国际碳中和行动关键技术前沿热点与发展趋势（2021年）.docx

资讯与观察Information Observation 资讯与观察 *前沿热点与发展趋势趋势观察： *前沿热点与发展趋势 气候变化是全球面临的重大挑战之一。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）测算，若实现 《巴黎协定》1.5℃ 控温目标，全球必须在 2050 年达到二氧化碳净零排放（又称“碳中和”），即每年二氧化碳排放量等于其通过植树等方式减排的抵消量。碳中和是应对全球气候危机的重要手段。目前，全球已有 137 个国家以政策宣示或立法等不同方式提出碳 中和目标，其中大部分国家或区域计划在 2050 年实现碳中和，如欧盟、美国、英国、加拿大、日本、新西兰、南非等。少部分国家，如德国将碳中和目标提前到 2045 年。 科技创新是实现碳中和的核心驱动力，推动和依靠绿色技术创新作为共同的战略选择来实现碳中和目标已成为主要发达国家的共识。2020 年以来，发达国家通过制定面向碳中和的科技战略与计划，加快布局绿色低碳技术创新。例如：美国发布《清洁能源革命与环境正义计划》《变革性清洁能源解决方案》；英国以《绿色工业革命的十点计划》为基础推出《净零创新组合计划》；日本政府陆续颁布《革新环境技术创新战略》《2050 碳中和绿色增长战略》等。主要发 达国家以“减排”和“增汇”为 2 条主线，聚焦“零碳能源体系构建”“低碳产业转型”和“生态固碳增汇/碳捕获、利用与封存（CCUS）”3 个维度。本文系统解读国际碳中和行动的关键技术前沿热点和发展趋势，在此基础上提出对我国碳中和技术创新战略和计划制定的启示与建议。 零碳能源关键技术体系 零碳能源关键技术体系涉及传统化石能源系统低排放转型、新能源大规模使用和广泛部署等。重点包括碳基能源高效催化转化、先进高效低排放燃烧发电等关键减排技术，以及氢、太阳能、风能等新能源利用技术。 传统能源系统的低碳排放转型是当前的现实紧迫任务 催化过程和工艺革命性创新推进碳基能源高效催化转化。针对化石能源最本质的碳资源清洁高 效转化利用问题，前沿热点方向包括：碳基能源催化转化反应途径、催化剂及工艺开发、复杂催化转化系统的集成耦合与匹配，以及转化过程多点源复杂污染 * 本文由中国科学院武汉文献情报中心战略情报中心先进能源科技战略情报研究团队、中国科学院文献情报中心情报研究部生态文明研究团队、中国科学院西北生态环境资源研究院文献情报中心资源生态环境战略情报研究团队、中国科学院成都文献情报中心战略情报部生物与信息情报研究团队联合撰稿，执笔人包括：郭楷模、孙玉玲、裴惠娟、陈伟、滕飞、秦阿宁、李娜娜、曲建升 DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.20210831002 修改稿收到日期：2021年9月6日 院刊 1111 PAGE 1112 2021 年 PAGE 1112 2021 年 . 第 36 卷 . 第 9 期 院刊 PAGE 1113 院刊 PAGE 1113 资讯与观察 资讯与观察 物控制等。目前，碳基能源高效催化转化已经探索出一些新的路线，部分已实现工程示范。预计未来 10— 20 年煤炭分级分质转化利用技术、二氧化碳催化转化技术将得到优先发展。 新型热力循环与高效热功转换实现清洁燃 烧与高效发电。先进高效低排放燃烧发电技术能够有 效减少化石能源作为燃料利用的碳排放，前沿热点方向包括：灵活多源智能发电系统集成与协调控制、超高参数燃煤发电高效热功转换机制、新型工质热力循环与高效热功转换创新技术，以及多污染物协同控制等。未来持续朝着高效、节能、节水和低排放/零排放方向发展。预计到 2030 年，燃煤发电超低排放等先进技术得到全面推广，将有望使燃煤发电实现近零排放，从而显著降低煤炭全产业链的环境影响。 新一代能源体系的重构建设是实现碳中和目标的核心工作 以可再生能源、先进核能、氢能、储能技术为代表的碳零排关键技术是实现碳中和的关键抓手，是建设低碳绿色能源体系、实现碳中和目标的核心工作。 高比例可再生能源系统被广泛认为是引领全 球能源向绿色低碳转型的主体。构建高比例可再生能 源系统，需要突破可再生能源高效、低成本、规模化开发利用的系列关键科学与技术前沿热点问题，主要包括：先进可再生能源、灵活友好并网、新一代电力系统、多能互补与供需互动等关键核心技术。未来可再生能源利用将朝着多能互补、冷热电联产与综合利用方向发展。可再生能源在能源结构中的比重日益增加，预计到 2025 年可再生能源将成为世界第一大电力来源，到 2050 年占到发电量的近 90%、能源供应总量的 2/3。其中，重点科技研发方向包括：以高效低成本光伏发电、人工光合系统制燃料与化学品为代表的新兴技术；大型风电机组及部件关键技术、基于大数据的风电场设计与运维关键技术、大型风电机组测试关键技术，以及海上风电场设计、建设及开发