第1章

緒論《碳中和概論》1.1碳中和的基本概念1.1.1碳中和的定義(1)地球系統(tǒng)本身吸收和固定來自人類活動(dòng)的“額外”碳的能力。（2）將CO2固定在植被、土壤或海底；將CO2注入油氣田或注入地球深處封存；收集CO2后制成化學(xué)或生物制品等。03當(dāng)自然和人為固碳的總量與人為排放的碳量相等時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了碳中和。自然過程固碳人為固碳碳中和與碳的“零排放”的區(qū)別碳中和是指在一定范圍內(nèi)(如國家、省市或企業(yè)園區(qū))，排放的碳(主要是指CO2)與通過自然和人為過程固定的碳在數(shù)量上相等，即達(dá)到凈零排放狀態(tài)。1.1.2碳循環(huán)和氣候變化(1)碳庫：地球上的碳儲存在的不同子系統(tǒng)大氣圈碳庫：大氣圈碳庫含量的變化對氣候造成重大影響。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫：包括地表植被、土壤和地表枯枝落葉層。海洋碳庫：是地球上最大的碳庫。巖石圈碳庫：以煤炭、石油、天然氣為主要形式的化石能源碳庫是巖石圈碳庫中最重要的碳庫。各碳庫之間通過物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)過程，實(shí)現(xiàn)碳轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致碳庫之間發(fā)生碳含量的變化。1.1.2碳循環(huán)和氣候變化(2)氣候變化與碳循環(huán)構(gòu)造尺度氣候變化：數(shù)十萬年以上的氣候變化。軌道尺度氣候變化：由地球軌道周期性變化驅(qū)動(dòng)的氣候變化，描述地球軌道的參數(shù)主要有：偏心率：偏心率表示軌道的橢圓程度。地軸傾斜度：地球自傾斜程度會周期性變化。歲差：地球近日點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間呈周期性變化。1.1.2碳循環(huán)和氣候變化(3)人類歷史時(shí)期的氣候變化最近1000多年，歐洲發(fā)生了兩個(gè)重要的氣候事件，即中世紀(jì)暖期和小冰期。中世紀(jì)暖期：公元1000-1300年，期間歐洲北方人在格陵蘭西南緣的冰蓋外側(cè)定居并種植小麥，氣候比現(xiàn)今還溫暖。小冰期：公元1400-1900年，期間阿爾卑斯山脈的冰川大幅擴(kuò)張，冬季變長變冷，莊稼欠收，是災(zāi)難性的氣候時(shí)期。1.1.2碳循環(huán)和氣候變化冰芯冰芯記錄了氣溫和大氣化學(xué)信息，通過年層紋理可精確測定年代。熱帶海洋珊瑚珊瑚生長有年紋層，易于定年，通過氧同位素等地球化學(xué)指標(biāo)，獲得海洋表層溫度變化的信息。樹輪洞穴石筍樹輪的寬度變化與生長條件和氣候環(huán)境具有強(qiáng)相關(guān)性。石筍通過年紋層可精確測年，其碳、氧同位素反映氣候變化(3)人類歷史時(shí)期的氣候變化1.1.3人為排放與全球增溫吸收地表釋放的長波輻射并重新向地表輻射熱量，導(dǎo)致地表和低層大氣溫度升高的作用。溫室效應(yīng)能夠吸收地表長波輻射的氣體，主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、臭氧、氟氯烴及水汽等。溫室氣體大氣中CO2濃度從280ppm增加到560ppm時(shí)，氣候系統(tǒng)完全響應(yīng)并達(dá)到新平衡態(tài)時(shí)，全球地表平均溫度的增加幅度。氣候敏感度《巴黎協(xié)定》成為第一個(gè)具有法律效力的全球2℃溫控目標(biāo)國際條約。全球溫控目標(biāo)1.2全球各國碳中和路線圖2030年溫室氣體排放比2050年下降50%~52%；2035年實(shí)現(xiàn)100%清潔電力目標(biāo)；2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)。美國德國：到2045年實(shí)現(xiàn)凈零排放；法國：2050年實(shí)現(xiàn)碳中和；日本：2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。其他發(fā)達(dá)國家2035年碳排放量同1990年的水平相比，將減少78%；2050年實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。英國2030年底，非化石燃料發(fā)電產(chǎn)能目標(biāo)將提高到500吉瓦，50%的電力來自可再生能源；2070年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。印度2030年前碳達(dá)峰；2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。我國2030年全面禁止非法毀林，重新造林1200萬公頃，將可再生能源的比例提升至45%。2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。巴西1.3中國碳中和的挑戰(zhàn)與機(jī)遇1.3中國碳中和的挑戰(zhàn)與機(jī)遇能源類型從傳統(tǒng)化石能源向清潔能源轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)2060年實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)以可再生能源為主的目標(biāo)，太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、天然氣發(fā)電、水力發(fā)電、核能將穩(wěn)步增長。低碳化消費(fèi)側(cè)主要能源載體轉(zhuǎn)為電力。預(yù)計(jì)2050年終端電能消費(fèi)量超過60%~70%，其中工業(yè)領(lǐng)域再電氣化率超過50%，交通領(lǐng)域超過50%，建筑領(lǐng)域?qū)⒊^60%。電氣化在二次能源消費(fèi)，尤其是燃料消費(fèi)中推廣使用氫能。氫能化通過機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘在決策、管理和規(guī)劃中走向智能。智能化