“双碳”背景下传统化石能源脱碳制氢增值化利用技术

碳达峰和碳中和战略目标对全球经济与社会发展意义非凡。能源动力行业是中国二氧化碳排放大户，也是构建新型能源系统与产业革命的主战场。日趋成熟的碳捕集、利用和封存(carbon capture, utilization and storage,CCUS)技术因高成本、高能耗面临产业界的强大阻力，转变能源结构至关重要，然而中国的资源禀赋和能源现状决定未来一段时间仍将继续依赖传统化石燃料。该文分析了催化裂解技术、碳材料和氢气利用、燃氢发电等多项前沿技术的可行性，提出了一个实现化石燃料高效清洁利用的革命性技术路线，以期高效、低排放、低成本地制备氢气和高附加值的碳材料，实现基于燃氢轮机的零排放发电。该技术路线有望解决相关能源动力企业的碳排放技术与经济难题，助力“双碳”目标实现。     

浅析我国新能源汽车技术

新能源汽车技术采用先进的动力控制技术和驱动技术,发展新能源汽车不但利于节能减排,而且促进汽车产业的发展。本文针对我国市场上推广使用的混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车3种新能源汽车技术进行了分析,列举了各自的优缺点,以期更好地解决能源与环保问题,确保汽车产业的绿色和谐发展。     

合成燃料优化及提升发动机效率的实验与仿真研究

减少二氧化碳排放,放特别是减少汽油发动机的二氧化碳排放是目前正在急剧上升的一项要求。从能源的生命周期考虑,能源载体即化石燃料是产生二氧化碳排放问题的根本原因。采用从可再生能源中提炼出的合成燃料（eFuel）,可使汽油发动机接近或达到二氧化碳排放的碳中和要求,因此配置eFuel的成分和性质至关重要,因为它将影响汽油发动机的工作过程和效率。eFuel的成分变化会显著影响汽油发动机的喷射、混合气形成、燃烧,以及后氧化和排气后处理等过程,因此,Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG和FKFS合作开展了一系列相关研究,将不同的eFuel在单缸发动机试验台和喷雾试验台上进行了测试,并将其结果用于标定三维流体的仿真模型。同时,对eFuel的组成、混合气形成及燃烧特性进行深入分析,旨在提高汽油发动机效率,同时改善碳排放效果。除了进行单缸发动机测试外,还对汽油发动机配置进行虚拟优化,即通过替代燃料与发动机优化的相结合来提升汽油发动机的效率。     

欧委会正在选址欧盟首座生物质柴油合成工厂

生物质燃油的一大优势是作为替代燃料直接被应用于现代交通运输工具，而不必对原有的化石燃料内燃发动机进行重大改造。利用可再生生物质材料或农林残留物（如秸秆和木质废弃材料等）制作成生物质燃油替代化石燃料，一方面可以减少用户对化石能源的消费，     

可再生能源利用与建筑节能融合技术

通过可再生能源利用与建筑节能的融合构建,替代传统石化燃料,实现节能减排。采用最新传热技术,创新装备,融合地能、太阳能、余热资源和蓄能技术等多能源形式,构建新型复合能源与建筑集成供热供冷系统,达到可再生能源利用和建筑节能,实现可持续发展的生态环保。     

减排二氧化碳发展低碳经济首先要重视节约使用化石能源

分析了能源消费和经济发展的规律,可再生能源的特点、大量开发利用存在的技术瓶颈和减排二氧化碳的效果,认为我国能源消费总量正处在持续增长期,未来40年内可再生能源不可能成为我国的主要能源,化石能源仍将是我国能源的主体,提出减排二氧化碳、发展低碳经济,要首先重视节约使用化石能源。归纳了我国化石能源开发利用取得的成就和存在的问题,提出了节约使用化石能源的对策,一是确定比较合理的GDP增长速度,建立化石能源消费总量控制指标体系;二是建立化石能源加工利用过程全寿命周期能效及二氧化碳排放的评价方法,通过不断优化提高化石能源利用效率;三是从我国化石能源资源状况出发,研究建立符合国情的低碳现代化生活消费模式;四是充分利用财政税收政策和行政手段鼓励和强制节能;五是加强节约使用化石能源的技术、材料、产品的研究开发和推广应用;六是加大资金投入,实现化石能源的优化利用和节约使用。     

全球加速“脱碳”,“碳中和时代”即将到来

应对全球气候变化、减少温室气体排放、降低能源消费强度、提高可再生能源比重是人类在21世纪的首要时代命题。随着世界各国和企业加快“脱碳”进程,全球在2050年左右实现“碳中和”的前景令人期待。然而,从化石燃料到可再生能源的转变不会—蹴而就,技术和成本仍将是最具挑战性的。与此同时,两个世纪以来,石油、天然气和煤炭储量在地理上的集中,在很大程度上塑造了国际地缘政治格局。     

基于可再生能源的分布式多目标供能系统(一)

通过对基于化石能源和基于可再生能源的几种主要分布式发电技术及系统，包括往复式发动机，微型燃气轮机，燃料电池，太阳能光伏发电，太阳能高温集热发电，风力发电，多联产及蓄能等相关技术的现状分析，指出了建立和发展基于可再生能源的分布式多目标供能系统所面临的主要问题与挑战。     

贫燃预混燃烧室混氢燃烧性能研究

为加快实现碳中和，传统化石燃料燃气轮机逐步向含氢气燃料转型，因此需要掌握燃料中氢气对燃气轮机燃烧室性能影响，为燃气轮机燃氢化奠定理论基础。本文以国内某型现役低排放燃气轮机燃烧室参数与结构为例，采用氢气甲烷混合燃料燃烧，研究混氢比例对燃烧室性能影响。研究表明：氢气体积占比低于30%时，燃烧室喷嘴无回火；燃料中氢气占比由0增加至30%，燃烧室总压损失升高11%,NOx排放(@15%O₂干基)升高31%，火焰筒上游区域温度略有升高，燃烧效率升高，出口温度场均匀性几乎无变化。     

碳中和目标下中国能源转型和能源安全的现状、挑战与对策

人类社会在完成两次重要的能源转型之后,当前正在进行以碳中和目标为导向、旨在实现人类社会可持续发展的第三次能源转型。新形势下中国能源发展面临复杂形势和严峻挑战,既要加快推进能源低碳转型实现碳中和目标,又要牢牢守住能源安全底线。如何统筹好能源转型和能源安全,是中国能源高质量可持续发展面临的重大问题。研究认为:1)前两次能源转型均契合传统的经济发展规律,与工业革命相伴而生,能源作为普通生产要素,其结构在技术驱动下逐渐发生变革,正在进行中的第三次能源转型,核心动因不仅包括应对气候变化和保障能源安全,还包括人类社会可持续发展的战略驱动,需要多端发力完成。2)碳中和目标下中国能源转型面临能源消费总量偏大、碳排放量偏大、能源结构偏煤、国内油气产量偏少、油气对外依存度偏高及可再生能源发展偏弱等安全风险。3)碳中和目标下中国能源转型与能源安全应着力“三个加快”:充分发挥中国社会主义制度优势,从化石能源清洁化、可再生能源规模化及综合能源智慧化3方面加快构建新型能源体系,在煤炭、油气和可再生能源等领域加快科技创新,加快实施全面能源节约战略。     

绿色发展视角下黄河流域能源利用效率测算与趋势分析——基于收敛性与空间动态演变研究

在绿色发展与“碳达峰，碳中和”的双背景下，对黄河流域能源利用效率进行测算研究.对于能源利用效率指标体系进行构建，以GDP为期望产出，将反映节能减排的二氧化碳排放因素加入非期望产出指标中.基于比值法、DEA-Malmquist指数、Super-DEA等方法测算4个视角下能源利用效率构建的综合指标，通过主成分评价测算综合能源利用效率.在此基础上研究黄河流域分流域、分时段、分城市群能源利用效率的收敛性，同时结合空间分析建立面板数据模型进一步深入研究.结果表明，黄河流域能源利用效率发展趋于收敛.在绿色发展视角下，促进能源利用效率发展一方面需要城市协同发展，另一方面需要改变环境成本的外部性，加快绿色投入产出体系的完善，以此促进能源利用效率收敛均衡点的正向移动.     

燃料电池汽车动力系统选型设计

燃料电池汽车因其低油耗、低排放、商品化相对容易,是将来二十年内新能源汽车开发的主要形式之一。燃料电池汽车的动力系统普遍采用蓄电池组与燃料电池系统并联驱动的电-电混合动力,合理地选择动力系统的各个部件对燃料电池汽车起着至关重要的作用。文中对燃料电池动力系统的三个主要部件电机、动力蓄电池以及燃料电池发动机的选型和参数选择进行了分析,提出了燃料电池汽车动力系统的选型原则,为燃料电池汽车动力系统的优化设计提供理论参考。     

洁净电力运用于氢能燃料电池混合动力系统的研究

目前发展超超临界发电机组,虽符合可持续发展的能源和环境保护的目标,但是IGCC具高效率洁净电力,更可符合节能减排及大量制氢之多目标.本研究系针对轻型车辆以氢能为燃料的2 kw燃料电池模块进行设计、组装与测试分析,采用了符合轻型车辆需求的新式BOP组件及二次电池辅助系统.为节省氢气损耗,通过强韧控制理论控制氢气流量的变化来达成将电压控制在一特定值的目标,使电池堆的开路电压约为56 V;而当负载在65 A(高负载)时,电压降至37 V.在二次电池方面,本研究则针对不同种类之二次电池进行比较选择,并开发其充电及放电之电力回路、控制逻辑及流程.最后,本研究将2 kW燃料电池模块结合1.5 kW磷酸锂铁二次电池安装于一堆高机(3.5 kW)中,进行动力系统实车测试.     

CCS，CCUS，CCRS，CMC系统集成

二氧化碳捕集—封存、生产生活中的节能减排和可再生能源的开发是实施低碳经济的三个核心举措。近年来提出的碳捕集—利用—封存和碳捕集—再利用—封存是更为积极的CO2减排应对策略。人类在未来必须要把宝贵的碳元素同时作为资源和能源载体循环利用,进行全程管理。     

欧委会正在选址首座生物质柴油合成工厂

利用可再生生物质材料或农林残留物（如秸秆和木质废弃材料等）制作成生物质燃油替代化石燃料,一方面可以减少用户对化石能源的消费,另一方面又可以大大降低温室和有害气体的排放。为此,欧委会制定政策措施和行动计划,并通过欧盟指令的形式积极促进可再生生物质替代燃油的加速发展,旨在降低欧盟化石能源的对外依赖,保证欧盟的能源安全及多元化,提高欧盟能源工业企业的竞争力和积极应对全球气候变化。     

面向能源转型的化石能源与可再生能源制氢技术进展

氢能是来源丰富、绿色低碳和应用广泛的二次能源,正逐步成为未来能源绿色转型发展的重要载体之一,是现有能源形式的有益补充,也是未来能源体系的重要组成部分。该文介绍了清华大学能源与动力工程系在制氢领域取得的基础研究和应用开发的系列成果。在碳氢燃料重整领域,合成了烧绿石负载型重整通用催化剂,开发了全系列重整制氢样机;在中温氢气净化领域,提出了中温净化新途径并合成了覆盖全温区的氮基活性炭疏水吸附剂及水滑石基吸附剂,完成了中温变压吸附H₂/CO₂分离技术示范;在可再生能源电解领域,依托固体氧化物电解池实现了二氧化碳与水共电解制取燃料、升高反应温度以降低水理论分解电压,从而缩减了碱水电解能耗。发展制氢技术是氢能燃料电池产业的首要技术环节,有助于推进未来能源利用方式变革,是构建低碳、安全和高效现代能源体系的重要举措。     

对未来建筑发展的四种探索

建筑物的暖气、冷气和照明方面的能源消耗占全世界2/3,而且会造成大量能源浪费和环境污染,是全球变暖的主因,因此未来的建筑物必须更加的节能环保。空气胶、混合太阳能照明系统、绿色屋顶、纳米光电电池这四项前卫科技,都可以有效的改善建筑的节能环保,比如更有效的防止热能损失,大幅减少未来建筑冷暖能源花费,并且减少温室气体的排放和污染;使用混合太阳能照明系统,达到节能80%以上的效果,而且更有益健康,得到高品质的照明;构建大规模的绿色屋顶,把大自然带进人工环境,大幅改善都市气温以及热岛效应;利用纳米光电电池技术使用太阳能,减少对石化燃料的依赖,使建筑物可以自行发电。     

欧盟预计2005年度生物燃料将替代1.4%化石燃料

欧盟官员称，虽无法实现征2005年底由生物燃料替代2％交通运输燃料的目标，但仍会朝着这个方向继续努力。欧盟25国一直在促进生物燃料的使用，特别是生物柴油和生物乙醇，目的是用这种绿色能源替代基于石油的化石燃料。欧盟委员会能源和运输部的Paul Hodson说：“我们估计到2005年底生物燃料将替代1．4％～11．5％的化石燃料。”     

绿色技术发展加快全球迈向碳中和的步伐

应对全球气候变化,减少温室气体排放、降低能源消费强度、提高可再生能源比重是人类在21世纪的首要时代命题。当前,绿色技术正搭上新一轮科技革命和产业革命的快车深入发展,推动人类社会迈向绿色低碳发展的时代。碳中和(净零碳排放)的绿色发展目标已成为国际社会的强烈共识。     

甲醇合成影响因素与催化剂的失活问题研究

甲醇是一种基本有机化工产品和环保动力燃料,广泛应用于有机合成、燃料、医药、涂料和国防工业等领域。由二氧化碳与氢气合成甲醇不仅能实现工业生产中碳源的循环利用,减少二氧化碳排放,而且能解决化工和能源领域对甲醇的需求。而实现这一过程的关键技术是高效催化剂的开发。