低碳經濟與科技創(chuàng)新

1、低碳經濟與科技創(chuàng)新第1頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 “低碳經濟”一詞首見于英國政府白皮書2003年 Low Carbon Economy or Economy of Low Carbon Exhaustion and Low CO2 Emission“低碳經濟法案”美國參議院2007.7 第2頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一全球變暖IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change)使低碳經濟賦予道義責任19062005年 全球地表溫度已上升0.740.1820052105年 全球地表溫度將上升1

2、.45.8引發(fā)：厄爾尼諾現象、干旱、洪水、熱浪、雪崩和風暴、沙塵暴、森林火災、海平面上升。溫度上升25，GNP損失，發(fā)展中國家0.52.8% 發(fā)達國家29%第3頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一碳庫及碳循環(huán)示意圖（單位：109t碳）大氣碳庫（2006）CO2 381.2ppm，N2O 320.1ppb，CH4 178.2ppb海洋生態(tài)系統(tǒng)無機碳庫（39000）有機碳庫（1000）人類社會活動的節(jié)能減排陸地生態(tài)系統(tǒng)生物碳庫（600）土壤碳庫（1500）沉積物碳酸巖碳庫（60 000 000）化石碳庫（300010 000）光合作用（1.42.8）CO2再利用地質存貯凈吸收

3、（1.42.8）砍伐森林（0.62.6）化石燃料燃燒及碳酸鹽分解（約6.08.0）注：大氣碳庫工業(yè)化社會前為CO2 280ppm第4頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一大氣中CO2濃度（17502004）第5頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一Source: UNDP, 2007/2008 Human Development Report共同的但有區(qū)別的責任原則 Common but Differentiated Responsibilities Principle富國排放溫室氣體多。從工業(yè)革命開始到2004年,每10噸CO2中, 有7噸是富國排放的

4、. 英國和美國人均CO2排放存量達 1,100噸，而中國人均存量為 66 噸, 印度人均存量為 23 噸。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一6美國在全球變暖問題上，爭取領導地位承諾2020年比2005年減排17%，2050年減少83%。參議院通過清潔能源安全法，既對企業(yè)配給“許可排放上限”并逐年消減，同時開放自由交易排放權?；虿都獯?。競爭減排技術市場，對進口企業(yè)的碳排放量征稅，進行貿易保護，制約發(fā)展中國家。制定“游戲”規(guī)則控制油價，制約石油輸出國發(fā)展。第7頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一2007.1美國總統(tǒng)國情咨文： 未來美國將像戒掉毒品

5、那樣，戒掉對中東石油的依賴，減少輸入的3/4。2009年 美國奧巴馬宣布美國到2050年將減排CO283%第8頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 2005年, 中國CO2排放50.6億噸, 占世界總量18.7%; 美國58.2億噸, 占世界21.4%; 2006年, 中國排56.5億噸, 美國排57.0億噸。 中國CO2排放量占非附件 I 國家比例: 1990年為35%，2005年上升到42%。是印度總量的4.4倍，印度人均排放量的3.7倍。中國碳排放總量大 已接近或超過美國第9頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一在低碳經濟中通過： 源頭治理可再生

6、能源開發(fā)。 過程治理生產與消費中節(jié)能。 末端治理CO2捕集、再利用、 儲存。第10頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一中國與低碳經濟 全球氣候組織水電裝機容量 世界第一 1.72億千瓦（占總裝機21.6% 2008）占可開發(fā)量的31%2008年中國風電、光伏發(fā)電發(fā)展迅速已位于世界前列2007年可再生能源裝機容量 1.52億千瓦燃料乙醇產量 世界第三中國沼氣產量 太陽能熱水器 120億米3 世界第一中國人工造林面積 5300萬公頃 世界第一可再生能源占7%15%（2020升到）第11頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一CO2排放量影響因素地區(qū)總CO2排

7、放量=人口總量人均GDP單位GDP能耗單位能耗CO2排放量中國排放CO2量預期人均GDP需持續(xù)增長能耗/GDP通過技術進步降低人口眾多以煤為主，能源稟賦差需發(fā)展可再生資源Source: WBCSD，2007第12頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一我國工業(yè)能耗與國際領先水平對比項目我國平均水平（標煤）國際領先水平（標煤）火電煤耗379 g/kwh312 g/kwh大中鋼廠可比能耗705 g/t鋼610 g/t鋼水泥綜合能耗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 平均約高30%左右。第13頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一2006年統(tǒng)計產業(yè)能耗強度第一產業(yè) 0.34噸標煤/萬元增加值第二產業(yè) 1.73噸標煤/萬元增加值第三產業(yè) 0.41噸標煤/萬元增加值經濟發(fā)展的配第法則：一產二產三產第14頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一能源結構調整品種單位質量的發(fā)熱量單位發(fā)熱量的CO2排放量原煤25.9 MJ/Kg0.117 KgCO2/MJ生物質（干基）18.86 MJ/Kg0.0925 KgCO2/MJ柴油 36.78 MJ/Kg0.085 KgCO2/MJ天然氣55.74 MJ/Kg0.049 K

9、gCO2/MJ重點發(fā)展：核能、水電、風能近于無碳排放能源 而生物質能要考慮肥料排碳 光伏電池要考慮制造中排碳第15頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一水泥能流圖第16頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一水泥節(jié)約途徑尾氣帶走熱能占全能耗的份額最大22%。尾氣溫度下降10，可節(jié)約1Kg標煤/t熟料。設尾氣廢熱鍋爐尾氣溫度可從300380下降到200以下。熟料溫度每下降100，可節(jié)約5Kg標煤/t熟料。第17頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一電石法乙炔 電耗33203200kwh/t電石等離子法乙炔 電耗少30%35%氫等離子法裝置

10、第18頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一2MW氫等離子體煤裂解制乙炔裝置圖第19頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一2 通過優(yōu)化工藝路線氣流床煤氣焦爐氣： CO 6.2% H2 58.48% CO2 2.2% CH4 26.49%低熱值煤氣替代甲醇合成氣H2/CO=2TexacoShellCO39.16%63.1 %H230.13%26.17 %CO210.18%11.49 %CH41.08%1.03%第20頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一通過優(yōu)化工藝路線重質原油延遲進化加氫裂解輕質燃料油石油焦輕質燃料油制氫工藝：甲烷水蒸

11、氣重整 煤汽化+變換 煤焦爐氣加氫脫碳H2第21頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一F-T合成油 20CO+41H2C20H42+20H2O 粗柴油：水=282：360=0.78：1 即生產0.78t粗柴油，副產1噸水（T=250）二甲醚合成 2CO+4H2CH3-O-CH3+H2O 二甲醚：水=46：18=2.5：1 即生產2.5t二甲醚，副產1噸水第22頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一煤二次能源產品（車用）煤油二甲醚甲醇煤電天然氣H2能量轉化效率24.826.0%37.9%41.5%40%45%56%61%75%80%煤化工轉化不同產品的能量

12、效率中國人均用電量為美國的六分之一，為日本的四分之一第23頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一甲醇合成DMC合成DMC2.698萬t/D熱電廠尿素合成凈能輸出熱電供甲醇1.827 萬t/D尿素CO23.983 萬t/DCO22.67 萬t/D4.764 萬t/D1.313 萬t/D128.18 MW1.948 萬t/D7.709 萬t/D煤NH31.015 萬t/D2.945 t/DDMC 合成工藝圖第24頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 CO2捕集封存（CCS Carbon capture & Sequestration）CO2捕集技術研究階段

13、示范階段特定條件下可行燃燒后金屬有機骨架吸附劑離子液體吸收沸石無機膜分離甲醇吸收CO2，乙醇胺吸收劑吸收分離燃燒前煤氣化為CO+H2，經變換CO制H2+CO2H2為無碳燃料（燃料電池）CO2分離后捕集氧化分離碳酸鹽煅燒（水泥、石灰）中采用純氧回收，無N2、CO2化學循環(huán)燃燒金屬氧化物的晶格氧作氧載體，進行煅燒生成CO2與水而不與N2組合。而金屬與空氣反應而生成金屬氧化物循環(huán)利用第25頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一化學循環(huán)燃燒發(fā)電第26頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一富氧水泥生產水泥生產：煤燃燒排CO2/CaCO3分解排CO2=2.7/3.8

14、=1/1.41富氧煅燒可提高尾氣中CO2含量100%水泥產量22年世界第一 2006年產量12.4億噸/年 每年可收集6億噸以上的CO2石灰產業(yè)有相同問題第27頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 生物質能源“十一五”規(guī)劃增加非糧乙醇200萬t/年 總燃料乙醇為300萬t/年“十一五”生物柴油20萬t/年可再生能源的比重從2005年7.5% 2010年10%全國可再生能源利用率達3億t/年標煤第28頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一陽光微藻轉化器第29頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一15000英里英畝收獲物8000英里英畝

15、收獲物燃料乙醇車與電動車的比較第30頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一安凱純電動豪華車HFF6127K46EV百公里能耗為柴油車的1/3磷酸鐵鋰電池+超級電容最高時速100km/h充電4小時，行駛200300公里第31頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 風能利用第32頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一風電2008年 裝機超過1221萬千瓦，僅800萬千瓦并網風電企業(yè) 2004年6家，2008年70多家風電產能 3500萬4000萬kw/年，我國建設速度約為10001500萬kw/年，2020年達一億kw裝機技術制約 調峰技

16、術、智能電網等火電投資35004000元/kw，風電投資70008000元/kw第33頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 光伏電池第34頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一光伏電池2007年多晶硅產量600噸，2009年可達811萬噸，全球需求6萬噸，在建投資1000億元，逾17萬噸。價格從500 美元/Kg下降到70 美元/Kg“過程污染” “終端環(huán)?！?，核心技術在國外國內發(fā)電成本 3元4元/Kw.h，而敦煌10兆瓦電臺招標報價為0.69元/Kw.h第35頁，共45頁，2022年，5月20日，16點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 地熱能 5倍 生物質能 20倍 風能 200倍 太陽能 2850倍Source: Greenpeace International, Energy Revolution, Sep. 2005.第36頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一CCRS ( Carbon Capture Reuse & Storage) CO2捕集CO2CO 化學能存儲富H2源（CH4） 垃圾電電解水 生物質制H2 反應堆剩余熱制H2硅酸鎂、硅酸鹽+CO2 碳酸鹽 低價H2源CO2礦化存貯第37頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 其

18、他方式 靜脈產業(yè)節(jié)能鋼材、銅、鋁回煉每噸再生紙節(jié)電512度、4m3木材、100噸水輪胎翻新節(jié)約70%橡膠10億噸廢渣、鋼渣、爐渣、電石渣 煤堿石、磷電爐渣 作水泥原料 土壤改良劑第38頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一“城市礦山”計劃20092011可新增回收廢鋼1600萬噸廢鉛100萬噸廢銅106萬噸廢鎳1.1萬噸廢鋁133萬噸金1.23噸實現產值1900億元，節(jié)能2500萬噸標煤第39頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一 優(yōu)化能源消費建筑節(jié)能 全國建筑面積400440億m2，每年新建約20億m2。 建筑能耗占總能耗20.7% 采暖、生活用煤1.6億t/年 標煤 耗電5500億 Kwhr 20042020年 增加 面積110億m2 耗煤2.5億t/年 耗電58006300億 Kw hr 建筑能耗將達到35%以上，超過交通、工業(yè)能耗。第40頁，共45頁，2022年，5月20日，16點10分，星期一空調夏季一匹馬力可為玻璃幕墻建筑5m2采光面降溫，一般建筑為20m22009年深圳有建筑2.5億m2