碳中和200问

碳中和是一个节能减排术语，也是一个由自然生态、社会经济、科学技术、生产制造以及人民生活相互交织而成的庞大体系。为了解答社会各界普遍关心的问题，本书以问答的形式，把碳中和的重点内容梳理成200个问题，涵盖五大主题：为何要实现碳中和；绿色低碳电力供应系统的建立；如何在能源消费端进行低碳化改造；怎样通过人为努力“管好”不得不排放的二氧化碳；实现碳中和的支撑保障体系。全书的章节安排层层递进，知识点环环相扣，对实现碳中和的逻辑体系、技术需求及具体方法做了深入浅出的讲解。

中国科学院双碳项目咨询组，由中国科学院学部工作局于2021年2月启动的“中国碳中和框架路线图研究”重大项目咨询组，组织上百位院士专家，从排放、固碳、政策三大方面，设立9个研究专题，着重就实现“双碳”目标所需的主要技术清单，以及如何形成我国自立自强、完整高效的技术研发体系开展前瞻性、系统性的战略研究。

第 一章 从人为碳排放到碳中和 003　第 一节 温室效应和碳循环 004　问题1：大气中的温室气体主要有哪些？ 005　问题2：哪些温室气体需要人为控制其排放？ 006　问题3：不同温室气体的温室效应差别大吗？ 007　问题4：温室气体是控制气候变化的唯一因素吗？ 008　问题5：地球气候系统如何工作？ 011　问题6：碳在地球上以什么形式存在？ 013　问题7：碳循环是一个什么样的概念？ 014　问题8：大气圈中碳储量变化的主要控制因素是什么？ 015　问题9：地质时期气候变化同大气CO2浓度的关系如何？ 019　问题10：如何知道地质时期的大气CO2浓度呢？ 020　第二节 人为碳排放和全球增温 020　问题11：工业革命以来的CO2排放主要来自化石能源吗？ 022　问题12：化石能源的碳排放量如何核算？ 023　问题13：技术进步对碳排放影响大吗？ 024　问题14：人为排放的CO2都累积在大气中吗？ 025　问题15：大气CO2浓度增高历史有什么特点？ 026　问题16：全球增温与大气CO2浓度升高步调一致吗？ 028　问题17：能定量评估升温与温室气体之间的关系吗？ 029　问题18：理论预估与历史比较谁更可靠？ 031　问题19：升温导致了气候系统的哪些变化？ 032　问题20：升温的潜在威胁有哪些？ 033　问题21：“北大西洋暖流将中断”是潜在威胁吗？ 035　问题22：控制2℃温升的依据是什么？ 036　问题23：南极冰盖有融化的风险吗？ 038　问题24：地质历史或人类历史上的增温期不适宜生存吗？ 039　问题25：地质时期极端快速增温事件具有何种特征？ 042　问题26：变暖难道没有正面效应吗？ 043　问题27：以前为什么会有地球将变冷的预测？ 044　问题28：CO2浓度升高将改变地球轨道对气候的控制吗？ 046　第三节 能源、排放与经济 046　问题29：能源消费与经济之间有衡量指标吗？ 048　问题30：发达国家能源弹性系数变化有什么样的规律？ 049　问题31：影响一国能源消费的主要因素是什么？ 050　问题32：能源转型是什么含义？ 051　问题33：我国是高能耗国家吗？ 053　问题34：我国未来能源消费还会较快增长吗？ 054　问题35：全球碳排放的现状如何？ 056　问题36：各国的排放历史有什么差异？ 057　问题37：人均碳排放量同居民生活水平有关吗？ 059　问题38：国际谈判为什么充满争议？ 060　问题39：未来可以在国家间分配碳排放权吗？ 062　第四节 碳排放的主要部门 062　问题40：如何理解发电部门的碳排放？ 063　问题41：工业部门的碳排放“大头”在哪里？ 064　问题42：交通部门的碳排放来自何处？ 066　问题43：建筑部门的碳排放来自何处？ 067　问题44：农业的碳排放情况如何？ 068　问题45：服务业的碳排放量大吗？ 069　第五节 碳中和的基本逻辑 069　问题46：碳中和是一个什么样的概念？ 070　问题47：多少国家已确定了碳中和目标？ 072　问题48：碳中和是一个什么样的基本逻辑框架？ 第二章　绿色低碳电力供应系统 077　第 一节 发电领域 078　问题49：为何有那么多关于能源的名词？ 080　问题50：太阳能用之不竭吗？ 082　问题51：光伏发电如何实现？ 084　问题52：光热发电如何实现？ 086　问题53：我国的风能资源丰富吗？ 088　问题54：风力发电技术有何进步趋势？ 090　问题55：地热是一种什么样的资源？ 092　问题56：地热利用采用哪些技术？ 093　问题57：生物质能有多大利用前景？ 094　问题58：潮汐能利用到什么程度了？ 096　问题59：还有其他利用海洋能的发电技术吗？ 097　问题60：我国的水力发电还有潜力吗？ 099　问题61：核电的优缺点有哪些？ 101　问题62：第四代核电站是什么含义？ 103　问题63：核聚变能将在碳中和过程中发挥作用吗？ 104　问题64：火电会很快被淘汰吗？ 106　问题65：多能互补是什么含义？ 107　问题66：碳中和目标推进过程中会有什么样的电力组合？ 109　第二节 电力调节领域 110　问题67：抽水蓄能电站如何工作？ 112　问题68：压缩空气如何储能？ 113　问题69：重力储能系统如何工作？ 114　问题70：飞轮储能系统如何工作？ 115　问题71：电池储能的基本原理是什么？ 116　问题72：锂离子电池如何构成和工作？ 118　问题73：钠电池如何构成和工作？ 119　问题74：铅酸（碳）电池如何构成和工作？ 120　问题75：液流电池如何构成和工作？ 122　问题76：液态金属电池如何构成和工作？ 122　问题77：金属空气电池如何构成和工作？ 123　问题78：燃料电池如何构成和工作？ 124　问题79：超级电容器如何储能？ 126　问题80：电磁储能基于什么原理？ 127　问题81：储热技术基于什么原理？ 128　问题82：车联网技术储能基于什么原理？ 129　问题83：电转燃料储能是一种什么样的技术？ 130　问题84：氢能有“颜色”吗？ 132　问题85：电解水制氢有什么样的技术路线？ 133　问题86：氢能产业需要建哪些基础设施？ 135　问题87：各主要经济体重视氢能发展吗？ 136　问题88：火电能作为灵活性调节资源吗？ 138　问题89：哪种灵活性调节方式最有效？ 139　第三节 电力输送领域 139　问题90：碳中和目标对电网提出了哪些新需求？ 141　问题91：电网在电力供应系统中处于什么地位？ 142　问题92：特高压输电线路有什么优点？ 143　问题93：电网对非碳电力接入有比例限制吗？ 145　问题94：风、光资源波动可以预测吗？ 146　问题95：如何解决新的电力供应系统的稳定性问题？ 147　问题96：对换流器技术有何新要求？ 148　问题97：数字化、智能化技术对未来的电网重要吗？ 149　问题98：微电网是一种什么系统？ 150　问题99：“电源-电网-负荷-储能”灵活互动技术是什么概念？ 第三章　能源消费端的低碳化 155　第 一节 建筑部门 155　问题100：建筑物本身的节能化改造潜力大吗？ 156　问题101：用什么途径实现城镇建筑的低碳化？ 157　问题102：如何实现农村建筑用能低碳化？ 158　问题103：供暖线南移会增加碳排放吗？ 161　第二节 交通部门 161　问题104：纯电动汽车能保证碳减排吗？ 162　问题105：重型运输汽车如何减碳？ 163　问题106：铁路运输的低碳化应遵循什么途径？ 164　问题107：船舶运输的低碳化应遵循什么途径？ 165　问题108：航空运输的低碳化应遵循什么途径？ 167　第三节 工业部门 167　问题109：我国能做到钢铁碳减排吗？ 168　问题110：余热、余能如何利用？ 169　问题111：钢化联产是什么技术？ 170　问题112：富氧高炉炼钢技术的内涵是什么？ 171　问题113：氢炼钢技术的内涵是什么？ 172　问题114：短流程清洁炼钢技术的内涵是什么？ 173　问题115：我国建材行业的碳减排该采取什么策略？ 174　问题116：水泥生产的低碳化方向有哪些？ 175　问题117：陶瓷生产的低碳化方向有哪些？ 176　问题118：玻璃生产的低碳化方向有哪些？ 177　问题119：我国化工行业的碳减排该采取什么策略？ 178　问题120：无机化工碳减排的主要路径是什么？ 179　问题121：石油化工碳减排的主要路径是什么？ 180　问题122：煤化工碳减排的主要路径是什么？ 181　问题123：天然气化工碳减排的主要路径是什么？ 182　问题124：我国有色金属行业的碳减排该采取什么策略？ 184　问题125：氧化铝提取的碳减排潜力体现在哪几个方面？ 185　问题126：电解铝的碳减排潜力体现在哪几个方面？ 186　问题127：废铝回收再生能促进碳减排吗？ 187　问题128：其他有色金属提取也能做到碳减排吗？ 188　问题129：食品加工行业碳减排的主要着力点在哪里？ 189　问题130：造纸行业碳减排的主要着力点在哪里？ 190　问题131：纤维制造行业碳减排的主要着力点在哪里？ 191　问题132：纺织行业碳减排的主要着力点在哪里？ 192　问题133：医药行业碳减排的主要着力点在哪里？ 193　第四节 服务业和农业低碳化 193　问题134：服务业碳减排的主要着力点在哪里？ 194　问题135：农业碳减排的主要着力点在哪里？ 196　问题136：我国农田土壤目前是碳源还是碳汇？ 197　问题137：稻田甲烷排放有办法减少吗？ 198　问题138：有办法实现农田一氧化二氮减排吗？ 第四章　固碳领域 204　第 一节 生态系统固碳 204　问题139：如何理解陆地生态系统固碳的重要性？ 206　问题140：陆地生态系统固碳的主要过程有哪些？ 208　问题141：海洋固碳的主要过程有哪些？ 210　问题142：如何理解土地利用变化造成的碳排放？ 212　问题143：如何获得陆地生态系统碳储量及固碳速率的数据？ 214　问题144：我国陆地生态系统碳储量的现状如何？ 215　问题145：我国陆地生态系统固碳速率的现状如何？ 217　问题146：陆地生态系统持续固碳的主要机制是什么？ 219　问题147：我国陆地生态系统的固碳潜力有多大？ 221　问题148：我国的自然固碳潜力主要来自何处？ 223　问题149：如何实现我国的生态建设固碳潜力？ 225　问题150：增加我国陆地生态系统的碳汇应注重哪些措施？ 228　第二节 碳捕集技术 228　问题151：燃烧后捕集的技术内涵是什么？ 230　问题152：燃烧前捕集的技术内涵是什么？ 231　问题153：富氧燃烧捕集的技术内涵是什么？ 233　问题154：化学链燃烧捕集的技术内涵是什么？ 234　问题155：生物质能碳捕集的技术内涵是什么？ 236　问题156：从空气中直接捕集碳的技术内涵是什么？ 238　第三节 捕集后的工业化利用 238　问题157：CO2微藻生物利用的技术内涵是什么？ 240　问题158：CO2气肥利用的技术内涵是什么？ 241　问题159：通过固定CO2来合成有机酸的技术内涵是什么？ 243　问题160：用CO2人工合成淀粉的技术内涵是什么？ 244　问题161：CO2还原性利用的技术内涵是什么？ 246　问题162：CO2非还原性利用的技术内涵是什么？ 248　问题163：CO2矿化利用的技术内涵是什么？ 251　第四节 地质利用和封存 251　问题164：CO2如何用于开采深部矿化水？ 253　问题165：CO2如何用于强化石油开采？ 254　问题166：CO2如何用于开采煤层气？ 256　问题167：CO2如何用于强化天然气开采？ 257　问题168：CO2如何用于强化页岩气开采？ 259　问题169：CO2如何置换天然气水合物中的甲烷？ 261　问题170：CO2如何用于铀矿的浸出增采？ 262　问题171：CO2如何用于开采地热？ 263　问题172：CO2地质封存和地下矿化的技术内涵是什么？ 265　问题173：CO2深海封存的技术内涵是什么？ 267　问题174：什么是生物质闷烧还田固碳？ 268　问题175：什么固碳途径最好？ 271　问题176：我国到碳中和阶段还能排放多少CO2？ 272　问题177：如果全球做不到碳减排该怎么办？ 第五章　支撑保障体系 277　第 一节 碳排放和碳固定的测量与评估 277　问题178：国际协定中的核查和评估涉及哪些内容？ 279　问题179：确定各国碳排放量的基本思路是什么？ 280　问题180：碳源与碳汇立体观测是一个什么样的技术体系？ 282　问题181：碳足迹是什么含义？ 283　问题182：碳足迹有什么核算方法？ 284　问题183：如何核算产品的碳足迹？ 286　问题184：如何核算企业的碳足迹？ 287　问题185：如何核算区域或国家的碳足迹？ 288　问题186：有必要制定碳足迹核算标准吗？ 290　第二节 其他支撑和保障手段 290　问题187：如何理解推动低碳技术进步的重要性？ 291　问题188：政府的财政补贴政策重要吗？ 293　问题189：税收政策有效吗？ 294　问题190：市场的力量关键吗？ 295　问题191：如何发挥地方政府和企业的主观能动性？ 296　问题192：碳交易市场起什么作用？ 300　问题193：实现碳中和需要哪些法律保障？ 302　问题194：政府怎样下好“全国一盘棋”？ 303　问题195：应对气候变化还会有国际博弈吗？ 305　问题196：我们该如何规避能源安全风险？ 306　问题197：如何把碳中和与生态文明建设协同起来？ 307　问题198：如何做好碳中和宣传工作？ 308　问题199：碳中和对我国的主要挑战是什么？ 309　问题200：碳中和对我国的主要机遇是什么？