不同电导率盐碱土壤固碳潜力

采集内蒙古河套灌区盐碱土壤(电导率EC为0.27mS/cm),利用NaCl调节土壤电导率为(0,10,20,40,80mS/cm),基于稳定碳同位素分析不同电导率土壤添加定量δ¹³C-CO₂后,土壤CO₂吸收量以及土壤难溶性无机碳含量(SIC)-δ¹³C值.结果表明,盐碱土壤能够吸收CO₂,随土壤电导率(EC)升高,土壤CO₂累积吸收量增加, S5(EC=80mS/cm) CO₂累积吸收量比S1(0.27mS/cm)高1.6640mg.土壤SIC含量(R²=0.7080,P<0.05)和土壤可溶性无机碳含量(DIC)(R²=0.6096,P<0.05)与土壤EC显著负相关关系.盐碱土壤吸收CO₂部分固存于土壤无机碳中,外源添加δ¹³C-CO₂,盐碱土壤SIC-δ¹³C值(-5.299‰ ~ -0.8341‰)显著增加.EC为20mS/cm土壤固相保存δ¹³C-CO₂总量最高1.276mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例30.28%最高;EC为80mS/cm固碳量最低为0.2749mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例5.579%.     

中国钢铁行业二氧化碳排放达峰路径研究

钢铁行业是我国重要的CO₂排放源. 作为典型的资源能源密集型产业,钢铁行业加快绿色低碳转型、尽早实现碳达峰并有效降碳,既是行业自身高质量发展的内在需要,也是支撑落实国家碳达峰、碳中和目标的客观要求. 本文综合考虑经济社会发展、资源能源利用、工艺结构调整、低碳技术应用等因素影响,开展了基于情景分析的钢铁行业CO₂排放达峰路径研究,对不同情景下钢铁行业CO₂的排放趋势进行测算,识别钢铁行业CO₂减排的主要驱动因素,判断推动钢铁行业碳排放达峰的关键举措,为制定“双碳”目标背景下钢铁行业CO₂排放控制策略提供参考. 测算结果表明,我国钢铁行业CO₂总排放量有望在2020—2024年期间达到峰值;行业CO₂总排放量峰值为18.1×108~18.5×108 t,达峰后到2030年降幅将超过3×108 t. 研究显示,粗钢产量是决定我国钢铁行业碳排放能否快速达峰的关键,加大废钢资源利用、推进外购电力清洁化以及提高系统能效水平是2030年前钢铁行业实现碳排放达峰并有效降碳的重要途径. 到2030年,粗钢产量降低、加大废钢资源利用、推进外购电力清洁化、提高系统能效水平以及氢能炼钢和二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)等前沿技术对钢铁行业CO₂减排的贡献率分别为11%~52%、34%~52%、7%~20%、5%~13%和2%~3%.      

碳中和下水泥行业低碳发展技术路径及预测研究

为探究水泥行业的碳中和实现路径,从我国的国情出发,结合水泥行业生产特点,对水泥行业未来低碳发展进行了预测. 结果表明:①在碳中和背景下,水泥行业仍会存在约2×108~3×108 t的CO₂排放,产能减量是主要的CO₂减排手段,结合现阶段我国较低的水泥集约化程度和较短的熟料生产线服役年限,产能减量政策的推荐和实施应在合理的规划和政策下推进,低碳技术的发展仍是实现碳中和的关键. ②通过能效提升节能技术可实现CO₂减排约1.19×108 t/a. ③未来在替代原燃料来源、种类及替代率得到全面提升的情况下,原燃料替代技术可基本实现行业10%的CO₂减排量. ④目前,低碳水泥每年产量不足水泥总产量的5%,未来仍需通过产品技术创新,提高其生产及使用占比. ⑤CCUS (CO₂捕集、利用与封存)技术是水泥行业实现碳中和的必要路径,混凝土固碳、钙循环等在水泥行业具有典型行业优势的技术可与生产工艺紧密结合,成为未来水泥行业CCUS技术的重要发力点. 研究显示:结合水泥行业CO₂减排预测及技术路径分析,短期内我国水泥行业降碳主要思路为控制源头排放,包括流程智能化、余热利用、原燃料替代和产业结构调整等路径,实现碳达峰及CO₂减排;中期随着生产线服役年限临近及低碳水泥制备技术的发展,支撑行业碳的大幅削减;后期通过CCUS、富氧燃烧、可再生能源利用等技术来实现水泥行业碳中和的目标.      

我国机动车碳减排潜力分析及建议

<正>为积极应对全球气候变化,我国明确提出CO₂排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和的战略目标。研究显示,机动车已成为交通领域CO₂排放的重要来源。随着我国交通需求量的不断增加,未来机动车CO₂排放占比将逐步增大,碳达峰碳中和面临巨大压力。加强机动车CO₂排放管控,对有效应对气候变化、助力实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。     

燃煤锅炉协同处置油基岩屑碳排放核算及降碳贡献度分析

我国电力行业CO₂排放量巨大,约占全国CO₂排放总量的50%. 有效降低电力行业的碳排放,对我国按时实现“3060”碳达峰与碳中和的目标将起到有力支撑. 石油和天然气开采过程中产生的油基岩屑因含有较高的热值可作为锅炉煤炭燃料的替代燃料使用. 为探明利用燃煤锅炉协同处置油基岩屑的碳减排效果,选取某电站600 MW循环流化床锅炉,以30%的比例掺烧油基岩屑,并参照《温室气体排放核算与报告要求 第1部分:发电企业》和《企业温室气体排放核算方法与报告指南 发电设施(征求意见稿)》两种核算方法计算协同处置前后锅炉CO₂的排放量. 结果表明:①在30%的掺加比下,油基岩屑协同处置具有碳减排效果. 两种核算方法计算的降碳量分别为159.2和157.7 t,降碳比分别为0.543和0.538. ②油基岩屑焚烧产生的CO₂排放量小于被替代的煤炭燃烧产生的碳排放量,是协同处置具有碳减排效益的主要原因. ③核算法与检测法CO₂排放量的差异表明,企业源评估模型碳核算法最主要的不确定性来源于检测数据的精准度. 研究显示,燃煤锅炉协同处置油基岩屑具有一定的CO₂减排效果,单位热值含碳量和消耗量是影响碳减排效果的两个关键因素,建议开展油基岩屑掺加比与碳减排量间的相关性研究,为规模化开展燃煤锅炉协同处置降碳工作提供参考.      

不同氮水平下秸秆和酚类、有机酸对土壤碳含量的影响

利用采集自FACE(Free Air Carbon Dioxide Enrichment)技术平台上田间培养的土壤样品,通过温室培养的方法,研究不同CO₂浓度下导致作物生物量增加和更多酚类、有机酸输入对土壤碳含量的影响. 结果表明,CO₂浓度升高时,通过根系分泌的酚类、有机酸对土壤各粒级分配的影响受秸秆加入和氮水平的调控. 在有无秸秆加入条件下,酚类、有机酸的加入主要增加了粒径>250和<53 μm土壤的碳含量. 单位土壤各粒级的碳含量均增加,粒径>53 μm增加幅度较大;在没有秸秆加入的常规氮水平与有秸秆加入的低氮水平下,碳含量变化幅度较大. 表明来自高CO₂浓度条件下秸秆和酚类、有机酸对土壤碳的固定具有重要的作用和意义.      

“双碳”目标下蓝碳司法机制的法理审视与完善建议

我国碳达峰碳中和（以下简称“双碳”）目标的实现,需要完善的法治保障。实现控制碳排放和增加碳汇的效果,是司法助力“双碳”目标的着力重点和机制路径。在当前的司法实践中,一些地方法院积极探索的“蓝碳司法”是以增加碳汇为目标的司法机制创新,包括狭义的裁判执行方式创新和广义的蓝碳司法机制体系化建设。从法理上审视,当前探索的蓝碳司法机制存在法律依据不足、生态修复方式的适用位序有待界定、“认购碳汇”修复机制有待体系化构建等问题。应当从为蓝碳司法机制提供法律依据、界定生态修复方式的适用位序、体系化构建“认购碳汇”修复机制等方面完善蓝碳司法机制。     

两种模式下中国未来发电行业发展情景及其环境效益分析

为了研究“双碳”目标模式下我国发电行业发展前景及带来的环境效益,建立了饱和“S”状灰色模型计算了按照旧有发电模式——非“双碳”模式下2021～2060年发电行业装机容量和发电量,并基于“中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望报告”计算获得了“双碳”模式下2021～2060年发电行业装机容量和发电量,对比研究了两种模式下中国未来发电行业的发展情景.通过物料衡算法和火电行业排放绩效构建了CO₂、 SO₂、 NO_x、 PM、 PM₁₀和PM_2.5的排放因子以及减排因子,定义了用于衡量污染物减排量的4种环境效益A₁～A₄.结果表明,在“双碳”模式下,火电机组将于2026年实现碳达峰,之后年均降低0.28亿kW,同时要求可再生能源发电机组于2020年后年均增加1.54亿kW以实现碳中和.与非“双碳”模式相比,“双碳”模式下火力发电装机容量将大幅度减少,可再生能源发电装机容量将大量增加,由此产生巨大的环境效益A₁...     

宜居地球、碳中和与全球可持续城市化

人类世标志人类活动已经对地球系统产生重要影响。全球大规模城市化过程伴随碳排放快速增加和下垫面改变,对地球表层影响加剧,地球宜居性遭受破坏。碳中和是应对气候变化的国际共识、建设宜居地球的关键举措。基于多源数据对全球大规模城市化的地理格局与演化过程进行多维度刻画,对碳排放与城市化关联进行初步分析。主要结论如下：（1）全球城市化进程持续推进,城乡人口结构增长呈分化趋势,城市规模结构整体增长,规模增长的空间热点集中在东南亚以及非洲中东部等地区,越来越多的人口生活在大城市。（2）全球城镇用地显著增长,自1992年的36.4 km²增长至2018年的79.3万 km²,增长率达126.0%。同期,亚洲增长占比45.4%,是全球城镇用地扩张的主要地区。（3）伴随快速城市化全球能源碳排放迅速增长,2018年碳排放量达到376.7亿t CO₂,自1970年增长219.1亿t CO₂,其中,结构上电力部门增长占比45.8%、地区上亚洲增长占比84.3%。城市化率、人均GDP与人均碳排放关联呈分异特征,高城市化率、高收入国家间分异显著。呼吁建立跨学科的协同研究,探究“碳中和—宜居地球—可持续城市化”的关联关系,认识可持续城市化对于碳中和目标的潜力。     

城市有机固体废弃物协同处置碳排放分析

近年来,以市政污泥与餐厨垃圾为代表的城市有机固体废弃物的安全妥善处理和高效低碳处置受到广泛关注。通过构建碳排放及碳补偿核算方法,以100万人口的中等城市为例,分析城市有机固体废弃物协同处置与传统焚烧和填埋处置的理论碳排放水平。通过量化直接碳排放与间接碳排放的贡献,确定了高效的减排路径。结果表明：城市有机固废协同处置碳排放量为513 t CO₂/a,相比于传统填埋(12973 t CO₂/a)和传统焚烧(14733 t CO₂/a)碳减排效益显著。协同处置技术路线中直接碳排放占比63%,最大限度实现沼气和发酵产物的资源化利用是碳减排的关键。焚烧处置路径中的焚烧电耗(占比68%)和填埋处置路径中的深度脱水药耗(占比87%)是间接碳排放的主要来源,也是碳减排的核心。该研究结果可为城市有机固体废弃物低碳化处理处置提供参考,从而助力城市实现碳中和目标。     

基于多目标模型的中国低成本碳达峰、碳中和路径

为探寻我国低成本碳达峰、碳中和路径,以我国主要耗煤产业、电力、供热、交通以及森林碳汇量为研究对象,构建基于低成本碳达峰、碳中和路径的多目标模型.以成本最小、二氧化碳排放量最少以及大气污染物排放量最少为模型的多目标,以我国2030年前碳达峰以及2060年前碳中和为研究目标设置相应约束条件,并设置产业需求、电力需求、供暖需求、交通需求、各行业新能源比例、污染物控制等约束条件,其中产业考虑煤炭消耗量较大的钢铁、化工、建材以及其他行业,电力考虑火电、核电、风电、太阳能.此外,模型除考虑森林碳汇外,还考虑了碳捕获与封存（CCS）作为实现碳达峰、碳中和的技术手段.结果表明:①我国碳达峰、碳中和实现的可行性较高,2030年及2060年的时间节点设定科学,碳达峰当年的各行业成本约为17.54×1012元,代表行业碳达峰、碳中和时的二氧化碳排放量分别为68.63×108和34.50×108 t.②以钢铁、化工、建材等为代表的工业转型可行性较低,且对于碳达峰、碳中和目标实现的贡献较小;电力、供热以及交通转型可行性较高,且对碳达峰、碳中和目标实现的贡献较大,电力二氧化碳排放量占比在2030年与2060年将分别达72.86%和43.34%.③煤电装机容量将在规划期内持续减少,需取消部分已规划的煤电项目并改造和提前淘汰部分已有煤电设备;相对风力发电与太阳能发电装机容量持续增加,二者装机容量总和于2030年达12×108 kW,于2060年达24×108 kW.④CCS将为碳达峰、碳中和目标实现提供助力.研究显示,未来我国碳减排工作将重点聚焦于电力系统,其次为供热与交通,建议根据行业特征制定不同省份、不同经济圈的绿色发展模式.      

“双碳”目标下钢渣处理及资源化利用探讨

钢渣是炼钢过程排放的固体废弃物,具有年产量大、温度高、化学组成复杂、硬度高和安定性不良等特点。在"双碳"目标下,其处理和资源化利用再次受到关注。针对钢渣特点,对国内外钢渣处理利用情况进行综述,指出了现有处理工艺和资源化利用途径存在的问题,并对"双碳"目标下钢渣的资源化利用途径进行探讨,提出钢渣余热回收、熔融钢渣还原改性和CO₂捕获是未来钢渣处理方向和路径。     

中国电力行业二氧化碳排放达峰路径研究

电力行业是我国最大的碳排放部门,碳排放量占全国碳排放总量的40%以上;同时,电力将是未来10年能源增长的主体,而这些新增用电与国计民生直接相关,属于刚性需求,是支撑我国经济转型升级和未来居民生活水平提高的重要保障. 电力行业未来新增需求压力巨大,其碳排放峰值及达峰速度将直接决定2030年前全国碳排放达峰目标能否实现. 统筹考虑社会经济发展、各部门用电需求、电源结构调整、发电标准煤耗变化等因素,采用基于情景分析的方法,开展电力行业碳排放趋势预测,识别碳减排的主要驱动因素,提出推动碳排放达峰的关键举措,为制定碳达峰目标背景下的电力行业碳排放控制路径提供参考. 结果表明:①通过积极措施,电力行业碳排放能够在2030年左右达峰,在不考虑热电联产供热碳排放时,于2028—2031年达峰,峰值为43.2×108~44.9×108 t,较2020年增加3.2×108~4.9×108 t;考虑热电联产供热碳排放,则达峰时间为2031—2033年,峰值为50.7×108~53.0×108 t,较2020年增加4.9×108~7.2×108 t. ②在电源结构不变的情况下,如到2030年降低2%左右的电力需求,达峰时间将提前4年左右. ③提速风光新能源发展是实现2030年前碳达峰的必然选择,到2030年,提高风光发电、核电、水电、生物质、气电发电装机容量及发电量、节能降耗措施等各项措施的减排贡献率分别为55.3%、10.6%、9.2%、7.6%、5.7%、11.5%. 研究显示,未来我国电力行业碳减排工作重点要聚焦于优化电源结构、推动形成绿色生产生活方式、提升用电效率、降低煤电机组能耗水平等方面.      

基于不同电力需求的中国减污降碳协同增效路径

当前我国同时面临改善生态环境质量和实现碳达峰碳中和两大战略任务,协同推进减污降碳已成为我国经济社会发展全面绿色转型的必然选择,电力部门在转型过程中将发挥重要作用.面向不同的电力需求情景,构建低成本实现碳达峰、碳中和的多目标模型,求解得出减污降碳协同增效最优路径方案.结果表明,在如期实现碳达峰、碳中和目标的前提下,减污和降碳协同性较好,两者协同控制可高效助力低碳转型的实现;优化电力部门发电结构是实现减污降碳协同增效的关键措施,研究期火电占比不断下降,清洁电力占比超过92.5%;不同电力需求下二氧化碳和主要大气污染物排放量有明显差异,其中二氧化碳排放量受电力需求影响最大,低电力需求、中等电力需求和高电力需求情景下峰值二氧化碳排放量分别为94.16亿、 104.09亿和107.46亿t,主要污染物二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放同样表现出在低电力需求、中等电力需求和高电力需求情景下依次递增的趋势.电力需求的提高仅增加了电力部门内部发电结构调整的压力,未影响到其他部门的产量和活动水平,即电力需求导致的电力部门减排压力未表现出部门间传递的趋势.     

中国城市碳达峰评估方法初探

从碳达峰的定义及判断标准入手,提出了1套适用于中国城市碳达峰的评估体系。一方面,中国城市需要结合自身实际情况提出明确的达峰期限和达峰峰值目标,具备条件的城市应尽早达峰;另一方面,中国城市需要制定精细化的达峰路径图,其内容要包括城市总体的年度和阶段性排放目标、部门的达峰期限、达峰峰值和达峰前后的排放控制方案。同时,配合相应的监督考核机制,加强碳排放的统计与核算工作,构建碳排放数据信息平台以及建立目标责任制度和奖惩机制。     

中国钢铁行业CO2减排技术及成本研究

钢铁行业是我国主要的能源消费及CO₂排放行业,推动钢铁行业低碳绿色发展已成为实现我国碳达峰、碳中和的重要环节。为此,研究围绕能源结构调整、工艺结构优化、节能减排技术推广和CCUS技术应用4方面,通过设置基础情景、稳定发展情景和强化减排情景3类情景,利用边际减排成本曲线对我国钢铁行业34项减排技术的减排成本和减排潜力进行分析。结果表明:在稳定发展情景下,我国钢铁行业平均减排成本为433元/tCO₂,所有技术的总减排成本为2100亿元,总减排潜力为4.9亿t。在各项减排技术中,废铁-电弧炉炼钢具有较高的减排经济效益,其以较低的单位减排成本贡献了钢铁行业近50%的碳减排量。未来,我国应加快推进长流程炼钢向短流程炼钢的发展,推动钢铁行业生产工艺的结构性调整。     

减污降碳协同视角下沿海制造业发达地区产业结构调整路径研究

碳达峰碳中和是我国的重大战略决策,对推进产业转型升级和绿色发展具有重要意义. 实现经济增长与资源能源消耗、污染物和碳排放的总量与强度双控制,是推进“双碳”目标的重要支撑. 我国沿海地区制造业发达,污染物和碳排放量较大,寻找减污降碳协同增效路径对区域绿色转型具有重大现实意义. 本文以浙江省宁波市为对象,对全部经济门类的产业结构开展实证研究,运用多准则决策模型和情景分析法,以能源、水资源、4种主要污染物(化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物)和二氧化碳为约束条件建立了产业结构优化调整模型,将各产业增加值占比的变化程度作为决策变量,筛选出产业结构调整平稳、减排幅度大的调整方案. 制造业作为宁波市经济发展的主体,贡献了较高比例的污碳排放和能源资源消耗. 4.5%、5.5%、6.5%三种年均经济增速情景下宁波市通过产业结构调整实现减污降碳协同增效的潜力分析显示,2020—2030年预期可实现累计97%的经济增长,且能满足区域资源环境的约束限制. 面向2030年提出宁波市产业结构优化调整路径,建议严格控制高排放制造业的准入门槛,提升第一产业和采矿业的资源能源利用效率,推进电力、热力的生产与供应业等存量行业的减污降碳,鼓励发展高附加值的第三产业和循环经济产业.      

“双碳”目标下钢铁行业控煤降碳路线图

钢铁行业的低碳绿色转型和率先煤耗和碳排放达峰,将对我国实现整体碳达峰目标和经济高质量发展作出重要贡献.基于碳排放-能源集成模型,对我国钢铁行业"双碳"目标下控煤降碳路径开展情景研究.结果表明,我国钢铁行业很有可能在"十四五"前期实现碳达峰,峰值16.4~16.7亿t （含过程和间接排放）,作为主要消费能源的煤炭也将一起达峰,峰值4.6~4.7亿t标煤（含焦炭）,在最激进的强化情景2035年煤炭消费和碳排放将降至2020年的38%和49%;粗钢产量很大程度上主导了钢铁行业的碳达峰进程,推进全废钢电炉短流程和加大废钢利用是碳达峰阶段最主要的控煤降碳措施.基于预测结果提出的钢铁行业控煤降碳路线图显示,需求侧方面,粗钢产量在不考虑"双碳"目标约束的情况下也会随工业化、城镇化水平逐渐达到发达国家水平而达到峰值并开始下降,新能源相关基础设施建设在实现碳中和期间带来的钢材需求增长体量相对有限;技术进步方面,推广长流程节能降碳技术应用是短期内性价比较高的措施,应重点推进高炉高效喷煤等技术的应用,同时增大高炉球团矿平均配比,远期碳捕集封存技术将具有较大的碳减排潜力;产能结构方面,推进全废钢电炉短流程是钢铁行业在碳达峰阶段的主要措施,到"十四五"末期电炉钢占比将提高至15%~20%,在碳中和目标下氢冶金是唯一具有超低碳排放潜力的生产工艺,在未来随着可再生能源或余热余能生产的绿氢供应量提高,氢冶金将成为与基于废钢的电炉短流程并重的钢铁生产工艺.