新书推介 《国际碳中和政策行动及其关注的科技问题》出版【中国科讯】

  原标题:新书推介 《国际碳中和政策行动及其关注的科技问题》出版【中国科讯】

  近期,由中国科学院文献情报中心组织撰写的“双碳”专题研究报告——《国际碳中和政策行动及其关注的科技问题》由科学出版社正式出版发行。该书研究工作由中国科学院文献情报系统各单位的“双碳”科技相关情报团队联合完成。

  实现碳达峰、碳中和已成为应对气候变化和推动绿色可持续发展的国际社会共识,是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。目前,全球已有超过145个国家通过立法、出台政策或政治承诺等方式提出碳中和(或碳净零排放)的目标。科技创新是实现碳中和的核心驱动力,受到全球主要国家及国际组织的高度重视。2020年以来,主要国家和国际组织聚焦碳中和重要科技问题,积极部署相关战略规划、政策行动,加快抢占绿色科技制高点。深入分析、研判和评估国际碳中和政策举措和科技布局重点,对我国实施科技支撑碳达峰、碳中和行动具有重要参考价值。

  本书全面梳理了2020年以来主要国家和国际组织的碳中和科技政策与行动计划,聚焦能源清洁低碳利用,新型电力系统,工业过程低碳化,碳捕集、利用与封存(CCUS),生态增汇固碳及低碳社会转型六个重点领域,凝练了其中的关键科技问题。

  一、能源清洁低碳利用领域剖析了化石能源清洁高效转化利用、高比例可再生能源系统、核能安全高效经济可持续利用、氢能绿色安全高效转化利用四个方面的前沿科技问题。

  实现化石能源清洁高效转化利用:重点研究含能化学键的有效活化、结构再造与能量存储新路线等关键科学问题,发展新型热力循环与高效热功转换系统、碳基能源高效催化转化、多点源污染物一体化控制等清洁低碳技术,推进化石能源利用重心由碳基燃料向碳基材料转变,实现碳基能源资源高附加值利用。

  构建高比例可再生能源系统:突破可再生能源高效、低成本、规模化开发利用的关键科学问题,重点研发太阳能高效低成本光电光热转化、深海高空风电高效转化、生物质高效转化与高值利用、多能互补与供需互动、灵活友好并网等关键核心技术,促进高比例可再生能源电力消纳与多能源载体综合利用,大幅增加可再生能源在能源生产和消费中的比重,支撑可再生能源在碳中和时代成为主体能源。

  发展安全、高效、经济、可持续的先进核能系统:近中期攻克先进核裂变能燃料循环、裂变燃料增殖与嬗变以及核能多用途利用。瞄准长远持续推进聚变堆实验与示范,攻关磁约束聚变和惯性约束聚变核物理基础科学与关键技术问题,到本世纪中叶实现聚变商用,充分发挥核能战略性能源作用。

  推动氢和氨等新能源化学体系的建立:加快发展低碳高效的绿氢/氨制备、储运以及利用技术,开发不同场景下基于氢/氨的新型系统概念,以氢/氨作为关键能源载体实现多种能源资源的灵活互补,并通过转化为电/热/气或作为替代原料促进多个难减排工业部门的脱碳。

  二、新型电力系统领域剖析了新型低成本规模化储能和多能融合智慧能源系统两方面的前沿科技问题。

  新型低成本规模化储能:开发超越传统体系的储能新材料与系统,研究电/热/机械能与化学能之间相互转化规律,重点推进大规模长寿命物理储能技术应用,发展新型电化学能量储存与转化机制以变革锂离子电池为代表的储能体系,实现长寿命、低成本、高能量密度、高安全和易回收的新型储能技术广泛应用。

  多能融合智慧能源系统:攻克能源生产、输配、存储、消费等环节的多能耦合和优化互补核心科技问题,并深度融合新一代信息技术形成智慧能源新产业,保障能源利用与生态文明同步协调发展。

  三、工业过程低碳化领域剖析了工业燃料/原料低碳化,绿色冶金工业过程,工业余热、余能利用与资源循环利用,可持续绿色化学产品与材料,工业CCUS技术部署等方面的前沿科技问题。

  工业燃料/原料低(零)碳化:重点研发电气化、氢、生物质或废物等低碳、零碳替代燃料工业规模化应用涉及的设备、转换、运输和储存等整套解决方案,开发和测试工业氢容器(例如氢锅炉或熔炉)以及工业电器(例如电锅炉、窑炉等)。研究推动氢和氨在钢铁、化工行业的原料替代。

  提高能源资源利用效率:重点推进利用数字技术增强材料开发和产品设计,优化制造工艺流程及管理,例如高性能计算、增材制造等优化能效和产品设计;提高工业的余热回收和再利用;开发金属高效回收技术(如电弧炉回收废钢);加强资源的全生命周期管理与利用。

  绿色冶金工业过程工程:可持续、环境友好的金属精炼和冶炼的创新工艺开发,例如湿法冶金、生物冶金及其颠覆性工艺流程再造;研发基于氢气和绿色电力的钢铁生产工艺;推进“直接还原-电炉”短流程新冶金技术体系,深度融合CO2低成本捕集、合成化学品等减排技术的钢化联产工艺。

  可持续绿色化工材料与工艺过程:突破新的分子炼油与分子转化平台技术,推进化工转化以油品为主向高附加值的化学品、材料转型。研发适应零排放电力的新化工设备、新型高效催化剂系统和分离技术;研究可再生能源/氢与重要化工和化学品生产过程的深度耦合途径,发展全流程可再生能源驱动合成甲醇、氨、烯烃及芳烃等平台化合物,促进高效转化利用非化石资源的可再生碳资源(二氧化碳和生物质)。

  四、碳捕集、利用与封存领域剖析了低能耗、低成本碳捕集技术,碳运输、地质利用及封存,碳循环利用等方面的前沿科技问题。

  二氧化碳高效捕集:重点突破高性能低成本工业碳源碳捕集系统工程化设计,用于工业过程的变革性燃烧后碳捕集的工程规模测试,高效低能耗碳捕集材料,直接空气碳捕集等分布源捕集技术,碳捕集与能源等领域系统的集成耦合,实现二氧化碳源头低能耗捕集在碳密集型行业的大规模低成本应用。

  二氧化碳地质利用与封存:研究强化采油,二氧化碳-水-岩作用定向干预及封存性能强化,强非均质场地表征、建模及封存模拟,地质封存监测控制和环境影响预测等。

  二氧化碳 转化、固定与耦合利用:热化学转化,电化学转化,光/光电化学转化、矿物活化、生物转化为多碳化学品和生物燃料,固、液、气三相生物过程调控。发展高效光/电解水与二氧化碳还原耦合的光/电能和化学能循环利用方法,实现碳循环利用。产业集群CCUS基础设施共享设计等。

  五、生态增汇固碳领域剖析了陆地生态碳汇系统、海洋碳汇系统两方面的前沿科技问题。

  碳汇测算理论与方法:重点研究森林、草原、湿地、农田、海洋、土壤等生态碳汇的关键影响因素和演化规律,开展森林绿碳、海洋蓝碳、生态保护与修复等稳碳增汇技术研究,建立生态碳储量核算、碳汇能力提升潜力评估等方法,挖掘生态系统的增汇固碳潜力。

  陆地生态系统的碳汇(源)贡献核算:重点研究陆地生态系统碳汇能力的持久性对植物生物量与土壤有机碳存量、未来气候变化的响应关系。

  地球两极碳汇和碳源的角色转变问题:重点研究气候变暖下极地地区的碳汇及碳源变化问题以及气候变化模型应用开发。

  基于自然的解决方案(Nature based Solutions,NbS):重点关注NbS政策衔接、资金支持、技术支撑与机制设计方面的问题。

  六、低碳社会转型领域剖析了低碳交通、绿色建筑、数字化科技等方面的前沿科技问题。

  绿色建筑:构建超低能耗及近零能耗建筑示范应用;探索建筑与太阳能、风能、浅层地热能、生物质能等可再生能源的高度融合及建筑多能互补应用新模式;构建绿色建筑设计理念与方法;探索建筑材料高效节能加工制造技术,建筑材料的使用寿命和耐久性预测评价分析方法,绿色建筑材料组成、结构与性能评估和监测模式。

  数字化:构建数字化需求侧、供应链、生产过程和运营服务的最优管理系统;加强汽车智能化技术开发验证和仿真测试;探索数字供应链、区块链技术在能源系统偏平化的应用范式;构建基于数据驱动的智能决策方法和理论;设计基于物联网、云计算技术的智能化、多源化现代能源管理系统。

  中国科学院文献情报中心立足中国科学院、面向全国,主要为自然科学、前沿交叉科学和高技术领域的科技自主创新提供文献信息保障、战略情报研究服务、公共信息服务平台支撑和科学交流与传播服务,同时通过国家科技文献平台和开展共建共享为国家创新体系其他领域的科研机构提供信息服务。

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