碳中和概论
作者: 汪华林 江 霞 田程程 主编
出版时间:2024-07-03
出版社:高等教育出版社
- 高等教育出版社
- 9787040621556
- 1
- 518757
- 平装
- 16开
- 2024-07-03
- 540
- 412
本书针对碳中和推动经济社会发展的系统性变革,概述能源碳中和,氢能绿色制造、储运与利用,资源碳中和,信息碳中和,碳汇强化和负排放,碳市场,碳中和管理,碳中和工程及碳中和社会等,共十章。
本书可用作高等学校环境、能源、资源、化工、信息、经济、管理、社会等相关专业本科生及研究生教材,也可供从事碳中和工作的相关人员参考。
前辅文
绪论
第一节 碳中和的由来
一、联合国政府间气候变化专门委员会评估报告——为应对气候变化呐喊
二、《 联合国气候变化框架公约》——奠定气候变化应对的法律基础
三、《 京都议定书》及其修正案——气候变化应对的先行者
四、《 巴黎协定》——全球应对气候变化的里程碑
五、碳中和——纳入我国生态文明建设整体布局
第二节 净零排放挑战
一、中国二氧化碳减排——全球碳中和的重点
二、非二氧化碳温室气体减排——全球碳中和的难点
(一)中国甲烷排放控制
(二)中国含氟温室气体排放控制
(三)中国氧化亚氮排放控制
三、中国节能减排贡献——全球碳中和的亮点
第三节 碳中和战略机遇
一、翻转极限——生态文明的觉醒之路
(一)当前的趋势是不可持续的
(二)碳中和目标下的“五碳并举”措施
(三)加快“五倍好技术”创新
二、碳中和战略——统筹科技、教育和人才工作
三、实现碳中和——经济社会系统性变革
(一)碳中和将带来深刻的产业变革
(二)碳中和推动社会经济的深刻变革
(三)实现碳中和是推动构建人类命运共同体的选择
本章总结
思考题
参考文献
第一章 能源碳中和
第一节 化石能源低碳利用
一、煤炭清洁高效利用
(一)超超临界燃煤发电
(二)煤炭直接液化制油
(三)煤炭间接液化制油
二、石油高质化利用
(一)汽柴油质量升级
(二)航空煤油质量升级
(三)润滑油和沥青生产
三、燃气扩大化利用
(一)天然气
(二)天然气水合物
(三)三气合采(常规气、浅层气、天然气水合物)
第二节 核能利用
一、核聚变能
(一)核聚变能开发利用
(二)磁约束核聚变
(三)惯性约束核聚变
二、固有安全的核反应堆
(一)钠冷快堆
(二)高温气冷堆
(三)钍基熔盐堆
三、核堆小微化
(一)小型化核电站
(二)微型化核电站
(三)Z-箍缩聚变裂变混合堆
第三节 可再生能源
一、可再生能源发电规模化
(一)太阳能发电
(二)风力发电
(三)水力发电
(四)生物质发电
(五)海洋能发电
(六)地热发电
(七)可再生电力的优势与挑战
二、储能
(一)机械储能
(二)电磁储能
(三)电化学储能
(四)化学储能
(五)热储能
三、新型电网与特高压输配电
(一)高比例可再生电力并网
(二)交直流混联电网安全高效运行
(三)先进电力装备
本章总结
思考题
参考文献
第二章 氢能绿色制造、储运与利用
第一节 氢能绿色制造
一、灰氢
(一)煤炭制氢
(二)石油制氢
(三)天然气制氢
二、蓝氢
(一)灰氢耦合CCUS
(二)石化副产氢
(三)焦化副产氢
三、绿氢
(一)电解水制氢
(二)光解水制氢
(三)生物质制氢
第二节 氢能储运
一、物理储氢
(一)高压气态储氢
(二)低温液态储氢
二、化学储氢
(一)金属氢化物储氢
(二)液态有机氢载体储氢
(三)液氨储氢
三、运氢
(一)气氢输送
(二)液氢输送
(三)固氢输送
第三节 氢能利用
一、氢能化工
二、氢能冶炼
三、氢燃料电池
(一)氢燃料电池汽车
(二)氢燃料电池公交车
(三)氢燃料电池重型卡车
(四)其他应用
四、氢燃气轮机
本章总结
思考题
参考文献
第三章 资源碳中和
第一节 煤炭、石油和天然气资源碳中和
一、煤炭、石油和天然气资源效率提升
(一)产品结构调整
(二)装置大型化与基地化
(三)原料低碳化
二、废塑料循环利用
(一)废塑料监测
(二)废塑料物理回收
(三)废塑料化学利用
三、生物质原料替代
(一)生物质基汽柴航油
(二)生物质基塑料
(三)生物质基大宗化学品
第二节 金属资源碳中和
一、金属资源效率提升
(一)高炉效率提升技术
(二)近终形连铸技术
(三)低压电解铝技术
二、金属循环与流程再造
(一)废钢铁循环及流程再造
(二)有色金属循环及流程再造
(三)稀土金属循环及流程再造
三、低碳/零碳原料替代
(一)氢气替代焦炭炼钢
(二)生物炭替煤代焦
(三)合成气替代焦炭炼钢
第三节 水泥资源碳中和
一、新型低碳水泥产品
(一)硫铝酸盐水泥
(二)磷酸镁水泥
(三)铝酸盐水泥
二、资源循环替代原料
(一)磷石膏替代
(二)钢渣替代
(三)粉煤灰替代
三、工艺和新材料替代
(一)燃料工艺替代
(二)生产工艺替代
(三)生物质替代水泥
本章总结
思考题
参考文献
第四章 信息碳中和
第一节 集成耦合与优化
一、系统节能降碳
(一)数字化节能降碳
(二)钢铁行业低碳集成与耦合优化
(三)石化行业低碳集成与耦合优化
二、能源互联与智慧能源
(一)多能协同发电
(二)多能互补耦合应用
(三)互联网+智慧能源
三、数字化减污降碳协同
(一)数字化碳减排与水污染物协同治理
(二)数字化碳减排与大气污染物协同治理
(三)数字化碳减排与固体废物污染物协同治理
第二节 数据计算与存储低碳化
一、新型基础设施
(一)新基建的内涵
(二)新基建体系建设
(三)新基建节能降碳
二、算力基础设施节能
(一)绿色数据中心
(二)数据中心高效制冷
(三)数据中心支撑数字经济
三、国家“东数西算”工程
(一)“东数西算”的战略意义
(二)“东数西算”新能源产业
(三)“东数西算”数据中心产业链
第三节 数据传输低碳化
一、数据传输节能
(一)数据传输方式
(二)数据传输安全
(三)数据传输节能降碳
二、无线传感器网络节能
(一)无线传感器网络
(二)无线传感器网络特点
(三)无线传感器网络节能降碳
三、移动通信基站节能
(一)移动通信技术的发展历程
(二)移动通信基站能耗及节能分析
(三)5G基站及能耗分析
(四)5G基站节能技术
本章总结
思考题
参考文献
第五章 碳汇强化和负排放
第一节 非二氧化碳温室气体消减
一、甲烷控制与消减
(一)畜牧业和种植业
(二)能源系统甲烷减排
(三)垃圾填埋甲烷减排
二、氧化亚氮控制与消减
(一)农业种植
(二)废物及污水处理
(三)燃烧及其他工业领域
三、含氟气体控制与消减
(一)氢氟碳化物(HFCs)减排
(二)全氟碳化物(PFCs)减排
(三)六氟化硫(SF6)减排
第二节 生态碳汇强化
一、生态修复增汇
(一)陆地生态系统修复
(二)海洋生态系统修复
(三)海岸带增汇
(四)海水养殖增汇
二、土壤增汇
(一)森林土壤碳汇强化
(二)场地土壤改良
(三)农田土壤碳汇强化
三、化肥、农药强化种植业碳汇
(一)化肥碳减排
(二)绿色农药碳减排
(三)现代种植业
第三节 二氧化碳捕集、利用与封存
一、二氧化碳捕集、压缩与运输
(一)二氧化碳捕集
(二)二氧化碳压缩
(三)二氧化碳运输
二、二氧化碳封存与利用
(一)二氧化碳封存
(二)二氧化碳利用
三、负排放技术
(一)生物质能- 碳捕集与封存
(二)直接空气捕集
本章总结
思考题
参考文献
第六章 碳市场
第一节 碳源与碳汇监测
一、天空地一体碳源监测体系
(一)陆地固定点碳源监测
(二)车载走航和无人机碳源监测
(三)空间碳源监测
二、碳汇监测计量体系
(一)陆地林草碳汇
(二)海洋碳汇
(三)海岸带碳汇
第二节 碳源与碳汇核算
一、碳排放核算方法
(一)碳排放核算方法概述
(二)区域碳排放核算方法
(三)行业碳排放核算方法
(四)社区碳排放核算方法
二、碳汇核算方法
(一)陆地碳汇核算方法
(二)海洋碳汇核算方法
三、绿色溢价
(一)绿色溢价的特点
(二)不同行业的绿色溢价
(三)绿色溢价的影响因素
第三节 碳市场运行
一、碳市场交易
(一)碳排放权
(二)交易原理和交易标的
(三)交易参与者
(四)世界主要碳市场和交易所
专栏6-1 碳税VS 碳价
二、碳市场配额与抵消
(一)碳配额的总量限制
(二)碳配额的初始分配
(三)主要抵消机制
(四)抵消机制的项目类型
三、碳市场监管
(一)监测报告核证机制
(二)履约机制
四、碳金融
(一)碳现货
(二)碳基金
本章总结
思考题
参考文献
第七章 碳中和管理
第一节 碳中和规划与评估
一、国家层面碳中和综合规划
(一)总体要求与规划目标
(二)重点任务
二、科教领域碳中和专项规划
(一)《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》
(二)《高等学校碳中和科技创新行动计划》
三、碳中和相关评估方法
(一)生命周期评价
(二)技术经济分析
第二节 碳中和标准与认证实践
一、温室气体量化标准
(一)温室气体核算体系
(二)ISO14064(GHG)系列标准
(三)PAS2050规范
(四)ISO14067标准
二、碳中和标准
(一)PAS2060标准
(二)ISO14068标准(碳中和)
(三)《大型活动碳中和实施指南(试行)》
三、认证实践
(一)国内相关认证实践
(二)国外相关认证实践
第三节 碳中和措施与政策
一、能源政策
(一)传统化石能源政策
(二)可再生能源政策
(三)终端电气化政策
二、资源政策
三、信息政策
(一)能源互联网和虚拟电厂政策
(二)信用政策
(三)虚拟货币管理政策
四、碳汇强化政策
本章总结
课后作业——案例分析
思考题
参考文献
第八章 碳中和工程
第一节 效率提升
一、创新基础设施高效化
(一)重大科技基础设施
(二)科教融汇基础设施
(三)产教融合创新基础设施
二、过程绿色化
(一)绿色化学技术
(二)高效物理分离技术
(三)绿色生物制造
三、终端电气化
(一)建筑电气化
(二)交通电气化
(三)工业和农业电气化
第二节 园区碳中和
一、零碳社区创建
(一)零碳社区工程研究
(二)零碳社区工程开发
(三)零碳社区工程设计
二、“碳中和”北京冬奥会
(一)能源碳中和
(二)资源碳中和
(三)信息碳中和
(四)碳汇市场交易
三、零碳产业园创建
(一)全球首个零碳产业园
(二)碳中和原油
(三)绿色低碳炼化一体化标杆
第三节 区域碳中和
一、零碳电力模式
(一)水电工程
(二)光伏工程
(三)储能工程
二、碳汇强化模式
(一)沙海先锋
(二)绿色长城
(三)江河湖海
三、资源循环模式
(一)再生建筑工程
(二)污染物资源化工程
(三)无废城市工程
本章总结
思考题
参考文献
第九章 碳中和社会
第一节 碳中和社会的理论视角
一、碳中和社会概览
(一)碳中和概念在社会上的发展
(二)碳中和社会基本特征
(三)碳中和社会发展指数
二、环境与社会
(一)代谢断层理论
(二)环境气候问题的社会学
(三)生态思想的发展
三、碳中和社会建设
(一)气候变化- 社会耦合系统
(二)物候变化- 社会耦合系统
(三)碳中和教育
第二节 碳中和与经济社会发展——IPATD 模型
一、碳排放与人口
(一)人口受教育程度
(二)人口聚集度
(三)人口生活水平
二、碳排放与经济
(一)经济发展与碳排放脱钩
(二)循环经济
(三)数字经济
三、碳中和技术进步
(一)能源技术进步
(二)资源技术进步
(三)信息技术进步
(四)碳汇与生态修复技术进步
四、碳中和数据
第三节 碳中和社会生活方式变革
一、低碳出行
(一)高铁网及地铁
(二)新能源汽车与低碳航空
(三)共享单车
二、低碳居住
(一)低碳制冷取暖与家庭绿电
(二)零碳建筑
(三)低碳信息通信产品与智能居住
三、低碳饮食
(一)减少食物浪费
(二)选择简装及本地食物
(三)低碳食品外卖
(四)减少肉类消费带来的温室气体排放
本章总结
展望
思考题
参考文献