碳减排与低碳生活.ppt

论碳减排技术及与低碳生活的关系 山东省黄河三角洲新能源科技开发研究院 文晓辉2013 12 20 目录 背景概述 碳捕集与碳贮存技术探究 节能减排技术与实例应用 低碳城市解析 低碳科技展望 碳足迹 一 背景概述 碳税 低碳 低碳生活 碳交易 低碳科技 低碳发展 低碳社会 低碳经济 低碳生活方式 碳是什么 什么是温室气体 什么是温室效应 它的产生机制是什么 什么是强化 增强 的温室效应 增强的温室效应会带来什么问题 低碳是如何被人们关注的 碳减排 我们能做什么 地球气候气象变化的主要驱动力 太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球 半径是地球109倍 质量是地球33万倍 中心问题几千万摄氏度 温室效应的发现 傅里叶 让 巴普蒂斯 约瑟夫 傅立叶JeanBaptisteJosephFourier1768 1830 法国著名数学家 物理学家1820年 傅里叶做出测算1824年 地球及其表层空间温度概述 温室效应的验证者 约翰 延达尔 1820 1893 物理学家约翰 廷达尔1859年 发现大气中的水蒸气 二氧化碳和甲烷等成分会造成温室效应 二氧化碳与温室效应的关系计算者 阿累尼乌斯 斯万特 奥古斯特 阿累尼乌斯 SvanteAugustArrhenius 瑞典物理学家1896年发表了 大气中的二氧化碳对地球温度的影响 的论文 二氧化碳倍增地球表面温度升高5 6摄氏度 1883年5月 他提出了电离理论的基本观点 阿累尼乌斯同时提出了酸 碱的定义 1903年他荣获了诺贝尔化学奖 温室效应的发现 查尔斯 基林 20世纪50年代 美国科学家查尔斯 基林 charleskeeling 1928 2005 现代气候变化的先驱 率领小组在位于美国夏威夷岛的名为莫纳罗亚山的活火山站开展的大气二氧化碳含量观测 绘制了著名的基林曲线 提供了最为关键和另人信服的证据 全球气候变化基本原理示意图 温室效应 温室效应 使得地球表面温度适宜 增温作用 可计算求出的这个温度会更低 19 而实际地表温度是14 之间相差33 的差距 是由自然温室效应贡献 温室气体有哪些 水蒸气 H2O 臭氧 O3 二氧化碳 CO2 一氧化亚氮 N2O 甲烷 CH4 氢氟氯碳化物类 CFCs 全氟氯碳化物类 HFCs 含氟氯烃 HCFCs 全氟碳化物 PFCs 六氟化硫 SF6 等 温室气体是指大气中能吸收红外线的气体成分 0 1997年于日本京都召开的联合国气候化纲要公约第三次缔约国大会中所通过的 京都议定书 明订针对六种温室气体进行削减 增强的温室效应会带来什么问题 过去100年地球平均温度升高0 3 0 6 到2030年将再升高1 3 如不控制 到本世纪末气温要升高3 6 我国年平均地表气温温度增加1 1 高于全球及北半球同期增温率 近百年全球平均气温变化曲线 1 气温升高 过去100年全球海平面以每年1 2mm速度上升了10 26厘米 太平洋地区数十个岛国面临消失 2 全球海平面上升 帕劳共和国将消失 马尔代夫将举国搬迁 100年内沉没倒计时 卡特里特岛 人口2600 去年已开始搬迁 图瓦卢 长20公里 宽20 30米 16年海平面上升9 12厘米 已与新西兰签订搬迁协议 格陵兰 全球气温上升2 3 整个冰川融化 致全球海平面至少上升7米 曼谷10年后将被淹没 近30年上海海平面上升115毫米 到2050年上海的海平面将上升30 50厘米 估计40年后将有近半土地被淹没 我国华南估计2100年海平面将上升60 74厘米 珠江三角洲将受到严重影响 2007年上海沿海月平均海平面变化曲线 海平面升高 导致海岸侵蚀 海水入侵沿海地下水层 土地盐渍化 海岸滩涂湿地 红树林 珊瑚礁等生态群消失 英国简 阿彻1987年花2万英镑购买的住房海岸侵蚀影响 这套房子面临被淹危险 目前仅值1英镑 2美元 土地盐渍化 3 海平面升高的后果 两极冰雪融化 全部 海平面将上升70米 中国 尼泊尔 印度 巴基斯坦 不丹最严重 号称 亚洲水塔 的喜马拉雅山冰川后退速度最快 国际冰雪委员会 ICSI 报告 照目前情况下去 这些冰川在2035年以前消失的可能性很大 不丹 喜马拉雅冰川湖 喜马拉雅山脉冰川变化对比 4 冰川融化 高温极端 突然变冷 冰雪灾害 飓风 5 极端气候出现频繁 中国近几年的许多省份灾害不断 带来的是洪水 干旱 冰雪 雹灾 甚至蝗灾 土壤沙化 到2050年葡萄牙里斯本因高温而死的人将是现在的六倍 伦敦5倍 加利福尼亚2 7倍 澳大利亚10年持续干旱 森林火灾 美国的 全球气候变化对美国的影响 2009年6月政府公布 称到本世纪末 全美平均气温将上升2 2 6 4 美国东南部夏季可能延长100多天 西部更干旱 6 干旱淡水缺乏 肯尼亚是非洲最发达的国家之一 但也难逃干旱带来的饥荒灾难 大批动物死去 草场消亡 埃塞俄比亚和肯尼亚边境干旱 饮水枯竭 我国华北地区比上世纪50年降水减少三分之一 水资源减少二分之一 我国每年因干旱受灾面积4亿亩 正常年份灌区每年缺水300亿方 城市缺水60亿方 北京已经成为缺水城市 人均只有300多方 年 中国青海2006年还有4000多个湖泊 现在多半干涸消失 湖北原是千湖之省 现在只有一百多个湖了 2009年辽西出现严重伏旱农作物大面积绝收 7 农作物减产 8 疾病频发 大量淡水汇入北冰洋 破坏切断的墨西哥暖流 欧洲西北部温度下降5 8 9 新的冰河期 到2050年全球可能有2 10亿 气候难民 即生存受到威胁的人民 自然灾害 疾病频发 环境破坏 健康 安全有问题 要迁徙 WHO估计每年有30万人死于气候变化带来的灾难 10 气候难民 气候变化带来新的不公平 责任最小的穷人承担了最大的威胁 11 气候变化带来新的不公平 关注与怎么做 可持续发展理念指导下 通过技术创新 制度创新 产业转型 新能源开发等手段 尽可能减少煤炭 石油等高碳能源消耗 减少温室气体排放 达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态 2003年英国能源白皮书 我们能源的未来 创建低碳经济 2006年世界银行首席经济学家尼古拉斯 斯特恩的 斯特恩报告 提出全球以每年GDP1 的投入 可避免将来每年GDP5 20 的损失 呼吁向低碳经济转型 2007年6月中国正式发布了 中国应对气候变化国家方案 2007年7月美国参议院提出 低碳经济法案 2007年12月3日联合国气候变化大会 巴厘路线图 要求要求发达国家2020年前将温室气体的减排25 40 1992年5月9日 联合国气候变化框架公约 最终目标是将大气中温室气体浓度稳定在不对气候系统造成危害的水平 到2007年6月已经有191个国家批准了 公约 1997年12月 京都议定书 即 公约 的第一个附加协议 到1999年3月已经有84个国家签署 议定书规定了2008 2012年温室气体排放量在1990水平上削减5 2 规定了6种温室气体CO2 甲烷 CH4 N20 氢氟碳化物 HFCS 全氟化碳 PFCS 六氟化碳 SF6 规定了三种 灵活机制 即ET 排放贸易 JT 联合履行 和CDM 清洁发展机制 目前已有175个缔约方批准 二 碳捕集与碳贮存 技术是指通过碳捕捉技术 将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来 再通过碳储存手段 将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方 目前 技术尚处于研发阶段 碳捕捉 就是捕捉释放到大气中的二氧化碳 压缩后 封存到枯竭的油田或其他安全的地下场所 目前有三种在试点 碳运输 压缩后用管道 长距离用船 全球已有5600公里的陆上运输管道 碳封存 枯竭的油田最适合 目前二氧化碳的封存技术分为 地质封存 和 海洋封存 两种 适合封存二氧化碳的地质结构包括油田 气田 咸水层 无法开采的煤矿等 据IPCC研究表明 二氧化碳性质稳定 若地质封存点经过谨慎选择 设计与管理 注入其中的二氧化碳99 可封存上千年 如果要在一家煤电厂旁边开展 碳捕捉 项目 首先要安装3个主要装置 第一个是用于化学反应的金属片 清洗 发电厂排放出的尾气 把二氧化碳 捕捉 下来 接着是让二氧化碳气体通过一个加热塔 目的是通过蒸汽加热 得到更纯的二氧化碳 最后一步是将气体通过一座压缩塔 得到方便运输的压缩二氧化碳 三 节能减排技术与实例应用 广义而言 节能减排是指节约物质资源和能量资源 减少废弃物和环境有害物 包括三废和噪音等 排放 狭义而言 节能减排是指节约能源和减少环境有害物排放 节能减排无疑是必须的选择 节能减排的途径 煤的清洁高效利用 提高能源系统高效率 含采集 转化 中断利用效率 能源结构多样化 节能减排的实例 煤炭的 清洁 利用燃烧改造节能型电力生产 超超临界机组节能型建筑 煤炭的 清洁 利用 整体煤气化联合循环 IGCC 多联产技术是利用物理化学方法达到煤的高效 洁净利用的途径 它以煤炭气化为中心 可以将95 以上的煤转换成一种称之为合成气的可燃气体 将合成气用于联合循环发电 可以获得比常规燃煤发电高的能源利用效率 多联产 洁净化技术是实现煤基洁净能源的有竞争力的途径 基本概念多联产的原理 是将煤气化后先通过一个反应器做化工产品 剩下尾气再去燃烧发电 多联产相当于把化工和发电两个过程耦合起来 能量利用效率可以提高10 15 同时 化工产品增值量比较大 并且能够实现调峰 煤的气化系统很贵 如果能实现化工和发电相互调整 气化系统就能始终稳定运行 降低发电成本 煤炭现代化利用 多联产 重要意义整体煤气化联合循环 IGCC 加上多联产 被认为是目前最具发展前景的清洁煤技术 它在燃烧前先去除烟气中的污染物 常规污染少 效率高 有利于综合利用煤炭资源 能同时生产甲醇 尿素等化工产品 发展态势2003年 美国发起一项为期10年的研究项目FutureGen计划 投入10亿美元 用于构建世界上第一个生产电力和氢的零排放燃煤电站 在生产电能和氢气产品的同时 集成二氧化碳的捕获 并在深厚的地质层下实现碳隔离技术 FutureGen计划以每年一百万吨的速度减少二氧化碳排放 同时也严格限制其他的与煤有关的环境污染物排放 通过先进的技术优势 消除与用煤有关的环境影响因素 煤炭现代化利用 多联产 煤炭现代化利用 多联产示意图 燃煤电厂在高温运作时 采用先进的蒸汽循环以实现更高的热效率和比传统燃煤电厂更少的气体排放燃煤发电是通过产生高温高压的水蒸气来推动汽轮机发电的 蒸汽的温度和压力越高 发电的效率就越高 在374 15摄氏度 22 115兆帕压力下 水蒸气的密度会增大到与液态水一样 这个条件叫做水的临界参数 比这还高的参数叫做超临界参数 温度和气压升高到600摄氏度 25 28兆帕这样的区间 就进入了超超临界的 境界 如果我国600MW等级的燃煤机组采用超超临界技术 供电煤耗278g kWh 比同容量亚临界机组的煤耗减少30克 kWh 按年运行5500小时计算 一台600MW超超临界机组可比同容量亚临界机组节约标煤6万吨 年 同时SO2 氮氧化物 粉尘等污染物以及CO2排放将大大减少 采用超超临界燃煤发电技术对于节约资源消耗 保护环境 实现可持续发展具有重要意义 与其余几种洁净煤发电技术相比 超超临界机组技术具有继承性好 容易实现大型化的特点 在机组的可靠性 可用率 热机动性 机组寿命等方面已经可以和亚临界机组媲美 已经有了较多的商业运行经验 超临界燃煤发电技术 超临界燃煤发电技术 国际上超超临界机组的参数已经达到27 32Mpa左右 蒸汽温度为566 600 热效率可以达到42 45 国外机组的可靠性数据 表明了超超临界机组可以同样实现高的可靠性 超超临界燃煤机组甚至可以与燃用天然气 石油等机组一样实现清洁的发电 目前中国有玉环电厂 外高桥三厂 宁海国华二期 北仑电厂三期 嘉兴电厂三期 以及漕泾电厂等多个2 1000MW超超临界燃煤机组已建成或在建 600MW和1000MW超临界机组将成为我国今后10年内带电网基本负荷的主力发电机组 节能型建筑 迪拜能源自给的旋转 动态城堡 马来西亚充分利用自然通风光照的梅娜拉 梅西加尼亚大楼 大楼概述梅那拉 梅西加尼亚大楼是马来西亚的著名环保建筑 马来西亚梳邦再也市 SubangJaya 的这栋绿色建筑最大限度利用了自然通风并且根据朝阳方向加以精心设计 环保设计自然通风提供了凉爽的富氧气流 沿着东 热 西向 按一定间距从玻璃办公室立面安装沿制遮阳板 从而为建筑中受阳光影响最大的一侧提供遮阳 只在南北立面使用玻璃墙 以获得适量的日照 楼顶阳台运用许多自动隔热系统 通过设备和空调装置降低能源损耗 马来西亚充分利用自然通风光照的梅娜拉 梅西加尼亚大楼 在不久的将来 太阳能有望成为破解高层住宅节能问题的最佳 法宝 这座英国曼彻斯特保险合作协会的太阳能大楼就充分利用了天然环保的太阳能作为自给能量 采用7244面太阳能光伏板替代传统材料 如砖 玻璃等 建成后外墙高达120m 成为欧洲最大的立式太阳能电池阵 每年将产生18万单位的可再生电力 该公司形象地估算说 这些电可用泡900万杯茶 纽约赫斯特大厦 赫斯特大厦 HearstTower 是由英国建筑师诺曼 福斯特设计的 是赫斯特出版公司的总部 大厦由1928年竣工的六层大楼 原赫斯特总部延伸而成 共有46层 其三角的设计风格和石质的正面六层底座形成鲜明的对比 这是美国自2001年9 11后破土的第一栋摩天大楼 也是纽约的第一栋竣工的绿色办公大赫斯特大厦 HearstTower 楼 赫斯特大厦已经成为纽约的绿色新地标 它是纽约第一座在启用时获得美国绿色建筑委员会LEED黄金级别认证的写字楼 其环保特性在于 从建筑外壳到内部装修 全部采用百分之百可回收且无污染排放的材料 采用内墙最少化的设计 以增加自然光的利用 屋顶被设计成可收集雨水的结构 首层大堂主要依靠辐射石地板来调节冷热 大楼内采用智能化的节能电器 如电灯 电梯 等 法兰克福商业银行大厦 生态之塔 整座大厦除非在极少数的严寒或酷暑天气中 全部采用自然通风和温度调节 将运行能耗降到最低 同时也最大程度地减少了空气调节设备对大气的污染 据测算 该楼的自然通风量可达60 三角形平面又能最大限度地接纳阳光 创造良好的视野 同时又可减少对北邻建筑的遮挡 因此 大厦被冠以 生态之塔 带有空中花园的能量搅拌器 的美称 这座超高层集中式办公建筑中的自然景观 使城市高密度的生活方式与自然生态环境相融合 蒲公英之家 1995年 日本建筑师藤森照信为自己设计了一所别样的居所 名为 蒲公英之家 在这里 绿化不再简单 安分地仅限于屋前屋后 而是布满整座建筑物的表层 种植在屋顶和墙壁上的蒲公英 从石板间探出头来摇曳着春天 带有一丝哀伤的浪漫主义气质与手工艺时代遗留下的痴迷与沉醉 节能减排在中国 一次能源人均占有率低能源消费随经济发展而迅速增长以煤为主的能源结构短期难以改变能源和资源利用率水平较低生态环境压力明显增大需要承担碳减排的国际义务 一 十一五 期间 我国以能源消费年均6 6 的增速支撑了国民经济年均11 2 的增速 能源消费弹性系数由 十五 时期的1 04下降到0 59 缓解了能源供需矛盾 二 十五 后三年全国单位GDP能耗上升了9 8 全国二氧化硫和化学需氧量排放总量分别上升了32 3 和3 5 十一五 期间 全国单位GDP能耗下降了19 1 全国二氧化硫和化学需氧量排放总量分别下降了14 29 和12 45 三是促进了结构优化升级 2010年与2005年相比 电力行业300兆瓦以上火电机组占火电装机容量比重由47 上升到71 钢铁行业1000立方米以上大型高炉比重由21 上升到52 建材行业新型干法水泥熟料产量比重由39 上升到81 四是推动了技术进步 2010年与2005年相比 钢铁行业干熄焦技术普及率由不足30 提高到80 以上 水泥行业低温余热回收发电技术由开始起步提高到55 烧碱行业离子膜法烧碱比重由29 5 提高到84 3 五 十一五 期间 通过实施十大节能重点工程形成节能能力3 4亿吨标准煤 新增城镇污水处理率达到77 燃煤电厂投运脱硫机组容量达5 78亿千瓦 占全部燃煤机组容量的82 6 六2010年与2005年相比 火电供电煤耗下降了10 0 吨钢综合能耗下降了12 8 水泥综合能耗下降了24 6 乙烯综合能耗下降了11 6 合成氨综合能耗下降了14 3 七2010年与2005年相比 环保重点城市二氧化硫年均浓度下降26 3 地表水国控断面劣五类水质比例由27 下降到16 4 七大水系国控断面好于三类比例由41 上升到59 9 八 十一五 通过节能降耗减少二氧化碳排放14 6亿吨 得到国际社会的广泛赞誉 也体现了负责任大国的形象 十一五 节能减排取得显著成效 2012年8月6日 国务院以国发 2012 40号印发 节能减排 十二五 规划 该 规划 分现状与形势 指导思想 基本原则和主要目标 主要任务 节能减排重点工程 保障措施 规划实施6部分 节能减排 十二五 规划 一 燃煤工业锅炉改造 二 电机系统节能 三 余热余压利用工程 四 能量系统优化工程 五 节约和替代石油工程 六 绿色照明工程 七 建筑节能改造 八 交通运输节能 十二五节能改造工程 四 低碳城市解析 中国低碳路上的 中国电谷 两个第一 2008年公布 关于建设低碳城市的意见 配套的是低碳城市发展规划纲要 第二 2008年工业与财政增速居河北第一 低碳产业增速40 新能源产业 2008年1月世界自然基金会正式启动 中国低碳城市发展项目 保定 上海入选 保定 全球可持续能源生产的 电谷 低碳保定 中国电谷 低碳保定 光电 风电 节电 储电 输变电与电力自动化设备 销售收入260 5亿美元 创汇9 77亿美元 同比增长82 7 青岛市加快融入低碳时代 青岛市将发展低碳经济作为实现城市可持续发展 健康发展 的战略性选择 1 深度开发利用新能源2 加快引进低碳技术3 壮大培育节能环保新兴产业大大加速了城市的低碳化进程 1 低碳生活蔚然成风崂山区的青岛天人生态大厦没有任何风扇 空调 采用太阳能电池板加上收集的雨水系统提供循环水 称之为生态大厦 它采用了垂直绿地 高效能围护结构保温 雨水和生活污水再利用等13种生态技术 做到零消耗 零排放 该项目每年可减排CO263084吨 减少灰尘 炉灰等排放物380 25吨 青岛市近两年已完成145万平方米改造任务 今年还要继续完成155玩平方米改造任务 2 加快推进新能源利用胶南一个小区 一个生态的系统化的大生活海水利用体系已经形成 海水冲厕 海水景观 海水泳池 海源空调等 在奥帆中心有一个8000多平方米的海水源空调系统正在运行 可提供制冷 供暖和生活热水所需的冷 热量 国内最大的海水淡化项目 李沧区 主体工程正在加紧建设 预计2012年6月投入使用 每年可节约淡水3600多万吨 风能已列入全国沿海风能开发区域 已核准装机20万千瓦 在建的9 9万千瓦 2010年上半年开工的9 9万千瓦 太阳能 2009年太阳能热水器应用面积400万平方米