型路徑 073

6．1 概述 073

6．1．1 能源及其分類 073

6．1．2 中國能源結構 074

6．2 中國能源流與碳流 076

6．2．1 中國能源流 076

6．2．2 中國能源加工轉換 079

6．2．3 中國能源終端消費 081

6．2．4 中國碳流 083

6．3 碳中和目標下中國能源轉型 084

6．3．1 常規能源高效利用 085

6．3．2 新能源開發利用 089

6．3．3 CCUS技術 093

6．4 碳中和目標下中國能源轉型展望 097

參考文獻 098

第7章 邁向零碳電力系統 102

7．1 電力系統發展總體思路 102

7．1．1 國內外電力系統技術現狀 102

7．1．2 我國電力系統發展趨勢 106

7．1．3 電力系統技術瓶頸與挑戰 107

7．2 火電電力 108

7．2．1 火電效率提高技術 110

7．2．2 火電發展方向：IGCC和調峰電站 113

7．3 新能源電力 117

7．3．1 光伏 117

7．3．2 風能 124

7．3．3 水力發電（含河流海洋） 133

7．3．4 核能 139

7．3．5 地熱 142

7．3．6 其他新能源電力 150

7．4 以新能源為主體的新型電力系統 154

7．4．1 高比例新能源併網支撐技術 154

7．4．2 新型電力系統運行控制技術 158

7．4．3 多元需求側資源供需互動技術 160

7．4．4 新型電力系統能量存儲技術 163

7．5 碳中和目標下的零碳電力系統 166

7．5．1 氫能制-儲-輸-用全產業鏈促進電力系統零碳化 166

7．5．2 可再生能源制氫呈現高速發展趨勢 168

7．5．3 氫轉X具有廣闊的套用前景 169

7．5．4 燃料電池領域核心技術逐步突破 170

參考文獻 171

第8章 開啟化石資源低碳利用的新時代 174

8．1 化石資源利用目標的轉變 174

8．1．1 化石資源利用策略 174

8．1．2 化石資源利用科技創新 174

8．2 石油資源低碳利用 176

8．2．1 從石油到化工品 176

8．2．2 傳統石油的催化裂化技術 177

8．2．3 石油低碳利用新技術 179

8．3 煤低碳利用 184

8．3．1 煤化工產品的高端產品轉化 185

8．3．2 煤低碳利用新技術 195

8．4 天然氣低碳利用 201

8．4．1 天然氣化工概述 201

8．4．2 天然氣傳統化工工藝 203

8．4．3 天然氣氧化制乙炔及乙烯 205

8．4．4 天然氣轉化研究新進展 208

8．4．5 天然氣低碳利用展望 209

8．5 低碳化工下的環境保護與永續發展 210

8．5．1 用碳納米管吸附揮發性有機化合物 210

8．5．2 工業尾氣低碳利用技術—一氧化碳生物發酵制乙醇 216

8．5．3 利用工業廢液作吸收劑捕集廢氣中CO2 220

8．5．4 利用中空纖維膜捕集CO2工藝 223

8．5．5 利用生物法處理揮發性有機化合物 226

8．6 化石資源零碳利用的新時代 229

參考文獻 229

第9章 再造基礎工業低碳流程 233

9．1 鋼鐵行業低碳技術 233

9．1．1 鋼鐵行業發展現狀 233

9．1．2 鋼鐵行業低碳關鍵技術 235

9．1．3 在碳中和發展中的展望 238

9．2 有色金屬行業低碳技術 239

9．2．1 有色金屬行業發展現狀 239

9．2．2 有色金屬行業低碳關鍵技術 239

9．2．3 在碳中和發展中的展望 242

9．3 水泥金屬行業低碳技術 243

9．3．1 效能提高技術 243

9．3．2 水泥窯協同處置技術 244

9．3．3 熟料替代技術 244

9．3．4 替代燃料技術 245

9．3．5 替代原材料技術 246

9．4 化肥行業低碳技術 248

9．4．1 有機肥的製備與施用 248

9．4．2 微生物肥的製備與施用 251

9．4．3 配方施肥策略 252

9．5 零碳建築 253

9．5．1 建築運行過程中的直接碳排放 253

9．5．2 建築運行過程中的間接碳排放 254

9．5．3 建築建造和維修導致的間接碳排放 255

9．5．4 建築運行過程中非二氧化碳類溫室氣體排放 256

9．6 零碳交通 256

9．6．1 交通運輸部門能耗和碳排放現狀 256

9．6．2 電能的套用及展望 258

9．6．3 氫能的利用與展望 259

9．6．4 生物質能的利用與發展 260

9．6．5 總結與展望 261

9．7 新型低碳工業 261

9．7．1 能源網際網路 262

9．7．2 新型綠色電力體系 263

9．7．3 新型綠色工業園區 265

9．7．4 蓬勃發展的新型低碳工業 266

參考文獻 268

第10章 儲能技術支撐可再生能源的規模化 274

10．1 儲能技術與產業 274

10．1．1 可再生能源與儲能技術的關係 274

10．1．2 發展規模化儲能技術基本準則 277

10．1．3 電化學儲能技術性能比較 278

10．2 物理儲能 280

10．2．1 抽水蓄能 280

10．2．2 壓縮空氣儲能 285

10．2．3 飛輪儲能 290

10．2．4 儲熱 295

10．2．5 儲冷 300

10．2．6 新型物理儲能 304

10．3 電化學儲能 311

10．3．1 鋰離子電池 311

10．3．2 鋰硫電池 314

10．3．3 固態電池 317

10．3．4 鈉離子電池 320

10．3．5 液流電池 323

10．3．6 水系電池 331

10．3．7 電介質薄膜電容器 332

10．3．8 超級電容器 335

10．3．9 高功率電池 342

10．3．10 液態金屬電池 345

10．3．11 新型化學儲能 346

參考文獻 352

第11章 氫能替代與零碳能源 357

11．1 碳中和背景下的氫能 357

11．1．1 能源載體的評價指標體系 357

11．1．2 零碳替代技術路線判據 358

11．1．3 現有工業體系中的氫 358

11．1．4 碳中和推動“物質氫”向“能源氫”轉變 362

11．2 可再生清潔能源制氫技術 362

11．2．1 電解水制氫技術概述 362

11．2．2 電解水制氫催化材料 363

11．2．3 電解水制氫膜材料 365

11．2．4 電解水制氫過程 367

11．2．5 可再生能源電解水制氫展望 372

11．3 零碳排放的氫能套用 373

11．3．1 燃料電池 373

11．3．2 零碳排放的新型化工系統 382

11．4 未來氫能產業發展 386

11．4．1 制氫技術與產業格局的演變 386

11．4．2 氫能套用場景預測與分析 388

11．4．3 氫能產業發展的機遇與挑戰 390

參考文獻 391

第12章 二氧化碳的捕集、利用和封存 394

12．1 二氧化碳捕集技術 394

12．1．1 二氧化碳分離方法 394

12．1．2 燃燒前捕集技術 398

12．1．3 燃燒後捕集技術 399

12．1．4 富氧燃燒捕集技術 399

12．1．5 捕集技術的總結 401

12．2 二氧化碳利用技術 402

12．2．1 驅油 402

12．2．2 驅水 405

12．2．3 驅氣 407

12．2．4 二氧化碳礦化 411

12．2．5 二氧化碳其他新套用 420

12．3 二氧化碳封存技術 424

12．3．1 封存技術的分類及原理 424

12．3．2 封存技術的發展現狀 425

12．3．3 封存技術的挑戰及發展趨勢 427

參考文獻 428

第13章 二氧化碳的化學轉化 434

13．1 碳還原CO2制CO 435

13．1．1 碳還原CO2制CO熱力學 435

13．1．2 碳還原CO2制CO動力學 436

13．1．3 碳還原CO2制CO反應器 437

13．2 甲烷-二氧化碳重整制合成氣 440

13．2．1 甲烷-CO2重整反應熱力學 440

13．2．2 甲烷-CO2重整反應催化劑 441

13．2．3 甲烷-CO2重整反應器 442

13．3 二氧化碳合成甲醇 444

13．3．1 二氧化碳直接加氫合成甲醇熱力學 444

13．3．2 二氧化碳直接加氫合成甲醇反應機理 445

13．3．3 二氧化碳直接加氫合成甲醇動力學 446

13．3．4 二氧化碳直接合成甲醇反應器 446

13．3．5 二氧化碳直接加氫合成甲醇工業實施 448

13．3．6 二氧化碳間接法制甲醇 448

13．3．7 電催化CO2還原制甲醇 449

13．4 二氧化碳合成乙醇 449

13．4．1 二氧化碳加氫直接合成乙醇 449

13．4．2 二氧化碳通過逆水煤氣變換合成乙醇 451

13．4．3 CO2/CH4重整制乙醇 452

13．4．4 光/電催化CO2還原制乙醇 452

13．4．5 生物質熱解+CO2重整+CO發酵制乙醇 453

13．5 二氧化碳合成碳酸酯 453

13．5．1 二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯 454

13．5．2 二氧化碳與環氧化合物直接合成聚碳酸酯 457

13．5．3 CO2與烯烴直接環氧化和環加成制環狀碳酸酯 458

13．6 CO2加氫直接制航空燃料 460

13．6．1 綠色航空燃料與傳統製備工藝 460

13．6．2 CO2加氫直接制航空燃料 460

參考文獻 462

第14章 新興碳金融政策 465

14．1 碳稅分析 466

14．1．1 碳稅理論分析 466

14．1．2 碳稅面臨的一些問題 466

14．1．3 各國碳稅法律制度的比較及借鑑 467

14．1．4 文獻分析 468

14．2 碳交易分析 471

14．2．1 碳排放權理論分析 471

14．2．2 碳排放權交易面臨的問題 472

14．2．3 碳排放權制度借鑑 473

14．3 碳金融創新 474

14．3．1 綠色債券 474

14．3．2 期貨市場的建立 476

14．3．3 碳排放權質押 476

14．3．4 碳交易保險和碳主題基金 477

14．3．5 綠債支持生態產品價值實現的實踐效果 477

參考文獻 480

第15章 全員行動實現碳中和 482

15．1 生活消費減碳 482

15．1．1 生活消費範圍界定及其碳排放構成 482

15．1．2 客觀社會因素對生活消費碳排放的影響 485

15．1．3 主觀心理因素對生活消費碳排放的影響 487

15．1．4 生活消費減碳的系統策略 489

15．2 飲食：食品與生態農業 490

15．2．1 中國飲食正在經歷快速變革 490

15．2．2 飲食帶來的碳足跡不容忽視 490

15．2．3 低碳農業對飲食碳減排的作用 491

15．2．4 減少食物浪費對飲食碳減排的作用 492

15．3 住房：低能耗建築，零碳取暖製冷 493

15．4 出行：新能源車與共享交通 496

15．4．1 發展新能源交通工具 496

15．4．2 完善綠色公共運輸系統 498

15．4．3 建設電動汽車充電基礎設施 499

15．4．4 倡導共享交通出行模式 500

15．5 其他：垃圾分類與固廢處理 500

15．5．1 中國生活垃圾排放現狀 500

15．5．2 生活固廢收運與處理中的碳排放 502

15．5．3 生活固體廢物的碳減排策略 504

15．6 全員碳賬戶測算和實踐 506

15．6．1 實踐路徑 506

15．6．2 企業碳賬戶場景 507

15．6．3 公眾碳賬戶場景 509

15．6．4 區域“碳家底”場景 509

15．6．5 未來展望 509

參考文獻 510

跋 512