“多能融合”技术总论

我国能源各分系统相对独立，难以合并“同类项”，导致能源系统结构性矛盾突出，整体效率有待提高，这已经成为制约我国能源高质量发展的核心问题。缺乏能联系不同能源种类、打破系统壁垒、促进能源系统统一、多能互补融合的关键技术是核心。以中国科学院为代表的一批国内能源领域的科研机构经过多年研究，针对现有能源系统中系统割裂的问题，提出通过技术创新实现多种能源互补融合的“多能融合”理念。为让更多读者理解“多能融合”理念，中国科学院大连化学物理研究所研究团队基于中国科学院能源领域先进技术的长期研究和实践，以图解形式全面展现“多能融合”理念下化石能源清洁高效利用与耦合替代、可再生能源规模应用与先进核能、储能氢能与智能电网、终端能源低碳转型、二氧化碳捕集利用与封存领域等 5条“多能融合”科技路径， 12个关键技术领域的宏观现状态势、行业发展趋势、关键技术问题和技术发展路线等 4个问题。 本书深入浅出，适合政府管理人员、金融机构从业人员、科研机构研究人员、企业管理人员及广大学生等各类读者。

朱汉雄，中国科学院大连化学物理研究所低碳战略研究中心高工，分别于2010年、2013年、2020年从复旦大学获得法学学士、经济学硕士和管理学博士学位。期间，2012年12月到2013年5在英国帝国理工学院过程系统工程研究中心担任访问学者；2013年7月到2017年9月在复旦大学能源经济与战略研究中心工作。长期从事能源系统与政策分析、能源科技战略、能源相关碳排放估算等研究，获得中国科学院特聘研究岗位特聘骨干岗位（技术攻坚）资助。先后参与了10多项国家和中国科学院能源领域战略研究，包括中国科学院战略性先导科技专项（A类）项目“变革性洁净能源关键技术与示范”的战略研究课题、中国科学院学部“碳中和”重大咨询项目、中国工程院多能融合综合能源示范区发展战略研究项目、国家能源局“能源强国目标下提升能源科技竞争力的目标和实现路径研究”项目、榆林市能源革命创新示范区创建方案编制等。在《中国科学院院刊》《中国工程科学》上发表多篇论文。

第1章 绪论 1 1.1 “双碳”目标的由来 1 1.2 “双碳”目标的必要性和紧迫性 8 1.2.1 “双碳”目标实现的必要性 8 1.2.2 “双碳”目标实现的紧迫性 17 1.3 碳达峰碳中和“1+N”政策体系 21 1.3.1 国家“双碳”目标与时间表 23 1.3.2 各省份“双碳”政策体系落实情况 25 第2章 多能融合理念与技术框架 32 2.1 多能融合理念的内涵 32 2.2 多能融合技术体系 33 第3章 化石能源清洁高效利用与耦合替代 35 3.1 石油、天然气领域 36 3.1.1 宏观现状态势 36 3.1.2 行业发展趋势 38 3.1.3 关键技术问题 40 3.1.4 技术发展路线 44 3.2 煤炭开采与燃烧领域 46 3.2.1 宏观现状态势 46 3.2.2 行业发展趋势 49 3.2.3 关键技术问题 58 3.2.4 技术发展路线 60 3.3 煤化工领域 60 3.3.1 宏观现状态势 60 3.3.2 行业发展趋势 65 3.3.3 关键技术问题 66 3.3.4 技术发展路线 76 第4章 可再生能源规模应用与先进核能 78 4.1 可再生能源领域 79 4.1.1 宏观现状态势 79 4.1.2 行业发展趋势 82 4.1.3 关键技术问题 90 4.1.4 技术发展路线 92 4.2 核能领域 93 4.2.1 宏观现状态势 95 4.2.2 行业发展趋势 97 4.2.3 关键技术问题100 4.2.4 技术发展路线100 第5章 储能、氢能与智能电网 102 5.1 储能领域 102 5.1.1 宏观现状态势102 5.1.2 行业发展趋势105 5.1.3 关键技术问题107 5.1.4 技术发展路线110 5.2 氢能领域 111 5.2.1 宏观现状态势111 5.2.2 行业发展趋势115 5.2.3 关键技术问题121 5.2.4 技术发展路线123 5.3 智能电网领域 125 5.3.1 宏观现状态势126 5.3.2 行业发展趋势131 5.3.3 关键技术问题132 5.3.4 技术发展路线133 第6章 终端能源低碳转型 135 6.1 水泥领域 136 6.1.1 宏观现状态势136 6.1.2 行业发展趋势140 6.1.3 关键技术问题146 6.1.4 技术发展路线152 6.2 钢铁领域 154 6.2.1 宏观现状态势154 6.2.2 行业发展趋势155 6.2.3 关键技术问题157 6.2.4 技术发展路线159 6.3 交通领域 161 6.3.1 宏观现状态势161 6.3.2 行业发展趋势163 6.3.3 关键技术问题165 6.3.4 技术发展路线166 第7章 二氧化碳捕集、利用与封存领域 168 7.1 宏观现状态势 168 7.2 行业发展趋势 176 7.3 关键技术问题 178 7.4 技术发展路线 179 第8章 多能融合科技路径实施建议 183 8.1 加强研发与应用的系统性布局 183 8.2 加强典型区域的示范带动 184 8.3 加强知识产权保护 184 8.4 加强全社会“双碳”共识 184 8.5 加强国际合作与交流 185 参考文献 186