碳中和應(yīng)從碳排放(碳源)和碳固定(碳匯)這兩個側(cè)面來理解。碳排放既可以由人為過程產(chǎn)生,又可以由自然過程產(chǎn)生。人為過程主要來自兩大塊,一是化石燃料的燃燒形成二氧化碳(CO2)向大氣圈釋放,二是土地利用變化(最典型者是森林砍伐后土壤中的碳被氧化成二氧化碳釋放到大氣中);自然界也有多種過程可向大氣中釋放二氧化碳,比如火山噴發(fā)、煤炭的地下自燃等。但應(yīng)該指出:近一個多世紀(jì)以來,自然界的碳排放比之于人為碳排放,對大氣二氧化碳濃度變化的影響幾乎可以忽略不計。
我國當(dāng)前二氧化碳年排放量大數(shù)在100億噸左右,約為全球總排放量的四分之一 傳統(tǒng)上 一是電力裝機容量要成倍擴大。我國目前的發(fā)電裝機容量在24億千瓦左右 二是風(fēng) ▲2022年5月24日,濟南市長清區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)施 中新社發(fā) 徐舟/攝 除以上可再生能源發(fā)電以外,社會公眾還得接受這樣的現(xiàn)實:要達到碳中和,核電還得較大程度地發(fā)展,因為核電應(yīng)作為“穩(wěn)定電源”的重要組成部分。此外,火電還得在“穩(wěn)定電源”“應(yīng)急電源”“調(diào)節(jié)電源”方面發(fā)揮作用,正因為如此,“無碳電力”在很長時期內(nèi)是難以實現(xiàn)的,除非我們把火電站排放出的二氧化碳收集起來再予以封存或利用。 能源消費端的減碳有兩個關(guān)鍵詞 對此 1.建筑部門應(yīng)在三個方面發(fā)力
碳固定也有自然固定和人為固定兩大類,并且以自然固定為主
過去幾十年中,人為排放的二氧化碳,大致有54%被自然過程所吸收固定,剩下的46%則留存于大氣中。在自然吸收的54%中,23%由海洋完成,31%由陸地生態(tài)系統(tǒng)完成。比如最近幾年,全球每年的碳排放量大約為400億噸二氧化碳,其中的86%來自化石燃料燃燒,14%由土地利用變化造成。這400億噸二氧化碳中的184億噸(46%)加入到大氣中,導(dǎo)致大約2ppmv的大氣二氧化碳濃度增加。
所謂碳中和,就是要使大氣二氧化碳濃度不再增加。我們可以這樣設(shè)想:我們的經(jīng)濟社會運作體系,即使到有能力實現(xiàn)碳中和的階段,一定會存在一部分“不得不排放的二氧化碳”,對它們一方面還會有54%左右的自然固碳過程,余下的那部分,就得通過生態(tài)系統(tǒng)固碳、人為地將二氧化碳轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品或封存到地下等方式來消除。只有當(dāng)排放的量相等于固定的量之后,才算實現(xiàn)了碳中和。由此可見,碳中和同碳的零排放是兩個不同的概念,它是以大氣二氧化碳濃度不再增加為標(biāo)志。
約100億噸二氧化碳的年總排放中,發(fā)電和供熱約占45億噸
電力/熱力生產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳排放
根據(jù)我國二氧化碳的排放現(xiàn)狀
三是“穩(wěn)定電源”將從目前的火電為主逐步轉(zhuǎn)化為以核電
四是必須利用能量的存儲
五是火電還得有,但主要作為應(yīng)急電源和一部分調(diào)節(jié)電源之用。與此同時,火電應(yīng)完成清潔、低碳化改造,有條件的情況下,用天然氣代替煤炭,以降低二氧化碳排放強度。
六是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,成倍擴大輸電基礎(chǔ)設(shè)施,把西部充沛的電力輸送到中東部消納區(qū)
在這樣的電力供應(yīng)系統(tǒng)中
發(fā)電技術(shù)要為綠色低碳電力生產(chǎn)提供支撐
儲能技術(shù)在未來的電力供應(yīng)系統(tǒng)中將占有突出的位置,這是因為風(fēng)、光發(fā)電具有天然波動性,用戶端也有波動性,這就需要用儲能技術(shù)作出調(diào)節(jié)?div id="4qifd00" class="flower right">
物理儲能主要有四類。一是抽水蓄能電站,它是最成熟的技術(shù),我國以東部山地為依托,已建、在建和規(guī)劃中的抽水蓄能電站總量很大,但可再生能源豐富的西部如何建抽水蓄能電站還得探索。二是壓縮空氣儲能,主要是利用地下鹽穴、礦井等空間,該類技術(shù)在我國還處在起步階段。三是重力儲能,簡單地說是利用懸崖、斜坡等地形,電力有余時把重物提起來,需要電力時把重物放下用勢能做功,這類技術(shù)我國尚處在試驗階段。四是飛輪儲能,這是成熟的技術(shù),但其能量密度不高。
化學(xué)儲能就是利用各類電池,大家熟知的有鋰電池、鈉電池、鉛酸(碳)電池、液流電池、液態(tài)金屬電池、金屬空氣電池、燃料電池(氫、甲烷)等。不同的電池有不同的應(yīng)用場景,它們在未來的電力供應(yīng)系統(tǒng)中具有不可或缺的地位
電磁儲能主要是超級電容器和超導(dǎo)材料儲能
現(xiàn)有火電機組的靈活性改造是指使其“出工能力”具備靈活性
電轉(zhuǎn)燃料就是把多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣、甲烷等燃料,電力不足時再把燃料用于發(fā)電。電轉(zhuǎn)熱儲能則是用水、油、陶瓷、熔鹽等儲熱材料把多余的電轉(zhuǎn)化為熱儲存,需要時再為用戶放熱。
新型電力供應(yīng)系統(tǒng)的第三個主要組成部分是輸電網(wǎng)絡(luò)。從實現(xiàn)碳中和的邏輯分析,我國未來的電網(wǎng)將有以下幾個突出特點:(1)遠距離的輸電規(guī)模將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上增加數(shù)倍,意味著要把西部的清潔電力輸送到東部消納區(qū)
從上面的介紹可知,建立一個新型電力系統(tǒng)
2.交通部門可著眼于五個方面
3.鋼鐵行業(yè)碳排放主要來自煉焦和焦炭煉鐵,它可分兩階段實現(xiàn)低碳化
4.我國建材行業(yè)的排放主要來自水泥
5.化工排放來自兩大方面
6.有色工業(yè)中的碳排放主要來自選礦
7.在其他工業(yè)領(lǐng)域中,食品加工業(yè)、造紙業(yè)、纖維制造業(yè)、紡織行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等也有一定量的碳排放,其排放來源主要有兩個方面
8.服務(wù)業(yè)是一個龐大的領(lǐng)域
9.農(nóng)業(yè)的碳排放主要來自農(nóng)業(yè)機械的使用