低碳经济与科技创新

1、低碳经济与科技创新第1页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 “低碳经济”一词首见于英国政府白皮书2003年 Low Carbon Economy or Economy of Low Carbon Exhaustion and Low CO2 Emission“低碳经济法案”美国参议院2007.7 第2页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一全球变暖IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change)使低碳经济赋予道义责任19062005年 全球地表温度已上升0.740.1820052105年 全球地表温度将上升1

2、.45.8引发：厄尔尼诺现象、干旱、洪水、热浪、雪崩和风暴、沙尘暴、森林火灾、海平面上升。温度上升25，GNP损失，发展中国家0.52.8% 发达国家29%第3页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一碳库及碳循环示意图（单位：109t碳）大气碳库（2006）CO2 381.2ppm，N2O 320.1ppb，CH4 178.2ppb海洋生态系统无机碳库（39000）有机碳库（1000）人类社会活动的节能减排陆地生态系统生物碳库（600）土壤碳库（1500）沉积物碳酸岩碳库（60 000 000）化石碳库（300010 000）光合作用（1.42.8）CO2再利用地质存贮净吸收

3、（1.42.8）砍伐森林（0.62.6）化石燃料燃烧及碳酸盐分解（约6.08.0）注：大气碳库工业化社会前为CO2 280ppm第4页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一大气中CO2浓度（17502004）第5页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一Source: UNDP, 2007/2008 Human Development Report共同的但有区别的责任原则 Common but Differentiated Responsibilities Principle富国排放温室气体多。从工业革命开始到2004年,每10吨CO2中, 有7吨是富国排放的

4、. 英国和美国人均CO2排放存量达 1,100吨，而中国人均存量为 66 吨, 印度人均存量为 23 吨。第6页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一6美国在全球变暖问题上，争取领导地位承诺2020年比2005年减排17%，2050年减少83%。参议院通过清洁能源安全法，既对企业配给“许可排放上限”并逐年消减，同时开放自由交易排放权。或捕集封存。竞争减排技术市场，对进口企业的碳排放量征税，进行贸易保护，制约发展中国家。制定“游戏”规则控制油价，制约石油输出国发展。第7页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一2007.1美国总统国情咨文： 未来美国将像戒掉毒品

5、那样，戒掉对中东石油的依赖，减少输入的3/4。2009年 美国奥巴马宣布美国到2050年将减排CO283%第8页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 2005年, 中国CO2排放50.6亿吨, 占世界总量18.7%; 美国58.2亿吨, 占世界21.4%; 2006年, 中国排56.5亿吨, 美国排57.0亿吨。 中国CO2排放量占非附件 I 国家比例: 1990年为35%，2005年上升到42%。是印度总量的4.4倍，印度人均排放量的3.7倍。中国碳排放总量大 已接近或超过美国第9页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一在低碳经济中通过： 源头治理可再生

6、能源开发。 过程治理生产与消费中节能。 末端治理CO2捕集、再利用、 储存。第10页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一中国与低碳经济 全球气候组织水电装机容量 世界第一 1.72亿千瓦（占总装机21.6% 2008）占可开发量的31%2008年中国风电、光伏发电发展迅速已位于世界前列2007年可再生能源装机容量 1.52亿千瓦燃料乙醇产量 世界第三中国沼气产量 太阳能热水器 120亿米3 世界第一中国人工造林面积 5300万公顷 世界第一可再生能源占7%15%（2020升到）第11页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一CO2排放量影响因素地区总CO2排

7、放量=人口总量人均GDP单位GDP能耗单位能耗CO2排放量中国排放CO2量预期人均GDP需持续增长能耗/GDP通过技术进步降低人口众多以煤为主，能源禀赋差需发展可再生资源Source: WBCSD，2007第12页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一我国工业能耗与国际领先水平对比项目我国平均水平（标煤）国际领先水平（标煤）火电煤耗379 g/kwh312 g/kwh大中钢厂可比能耗705 g/t钢610 g/t钢水泥综合能耗157g/t水泥127.3g/t水泥原油加工112kg/t原油73kg/t乙烯加工1004 kg/t乙烯629kg/t大型合成氨1200kg/t合成氨9

8、70kg/t 平均约高30%左右。第13页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一2006年统计产业能耗强度第一产业 0.34吨标煤/万元增加值第二产业 1.73吨标煤/万元增加值第三产业 0.41吨标煤/万元增加值经济发展的配第法则：一产二产三产第14页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一能源结构调整品种单位质量的发热量单位发热量的CO2排放量原煤25.9 MJ/Kg0.117 KgCO2/MJ生物质（干基）18.86 MJ/Kg0.0925 KgCO2/MJ柴油 36.78 MJ/Kg0.085 KgCO2/MJ天然气55.74 MJ/Kg0.049 K

9、gCO2/MJ重点发展：核能、水电、风能近于无碳排放能源 而生物质能要考虑肥料排碳 光伏电池要考虑制造中排碳第15页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一水泥能流图第16页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一水泥节约途径尾气带走热能占全能耗的份额最大22%。尾气温度下降10，可节约1Kg标煤/t熟料。设尾气废热锅炉尾气温度可从300380下降到200以下。熟料温度每下降100，可节约5Kg标煤/t熟料。第17页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一电石法乙炔 电耗33203200kwh/t电石等离子法乙炔 电耗少30%35%氢等离子法装置

10、第18页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一2MW氢等离子体煤裂解制乙炔装置图第19页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一2 通过优化工艺路线气流床煤气焦炉气： CO 6.2% H2 58.48% CO2 2.2% CH4 26.49%低热值煤气替代甲醇合成气H2/CO=2TexacoShellCO39.16%63.1 %H230.13%26.17 %CO210.18%11.49 %CH41.08%1.03%第20页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一通过优化工艺路线重质原油延迟进化加氢裂解轻质燃料油石油焦轻质燃料油制氢工艺：甲烷水蒸

11、气重整 煤汽化+变换 煤焦炉气加氢脱碳H2第21页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一F-T合成油 20CO+41H2C20H42+20H2O 粗柴油：水=282：360=0.78：1 即生产0.78t粗柴油，副产1吨水（T=250）二甲醚合成 2CO+4H2CH3-O-CH3+H2O 二甲醚：水=46：18=2.5：1 即生产2.5t二甲醚，副产1吨水第22页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一煤二次能源产品（车用）煤油二甲醚甲醇煤电天然气H2能量转化效率24.826.0%37.9%41.5%40%45%56%61%75%80%煤化工转化不同产品的能量

12、效率中国人均用电量为美国的六分之一，为日本的四分之一第23页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一甲醇合成DMC合成DMC2.698万t/D热电厂尿素合成净能输出热电供甲醇1.827 万t/D尿素CO23.983 万t/DCO22.67 万t/D4.764 万t/D1.313 万t/D128.18 MW1.948 万t/D7.709 万t/D煤NH31.015 万t/D2.945 t/DDMC 合成工艺图第24页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 CO2捕集封存（CCS Carbon capture & Sequestration）CO2捕集技术研究阶段

13、示范阶段特定条件下可行燃烧后金属有机骨架吸附剂离子液体吸收沸石无机膜分离甲醇吸收CO2，乙醇胺吸收剂吸收分离燃烧前煤气化为CO+H2，经变换CO制H2+CO2H2为无碳燃料（燃料电池）CO2分离后捕集氧化分离碳酸盐煅烧（水泥、石灰）中采用纯氧回收，无N2、CO2化学循环燃烧金属氧化物的晶格氧作氧载体，进行煅烧生成CO2与水而不与N2组合。而金属与空气反应而生成金属氧化物循环利用第25页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一化学循环燃烧发电第26页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一富氧水泥生产水泥生产：煤燃烧排CO2/CaCO3分解排CO2=2.7/3.8

14、=1/1.41富氧煅烧可提高尾气中CO2含量100%水泥产量22年世界第一 2006年产量12.4亿吨/年 每年可收集6亿吨以上的CO2石灰产业有相同问题第27页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 生物质能源“十一五”规划增加非粮乙醇200万t/年 总燃料乙醇为300万t/年“十一五”生物柴油20万t/年可再生能源的比重从2005年7.5% 2010年10%全国可再生能源利用率达3亿t/年标煤第28页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一阳光微藻转化器第29页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一15000英里英亩收获物8000英里英亩

15、收获物燃料乙醇车与电动车的比较第30页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一安凯纯电动豪华车HFF6127K46EV百公里能耗为柴油车的1/3磷酸铁锂电池+超级电容最高时速100km/h充电4小时，行驶200300公里第31页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 风能利用第32页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一风电2008年 装机超过1221万千瓦，仅800万千瓦并网风电企业 2004年6家，2008年70多家风电产能 3500万4000万kw/年，我国建设速度约为10001500万kw/年，2020年达一亿kw装机技术制约 调峰技

16、术、智能电网等火电投资35004000元/kw，风电投资70008000元/kw第33页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 光伏电池第34页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一光伏电池2007年多晶硅产量600吨，2009年可达811万吨，全球需求6万吨，在建投资1000亿元，逾17万吨。价格从500 美元/Kg下降到70 美元/Kg“过程污染” “终端环保”，核心技术在国外国内发电成本 3元4元/Kw.h，而敦煌10兆瓦电台招标报价为0.69元/Kw.h第35页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一全部可再生能源可以提供目前全球能源

17、需求的3078倍 水能 1倍 潮汐能 2倍 地热能 5倍 生物质能 20倍 风能 200倍 太阳能 2850倍Source: Greenpeace International, Energy Revolution, Sep. 2005.第36页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一CCRS ( Carbon Capture Reuse & Storage) CO2捕集CO2CO 化学能存储富H2源（CH4） 垃圾电电解水 生物质制H2 反应堆剩余热制H2硅酸镁、硅酸盐+CO2 碳酸盐 低价H2源CO2矿化存贮第37页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 其

18、他方式 静脉产业节能钢材、铜、铝回炼每吨再生纸节电512度、4m3木材、100吨水轮胎翻新节约70%橡胶10亿吨废渣、钢渣、炉渣、电石渣 煤碱石、磷电炉渣 作水泥原料 土壤改良剂第38页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一“城市矿山”计划20092011可新增回收废钢1600万吨废铅100万吨废铜106万吨废镍1.1万吨废铝133万吨金1.23吨实现产值1900亿元，节能2500万吨标煤第39页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一 优化能源消费建筑节能 全国建筑面积400440亿m2，每年新建约20亿m2。 建筑能耗占总能耗20.7% 采暖、生活用煤1.6亿t/年 标煤 耗电5500亿 Kwhr 20042020年 增加 面积110亿m2 耗煤2.5亿t/年 耗电58006300亿 Kw hr 建筑能耗将达到35%以上，超过交通、工业能耗。第40页，共45页，2022年，5月20日，16点10分，星期一空调夏季一匹马力可为玻璃幕墙建筑5m2采光面降温，一般建筑为20m22009年深圳有建筑2.5亿m2