什么是碳中和,碳中和相关概念股有哪些?
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排放“归零”怎么做?自主研发平台模拟出路线图
科技支撑碳达峰碳中和
“在大气污染治理方面,清华大学科研团队没有一次缺席过国家的大仗硬仗。”5月7日,中国工程院院士、清华大学环境学院贺克斌教授在接受包括科技日报在内的媒体专访时表示,此前在北京奥运空气质量保障、大气十条、蓝天保卫战等关键战役中,清华大学历时20多年自主研发的平台发挥了重要作用,如今正在为碳达峰、碳中和背景下“减污降碳”协同治理的科学评估和决策支持持续发力。
近日,《国家科学评论》刊发了清华大学与合作团队在该平台支持下共同完成的科研成果——《碳中和背景下中国2015—2060年PM2.5空气质量改善路径》,首次定量揭示了碳达峰与碳中和目标下中国及重点区域2015年—2060年的空气质量持续改善路径。
数字“互动剧”呈现50年后的模样
“在自主研发的平台中,可以动态地模拟中国从过去到未来各行各业的生产活动和排放变化。”论文主要作者之一、清华大学地球系统科学系教授张强介绍,在中国碳中和与清洁空气协同科学评估与决策支持平台(CNCAP)中,每个行业的排放路径会有一个全景式的展示。
这些排放路径是动态的,可以理解为一个“互动剧”,碳达峰、碳中和是未来一段时期人类应对气候变化的一部史诗式实践巨制。当施加不同的干预(如产业发展、技术革新、治理措施等)时,各行业排放情况不同,不同行业的排放路径又交汇起来,共同影响中国区域的大气环境变化。
在这部史诗的“数字孪生”模拟中,结局目标明确:中国将力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。
目标定了,CNCAP平台基于对真实世界的仿真进行了路径模拟。研究发现,在2030年之前,提升可再生能源的比例,推动钢铁水泥等高耗能产品产量尽早达峰,加快散煤清洁化替代进程,持续推进非电行业、柴油机等重点行业的污染治理,可在实现碳达峰目标的同时,使全国绝大部分地区PM2.5年均浓度达标。
“过去几年,减排主要通过末端治理,例如在火电厂、水泥厂安装措施、加强监管。”贺克斌说。但末端治理的边界渐显,未来需要新的方案。改变能源使用结构会成为未来减排的主要推动力。
“能源结构转变需要科技引领。”贺克斌说,光伏发电成本近年来的陡降给出了很好的范例(从1990年的100美元/度到2020年的不到2美分/度)。
预测显示,到2060年我国将基本完成低碳能源转型,可再生能源发电占比将达到70%以上,工业部门终端煤炭消费比例低于15%,新能源车占比达到60%以上,民用部门能源全面清洁化。到那时,全国人群PM2.5年均暴露水平达到8微克/立方米左右。
“坐冷板凳”的基础研究给出“自主”底气
期待排放“归零”的同时,可能有人会问:对未来的预测,够不够准?
“在这个平台上,一个钢铁厂的排放会被细致地刻画。”贺克斌举例道,它的炼铁、炼钢、焦化等不同工艺的排放量都是不同的,在系统中会分节点、分工艺地体现。
“从20世纪90年代到现在20多年的时间,我们一直做同一件事情,将中国的生产生活与污染物的排放建立联系。”贺克斌说,这个可以说是世界上最复杂的体系,不仅区域跨度大、污染物种类多,还涵盖从最落后到最先进的技术。
随着平台的发展,模型模拟精度由低到高、数据量由小到大,CNCAP平台从模型研制到软件开发再到超算算力实现自主创新。
近30年“坐穿板凳”的积累,让平台不仅能给出粗线条的答案,还能够给出分配到空间、时间的高精度“蓝图”。
“在全球气候变化和国家碳达峰、碳中和重大战略背景下,未来我们将面向人民生命健康,进一步研发排放近实时动态模拟技术,构建包含各类有毒有害物质的全组分排放清单。”贺克斌说。
据介绍,包括863、973、重点研发计划、攻关专项和国家自然科学基金的多项国家科研项目经费支持该平台研制。平台产生的成果支持了全世界300多家学术机构的空气质量模拟和未来情景演变分析等工作。
来源丨科技日报
撰文丨科技日报记者 张佳星
编辑丨陈振宇
号称万亿市场的“碳达峰、碳中和”,到底是什么?
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中国领导人在世界气候峰会上提出2030年碳达峰,2060年碳中和,“2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦(1200GW)以上”,据了解每个GW的光伏风电投资近50亿元(不一定准确),风电投资不详,如果1200GW都是光伏风电的话,投资达5万亿元,所以万亿市场也就形成了。
什么是碳达峰、碳中和?
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碳达峰是以二氧化碳排放在一个时间段内(不是指某一年,而是连续几年)达到历史高点值,而后开始下降。碳中和即是排放的温室气体通过碳汇(即固碳:包括植树造林,收集二氧化碳)等方式相互抵消,实现某种意义上的近零排放。其实从上世纪90年代,西方国家就开始准备搞碳达峰碳中和了,我国为何在那个时间段不搞,到了现在突然高调的提出要做碳达峰碳中和工作了?真的是因为二氧化碳的排放会导致全球变暖,那么全球变暖真的仅仅是因为我们排放了过多的二氧化碳吗?
碳中和变革下的钢铁行业,未来走势将会如何?
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气候变化是人类面临的全球性问题,随着二氧化碳排放、温室气体猛增,气候问题将对生命系统形成严重威胁,因此发展低碳经济,重塑能源体系对国计民生都有非常重要的意义。2020年9月,国家提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的双碳目标。
钢铁行业作为能源消耗高密集行业,是国内制造业31个门类中碳排放量最大的行业,占全国碳排放总量的15%左右。在“双碳目标”约束下,《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》将行业碳达峰目标定为:2025年前,钢铁行业实现碳排放达峰;到2030年,钢铁行业碳排放量较峰值降低30%,预计将实现碳减排量4.2亿吨。
“双碳目标”的影响下,钢铁行业正面临着以煤为主的能源结构、以高炉、转炉为主的长流程结构、低碳或零碳技术应用方面存在不确定性等诸多挑战,传统节能减排、能耗治理方式不仅需要更大的投入,而且会对钢铁产能带来较大影响。在此背景下,数字化、智能化成为钢铁行业向“双碳目标”迈进的重要手段,据波士顿咨询公司分析,人工智能在应对二氧化碳排放、防止气候变暖领域存在巨大潜能。到2030年,目前大气中存在的530亿吨二氧化碳可通过人工智能技术减少5-10%,约合26-53亿吨。
根据这一情况,钢铁行业与人工智能、工业互联网、大数据等数字化智能化技术将会是未来钢铁行业的颠覆性技术,是实现碳达峰、碳中和目标的最佳助推器。通过新一代信息技术与先进制造技术深度融合,建设具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式,实现需求预测、工艺参数优化、精细化能耗优化、智能排放控制、预测型维护、采购和库存管理,有效降低钢铁行业的碳排放。
全球实现碳中和,需要多少光伏厂?
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2020年全球的能源消耗是556.63艾焦(1艾焦耳=1千万亿焦耳),目前世界上最大的光伏电站是我国中国青海省海南共和县的Gonghe,装机功率2200兆瓦,年均发电量3,205.4万kWh。根据国际能源署的预测,未来到2050年全球能源需求还将增长50%。而根据《bp世界能源展望2020》,到2050年实现净零时可再生能源在一次能源的占比在净零情景中增至60%左右。简单计算可得这样的光伏电站我们需要约4341座。
其实碳中和作为未来三十年世界范围内的主要发展方向,将以电气化为基础,涉及能源、交通、建筑、工业、农业、生物科技、信息通信技术、 人工智能等多个科技领域,影响着我们衣食住行的方方面面,并不仅仅只是建设光伏厂那么简单。单说清洁能源这一领域,光伏产业现在也仍处于高速发展之中,无论是成本还是发电效率都还有发展空间,并且目来看风能也潜力极大。
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