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“雙碳”目標下的技術(shù)路線圖

教務(wù)部 2021-11-22

近日，《北大金融評論》發(fā)布“雙碳”目標下的技術(shù)路線圖，包括減少碳排放和增加碳吸收2條主路線。其中，減少碳排放包括能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、重點領(lǐng)域減排和金融減排支持3條路線，增加碳吸收又包括技術(shù)固碳和生態(tài)固碳2條路線。如此逐級細化，得到完整技術(shù)路線圖（該圖不代表本公眾號觀點）。

為了便于閱讀，將上圖分成2部分（請橫屏觀看）。

能源電力說整理版本如下：

10月24日中共中央、國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，這是我國目前出臺的最頂層碳達峰碳中和工作意見，關(guān)于碳達峰中和技術(shù)，提到：

開展低碳零碳負碳和儲能新材料、新技術(shù)、新裝備攻關(guān)。

低碳前沿技術(shù)：推進高效率太陽能電池、可再生能源制氫、可控核聚變、零碳工業(yè)流程再造等低碳前沿技術(shù)攻關(guān)。深入研究支撐風(fēng)電、太陽能發(fā)電大規(guī)模友好并網(wǎng)的智能電網(wǎng)技術(shù)。加強電化學(xué)、壓縮空氣等新型儲能技術(shù)攻關(guān)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。加強氫能生產(chǎn)、儲存、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范和規(guī)模化應(yīng)用。推廣園區(qū)能源梯級利用等節(jié)能低碳技術(shù)。推動氣凝膠等新型材料研發(fā)應(yīng)用。

推進規(guī)模化碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

日前教育部印發(fā)關(guān)于《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動計劃》的通知，通知指出：

加快碳減排關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，加快碳零排關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，加快碳負排關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

那低碳、零碳以及負碳技術(shù)具體是什么呢？

根據(jù)教育部的文件：

碳減排關(guān)鍵技術(shù)（低碳）：圍繞化石能源綠色開發(fā)、低碳利用、減污降碳等開展技術(shù)創(chuàng)新，重點加強多能互補耦合、低碳建筑材料、低碳工業(yè)原料、低含氟原料等源頭減排關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)；加強全產(chǎn)業(yè)鏈/跨產(chǎn)業(yè)低碳技術(shù)集成耦合、低碳工業(yè)流程再造、重點領(lǐng)域效率提升等過程減排關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)；加強減污降碳協(xié)同、協(xié)同治理與生態(tài)循環(huán)、二氧化碳捕集/運輸/封存以及非二氧化碳溫室氣體減排等末端減排關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)。

碳零排關(guān)鍵技術(shù)（零碳）：開發(fā)新型太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能、核能等零碳電力技術(shù)以及機械能、熱化學(xué)、電化學(xué)等儲能技術(shù)，加強高比例可再生能源并網(wǎng)、特高壓輸電、新型直流配電、分布式能源等先進能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究。開發(fā)可再生能源/資源制氫、儲氫、運氫和用氫技術(shù)以及低品位余熱利用等零碳非電能源技術(shù)。開發(fā)生物質(zhì)利用、氨能利用、廢棄物循環(huán)利用、非含氟氣體利用、能量回收利用等零碳原料/燃料替代技術(shù)。開發(fā)鋼鐵、化工、建材、石化、有色等重點行業(yè)的零碳工業(yè)流程再造技術(shù)。

碳負排關(guān)鍵技術(shù)（負碳）。加強二氧化碳地質(zhì)利用、二氧化碳高效轉(zhuǎn)化燃料化學(xué)品、直接空氣二氧化碳捕集、生物炭土壤改良等碳負排技術(shù)創(chuàng)新；研究碳負排技術(shù)與減緩和適應(yīng)氣候變化之間的協(xié)同關(guān)系，引領(lǐng)構(gòu)建生態(tài)安全的負排放技術(shù)體系；攻關(guān)固碳技術(shù)核心難點，加強森林、草原、濕地、海洋、土壤、凍土的固碳技術(shù)升級，提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯。

就中國國情而言，電力、鋼鐵、建筑等行業(yè)已成為高耗能和高排放的重點領(lǐng)域，這些行業(yè)如何發(fā)展低碳技術(shù)？

我國高耗能、高排放行業(yè)總體可劃分為三大領(lǐng)域。

一是電力行業(yè)領(lǐng)域，目前我國每發(fā)一度電要排放二氧化碳0.8—0.9公斤，如果每度電的耗煤量降低1克，全國每年就可減排二氧化碳750萬噸。因此，應(yīng)集中精力加快技術(shù)改造，推進火電減排，實施“綠色煤電”計劃。這將主要依靠開發(fā)煤清潔轉(zhuǎn)化高效利用技術(shù)和提高燃煤發(fā)電效率實現(xiàn)，其中提高燃煤發(fā)電效率能實現(xiàn)15%的減排。目前具有發(fā)展前途的高效、潔凈的煤發(fā)電技術(shù)，主要涉及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC )、循環(huán)流化床燃燒(CFBC)等技術(shù)。

二是材料和制造領(lǐng)域，主要集中于兩大方面：一為金屬材料制造。2010年我國粗鋼產(chǎn)量將達到6.6億噸，鋼鐵工業(yè)能源消耗占全國工業(yè)總能耗的1/4，每生產(chǎn)1噸鋼，采用高爐工藝將排放2噸二氧化碳，電爐工藝排放1噸二氧化碳。鋼鐵工業(yè)必須將控制總量、淘汰落后和技術(shù)改造結(jié)合起來，推動節(jié)能減排。二為高分子材料，2009年，我國生產(chǎn)塑料達4000萬噸，如果以石油路線制備的高分子材料為例，有估算每生產(chǎn)1噸塑料，需消耗2-5噸原油，排放二氧化碳4-8噸。因此，一方面要大力發(fā)展新型穩(wěn)定化技術(shù)，提高材料服役壽命，從而節(jié)省石化資源，降低溫室氣體排放量。另一方面可通過應(yīng)用生物基及生物降解塑料技術(shù)，直接以可再生資源替代石化資源，同時加快發(fā)展高效的回收利用新技術(shù)。如果從原料到回收處理形成產(chǎn)業(yè)鏈，以年產(chǎn)1000萬噸生物基材料為例，單位產(chǎn)品就可減少二氧化碳排放40%以上。

圖1：中國粗鋼年產(chǎn)量及增速（單位：萬噸，%）

資料來源：Wind資訊，遠東資信整理

圖2：粗鋼主要生產(chǎn)工藝路線

資料來源：國際鋼鐵協(xié)會，遠東資信整理

圖4：鋼鐵-化工-氫能一體化網(wǎng)絡(luò)集成智能制造

資料來源：東北大學(xué)鋼鐵前沿技術(shù)研究院，遠東資信整理

與鋼鐵行業(yè)相關(guān)的節(jié)能技術(shù)裝備目錄

三是建筑領(lǐng)域，目前城市碳排放的60%來源于建筑維持功能本身，構(gòu)建綠色建筑技術(shù)體系、發(fā)展低碳建筑極其重要，其關(guān)鍵是建筑規(guī)劃設(shè)計、建造、使用、運行、維護、拆除和重新利用全過程的低碳控制優(yōu)化。如在建造環(huán)節(jié)，可利用屋頂光伏發(fā)電技術(shù)，實現(xiàn)自然光和燈光照明有效整合，可通過建造無動力屋頂通風(fēng)設(shè)備，調(diào)節(jié)風(fēng)流風(fēng)速并帶動風(fēng)機發(fā)電；在使用環(huán)節(jié)，可通過種植屋頂花草建造“綠色屋頂”，不僅可達到降溫效果節(jié)省空調(diào)電力，還能吸收大氣污染物；在拆除環(huán)節(jié)，可通過有效回收利用建筑廢棄物，防止發(fā)生二次污染。

根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布《中國建筑能耗研究報告（2020）》?！堆芯繄蟾妗穼ㄖ^程能耗和碳排放的測算方法、數(shù)據(jù)分析以及碳中和目標下建筑碳排放情景進行了介紹。

《研究報告》顯示，2005-2018年期間建筑全過程能耗比重呈現(xiàn)上升趨勢，碳排放比重呈現(xiàn)下降趨勢。2000-2018年全國能耗重心南移0.9度（緯度），碳排放重心南移1.1度（緯度），移動趨勢較為明顯。

建筑全過程能耗和碳排放測算：