三等奖：未来的村庄--在零能源消耗理念下的村庄更新

介绍了在2011年IFLA亚太区学生设计竞赛中获得三等奖的作品的构思过程和方案主要内容。针对中国的农业土地资源被掠夺式的开发利用、人与土地的关系日趋恶化等问题,选取了北京一座正在逐渐走向没落的古村落——杨家峪,提出"零能源消耗"的设计理念,通过建立水处理系统、废弃物利用系统、土壤碳循环系统,使人和土地的关系由索取到循环利用,使村庄由能量消费型转化为能量平衡型。

分布式零碳能源规模化发展与产业空间格局重构——新经济地理学产业空间集聚模型的适用性辨析

新经济地理学从集聚力和分散力的角度来阐述空间结构变化,并且大多数新经济地理学模型重点研究了产业空间分布和知识溢出、环境污染等因素的关系,考虑到具有垄断特质的化石能源在碳中和时代导向下转向具有分散特质的零碳可再生能源为主的大趋势,进而对产业空间分布特征产生相应的影响。在传统新经济地理学模型的基础上,构建了一个以中心和外围地区为基础的经济地理模型,涵盖了非能源、化石能源(包括核能)和可再生能源三个不同部门,同时考虑了劳动力、资本和能源三个要素,并将可再生能源消费份额的提升作为重要的分散力。研究发现:化石能源和可再生能源消费份额的大小会影响中心和外围地区的资本收益率差异的长期均衡效用水平,并且可再生能源份额上升会导致中心地区的影响力趋于减弱;通过数值模拟来分析贸易自由度变化对产业空间均衡分布的影响,发现提高零碳可再生能源利用水平后,在产业空间分布格局所呈现的“中心-外围”形式中,中心地区的集聚力趋于弱化,外围地区的分散力得以强化;以零碳能源为要素的可再生能源系统能够使得产业空间组织方式发生变化,并推动经济空间集聚发展向均衡发展方向转变。可见可再生能源发展对产业空间布局所产生的影响,表现为推动能源生产结构由垄断集中向扁平分散化方向转移的动能,从而提速零碳能源的生产和消费革命,加速转轨别离化石能源。

基于LSTM分位数回归的零碳能源系统不确定性规划方法研究

零碳能源系统是建设清洁低碳能源体系、促进碳中和目标达成的有效途径。但风、光等可再生能源发电的间歇性和波动性给零碳能源系统的合理规划与科学配置带来巨大挑战。基于此,提出了基于长短期记忆网络(LSTM)分位数回归的零碳能源系统不确定性规划方法。首先,构建了零碳能源系统的物理结构,并对系统内典型设备进行建模;其次,基于区间数理论思想,构建了基于LSTM分位数回归的光伏发电区间预测模型;然后,以系统年总经济成本最小为目标函数,构建了可实现设备配置与运行策略协同优化的混合整数线性规划模型;最后,通过典型算例分析,验证了所提模型应对零碳能源系统不确定性规划的可行性。

基于GIS技术的零碳园区管理平台设计与实现

为实现“碳达峰、碳中和”双碳目标以及构建清洁低碳的能源体系,本文结合地理信息系统(GIS),设计并实现了基于GIS技术的零碳园区管理平台。通过建立零碳能源系统模型,对零碳能源系统工艺构成进行分析,并对各能源系统中的能源设备建立数学模型,为定量计算能碳关系提供数学方法。通过建立多通道融合学习的能碳时空数据预测模型,实现了能碳的精准预测和调度。实现了基于GIS的零碳管理平台架构、功能和应用,并成功应用到实际工程项目中,为零碳园区建设和改进提供技术参考。

我国未来能源系统及能源转型现实路径研究

基于我国2060年达到碳中和、实现零碳能源架构的需求,针对我国未来能源系统及能源转型现实路径展开研究。结合能源技术发展的趋势和我国目前以化石能源为主的能源体系的实际情况,分析我国实现能源转型的硬约束。通过对比研究碳中和能源解决方案不同技术选择的可行性、主要挑战及全球能源技术发展趋势,推演出在保证国家能源安全的前提下,我国2060年实现碳中和能源架构与零碳能源转型的现实路径。最后,提出未来构建以可再生能源为主体的新型能源系统亟需开展的关键技术及应采取的政策措施建议。

净零碳转型的主要路径及其优化集成

应对气候变化需要加快向净零碳转型。“双碳”目标提出以来,社会各界对于净零碳转型实现路径众说纷纭,莫衷一是。如何从高碳的化石能源“换道”到净零碳可再生能源的跑道上“超车”,需要形成共识,助力碳中和目标实现。为此,该研究将净零碳转型的主要路径划分为以下四个赛道:(1)净零碳转型的核心赛道:具体包括可再生能源的生产、储能、消费。确保实现净零碳转型,零碳是关键。只有在能源主体上实现零碳,才有可能实现净零碳。这不仅要求零碳能源生产的量要足够、质有保障,而且还要匹配消费需求。(2)净零碳转型的系统优化赛道:零碳可再生能源系统的要素集成融合。由于零碳可再生能源涉及种类较多,需要具有荷源二元特征的储能调节,进而实现多能互补,源网荷储将各要素综合集成,优化调控。(3)净零碳转型的辅助赛道:高碳化石能源减退与人工碳移除。一方面,化石能源在未来必须要提质增效,按碳中和目标进程有序退出;另一方面,必须使用的化石能源,其排放的温室气体也可以终端捕集、利用和封存。自然生态系统也具有碳汇功能,但这些总体上为辅助性的。(4)净零碳转型的软实力赛道:经济社会系统性变革。实现净零碳转型不仅需要硬技术和工程手段,也必须要有政策、信息、服务、金融支撑、国际合作等软实力的加持。因此,应该厘清不同赛道的战略定位和目标需求,为碳中和目标下的净零碳转型提供可供选择的科学路径。

“双碳”目标下绿色清洁能源技术现状与发展趋势

能源是国民经济和社会发展的重要基础,为实现可持续发展,需将绿色清洁理念践行于能源发展全过程。在建设多元清洁能源供应体系的过程中,发展“低碳、零碳、负碳”技术是提高能源供给质量的有效举措。“低碳”目标是从源头减少碳排放,其关注重点为高能耗的化石能源产业;“零碳”技术主要针对氢能、生物质能等可再生能源的开发和利用,以期实现对传统能源的完全替代;“负碳”技术的内涵为捕获和转化利用二氧化碳,是最有望实现碳排放断崖式下降的技术。本文针对目前传统和新能源交织发展的现状,对传统能源生产技术从降低能耗、减少污染排放以及资源深度开发利用3个方面进行总结,对“零碳”和“负碳”技术则主要从催化科学及技术层面进行综述,以期为构建“零碳未来城”提供参考。

向零碳可再生能源转轨发展:公园城市建设的机理、挑战与路径

在系统考量能源体系转型与公园城市建设的基础上,从以人为本、绿色可持续发展以及城市能源安全保障等视角深入探讨了高碳化石能源向零碳可再生能源转轨发展与公园城市建设之间的内在联系,并通过产业转型升级、改变用能方式和转变居民消费理念等进一步剖析了加速其建设的传导机制。此外,厘清了公园城市实现能源转轨发展在高碳化石能源供需比重、高耗能产业转型、能源技术支撑以及制度建设等方面存在的现实问题与复杂挑战。为实现向零碳可再生能源转轨发展,公园城市建设应从优化能源替代与打造绿色能源需求场景、调整产业布局与提升能源利用效率、优化研发资源配置与创新环境、完善示范标准与考核激励等方面协同发力。

“双碳”目标再解析:概念、挑战和机遇

碳达峰是一个多峰突起、波动下降的阶段性特征,并非必然是碳中和的表征。中国实现碳中和只能是高碳化石能源的有序减退和零碳可再生能源的持续快速攀升,使得以可再生能源为主体的非化石能源在能源消费结构中占比超过80%;零碳能源的革命性突破和生产革命,可推动就业增长、安全环境等可持续发展目标的实现,而且零碳能源的消费革命,可提升民生福祉,促使区域协同和发展范式的升级;同时,碳移除的净零碳路径所带来的经济社会发展动能较弱,潜在风险较大,只可起到辅助作用。中国实现“双碳”目标需要摒弃碳思维,充分释放零碳转型的增长动能,多路径优化集成,才能行稳致远,迈向碳中和。

“双碳”战略助推中国落实联合国可持续发展目标的作用机理

实现联合国可持续发展目标(SDGs)是推动人类社会永续发展的重要举措。联合国《全球可持续发展报告2023》对目前可持续发展进程进行了评估,可持续发展虽然取得了一定成就,但是很多目标进展不足,其中就包括减少全球温室气体排放。中国作为负责任的大国,向国际社会宣示力争于2030年前实现二氧化碳排放达峰、2060年前实现碳中和,并围绕“双碳”战略出台了一系列政策方针。“双碳”战略与SDG13(应对气候变化的行动)精准呼应,并与其他SDGs密切联系,其关系大致可以分为靶向对应、协同对应、权衡对应三种。因此,在二者落实过程中,应强化靶向作用机理,放大协同效应机理,弱化拮抗效应。“双碳”战略推动落实SDGs,在认知层面,应进一步强化社会各界对“双碳”战略的正确认识;在实践层面,要针对“双碳”战略与SDGs重叠的重点领域大力开展工作;在落地层面,需要相应的配套措施,因地制宜开展零碳转型的试点工作,为经济社会长远可持续发展提供源源不断的动力。

氨燃料的应用及腐蚀问题分析

氨作为零碳能源目前被公认为是最优替代燃料,可以快速高效地替代传统化石燃料进入全球市场,在缓解能源危机、减少CO_(2)排放等方面具有广阔前景。本研究将从氨燃料的国内外发展现状出发对NH3燃烧的技术进行阐述,并对氨燃料在工业化应用方面的腐蚀问题进行介绍,为后续氨燃烧应用技术的发展提供参考。

碳夹点技术对区域能源规划的优化作用

为不断优化区域能源结构,有效规划区域能源供需量,降低区域能源碳排量,采用碳夹点分析方法针对区域能源规划进行调整。详细介绍了碳夹点分析方法,概述了碳夹点在能源结构中的优化作用。建立精确的数学模型,通过案例研究分析,采用数形结合方法确定区域零碳能源需求量。不断优化能源结构,使其既满足能源的供需量,又在此基础上达到碳排放限值。合理分配区域所需能源,以及在满足碳排放条件下优化区域能源具有实际意义。

“双碳”背景下储热型低碳供暖体系助力能源结构调整优化研究

储热是提升供暖系统经济性、保障部分不稳定低碳能源稳定供暖的必要条件,是构建低碳和零碳供暖体系的重要组成。“双碳”背景下,研究太阳能储热型低碳供暖体系,助力能源结构调整优化,有利于持续完善新能源供暖技术,为供暖的低碳化发展提供新目标。本文就太阳能储热技术在低碳供暖中的储热运行架构进行了分析,通过太阳能光热转换、辅助热泵导热构筑、热泵集中输出热能,优化了太阳能热泵供暖技术,实现了“双碳”背景下储热型低碳供暖的需求,以期为实现碳达峰、碳中和的深远发展目标提供支持。

如何描述建筑在新型电力系统中的基本特征?——现状与展望

建筑领域是实现碳中和目标的重要部门,未来零碳能源系统中建筑有望成为集能源生产、消费、调蓄“三位一体”的能源复合体。如何科学地描述建筑在未来能源系统中的基本特征,建筑的复合功能特征如何更好地适应未来零碳能源系统的发展要求,建筑如何更好地发挥自身具有的复合功能作用,是建筑层面面向未来碳中和目标需要回答的重要问题。本文从建筑的复合功能需求出发,初步提出了建筑作为能源生产者、消费者、调蓄者的基本刻画方法,并从建筑具有的“源、储、网、荷”基本特征出发对相关研究进行了展望,以期为深入认识建筑在未来零碳能源系统中的作用提供有益探索和参考。

支持经济转型及产业升级的财税政策——着眼于低碳经济等视角

当前中国经济运行面临经济转型和产业升级的迫切需要。财税政策在转型和升级过程中发挥着十分重要的作用,从中国现实国情出发,应特别着眼于以"低碳经济""、零能源建筑"和"消费主导"等为内涵的中长期目标,加大支持力度。

国外低碳社区规划对我国的启示

近几年,"低碳"一词被广为关注,其中牵涉的概念诸如低碳城市、低碳社区、低碳经济等。文章以低碳为出发点,结合国外几个众所周知的、在低碳规划和后期管理比较成功的社区进行分析,结合其经验对我国以后的规划建设提出建议。

碳中和:中国能走多快?

中国明确提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标,为倒逼经济高质量发展提供了抓手,也展现了大国责任担当,有助于提振全球应对气候变化的信心。中国是全球CO2排放量最多的国家,但作为"品质提升型"的新兴经济体,人口规模稳中趋降。从各国碳排放历史轨迹来看,发达国家碳排放已进入下降通道,但平台期长;后发国家可以削峰发展,加速达峰,缩短高位平台期,实现非对称去碳。碳中和的挑战十分艰巨,先发国家零碳之路还比较漫长,后发国家亦无捷径。尽管如此,碳中和已成为发达国家甚至一些发展中国家的共同目标。对于中国而言,受以煤炭为主的能源结构和消费升级的影响,碳达峰可期,但碳中和尚需更大努力。因此,需要从零碳能源、零碳模式、供给侧、需求侧以及发展格局等层面设计碳中和的实现路径,开发风能、太阳能、生物质能、水能等零碳能源,加速清零化石能源;探索建立多赢繁荣与自给自足并举的零碳经济模式;发展零碳产业,开发零碳产品和零碳消费品;引导低碳零碳生活方式;打造区域协同、能源互补、空间均衡的零碳格局;规避一些诸如"控制能源消费总量就是减碳""清洁煤技术无污染""碳市场是碳的市场""碳中和必须要大干快上碳捕集封存技术""绿色植物碳汇潜力巨大"等误区,咬定减碳去碳,一路前行。

关于碳中和的几个基本问题的分析与思考

实现碳中和,需要对碳中和的实际要义把握准确。本文就碳中和的几个基本问题展开分析讨论,从环境、技术、经济、安全、国际合作等多个视角探析表明:碳中和需要聚焦,关键和重点必须锁定化石能源燃烧排放的二氧化碳;化石能源具有短期的“压舱石”地位,但其属性表明不可能驶向可持续的未来,其有序退出具有必然性,颠覆性的零碳能源生产与消费革命性技术创新正在提速市场挤出化石能源的进程;零碳能源导向的碳中和进程正在化解市场阻力,释放高质量发展的动能;碳捕获和碳汇不可或缺,但不能寄予厚望;碳中和需要资金,但资金流巨大,零碳产业产品已然具有并在不断提升市场竞争力;投资高碳,不仅高碳锁定增加碳中和的难度,而且加剧能源安全风险,难以避免市场挤出的风险,造成巨额资产闲置;去碳是潮流所向、大势所趋,不仅是国际道义站位的竞争和话语权重的标志,也是市场竞争力的焦点所在;迈向碳中和,中国的目标年是2060年前,不是一蹴而就,勿需急、不必急,行稳才能致远;但也不能等、不可慢,需要目标精准、布局有序、只争朝夕、全面转型;碳中和不仅是能源革命,更是一种生产关系和发展范式的革命性转型。