2060中国碳中和

为应对全球气候变化，中国政府承诺努力争取2060年前实现碳中和，这给各行各业带来了战略性变革。碳中和起步阶段，尚缺乏比较系统的指导性策略。

《2060中国碳中和》的作者以清华大学化学工程系为主体，联合国内多个高校院所，由多位院士专家组成，集各家之长形成高水平创作团队。内容基于60余位作者多年工作积累，在二氧化碳代谢、气候变化等基础内容之上，主要阐述我国碳达峰碳中和的路径与前景、能源转型路径、化石资源低碳利用、再造基础工业低碳流程、二氧化碳捕集利用与化学转化、可再生能源与氢能规模化利用等低碳技术，比较全面系统地对我国碳中和前景与路径进行研究和阐述，为我国各级管理部门和各行业开展碳达峰碳中和相关工作提供战略参考和技术支撑。

本书可供化工、冶金、能源工程等专业的研究人员，政府机构、管理单位人员参考阅读，也可供相关专业高校院所的师生参考。

第1章 绪论 001

1.1 全球碳元素代谢与我国碳中和的挑战与机遇 001

1.2 产业结构转型是实现碳中和的必由之路 003

1.3 可再生能源技术为近零碳电力系统的基础 004

1.4 从化石燃料时代转变为化石材料时代 005

1.5 发展循环经济，实现能源梯级利用和资源循环利用 006

1.6 科技创新是实现碳中和的根本途径 008

第2章 碳中和科学基础—二氧化碳代谢机制 010

2.1 二氧化碳的自然代谢 010

2.1.1 碳的地球化学特征 010

2.1.2 含碳物质在自然界中的相互作用关系 011

2.1.3 大气中的二氧化碳含量的变迁 012

2.2 二氧化碳的人为排放 013

2.2.1 温室气体的核算范围 013

2.2.2 温室气体排放占比 014

2.2.3 中国的温室气体排放清单 016

2.3 中国基本二氧化碳流图 018

2.3.1 中国二氧化碳排放途径 018

2.3.2 中国二氧化碳流图分析 020

2.4 碳循环经济 022

2.4.1 碳循环经济的内涵和理论基础 022

2.4.2 碳循环经济“4R”原则 024

2.4.3 碳循环经济的重要指导意义 026

2.5 碳中和与经济的协调发展 027

2.5.1 “碳中和”对经济增长的短期影响 028

2.5.2 “碳中和”对经济发展的长期效应 028

2.5.3 “碳中和”目标为我国经济发展带来的挑战 030

2.6 碳达峰与碳中和背景下的科技创新 031

2.6.1 能源部门 031

2.6.2 建筑部门 032

2.6.3 交通部门 032

2.6.4 工业部门 032

2.6.5 负排放技术 033

参考文献 034

第3章 全球气候变化—人类面临的挑战 037

3.1 发达国家碳达峰历程的研究、启示与借鉴 037

3.1.1 经济社会发展与能源消费及碳排放的关系 037

3.1.2 发达国家发展经历对我国的启示 038

3.2 应对气候变化已达成共识 038

3.3 巴黎协定中升温控制在1.5℃和2℃两种情景 039

3.4 世界各国应对气候变化的政策 041

3.4.1 气候目标—欧盟的净零排放之路 041

3.4.2 美国能源和气候新计划 042

3.5 中国的碳达峰与碳中和 045

3.5.1 中国能源结构的特点 045

3.5.2 中国碳排放现状 047

3.5.3 中国提出的碳达峰与碳中和目标 048

参考文献 048

第4章 中国碳达峰路径和预测 050

4.1 中国历年碳排放 050

4.2 碳排放环节分解 051

4.2.1 工艺过程 051

4.2.2 能源活动 051

4.3 碳排放前景分析 052

4.4 碳达峰驱动力模型 052

4.4.1 模型建立 052

4.4.2 模型计算与评价 053

4.4.3 未来预测 055

4.5 碳达峰路径图 059

参考文献 060

第5章 中国碳中和路径和前景 062

5.1 中国碳中和主要因素 062

5.1.1 工业 062

5.1.2 建筑 063

5.1.3 交通 063

5.1.4 可再生能源 063

5.1.5 碳捕集利用 065

5.2 碳中和情景分析 065

5.2.1 基准情景 066

5.2.2 低减排情景 067

5.2.3 高减排情景 068

5.2.4 对比分析 068

5.3 碳中和路线图 069

5.3.1 降低能耗总量 069

5.3.2 发展零碳电力 069

5.3.3 化石资源化利用 070

5.3.4 植树造林与CCUS技术 070

5.3.5 碳中和总体蓝图 070

参考文献 071

第6章 中国碳中和目标下能源转型路径 073

6.1 概述 073

6.1.1 能源及其分类 073

6.1.2 中国能源结构 074

6.2 中国能源流与碳流 076

6.2.1 中国能源流 076

6.2.2 中国能源加工转换 079

6.2.3 中国能源终端消费 081

6.2.4 中国碳流 083

6.3 碳中和目标下中国能源转型 084

6.3.1 常规能源高效利用 085

6.3.2 新能源开发利用 089

6.3.3 CCUS技术 093

6.4 碳中和目标下中国能源转型展望 097

参考文献 098

第7章 迈向零碳电力系统 102

7.1 电力系统发展总体思路 102

7.1.1 国内外电力系统技术现状 102

7.1.2 我国电力系统发展趋势 106

7.1.3 电力系统技术瓶颈与挑战 107

7.2 火电电力 108

7.2.1 火电效率提高技术 110

7.2.2 火电发展方向：IGCC和调峰电站 113

7.3 新能源电力 117

7.3.1 光伏 117

7.3.2 风能 124

7.3.3 水力发电（含河流海洋） 133

7.3.4 核能 139

7.3.5 地热 142

7.3.6 其他新能源电力 150

7.4 以新能源为主体的新型电力系统 154

7.4.1 高比例新能源并网支撑技术 154

7.4.2 新型电力系统运行控制技术 158

7.4.3 多元需求侧资源供需互动技术 160

7.4.4 新型电力系统能量存储技术 163

7.5 碳中和目标下的零碳电力系统 166

7.5.1 氢能制-储-输-用全产业链促进电力系统零碳化 166

7.5.2 可再生能源制氢呈现高速发展趋势 168

7.5.3 氢转X具有广阔的应用前景 169

7.5.4 燃料电池领域核心技术逐步突破 170

参考文献 171

第8章 开启化石资源低碳利用的新时代 174

8.1 化石资源利用目标的转变 174

8.1.1 化石资源利用策略 174

8.1.2 化石资源利用科技创新 174

8.2 石油资源低碳利用 176

8.2.1 从石油到化工品 176

8.2.2 传统石油的催化裂化技术 177

8.2.3 石油低碳利用新技术 179

8.3 煤低碳利用 184

8.3.1 煤化工产品的高端产品转化 185

8.3.2 煤低碳利用新技术 195

8.4 天然气低碳利用 201

8.4.1 天然气化工概述 201

8.4.2 天然气传统化工工艺 203

8.4.3 天然气氧化制乙炔及乙烯 205

8.4.4 天然气转化研究新进展 208

8.4.5 天然气低碳利用展望 209

8.5 低碳化工下的环境保护与永续发展 210

8.5.1 用碳纳米管吸附挥发性有机化合物 210

8.5.2 工业尾气低碳利用技术—一氧化碳生物发酵制乙醇 216

8.5.3 利用工业废液作吸收剂捕集废气中CO2 220

8.5.4 利用中空纤维膜捕集CO2工艺 223

8.5.5 利用生物法处理挥发性有机化合物 226

8.6 化石资源零碳利用的新时代 229

参考文献 229

第9章 再造基础工业低碳流程 233

9.1 钢铁行业低碳技术 233

9.1.1 钢铁行业发展现状 233

9.1.2 钢铁行业低碳关键技术 235

9.1.3 在碳中和发展中的展望 238

9.2 有色金属行业低碳技术 239

9.2.1 有色金属行业发展现状 239

9.2.2 有色金属行业低碳关键技术 239

9.2.3 在碳中和发展中的展望 242

9.3 水泥金属行业低碳技术%2