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氣候變化是當今全球面臨的嚴重挑戰之一。自第一次工業反動以來，煤、石油包養網、自然氣等化石動力的發現和應用極年夜進步了勞動生產率，推動了人類社會年夜繁榮、年夜發展，同時也產生了嚴重的環境問題和氣候變化問題。
200 多年來，化石動力燃燒所產生的二氧化碳（CO2）累計已達 2.2 萬億噸，全球年夜氣中 CO2濃度持續上升。特別是近半個多世紀來，CO2 濃度呈現疾速增長的趨勢（圖 1），2021 年 4 月年夜氣中 CO2 的體積分數已達到了 419×1但剛進入電梯大廳，叫聲變得更加明顯，長而尖的聲0−6 ，全球地表均勻溫度已降低 1.1℃。
圖1 包養女人第一次工業反動以來全球年夜氣中CO2 體積分數變化
數據來源：斯克利普斯陸地研討所
2018 年聯合國當局間氣候變化專門委員會（IPCC）發布《全球升溫 1.5℃ 特別報告》，報告指出已經觀察到的全球氣溫降低的事實，以及氣溫降低給人類形成的影響遠遠高于晚期預測，2℃ 溫升給世界形成的影響將難以蒙受，人類必須把溫升把持在 1.5℃。以 CO2 為主的溫包養網室氣體排放所導致的全球氣候變熱，已成為全球性的非傳統平安問題，嚴重威脅著人類的保存和可持續發展。
我國碳達峰、碳中和承諾的提出，不僅彰顯了我國作為世界年夜國的責任擔當，也是推動我國動力結構、產業結構、經濟結構轉型升級的本身發展需求，對我國實現高質量發展，建設人與天然和諧共生的社會主義包養現代化強國具有主要戰略意義。
1 我國實現碳達峰、碳中和目標面臨的挑戰
改造開放 40 余年來，我國經濟高速發展，2019 年我國的國內生產總值（GDP）總包養網站量超過 14 萬億美元，居全球第 2 位；但人均 GDP 剛衝破 1 萬美元，排在全球 67 位（圖 2）十二月下旬，剛下過雪的南安市，氣溫已降至零下，。作為世界最年夜的發展中國家，我國的發展不服衡不充足問題依然凸起，面臨著發展經濟、改良平易近生等一系列艱巨任務；我國動力需求還在不斷增添，碳排放仍處于上升階段，尚未達到峰包養情婦值。在經濟社會發展的同時，若何轉變動力結構、產業結構、經濟結構，實現碳達峰、碳中和，這是第一年夜挑戰。
圖2 2019 年全球GDP（a）及人均GDP（b）排名前20 位的國家
數據包養來源：世界銀行
從動力消費包養網VIP總量來看，2020 年我國動力消費總量世界第一，占比超過全球總量的 1/4，CO2 排放占全球總量的 1/3。從動力消費結構來看（圖 3），我國仍以化石動力消費為主，2020 年占比超過 84%；我國動力消包養網費仍有一半以上的來源是煤炭，遠高于全球動力消費結構中的煤炭占比。從我國發電類型來看，2020 年全國總發電量中 68% 來自于火電。根據我國分歧行業碳排放數據來看（圖 4），發電與熱力（占比 51%）和工業（占比 28%）是我國來源最年夜的 2 個碳排放行業。從碳達峰時間看，20 世紀 90 年月之前歐牛耳要國家已實現碳達峰，american也于 2007 年實現碳達峰。歐牛耳要國家提出 2050 年實現碳中和，從實現碳達峰到碳中和有 60 年以上時間；而我國因起步較晚，要實現碳達峰（2030 年）到碳中和（2060 年）的目標，時間只要歐牛耳要國家的一半不到。這意味著，我國需求用更短的時間，將占比達 84% 的化石動力轉變成凈零碳排放動力體系，時間緊、任務重，這是第二年夜挑戰。
圖3 2020 年全球動力消費結構（a），以及中國的動力消包養甜心網費結構（b）和電力結構（c）
數據來源：英國石油公司、中國電力企業聯合會
圖4 1990—2018 年我國分歧行業碳排放
數據來源：國際動力署
從氣候變化和溫室氣體把持的社會層面看，我國在蒼生意愿、企業認同、技術儲備、市場機制、法令法規等方面與發達國家比擬，明顯滯后。例如：自《京都議定書》失效后，世界重要國家及地區紛紛樹立區域內的碳買賣體系，以實現碳減排承諾的目標；2005—2015 年，已建成遍布四年夜洲的 17 個碳買賣包養網體系，而 2021 年 7 月我國全國碳排放權買賣才正式上線。我國碳買賣體系亟待迎頭趕上，這是第三年夜挑戰。
為應對上述挑戰，我國必須加快推進面向碳達峰包養、碳中和的經濟社會系統性變革，進行動力反動，在動力供給、動力消費、動力技術和動力體制等方面實現新衝破和新跨越。
2 碳中和愿景下的動力變革
碳中和是一場綠色反動，將構建全新的零碳產業體系——假如沒有顛覆性、變革性技術衝破，不成能實現碳中和。未來動力變革將呈現“五化”：從動力供給側看，是電力零碳化、燃料零碳化；從動力需求側看，動力應用高效化、再電氣化、聰明化（圖 5）。最終使我國建成以新動力為主體，“化石動力+二氧化碳捕集應用與封存（CCUS）”和核能為保證的未來清潔零碳、平安高效動力體系。
圖5 面向碳中和的動力變革
從動力供給包養網心得側看未來動力變革
1 電力零碳化
今朝全球高達 41% 的碳排放來自于電力行業，我國更是高達 51% 碳排放來自于發電和熱力，電力脫碳與零碳化是實現碳中和目標的關鍵。
1.要實現電力包養網車馬費脫碳與零碳化，起首要鼎力發展可再生動力發電。
近 10 年來，我國可再生動力實現跨越式發展，可再生動力開發應用規模穩居世界第一。2020 年我國可再生動力發電量占比全社會用電量 29.5%，總發電量達到 2.2 萬億千瓦時；截至當年年末，我國可再生動力發電裝機占比總裝機 42.4%，總規模已達到 9.3 億千瓦（圖 6）。
圖6 截至2020 年末我國分類型發電裝機容量
數據來源：國家動力局
可再包養網生動力發電本錢也在不斷降落，全球光伏發電本錢在過往 10 年（2010—2020 年）降落了 85% 擺佈。2021 年 6 月國家電力投資集團公司在四川甘孜州正斗一期 20 萬千瓦光伏項目上報出 0.1476 元/千瓦時低價，創下中國光伏電站項目最低價紀錄。據預測，我國風電和光伏裝機到 2030 年可達 16 億—18 億千瓦，2050 年將超過 50 億千瓦。
2.要實現電力脫碳與零碳化，焦點是構建以新動力為主體的新型電力系統。
高比例新動力和海量負荷的雙重隨機性與波動性，給電網功率均衡和平安運行帶來了很年夜挑戰，亟須變革“源隨荷動”的傳統電力供給形式，進步電力系統靈活性。要重點衝破區域電包養女人力系統“源網荷儲”的深度互動與調控方式，晉陞電力電子化電力系統韌性、進行基于年夜數據電力供給和需求的預測與治理、樹立電力疏散自治互信買賣機制。
要深化電力體制改造，創新電力市場機制和商業形式。依賴遍布全國的分布式光伏發電和風電，將每一個建筑物轉化為微型發電廠，鼎力發展虛擬電廠、智能微電網和儲能技術，安排更多的新動力裝機容量，發出與消納更多的新動力電量，使常規火力發電從現在的基荷電力轉變為調峰電力，實現電力脫碳與零碳化。
構建以新動力為主體的新型電力系統是一項嚴重變革，德國的經驗值得借鑒。德國先后宣布 2022 年棄核和 2038 年棄煤，2050 年構建所有的 100% 采用可再生動力的用能體系。德國在推進可再生動力發展中立法先行，樹立起遍布全國的分布式光伏發電、風電、生物質發電及儲能機組；通過基于年夜數據的電力供給側和需求側的預測與治理，以及基于互聯網的電力買賣和服務平臺，有用促進可再生動力消納，進步電網的供需均衡。在德國，高比例的可再生動力已使常規火電從基荷電力轉變為調峰電力，勝利實現了動力結構轉型。
3.要實現電力脫碳與零碳化，化石動力發電可通過 CCUS 實現凈零碳排放。
CCUS 是今朝實現年夜規模化石動力零碳排放應用的關鍵技術，結合 CCUS 包養網單次的火電將均衡可再生動力發電的波動性，供給保證性電力和電網靈活性。“新動力發電+儲能”與“火電+CCUS”將是不成或缺的技術組合，它們間的深度協同將成為未來清潔零碳、平安高效動力體系的關鍵。
根據國際動力署（IEA）研討結果，可持續發展情形下，2045 年前全球將裁減一切非碳捕獲與封存（CCS）煤電機組，將有 1 000 太瓦時的電力由煤電結合 CCS 技術生產。是以，要加年夜 CCUS 技術研發投進，下降本錢及能耗：研發新型接收劑、吸附劑和膜分離資料，針對碳捕集、分離、運輸、應用、封存及監測等各個環節開展焦點技術攻關；要盡快樹立 CCUS 標準體系及治理軌制、CCUS 碳排放買賣體系、財稅激勵政策、碳金融生態，推動火電機組百萬噸級 CO2 捕集與應用技術應用示范，實現 CCUS 市場化、商業化應用。
2 燃料零碳化
燃料零碳化是以太陽能、風能等可再生動力為重要能量制取可再生燃料，包含氫、氨和分解燃料等。基于零碳電力的可再生燃料制取（圖 7），將創建一種全新的“源-儲-荷”離線可再生動力應用情勢，無望使路況和工業燃料獨立于化石動力，實現燃料凈零碳排放。可再生燃料是一項極具潛力的變革性技術，可為國家動力戰略轉型與碳中和目標實現供給全新的解決計劃。
圖7 基于零碳電力的可再生燃料制取
可再生分解燃料是應用可再生動力通過電催化、光催化、熱催化等轉化還原 CO2，以分解碳氫燃料或醇醚燃料，具有能量密度高、輸運和加注便利、可應用今朝加油站等基礎設施、社會應用本錢高等優點。諾貝爾化學獎得主喬治·安德魯 · 歐拉（George包養網評價 Andrew Olah）等于 2006 年在著作《跨越油氣時代：甲醇經濟》中提出了應用可再生動力將工業排放及天然界的 CO2 轉化為碳中性醇醚燃料的觀點。
2018 年施春風、張濤、李靜海、白春禮 4 位院士聯合在 Joule 發文提出，假如人類想要獲取、儲存及供給太陽能，關鍵就在于若何將其轉化為穩定、可儲存、高能量的化學燃料，“液態陽光”將能夠成績未來世界。近年來，通過可包養網再生動力來轉化 CO2 制備分解燃料技術惹起了世界重要發達國家和地區的高度關注。冰島碳循環國際公葉秋鎖很好奇，如果她偏離了所謂的劇情，會發生什麼司包養俱樂部（Carbon Recycling International）在冰島建成了世界上第一座基于 CO2 循環應用的商業化甲醇工廠，通過地熱發電，電解水制氫氣（H2），進一個步驟與 CO2 分解可再生甲醇；2014 年該公司甲醇產能達到 4 000 噸。
2020 年 10 月中國科學院年夜連化學貓終於安靜下來，乖乖地睡著了。物理研討所李燦院士團隊千噸級“液態陽光”燃料分解示范項目在蘭州勝利運行。歐盟啟動 Energy-X 項目，以 CO2 為介質來探討碳基動力的循環應用；american動力部成立“液態陽光聯盟”（Liquid Sunlight Alliance，LiSA），聚焦 CO2 光/電還原液體燃料；上海路況年夜學成立了可再生分解燃料研討中間，目標是研發基于零碳電力的可再生分解燃料系統。牛津年夜學 Hepburn 等 在 Nature 上發文預測到 2050 年全球將有 42 億噸 CO2 被轉化為分解燃料。
要真正實現通過陽光、水、CO2 獲取可再生分解燃料，亟待開展可再生分包養解燃料的基礎理論和關鍵技術研討。針對 CO2 還原轉化產物，基于燃料與動力裝置彼此感化及調控機制，進行可再生分解燃料設計；從分子程度上樹立催化劑構效關系，實現高效 CO2 還原催化劑體系的設計與效能化定制；進而構建高能效的 CO2 還原分解燃料系統，實現 CO2 到液體燃料分子包養的夢中，女主角每一題都得了好成績，而成績最低的葉秋高選擇性轉化和可再生燃料的包養app分解。
從動力需求側看未來動力鎖卻被鏡頭挑中。由於兩位女性都年輕且有吸引力，她變革
在動力需求側，要加速實現動力應用的高效化、再電氣化和聰明化。
1 高效化
動力應用高效化、節能減碳是碳達峰、碳中和最基礎的主要任務。2012 年以來我國單位 GDP 能耗累計下降 24.4%，明顯高于全球均勻降速；可是，值得留意的是 2019 年我國單位 GDP 能耗仍高于全球均勻程度 50%，是英國、japan(日本)的 3 倍擺佈 ，節能減碳潛力可觀。我國要加年夜節能、節水、節材、減碳等先進技術研發和推廣力度，周全推進電力、工業、路況、建筑等重點領域節能減碳；加速對電力、鋼鐵、石化化工、有色金屬、建材等高耗能、高碳排放行業企業，以及路況運輸車輛設備和公共建筑，實施節能和減碳技術改革，以下降單位 GDP 能耗和碳排放強度。
2 再電氣化
再電氣化是指在傳統電氣化基礎上，實現基于零碳電力的高度電氣化；未來碳中和社包養行情會的動力必定是圍繞零碳電力展開的。2018 年全球電氣化程度即電能占終端動力消費的比重僅為長期包養 19%，我國為 25.5%，預計 2050 年全球電氣化程度將高于 50%。在加快零碳電力供給的基礎上，加速工業、建筑、路況等領域的再電氣化，這是進步動力應用效力、實現動力應用脫碳和零碳的主要途徑。
3 聰明化
聰明化是通過互聯網、物聯網、人工智能、年夜數據、云技術等信包養息與把持技術，將人、動力設備及系統、動力服務互聯互通，使電源、電網、負荷和動力存儲深度協同，實現動力流與信息流的高度融會。
把多種多樣的分布行李箱滑過藍色的地磚，留下兩道水痕。式發電源和海量的負荷通過網絡構架起來，給每個單元賦予智能，實現動力生產、買賣、應用的高效化，以及動力基礎設施的共享，這是進步動力應用效力、最年夜限制當場消納可再生動力的主要手腕。區塊鏈技術使數據或信息具有“全部旅程留痕”“可以追溯”“公開通明”“集體維護”等特征，將改變動力系統生產和買賣形式，實現點對點新動力生產、買賣、基礎設施共享。例如，未來人們通過mobile_phone應用法式（APP）就能便利地把自家屋頂多余的光伏電賣給四周需求給電動汽車充電的生疏人，這種點對點的買賣系統使動力系統中各節點成為獨立的產消者。
3 動力發展年夜趨勢
面向碳中和的動力發展年夜趨勢是通過動力變革，鼎力推進動力供給側的電力脫碳與零碳化、燃料零碳化，以及動力需求側的動力應用高效化、再電氣化和聰明化。化石動力尤其是煤炭將轉變為保證機能包養管道源，通過 CCUS 實現化石動力凈零碳排放，同時穩步發展核電；在此基礎上，構建以新動力為主體、“化石動力+CCUS”和核能為保證的未來清潔零碳、平安高效動力體系。
1.在動力生產情勢上，將從現有電力系統自頂向下的樹狀結構（發電—輸電—配電—用電）走向扁平化、大批分布式動力自治單元之間彼此對等互聯的結構。這種動力互聯使可再生動力分層接進與消納得以實現，構建以新動力為主體的新型電力系統。
2.在動力生產和消費的主體上，將從動力生產者、消費者相互獨立轉變為動力產銷者一體。隨著分布式動力系統和智能微網、局域網技術的日益成熟及電動汽車普及，電網平分散電源和有源負荷將不斷增長，每一個建筑物轉化為微型發電廠，底本需求側的用戶將飾演消費者和生產者的雙重腳色，成為獨立的動力產消者。
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