低碳经济与科技创新(9_17).ppt

1、低碳经济 与 科技创新,清华大学 化工系 金涌 2009. 10,Low Carbon Economy Technical Innovation,“低碳经济”一词首见于英国政府白皮书2003年 Low Carbon Economy or Economy of Low Carbon Exhaustion and Low CO2 Emission “低碳经济法案”美国参议院2007.7,全球变暖IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change)使低碳经济赋予道义责任,19062005年 全球地表温度已上升0.740.18 20052105年 全球地表温度

2、将上升1.45.8 引发：厄尔尼诺现象、干旱、洪水、热浪、雪崩和风暴、沙尘暴、森林火灾、海平面上升。 温度上升25，GNP损失，发展中国家0.52.8% 发达国家29%,碳库及碳循环示意图（单位：109t碳）,注：大气碳库工业化社会前为CO2 280ppm,大气中CO2浓度（17502004）,6,Source: UNDP, 2007/2008 Human Development Report,共同的但有区别的责任原则 Common but Differentiated Responsibilities Principle,富国排放温室气体多。从工业革命开始到2004年,每10吨CO2中, 有

3、7吨是富国排放的. 英国和美国人均CO2排放存量达 1,100吨，而中国人均存量为 66 吨, 印度人均存量为 23 吨。,美国在全球变暖问题上，争取领导地位,承诺2020年比2005年减排17%，2050年减少83%。 参议院通过清洁能源安全法，既对企业配给“许可排放上限”并逐年消减，同时开放自由交易排放权。或捕集封存。 竞争减排技术市场，对进口企业的碳排放量征税，进行贸易保护，制约发展中国家。 制定“游戏”规则 控制油价，制约石油输出国发展。,2007.1美国总统国情咨文： 未来美国将像戒掉毒品那样，戒掉对中东石油的依赖，减少输入的3/4。 2009年 美国奥巴马宣布美国到2050年将减排

4、CO283%, 2005年, 中国CO2排放50.6亿吨, 占世界总量18.7%; 美国58.2亿吨, 占世界21.4%; 2006年, 中国排56.5亿吨, 美国排57.0亿吨。 中国CO2排放量占非附件 I 国家比例: 1990年为35%，2005年上升到42%。是印度总量的4.4倍，印度人均排放量的3.7倍。,中国碳排放总量大 已接近或超过美国,在低碳经济中通过： 源头治理可再生能源开发。 过程治理生产与消费中节能。 末端治理CO2捕集、再利用、 储存。,中国与低碳经济 全球气候组织2008.8.1,水电装机容量 世界第一 1.72亿千瓦（占总装机21.6% 2008）占可开发量的31%

5、 2008年中国风电、光伏发电发展迅速已位于世界前列 2007年可再生能源装机容量 1.52亿千瓦 燃料乙醇产量 世界第三 中国沼气产量 太阳能热水器 120亿米3 世界第一 中国人工造林面积 5300万公顷 世界第一 可再生能源占7%15%（2020升到）,CO2排放量影响因素,地区总 CO2 排放量,=,人口 总量,人均 GDP,单位 GDP 能耗,单位能 耗CO2 排放量,中国排放 CO2量预期,人均 GDP需 持续增长,能耗/GDP 通过技术 进步降低,人口众多,以煤为主， 能源禀赋差 需发展 可再生资源,Source: WBCSD，2007,我国工业能耗与国际领先水平对比,平均约高3

6、0%左右。,2006年统计产业能耗强度,第一产业 0.34吨标煤/万元增加值 第二产业 1.73吨标煤/万元增加值 第三产业 0.41吨标煤/万元增加值 经济发展的配第法则：,能源结构调整,重点发展：核能、水电、风能近于无碳排放能源 而生物质能要考虑肥料排碳 光伏电池要考虑制造中排碳,水泥能流图,水泥节约途径,尾气带走热能占全能耗的份额最大22%。 尾气温度下降10，可节约1Kg标煤/t熟料。 设尾气废热锅炉尾气温度可从300380下降到200以下。 熟料温度每下降100，可节约5Kg标煤/t熟料。,电石法乙炔 电耗33203200kwh/t电石 等离子法乙炔 电耗少30%35%,氢等离子法装

7、置,2MW氢等离子体煤裂解制乙炔装置图,2 通过优化工艺路线,通过优化工艺路线,H2,F-T合成油 20CO+41H2C20H42+20H2O 粗柴油：水=282：360=0.78：1 即生产0.78t粗柴油，副产1吨水（T=250） 二甲醚合成 2CO+4H2CH3-O-CH3+H2O 二甲醚：水=46：18=2.5：1 即生产2.5t二甲醚，副产1吨水,煤化工转化不同产品的能量效率,中国人均用电量为美国的六分之一，为日本的四分之一,甲醇合成,DMC 合成,DMC,2.698万t/D,热电厂,尿素合成,净能输出,热电供,甲醇,1.827 万t/D,尿素,CO2 3.983 万t/D,CO2

8、2.67 万t/D,4.764 万t/D,1.313 万t/D,128.18 MW,1.948 万t/D,7.709 万t/D,煤,NH3 1.015 万t/D,2.945 t/D,DMC 合成工艺图, CO2捕集封存（CCS Carbon capture & Sequestration）,化学循环燃烧发电,富氧水泥生产,水泥生产：煤燃烧排CO2/CaCO3分解排CO2=2.7/3.8=1/1.41 富氧煅烧可提高尾气中CO2含量100% 水泥产量22年世界第一 2006年产量12.4亿吨/年 每年可收集6亿吨以上的CO2 石灰产业有相同问题, 生物质能源,“十一五”规划增加非粮乙醇200万t

9、/年 总燃料乙醇为300万t/年 “十一五”生物柴油20万t/年 可再生能源的比重从2005年7.5% 2010年10% 全国可再生能源利用率达3亿t/年标煤,阳光微藻转化器,15000英里,英亩收获物,8000英里,英亩收获物,燃料乙醇车与电动车的比较,安凯纯电动豪华车HFF6127K46EV,百公里能耗为柴油车的1/3 磷酸铁锂电池+超级电容 最高时速100km/h 充电4小时，行驶200300公里, 风能利用,风电,2008年 装机超过1221万千瓦，仅800万千瓦并网 风电企业 2004年6家，2008年70多家 风电产能 3500万4000万kw/年，我国建设速度约为10001500

10、万kw/年，2020年达一亿kw装机 技术制约 调峰技术、智能电网等 火电投资35004000元/kw，风电投资70008000元/kw, 光伏电池,光伏电池,2007年多晶硅产量600吨，2009年可达811万吨，全球需求6万吨，在建投资1000亿元，逾17万吨。 价格从500 美元/Kg下降到70 美元/Kg “过程污染” “终端环保”，核心技术在国外 国内发电成本 3元4元/Kw.h，而敦煌10兆瓦电台招标报价为0.69元/Kw.h,全部可再生能源可以提供目前全球能源需求的3078倍 水能 1倍 潮汐能 2倍 地热能 5倍 生物质能 20倍 风能 200倍 太阳能 2850倍,Sourc

11、e: Greenpeace International, Energy Revolution, Sep. 2005.,CCRS ( Carbon Capture Reuse & Storage),CO2捕集 CO2CO 化学能存储 富H2源（CH4） 垃圾电电解水 生物质制H2 反应堆剩余热制H2 硅酸镁、硅酸盐+CO2 碳酸盐,低价H2源,CO2矿化存贮, 其他方式 静脉产业节能,钢材、铜、铝回炼 每吨再生纸节电512度、4m3木材、100吨水 轮胎翻新节约70%橡胶 10亿吨废渣、钢渣、炉渣、电石渣 煤碱石、磷电炉渣 作水泥原料 土壤改良剂,“城市矿山”计划,20092011可新增回收,实

12、现产值1900亿元，节能2500万吨标煤, 优化能源消费,建筑节能 全国建筑面积400440亿m2，每年新建约20亿m2。 建筑能耗占总能耗20.7% 采暖、生活用煤1.6亿t/年 标煤 耗电5500亿 Kwhr 20042020年 增加 面积110亿m2 耗煤2.5亿t/年 耗电58006300亿 Kw hr 建筑能耗将达到35%以上，超过交通、工业能耗。,空调夏季一匹马力可为玻璃幕墙建筑5m2采光面降温，一般建筑为20m2 2009年深圳有建筑2.5亿m2，其中公共建筑中大型者7000万m2，90%高耗能建筑能耗占总能耗的1/4 超过工业、交通、农业等行业 其建筑每m2幕墙为实体墙成本的6倍,2001年2月德国新节能法案,改造原有采暖耗用量为20升/m2燃油的住房。 新建筑采暖耗油不得超过7升/米2(10.5千克当量煤/m2） BASF推出“3升房”，能耗仅为原来的15%。 BASF近年推出“1升房”的概念房。 太阳能地热能利用、通风采光、空调节电。,低碳生活方式联合国环境署2008.6.5,采用传统发条闹钟代替电子闹钟减排CO2 48g/天 附近公园慢跑代替跑步机减排CO2 1Kg/45分 不用洗衣机甩干，而自然晾干减