《能源环境保护》碳中和减排路径与前沿技术 | 专题

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《能源环境保护》碳中和减排路径与前沿技术 | 专题

来源：能源环境保护

专题来自于《能源环境保护》2024年03期，共20篇研究成果。

行业视野: 环境保护
类别; 90个
关键词; 115位
专家; 20篇
论文; 1382IP
点击量; 68次
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基于套索算法和灰色模型的浙江省碳排放量分析与预测

作者(Author)：洪竞科, 杜薇, 邵金, 劳慧敏

摘要：在我国“碳达峰、碳中和”的绿色低碳发展背景下,对碳排放量的周期性分析与准确预测具有重要的现实意义。以浙江省碳排放量为研究对象,引入变分模态分解方法提取多尺度信息,将套索算法(LeastAbsoluteShrinkageandSelectionOperator,LASSO)和灰色模型GM(1,N)相结合,对浙江省的碳排放量进行深入分析和预测。首先,使用变分模态分解方法对浙江省碳排放量进行数据分解,分析其历史波动的周期性。其次,利用套索算法对影响碳排放的关键因素进行有效筛选,降低数据维度,提取主要特征。最后,结合“十四五”规划与实际发展路径,假设了常态、低碳、惯性发展情景,并采用GM(1,N)模型对浙江省2020—2030年碳排放量进行预测,克服了传统预测方法在处理非线性、小样本数据时的局限性,预测结果更加稳健。结果表明浙江省的碳排放量的主导因素包括第三产业占GDP的比重、私人汽车拥有量、全省固定资产投资、电力消费总量、研发强度、技术市场成交额6个指标。预计到2030年,仅低碳发展情景下的碳排放量达到峰值,为400.28Mt,而常态发展情景的碳排放量为474.23Mt,惯性发展情景为568.77Mt,且常态发展情景和惯性发展情景下的碳达峰量在2030年后仍会有所增长。因此,建议浙江省继续优化产业结构、提升能源效率、增加低碳研发投入,稳扎稳打推进“碳达峰”目标。

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能源环境保护

2024年第03期

63

3
面向碳中和的CCUS政策研究

作者(Author)：姚星, 温心, 吴佳豪, 朱磊, 刘宇, 黄艳, 孙淑欣

摘要：中国“双碳”战略目标的提出使得碳捕集、利用与封存(CarbonCapture,Utilization,andStorage,CCUS)技术成为实现化石能源低碳化利用的关键方法,也是支撑碳中和目标的重要手段。在当前由工业示范阶段向商业应用阶段发展的关键时期,技术创新、项目运营、市场发展和政策制定之间存在割裂问题,限制了CCUS技术规模化部署和产业化发展。因此,建立包括规范性支撑体系和各种政策工具在内的政策体系对于CCUS的发展至关重要。围绕当前碳达峰、碳中和面临的新形势,梳理了CCUS领域政策机制研究的最新成果,讨论了美国、英国、澳大利亚、欧盟等主要国家和地区在促进CCUS发展方面所采用的不同类型的政策工具,并分析了宏观支持政策、行政命令政策、资金激励政策和市场机制政策之间的协同作用效果。最后,结合CCUS发展面临的机遇与挑战,提出了关于中国CCUS产业化发展的激励政策设计建议。研究结果可为应对气候变化和“双碳”目标的相关政策制定者和科研工作者提供有益的启发和参考。

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能源环境保护

2024年第03期

80

4
Co-N-C/P催化剂用于电催化二氧化碳还原

作者(Author)：李秉毅, 叶锦泽, 叶庆钰, 李维哲, 李飞祥, 邱明

摘要：化石燃料的燃烧导致大气中二氧化碳(CO2)的浓度迅速上升,并引发了严重的能源、环境危机。由可再生电力驱动的电催化CO2还原为增值化学品和燃料是解决当前化石燃料枯竭的一种有效方法。采用“一锅法”制备了磷(P)修饰的高分散性“钴-氮-碳”(Co-N-C/P)催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的形貌、元素分布、缺陷程度、表面元素价态及配位结构进行了表征,并考察了其在H型电解槽中电催化CO2还原为CO的性能。测试结果表明,所制备的Co-N-C/P催化剂在-0.9Vvs.RHE的外加电位下具有97.0%的CO法拉第效率(FECO),电流密度为4.58mA/cm2,并可以进行26h的稳定性测试。与Co-N-C催化剂相比,P的掺杂更有利于Co原子在碳黑基底上的良好分散,相应的FECO提高了约38.9%,说明P的掺杂有效提高了Co-N-C催化剂的电催化CO2还原为CO的性能。

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能源环境保护

2024年第03期

68

4
电化学反应性捕集CO2研究进展与挑战

作者(Author)：武中志, 刘静怡, 王茹洁, 汪黎东

摘要：CO2捕集是控制温室气体排放的关键技术之一,电化学CO2还原是关闭人工碳循环的有效途径,但CO2捕集和电化学CO2还原过程均为能源密集型过程。过去的研究将两者视为相互独立的技术和科学领域进行发展。通过直接电解捕集介质(如胺基富液和碳酸氢盐),将上游的碳捕集和下游的电化学还原过程进行集成耦合,可以避免高能耗的捕获介质再生和CO2释放环节,避免CO2的运输和存储操作,降低整体工艺的运行成本,提升整个碳循环的能量效率和经济效益,为节约能源和经济高效地捕集利用CO2提供了一个潜在的解决方案。总结了目前电化学反应性捕集CO2的研究进展,论述了在电极和电解质方面取得的成果,讨论了影响集成电解效率的限制因素,并分析了各类因素的潜在影响机制和可能的反应路径。最后,强调了直接电化学还原捕集介质领域的主要挑战和机遇,并对未来耦合碳捕集与电化学利用过程的发展进行展望。

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能源环境保护

2024年第03期

66

5
CO2转化技术的环境和经济效益评价及未来发展趋势

作者(Author)：杨刚, 汪晨曦, 罗春林, 郭泽宇, 刘敏, 张洪雷, 徐梦侠, 吴韬

摘要：2022年全球CO2排放量约为360.7亿t,仅2.3亿tCO2被捕获并利用,占比仅为0.64%。为了实现2060年的碳中和目标,CO2排放量需降至50亿t,CO2利用总量需达到12亿t,其利用占比将增至24%,提高CO2利用水平迫在眉睫。碳捕集、利用与封存(CCUS)技术已经成为减少CO2排放、应对全球气候问题最具潜力的技术选择之一,通过不同的技术路径将捕集的CO2转化为具有高附加值的工业产品一直是学术界和工程界的研究重点和热点,但不同的转化技术对于CO2减排的潜在贡献仍存在不确定性。对近年来CO2转化技术的发展现状进行了系统的综述,聚焦于3种具有代表性的CO2转化路径和产品,并结合工业应用案例,对不同技术路径和不同产品的环境影响和技术经济性进行了比较分析。CO2的碳酸化、利用CO2生产聚合物产品等路径具有较高的碳负排放潜力,对于减少总体CO2排放具有重要意义。

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能源环境保护

2024年第03期

87

4
基于文献计量的“碳锁定”研究述评与发展前沿分析

作者(Author)：温全, 邵诗篇, 刘宁, 赵青悦, 周文君

摘要：开展“碳锁定”研究述评与发展前沿分析,对推进低碳领域研究工作具有重要参考意义。以2000—2022年“碳锁定”研究方面的中外文献为研究对象,从动力演化、解锁机制等方面对“碳锁定”研究进行系统评述;并应用文献计量分析软件,对文献的特征和

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能源环境保护

2024年第03期

75

5
以微藻固碳减轻碳排放及其强化策略

作者(Author)：王艺, 陈丹青, 毛炜炜, 李鹏程, 宋春风

摘要：广泛使用化石燃料导致二氧化碳等温室气体排放量持续攀升,给全球气候变化和生态系统带来了深刻而不可逆的影响,这不仅引发了环境问题,更对地球的气候稳定和生物多样性构成了严重威胁。在众多的碳减排方法中,CCUS技术是实现二氧化碳长期减排的重要手段,其中碳捕集是核心环节,包括从能源利用、工业生产和大气中分离二氧化碳的过程。在这一领域中,着重介绍了微藻固碳技术的重要性和有效性。与此同时进一步指出,通过调节微藻的生长条件,如光照、温度、pH、营养元素和二氧化碳浓度,可以显著提高微藻的固碳能力。目前,通过随机诱变、适应性实验室进化和基因工程等策略,筛选生长速度快、耐受性强、二氧化碳固定效率高、生物量大的微藻品种。这不仅有助于推进碳达峰和碳中和目标,也将为实现能源的清洁、绿色、低碳和高效利用提供坚实的基础,从而支持全面实施可持续发展战略。通过这种方式,微藻固碳技术有望在应对全球变暖和促进环境可持续发展中发挥作用。

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能源环境保护

2024年第03期

67

3
基于膜分离的沼气及烟气CO2捕集技术应用进展

作者(Author)：银登国, 周志斌, 魏静, 马玉磊, 秦子康, 邓敏, 吴元明, 杜文韬, 代忠德

摘要：在实现“碳达峰、碳中和”目标过程中,碳捕集技术成为当下研究热点之一。目前,碳捕集技术主要包括吸收法、吸附法、膜分离法等。在众多碳捕集技术中,膜分离法利用气体分子在膜内渗透速率的差异实现分离,具有节能、高效、操作方便且无二次污染等优势,是近些年发展迅速的CO2捕集技术。在过去的几十年里,虽然在文献中有许多种不同的碳捕集膜材料被报道,其CO2分离性能远超Robeson上限,但只有少数膜材料被应用于工业过程中,或正在向工业应用方向发展。事实上,许多膜的研究在实验室规模下进行,测试膜面积较小,且对于膜分离法的实际应用报告较少。结合工业CO2分离/捕集过程,介绍了商业膜和经过中试规模测试的膜的应用,分析了膜分离技术用于沼气脱碳和烟气碳捕集的试验进展及工程应用案例,并针对当前存在的问题,提出对未来基于膜分离法的工业碳捕集的发展方向的建议。

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能源环境保护

2024年第03期

57

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