《能源环境保护》“碳中和路径” | 虚拟专题

来源：能源环境保护

为应对全球气候变化，中国承诺“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”。碳中和路径设计既要逐步增加可再生能源的比重，并对化石能源的使用进行有效替代，也要持续提高化石能源的碳效率，其关键在于技术创新，应强化碳减排技术创新的投入，在能源、工业、交通等关键领域进行技术攻关。这包括提高能效、发展可再生能源、绿色氢能以及碳捕获、利用与封存（CCUS）技术等。《能源环境保护》编辑部整理了2023年已发表的22篇关于碳中和路径的论文形成虚拟专题“碳中和路径（一）（二）”，以期为相关研究人员提供参考。

行业视野: 环境保护
类别; 95个
关键词; 110位
专家; 22篇
论文; 4446IP
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中国30省份建筑业二氧化碳跨省转移研究

作者(Author)：祝颖, 崔天浩, 谭纪聪, 李业鑫, 郭勇

摘要：中国建筑业的二氧化碳(CO2)排放量约占全国 CO2排放总量的二分之一。由于各区域之间建筑业贸易频繁,明确区域减排责任对制定合理的减排政策至关重要。为厘清中国各区域建筑业 CO2的排放情况与减排责任,提出了一种多区域投入产出模糊网络线性规划法(MFEP),包括“三个模块”(投入产出、模糊处理、生态分析)和“五类评价指标”。该方法可以有效计算 CO2转移量,并揭示区域之间转移的相互效用关系,以明确中国建筑业在不同区域间的 CO2减排责任。研究结果表明:应降低对外贡献度较高的省份,如江苏(5.62)、浙江(6.20)等的减排目标,并增加对外依赖度高的省份,如天津(5.61)、河北(6.41)等的减排力度。此外,调整目前以石油为主的能源结构,并增加天然气等新能源的使用比例,可以抵消 CO2转移带来的负面影响。此成果可为决策者制定建筑业减排政策提供科学参考和有力依据。

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能源环境保护

2023年第06期

140

56
CH4/H2O/H2辅助热催化CO2转化机制

作者(Author)：马丹妮, 颜天天, 张烁, GUENELOUGOUBachirou, 张昊, 潘如明, 帅永

摘要：随着热化学技术及相关反应机制认知的不断进步,二氧化碳回收转化为高附加值燃料或其他化工产品的清洁能源技术正逐步走向成熟。同时,因社会工业进步及人类生产活动急剧增加了大气中的二氧化碳浓度,且已远超地球正常发展的浓度阈值,这使得基于二氧化碳转化的零碳高效可再生清洁能源技术成为世界各国为应对全球能源与环境问题亟待实现的关键技术。鉴于二氧化碳热催化转化的基本原理、关键材料和反应系统的相关研究对于推动该技术的工业化进程有着至关重要的作用,本文报道了二氧化碳热催化转化机制相关的最新进展,重点阐述了对热催化过程具有辅助作用的活性气体(包括 H2O、CH4和 H2)在实现高水平二氧化碳回收转换与高效合成气生产方面的催化机制,其核心体现在优化的反应动力学与温和条件下的热力学优势。

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能源环境保护

2023年第06期

159

41
二氧化碳电催化耦合生化转化制备多碳产物研究进展

作者(Author)：张天宇, 何晓满, 章斐然, 解佳乐, 刘丽敏, 林日琛, 肖睿

摘要：二氧化碳还原制备高附加值化学品及燃料是实现零碳排放的重要技术手段,但如何高效、可持续地将二氧化碳转化为更高值的长链分子仍是巨大挑战。相较于传统热化学等技术手段,电催化还原可以在更温和条件下实现产物的高选择性,并且可与生物转化技术耦合,将短碳链分子转化为具有更高附加值的长碳链产物。本文系统综述了二氧化碳电还原过程中电极、催化剂、离子交换膜和电解质四个方面的研究现状,并探讨了影响其性能的关键因素。通过调整铜基催化剂的电子结构、表面结构和配位环境,可以有效强化碳-碳偶联反应,从而可显著提高安培级别的电流密度下 C2+产物的法拉第效率。随后介绍了电还原二氧化碳耦合生物发酵延长碳链方面的研究进展,主要从原位耦合和异位耦合两个角度阐释了该耦合技术的优势与挑战。

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能源环境保护

2023年第05期

126

33
国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望

作者(Author)：刘铁牛, 郭少华, 张笛, 赵赫, 魏平, 李塔娜

摘要：中国作为当今全球碳排放最大的国家,工业碳排放量约占全国总碳排放量的 68%。在碳排放总量和强度“双控”的新制度要求下,准确核算工业碳排放量具有重要意义。通过分析国内外碳排放总量和产品碳排放强度相关标准及其低碳数据平台建设情况发现,目前国内外碳排放总量核算标准大都基于《IPCC 清单指南》;国外产品碳足迹相关标准已经建立,而国内发展相对滞后,大部分行业仍缺乏权威性产品碳足迹核算及评价标准;国内外碳排放数据平台及软件均缺乏覆盖工艺过程或工序的碳排放信息,且数据基本来源于文献报道或统计年鉴,本土化程度低,不能达到高精度和国际互认水平。基于对国内外标准体系、数据平台和软件的调研分析,本研究提出,亟需完善全链条低碳标准体系,建设多产业互联的行业低碳数据平台,并开发资源-环境-碳-经济多尺度评价软件,将企业/ 行业工艺过程与产品供应链碳排放数据深度融合,实现数据资源公开统筹应用,服务工业领域精准降碳与绿色、低碳等多目标协同发展。

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能源环境保护

2023年第04期

259

86
能源低碳转型风险及其应对策略———基于新型能源安全观的研究

作者(Author)：李程琳, 周云亨, 王福宁, 方恺

摘要：能源低碳转型已成为世界各国应对气候危机和推动可持续发展的重要途径。然而,已有的研究大多是基于能源供给或者需求安全等相对单一的维度对能源低碳转型的风险与挑战展开分析,这将导致转型风险识别不够全面。鉴于此,本文在梳理能源安全观内涵演进的基础上,构建了涵盖供需安全、技术安全、信息安全、市场安全和人才安全的新型能源安全观“五维” 分析框架,系统阐述我国能源低碳转型面临的风险,进而提出应对策略,包括保障能源供给,强化供需安全;发挥煤电优势,提升技术安全;维护数据系统,保障信息安全;完善市场机制,维护市场安全;加大人才建设,重视人才安全。本文认为,以新型能源安全观引领能源低碳转型,对于推动我国“双碳”目标实现和高质量发展具有重大意义。

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能源环境保护

2023年第04期

210

93
胺法碳捕集过程胺气溶胶形成与排放研究现状

作者(Author)：杨正大, 贤振楠, 邵凌宇, 郑成航

摘要：燃烧后胺法吸收 CO2极具规模化碳捕集和工业化推广潜力,但在高效吸收 CO2的同时,部分吸收剂会以气溶胶的形式随烟气离开碳捕集系统,不仅导致设备异常运行还会引发环境污染问题,因此胺气溶胶排放控制已成为胺法碳捕集工业化推广亟待解决的新问题。然而,胺法碳捕集技术目前仍处于示范阶段,尽管国内外已开始关注胺气溶胶排放控制,但胺气溶胶形成和演变是一个受吸收参数和烟气组分等多因素影响的复杂过程,实际胺气溶胶排放的数据差异较大,为发展高效低成本控制技术及制定排放限值提出了挑战。论文介绍了异质核在胺气溶胶非均相成核中的诱导作用,总结了胺气溶胶浓度和粒径测试的主要手段,对比了不同研究机构实测的胺气溶胶排放数据,明确了异质核条件下胺气溶胶粒径分布的特征,分析了烟气异质核、CO2浓度、贫液温度、溶剂负荷等参数对胺气溶胶形成和排放的影响,最后对凝聚预处理、塔内调控和高效末端控制等三类胺排放控制技术的优缺点和适用条件进行了总结。未来胺法碳捕集系统胺气溶胶的排放控制应融入燃煤烟气末端减污降碳的全过程,从减少胺气溶胶的形成再到促进胺气溶胶的凝聚长大,最后实现多污染物的协同控制。

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能源环境保护

2023年第03期

264

77
微生物电解池CO2电甲烷化的影响因素及电子中介体角色探究

作者(Author)：甄广印, 王娜, 王佳懿, 陆雪琴, 邱博然

摘要：化石燃料燃烧排放的温室气体,导致了全球生态环境恶化与能源危机。因此,探索二氧化碳(CO2)的转化、再利用和清洁能源生产的新技术迫在眉睫。与传统 CO2转化为高值产物的技术相比,利用微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell,MEC)将 CO2转化为低碳能源甲烷(CH4)具有反应条件温和、催化剂可回收利用、产物绿色环保等优点,受到了研究者们的广泛关注。本文综述了 CO2的捕获与高值资源利用的研究现状,并对 MEC-CO2电甲烷化的主要影响因素(如接种物来源、反应器构型、外加电压、电极材料特性等)展开阐述,简要概述了电子穿梭体,特别是核黄素在 MEC-CO2电甲烷化中扮演的重要角色及其在电产甲烷菌的生物膜成膜过程中的关键作用,点明现阶段 MEC-CO2电甲烷化的技术瓶颈及未来研究的技术突破要点,为 MEC-CO2高效电甲烷化的发展及“双碳计划”的实现提供理论支持。

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能源环境保护

2023年第03期

236

74
相变储冷技术在冷链运输低碳转型中的应用

作者(Author)：朱傲常, 李传常

摘要：传统冷链运输的高能耗和高排放被认为是实现物流运输行业碳达峰、碳中和的重大挑战。相变储冷技术作为近年来发展的新兴技术,有望极大降低制冷负荷、减少能源消耗和温室气体排放量。本文比较传统冷链运输与相变储冷冷链运输的碳排放足迹,阐明了相变储冷技术在冷链运输低碳转型中的应用潜力,分析了不同种类冷链运输所需的储冷技术要求。相变储冷技术关键在于相变储冷材料的性能调控和封装技术,性能调控重点是调节相变温度满足不同货物的冷藏要求,而封装技术则重点解决相变材料的泄漏问题并增强其导热能力。相变储冷技术与冷链运输的集成方式多样:与冷藏车的围护结构相结合,制成共晶板置于厢体内部,与传统制冷单元相集成亦或是制成被动式冷却冷链运输箱。相变储冷冷链运输今后研究的重点是研制高性能相变储冷材料,同时实现冷链运输过程的多温区调控与智能化。

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能源环境保护

2023年第03期

184

93