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碳中和需“技术为王”——零碳研究院碳报(第三十九期)

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2020年9月,我国明确提出碳达峰、碳中和目标。2022年6月15日,新京报成立零碳研究院,如何准确理解和把握双碳政策趋势?碳中和背景下,不同产业和企业面临哪些机遇和挑战?研究院于2022年6月起推出《碳报》,研究最新双碳政策、权威声音、低碳样本等重点内容,并进行分析解读。

目录

>>>政策速递

1.生态环境部印发《流域海域局入河排污口设置审批范围划分方案》

2.二十国集团组织召开资源效率对话研讨会,国家发改委环资司派员参加

3.国家发展改革委等五部门组织召开产业转型升级示范区建设年度评估会议

4.国家能源局综合司日前印发《2023年能源行业标准计划立项指南》

5.清华大学气候变化与碳中和国际合作联合行动启动仪式举行

6.碳中和研究院成立,“双碳”成北大重点布局建设的四大交叉领域之一

7.美液化天然气产量将占全球三成,让世界离不开?

8.丹麦启动全球首个二氧化碳海底封存项目,希望未来因此获益

>>>专题碳讨

碳达峰碳中和主要技术应用及展望

1.技术是实现碳达峰碳中和的主要驱动力量

2.碳达峰碳中和主要技术应用及分析

3.未来展望-以数字技术构建新型能源形态

正文

一、政策速递

1.生态环境部印发《流域海域局入河排污口设置审批范围划分方案》

日前,生态环境部办公厅印发《流域海域局入河排污口设置审批范围划分方案》,提出,环境影响评价文件由国家审批建设项目的入河排污口以及位于省界缓冲区、国际或者国境边界河湖和存在省际争议的入河排污口的设置审批,由流域海域局负责实施,上述范围外的入河排污口设置审批,由属地省级生态环境部门负责确定本行政区域内分级审批权限。

零碳解读:该划分方案是流域海域局依法依规开展排污口设置审批的重要依据,也是省级生态环境部门确定本行政区域内分级审批权限的重要基础。《划分方案》的印发将有利于规范入河排污口设置审批,对贯彻落实《实施意见》、落实中央“放管服”改革精神具有重要意义。

2.二十国集团组织召开资源效率对话研讨会,国家发改委环资司派员参加

3月13日至14日,国家发改委环资司派员参加二十国集团(G20)资源效率对话研讨会。参会各方围绕钢铁行业循环经济、生产者责任延伸制、生物循环经济、G20资源效率和循环经济产业联盟等进行了交流研讨。G20成员国代表参会。

零碳解读:资源效率是指单位资源所产生的经济、社会、生态和环境等有益效果的相对数量,提高资源效率就是尽可能地减少浪费、降低生产成本,管理原材料、节约能源和水。当前,提高能效已经成了全球的统一行动,积极适应才能在国际对话和竞争中保持主动权。

3.国家发展改革委等五部门组织召开产业转型升级示范区建设年度评估会议

3月9日,国家发改委振兴司联合科技、工信、自然资源、国开行等有关部门,组织中咨公司召开了产业转型升级示范区2022年度评估会议。会议从创新驱动、产业发展、园区建设、城市发展、绿色转型五个单项领域对示范区城市的典型经验做法进行了交流讨论。

零碳解读:评估专家从经济发展、产业转型、城市发展、组织保障等方面深入分析和讨论了各产业转型升级示范区城市产业转型发展的成效、经验做法和存在的不足;绿色转型已经成为产业转型示范区的重要评价标准,必须认真对待。

4.国家能源局综合司日前印发《2023年能源行业标准计划立项指南》

新一年行业标准计划包括:支撑能源领域碳达峰、碳中和目标的行业标准计划;涉及能源绿色低碳转型、新兴技术产业发展、能效提升和产业链碳减排等重点方向的行业标准计划;显著提升能源行业整体技术水平和产品、服务质量的行业标准计划;与相关国家标准的实施相配套的行业标准计划;服务我局开展能源行业管理需要的行业标准计划;对标国外、国际先进标准,有利于提升中国标准国际公信力、影响力的行业标准计划。

零碳解读:为指导能源标准化技术组织及有关单位做好2023年能源行业标准计划(含制定和修订)立项工作,建设支撑引领能源高质量发展的标准体系,按照持续深化能源领域标准化工作改革的要求,根据有关文件,结合能源行业实际,制定本指南。

5.清华大学气候变化与碳中和国际合作联合行动启动仪式举行

3月14日下午,气候变化与碳中和国际合作联合行动启动仪式在清华大学主楼接待厅举行。清华大学党委书记邱勇、联合国环境规划署驻华代表涂瑞和出席仪式并致辞。邱勇指出,气候变化、碳中和是关乎地球和人类命运的大事情,与每一个人息息相关,需要人类合作应对。

零碳解读:面对全球严重的气候危机,清华大学于2021年发起“气候变化与碳中和国际合作联合行动”的倡议,得到了社会各界的积极回应和广泛支持。邱勇强调,一流大学要有一流的使命担当,要在应对气候变化方面发挥引领作用、作出硬核贡献。

6.碳中和研究院成立,“双碳”成北大重点布局建设的四大交叉领域之一

3月15日,北京大学碳中和研究院成立仪式暨碳中和论坛在北大英杰交流中心阳光厅举行。北大校长龚旗煌院士在致辞中指出,北京大学在新一轮“双一流”建设周期中把“双碳”作为重点布局建设的四大交叉领域之一,推动设立北京大学碳中和研究院,积极服务我国“双碳”战略的实施,增进与国际社会在应对气候变化领域的深层次合作。

零碳解读:龚旗煌对碳中和研究院的成立提出三点希望:一要坚持“四个面向”,奋力攀登“双碳”研究学术高峰;二要加强校内挖潜,汇聚多学科力量服务“双碳”战略;三要拓展协同合作,凝聚起应对全球气候变化、加快实现“双碳”目标的强大合力。

7.美液化天然气产量将占全球三成,让世界离不开?

据《日本经济新闻》网站3月14日报道,俄罗斯与乌克兰之战已持续一年之久,在液化天然气(LNG)出口领域,美国的存在感不断增强。据调查企业挪威吕斯塔德能源公司预测,2030年美国的LNG产量将占全球的三成,相较于目前的二成进一步扩大。在俄罗斯向欧洲供应的天然气急剧减少的情况下,与欧洲和中国企业签订长期合约的多个美国项目最早将于年内启动。

零碳解读:美国、卡塔尔、澳大利亚2022年的LNG产量基本上都保持在7000万吨以上,处于三雄鼎立状态。到2030年,预计美国的产量将增加到约2亿吨,规模达到位居第二的卡塔尔的约1.7倍。(参考消息)

8.丹麦启动全球首个二氧化碳海底封存项目,希望未来因此获益

据德国《世界报》网站3月8日报道,丹麦王储弗雷德里克8日在埃斯比约港启动了全球首个跨境分离和储存二氧化碳项目“海绿石”计划。在丹麦海岸以西200公里,液化二氧化碳将被永久储存在海床以下1800米处。丹麦希望在未来几十年,将每年储存数百万吨二氧化碳发展成为一项利润丰厚的生意。

零碳解读:联合国政府间气候变化专门委员会认为,要将工业化以来的全球升温控制在1.5摄氏度以内,进行碳捕获和储存是必不可少的。通过特殊的化学和热工艺可以从化学品以及石油、煤炭和天然气等化石燃料中分离和液化二氧化碳。采用这种方式,可以将二氧化碳从大气中移除并储存于地下。

二、专题碳讨

碳达峰碳中和主要技术应用及展望

近日,科技部在北京组织召开国家碳中和科技专家委员会第一次会议,评估《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》的实施进展。技术在碳达峰碳中和中的作用得到进一步重视。当前,碳中和技术主要体现在煤炭清洁高效利用技术、可再生能源技术、低碳利用及能效提升技术、碳捕获和储存等净零碳技术等几个重点领域。未来,基于AI、大数据、云计算、物联网等数字技术发展的数字能源将成为能源发展的新型形态,也将是推动实现碳中和的重要力量。

1.技术是实现碳达峰碳中和的主要驱动力量

2022年8月,科技部等九部门联合印发了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》(以下简称《方案》)。2023年3月1日,科技部在北京组织召开国家碳中和科技专家委员会第一次会议,科技部张雨东副部长主持会议并讲话,国家碳中和科技专家委员会成员,科技部相关司局和国家发展改革委环资司有关负责同志等60余人参加会议。专家委员会评估《方案》的实施进展,围绕双碳科技创新发展路径等重大关键问题提出建议。技术在推动实现碳达峰碳中和进程中的作用得到进一步重视。

实现碳达峰碳中和是一个涉及价值观念、产业结构、能源体系、消费模式等诸多层面的复杂系统工程,核心是减少碳排放和增加碳吸收。据中国科学院院士丁仲礼估算,目前全球每年排放的二氧化碳大约是400亿吨,其中14%来自土地利用、86%来自化石燃料利用;而排放出来的二氧化碳大约46%留在大气,54%被海洋和陆地碳汇资源吸收。同时,据IEA发布的《2022年二氧化碳排放报告》显示,2022年我国的二氧化碳排放量为114.8亿吨,其中发电端占比约47%,工业过程、居民生活等消费端合计占了53%,其中工业过程又占消费端碳排放量的绝大部分。因此,推动发电端化石燃料清洁低碳化利用、提高非碳能源开发使用,促进能源消费端低碳化零碳化发展,与此同时提高人为固碳能力就成为实现碳达峰碳中和的主要发力方向,而以上三个方向均离不开技术创新的支撑,“技术为王”也将在此进程中得到充分体现。

2.碳达峰碳中和主要技术应用及分析

《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》中系统提出科技支撑碳达峰碳中和的创新方向,并重点突出了能源清洁低碳、零碳利用技术、低碳与零碳工业流程再造技术、建筑交通低碳零碳技术、碳减排技术、前沿颠覆性低碳技术等方向。《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》出台以来,上海、江苏、安徽、河北等多个地方政府纷纷出台地方科技支撑碳达峰碳中和实施方案,其中,煤炭清洁高效利用、可再生能源、氢能、储能、智慧电网、可控核聚变、碳捕集利用与封存、工业流程再造、生态碳汇、碳排放监测等技术成为各地重点发力方向。

1)煤炭清洁高效利用技术。推动碳达峰碳中和和能源结构转型需要坚持“先立后破”的原则,当前我国仍呈现出“富煤、贫油、少气”的能源特点。中共中央 国务院在《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出,到2060年,我国非化石能源消费比重达到80%以上,即化石能源消费仍将保持一定比例。当前,我国每千瓦时火力发电标准煤耗连续三年下降,原煤入选率从2015年的66%提高到了2021年的71.7%,煤炭洗选技术和装备达到国际先进水平。但在煤炭高效、低碳、灵活智能利用的基础性、原创性、颠覆性技术研究方面仍需加强。

2)可再生能源技术。主要包括新能源发电、可再生能源非电利用、储能技术、智能电网等。以风光发电为例,2022年我国风电、光伏发电新增装机突破1.2亿千瓦,连续三年突破1亿千瓦;风电、光伏发电量首次突破1万亿千瓦时,占全社会用电量的13.8%;风电发电效率较10年前提高30%;陆上风电、光伏的平均度电成本较2012年分别下降约48%和70%;光伏组件、风力发电机、齿轮箱等关键零部件占全球市场份额70%,我国风光可再生能源技术已经取得了长足的进展。但是依然存在一些问题。例如,太阳能和风能发电在不同天气条件下产生的能量波动大,需要储存技术的支持,以确保能量供应的稳定性。同时,新能源设施建设也需要考虑环保和资源利用的问题。因此,可再生能源技术的发展需要在技术创新、政策支持和资源利用等方面取得平衡。

3)低碳利用及能效提升技术。低碳利用技术主要体现在工业、交通和建筑领域。包括低碳零碳工业流程再造技术、电气化和智能化交通技术、光储直柔、建筑光伏一体化技术体系等。例如在交通领域,我国新能源汽车技术快速发展并广泛应用,截至2023年2月,我国新能源汽车保有量突破1310万辆,成为交通领域低碳化的重要力量。此外,智能交通系统的应用也可以有效地减少碳排放,提高道路交通效率。但低碳交通技术的发展需要解决能源供应不足、充电基础设施不完善等问题。在工业领域,工业流程再造及能源效率提升技术可以有效改善工业企业用能情况、减少碳排放,但是需要投入大量的资金和技术支持。同时,该技术需要在政策和市场层面获得足够的支持,以确保企业和个人愿意采用高效节能的设备和措施。

4)碳捕获和储存等净零碳技术。该技术包括将二氧化碳制成化学品、将二氧化碳制成燃料、微藻的生产、混凝土碳捕集、提高原油采集率、生物能源的碳捕捉和存储、硅酸盐岩石的风化(CCUS技术),以及矿物碳化、植树造林、土壤有机碳和土壤无机碳、农作物的秸秆烧成木炭还田等。总体看,我国CCUS等净零碳正处于工业化示范阶段,与国际整体发展水平相当,但部分关键技术落后于国际先进水平,且成本较高。未来,需围绕低浓度二氧化碳捕集、工业化利用、封存、碳汇计量等关键环节开展核心技术攻关。

3.未来展望——以数字技术构建新型能源形态

能源活动是碳排放的主要来源,推动能源绿色低碳转型是实现“双碳”目标的关键所在。因此,构建新能源为主的能源体系以及适应新能源特点的新型电力系统至关重要。在上述系列低碳零碳技术之中,以AI、大数据、云计算、物联网为代表的新一代信息技术是推动传统能源清洁高效利用、解决新能源生产消费痛点,实现从能源有序流动和精准匹配的最有效的技术手段。基于数字技术的数字能源将是未来能源发展的新型形态。

1)构建以智慧电网为主的新型电力系统。我国有丰富的风、光资源,但区域分布较为分散,如何让分散的新能源得到有效充分利用,从发电、储能、转化、输电、消纳等环节协调发力,这就需要构建以新能源为主体的新型电力系统,提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力。因此,需要发挥数字化、智能化带动能源结构转型升级作用,研发大规模可再生能源并网及电网安全高效运行技术,重点研发高精度可再生能源发电功率预测、综合调节技术、柔性直流输电、低惯量电网运行与控制等技术。

2)构建城市级智能能源管理平台。能源互联网是未来能源发展的必然方向,城市是能源消耗及碳排放的主要载体。打造融合跨行业数字能源信息共享平台、智慧高效能源公共服务平台、综合能源一体化运营管理平台三重功能的一体化平台,可以实现城市能源(电、冷、热、气、水)综合管理与综合能源运营全业务支撑(生产、调度、营销)。从而实现整个城市层面的能源大规模高效配置,覆盖城市能源开发输送存储消费全环节,实现各种能源在空间、时间上互补高效利用。因此,打造城市级智能能源管理平台是推动城市能源转型及实现碳达峰的重要抓手。

3)发展分布式能源场景及形态。风光等新能源发电就近使用是新能源供给消纳体系重要方向。《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出,坚持集中式与分布式并举,优先推动风能、太阳能就地就近开发利用。当前,城市新能源应用场景日益丰富,可以充分发挥区块链、物联网等数字技术优势,重点打造虚拟电厂、智能微电网、“光储充放”一体化充电站等分布式能源数字化应用场景,提高办公楼宇、工业园区、交通基础设施等城市重点用能主体能量使用效率,助力打造能量自给自足的零碳场景。

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