我国发展面临能源与环境的双重约束分析及对策思考

<正>改革开放40年来,我国经济和社会发展取得了举世瞩目的成就,但经济社会高速发展与能源资源供给和生态环境的矛盾日益突出.随着能源生产与消费革命的推进,需要根据中国自身能源禀赋特征精准制定符合国情的能源战略,确保国家制定的宏伟发展目标所需求能源的有效供给和安全,保障经济社会可持续发展,满足人民日益增长的美好生活需要.中国是世界上能源消费大国和碳排放大国,面临着能源安全、环境污染、生态损伤、气候变化等诸多挑战.但中国在能源结构优化、能源供给与消费侧精准配置、能效提升、节能减排、能源技术创新等方面有着巨大的发展空间和潜力,这将是解决中国未来宏伟发展目标与能源支撑不足的尖锐矛盾和问题的关键.     

“全球阿波罗计划”助推国际社会合作应对气候变化行动

<正>合作应对气候变化已成为国际社会的普遍共识。为实现到本世纪末全球地表温度控制在比工业革命前上升2℃以内的目标,需要加快推动国际减缓气候变化进程。今年年底,即将在巴黎举行的联合国气候变化大会上,国际社会将努力就2020年后全球应对气候行动达成新协议。为实现2℃温控目标,首先要提高能源终端使用部门的能源效率,大力推进能源供给系统改革,大规模植树造林,还要研发应用碳移除技术。能源供给部门的低碳化是最重要的手段之一,到2050年超过80%的发电装机容量要实现低碳化;来自可再生能源、核能、使用碳捕获和碳封存     

珠江三角洲城市群城市碳排放动态模拟与碳达峰

城市是减缓气候变化和实现碳达峰与碳中和目标的关键主体,开展城市碳排放多情景研究与碳达峰研究能为城市碳达峰行动方案的制定提供科学依据.本文基于蒙特卡罗法,为模拟碳排放不确定性演化和愈发注重城市碳减排,调整了不同时间段和不同碳排放情景的概率,同时结合多情景分析、Mann-Kendall趋势检验、Theil-Sen’s趋势斜率估计等方法,动态模拟2021～2035年珠江三角洲(以下简称珠三角)城市群的碳排放量并分析了2006～2035年碳排放的演化路径、碳达峰与碳减排潜力,丰富了后新冠肺炎疫情时期城市碳排放的相关情景研究.结果表明:(1)动态模拟显示珠三角城市群于2020年显著碳达峰, 2035年碳排放量减少至24885万～27006万t,碳强度较2006年降低84.18%～85.21%;相较于基准情景,动态模拟下珠三角城市群2021～2035年累计碳减排潜力为-8168万～12825万t,碳减排潜力有66.79%的概率为正,即较基准情景进一步减排,其中2744万t的概率最大;(2)深圳、珠海、惠州和东莞属于倒“U”型演化的碳达峰类城市,均不晚于2020年碳达峰, 2006～2035年特别是...     

国家自然科学基金能源化学发展规划和布局概况

我国是世界上最大的能源消费国和温室气体排放国,能源是关系我国经济社会可持续发展的重大问题.2020年9月,习近平总书记宣布“中国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”,因此,需要大力发展碳中和技术体系和碳中和产业,积极推进能源革命[1]. 绝大多数的能源利用实质上是能量和物质不同形式之...     

氢冶金的发展历程与关键问题

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下,以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点,梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”,铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷,转变为以降低碳排放为重心,再到以净零碳排放为最终目标,逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看,长流程产钢量占90%,高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径,而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看,全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。     

氢冶金的发展历程与关键问题

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下,以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点,梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”,铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷,转变为以降低碳排放为重心,再到以净零碳排放为最终目标,逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看,长流程产钢量占90%,高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径,而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看,全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。     

中国水泥生产过程碳排放因子测算与评估

从科学问题、研究方案以及基于水泥生产线抽样调查所获得的测算与评估结果三个方面对中国科学院战略性先导碳专项课题"水泥生产过程排放"的研究工作进行了系统性的总结.自2011年下半年至2015年,完成了全国22个省区水泥生产线的野外抽样,取得了359条生产线的活动水平数据,并采用"生产线-省市区-国家"三级集成方案,分区域、分工艺、分规模构建了中国水泥生产碳排放因子核算体系.通过对工艺排放因子、燃料排放因子、电力排放因子、直接排放因子及分工艺的熟料、水泥综合排放因子共10个指标的分析测算,判断得到国内外研究对中国水泥生产碳排放因子的估计与计算结果存在一定偏差:其中,工艺排放和水泥熟料比上分别存在1.4%~3.4%和12%~32%的高估;燃料排放则存在-27.63%~+6.25%的偏差.分析了全部采样测试的排放因子不确定性并探讨了国际上对中国水泥生产碳排放测算结果高估的原因,总结了目前国内外测算方法中存在的问题及解决方案,提出了水泥生产未来的节能潜力及方向,并认为未来工作重点将是跟踪既有调查企业的动态变化,反演中国水泥生产的历史碳排放,同时开展与国际相关机构的沟通与交流,确保中国的研究成果更具科学性和准确性,从而为中国参与气候变化谈判提供科学依据,并使国家在环境外交中掌握更大的主动权.     

基于入户调查数据的中国居民生活碳排放评估

采用中国大陆31个省区居民生活碳排放调研数据,基于碳排放系数、投入产出和消费者生活方式3种方法对中国整体、城乡、区域居民生活碳排放进行评估,并从户均、人均和排放结构3个角度揭示中国居民生活排放现状,旨在了解当前中国居民生活碳排放的城乡差异和区域差异.研究发现:城镇户均居民生活碳排放是农村的1.48倍;城镇人均居民生活碳排放是农村的1.82倍;西南区户均和人均居民生活碳排放均最小,分别为6.89 t CO_2/户和2.06 t CO_2/人;晋陕内蒙古区户均居民生活碳排放最大,为9.52 t CO_2/户;东北区人均居民生活碳排放量最大,为3.15 t CO_2/人;医疗保健、热力、煤炭、食品和电力消费是居民生活碳排放的主要来源.通过对中国居民生活直接能耗和间接消费产生的碳排放进行基础性和系统性研究,不仅可以明确不同消费行为在居民生活碳排放中的贡献,而且为中国政府提出的减排目标和达峰目标提供数据支撑和科学依据.     

从碳到氢能源:昨天、今天、明天

简述了近期能源的发展动向,特别以氢能源为重点,就产氢、储氢及利用氢三个方面进行阐述。氢气作为高能量密度的燃料载体在提供能量的过程中可实现或接近实现无碳排放。作者及团队发现,将分散式电解水产氢技术应用在燃料电池模型汽车上,模型车的运行速度及里程可提高30%以上。     

全球碳排放的近实时定量方法

人类活动碳排放是全球气候变化最主要的人为驱动力,碳排放的定量化是应对全球变化和实现碳中和的基础.测算时空分辨率更高的碳排放数据,达成更精细、准确、及时的碳排放监测是当前学科前沿和国家重大需求.本文阐述一种基于统计、卫星遥感、观测等多源活动数据的碳排放定量方法,通过将人类活动强度指标参数化后,实现全球和区域碳排放的近实时量化.该方法将碳排放核算的时间分辨率从年提高到天,数据的时间滞后性从一年左右提高到近实时.基于该方法得到的碳排放数据不确定性与国际机构提供的碳排放数据基本一致.近实时碳排放数据进一步反映了全球碳排放的季节变化、月变化和周变化.     

全球变化和人类可持续发展:挑战与对策

过去20多年来,国际科学界对全球变化研究不断深化,逐步形成了人类活动产生的碳排放是全球变暖的重要驱动力、全球变化影响人类经济社会可持续发展等共识.为应对全球变化挑战,"共同但有区别的责任"等原则要求发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减缓行动,目标是在21世纪末将由人类活动引起的地表增温控制到不超过工业化前2℃.但是,处理全球变化与可持续发展的关系必须坚持哪些原则,重点开展何种研究,采取什么政策保障还没有明晰的思路.本文提出立足国际和区域平衡发展,依靠科技进步制定全球变化应对对策;必须在人与自然和谐,同时人类社会自身和谐前提下妥善处理应对全球变化与可持续发展之间的关系;坚持减排与增汇并举,减缓与适应并重等原则;加强科学研究,减少全球变化认识的不确定性.应对全球变化挑战实质上为人类发展创造了新机遇,为促进人类能源结构转变、改善和恢复地球生态环境、促进人类生产和生活方式改变、国际与区域间人类社会和谐发展提供了条件.     

“天宫”和“神八”成功对接

当今掌握航天器太空对接技术的只有美国和俄罗斯。它是建设空间站,乃至国际航空大国的一个重要标志。中国已经成为世界掌握此项技术的第三个国家——2011年11月3日凌晨1时36分和14日20时00分,天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船先后成功实现首次和第二次交会对接,标志着我国在突破和掌握空间交会对接技术上迈出了重要一步。这无疑是中国航空航天史上的一个重要里程碑,自然引起世界舆论的广泛关注。     

2050年无碳排放能源可满足全球需求

据丹麦RisФ可持续性能源国家实验室的一项最新报道,迟至2050年,以低碳或无碳排放为特点的整体能源就足以满足全球的能源供应。作为对一种全球可持续性发展的低碳排放能源的考验是能否在能源系统里发挥它的,即从经济角度来看也最具切实可行的潜力。     

对中国和气候变化的深度关注

2011年11月．中国公布了《中国应对气候变化的政策与行动（2011）》白皮书．描述了中国在保持经济增长的同时减少能源浪费和降低其世界领先的CO2排放增长率的计划和政策。     

我国能源发展与石油安全

中国是世界能源生产大国，更是世界能源消费大国，能源发展是当前我国经济社会发展的重要组成部分。国家“十一五”规划提出，到本轮规划期末，单位GDP能耗要比“十五”期末降低20％．这是在中央文件中首次将节能降耗目标与经济增长目标放在同等地位，置于全国社会经济发展总目标中，其重要意义不言而喻。目前我国能源面临的问题中以石油供需矛盾日益突出．在国际市场持续的高油价和脆弱的石油供求格局背景下．制定正确的能源战略保障国家石油安全已势在必行。     

西北地区居民生活碳排放结构及其影响因素

为揭示西北地区居民家庭生活碳排放现状与规律, 基于家庭生活碳排放相关数据的调查, 综合利用《IPCC国家温室气体清单指南(2006)》、《中国温室气体清单研究》、投入产出分析方法和生命周期评价方法, 对西北地区居民家庭生活碳排放情况进行了评估分析. 研究发现: 西北地区人均生活碳排放只有2.05 tCO₂/(人 年); 生活碳排放主要来源于煤炭、电力和食品消费, 化石燃料消费所产生的直接碳排放占39.29%, 电力等家庭消费活动所产生的间接碳排放占60.71%; 生活碳排放主要受地理环境、家庭规模、经济收入、年龄结构等因素影响, 不同省区和城乡人口之间的排放量存在一定差别.     

“双碳”目标愿景下我国能源战略形势若干问题思考

“双碳”目标下,解决我国建成社会主义现代化强国目标与在生态环境和气候变化约束下能源短缺的矛盾,主要对策是建立化石能源清洁低碳化、可再生能源规模化、提效节能系统化的三足鼎立架构,构建灵活清洁煤电+二氧化碳捕集、利用与封存和风光+调节两大能源供给模式,形成“三足鼎立、双模驱动”的中国式新型能源体系.     

关于全球变暖争论的转变

一场关于如何减缓全球气候变暖的争论越来越复杂.过去几年,大部分争论的重点集中在强制规定温室效应气体的排放上限、促使能源使用者埋存温室效应气体或者将其转化为不会形成污染的技术上.     

封面说明

<正>随着城市人口不断增长,能源与环境的矛盾开始制约生态文明的发展,分布式能源网络为解决这一矛盾提供了崭新的视角与方向.构建多能互补、开放共享的分布式能源网络系统,需要相应的科学理论支撑,特别是建立针对能源全生命周期的系统能效理论及其技术体系,指导如何构建信息与能量融合的分布式智能能源网络.甘中学课题组提出分布式能源网络基本定义、技术架构和主要特征,并总结出分布式能源网络     

马尔萨斯人口论仍然是错的

针对Science杂志列为125个最具挑战性科学前沿问题之一的关于"马尔萨斯是否仍然是错的?"议题,从历史回顾、客观现实和新的挑战等方面进行分析讨论,以及基于各方面的实证研究,得出结论:马尔萨斯人口论在过去、现在和将来都是错的.同时,在我国人口增长大大减缓并在十多年后进入负增长的今天和明天,除了积极推进清洁能源开发,节能减排,有效应对全球气候变化,防治土壤和水资源污染与保护生物多样性的科技创新及大力应用推广外,必须高度重视家庭户数量结构分布变化对能源消费、人口老化和可持续发展影响的科学研究与政策应对.为了减少家庭小型化产生大量独居者(尤其是空巢老人),家庭户数快速上升导致能源消费大幅增长,有效应对人口老化严峻挑战并实现区域均衡发展,建议参照新加坡的成功经验:国家出台优惠政策,在全国范围内鼓励支持成年子女与老人同住或近邻居住模式,尤其积极鼓励西北部迁移到东南部的中青年回归家乡发展,与老年父母团聚,或农村留守老人、孩子来城镇团聚,实现老人及子女互助"双赢",并减少家庭小型化导致家庭户数快速增长对能源消费、环境保护和人口老化的负面影响,将利于我国西北部和东南部的可持续发展.