化学工程技术如何助力实现碳达峰碳中和

碳中和的五大举措：

1、开发低碳能源。

所谓新能源是相对于传统能源而言，指正在研发或开发利用时间不长的一些能源形式，如太阳能、地热能、风能、海洋能和核能等。由于新能源造成的污染少，被誉为“清洁能源”或“绿色能源”。新能源中的太阳能等是取之不竭的可再生能源，对解决能源短缺和环境污染问题具有重要意义。

风能、太阳能

2、工业企业低碳转型。

调整能源结构：鼓励企业使用可再生能源,如风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等非化石能源。

优化产业结构：帮助企业改进生产技术,加强节能管理,加快绿色转型，延伸产业链条，构建低碳产业体系。

3、交通出行低碳转型。

“低碳交通”就是在日常出行中选择低能耗、低排放、低污染的交通方式，这是城市交通可持续发展的大势所趋。目前城市中主要的低碳交通方式以公交、地铁、轻轨等为主，近距离最好步行,既低碳又有助于健康。新能源同样也代表了“低碳”的生活发展方向，购买新能源汽车则是为以后的“低碳”地球打下了一个良好的基础。

公共交通

4、生活用能低碳转型。

低碳是提倡借助低能量、低消耗、低开支的生活方式，把消耗的能量降到最低，从而减少二氧化碳的排放,保护地球环境,保证人类在地球上长期舒适安逸地生活和发展。

主动参加“小手拉大手”节能比赛或亲子活动，了解目前全球环境危机,践行低碳生活理念,以丰富多彩的形式让低碳生活走进家庭、邻里和社区。

5、吸收难以避免的二氧化碳排放。

（1）通过植树造林,增加森林面积,让绿色植物吸收大气中的二氧化碳,从而降低空气中二氧化碳的含量。

植树造林

（2）化工厂排放的废气中，二氧化碳的含量占比高达80%以上，在烟囱上加装吸附装置，就能把大量的二氧化碳捕集回来。

（3）捕集到的二氧化碳，有些通过高压管道被送到地下或者海底,安全的永久封存。也有些可以作为原料创造经济价值,比如可以通过生物工程转化被做成食物、饲料、肥料等。

1、五大路径：提升建筑节能标准，消除建筑运行碳排放，减少建材碳排放，优化调整建筑流线和功能，使用超高能效设备及能源替代。

2、实施方案：降低成熟建造技术造价，推广新能源技术的应用，挖掘本土低碳建筑材料，优化区域建筑能源应用，加强建筑信息化管理。

我挑选了10份建筑行业碳中和深度资料，包括行业标准、评价导则、专家及院士PPT、先进案例等内容，大家可以搭配文章使用。

建筑行业是我国的碳排放“大户”。据中国建筑节能协会去年年底发布的《中国建筑能耗与碳排放研究报告（2021）》显示，2019年全国建筑全过程碳排放总量为49.97亿吨二氧化碳，占全国碳排放的比重为50.6%。其中，建筑运行阶段碳排放21.3亿吨二氧化碳，占全国碳排放的比重为21.6%。在“双碳”目标下，建筑行业如何摘掉“高碳”帽子？

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建筑碳中和五大路径

1、提升建筑节能标准

从20世纪70年代后期开始，经过了30多年的艰苦努力，我国的建筑节能经历了五个时代（如下图）。

不同建筑的节能效果根据当时实行的标准必定有较大的差异，尤其节能设计标准的一个重点就是提升围护结构性能，以降低冬季采暖的热需求，尤其对于北方集中采暖地区，按照不同阶段标准设计建造的居住建筑，其供暖热需求差别能达到3倍以上。因此，对现有存量建筑进行改造升级迫在眉睫。

图源《绿色建筑评价标准》

我国对建筑节能的需求在不断提高，同时我国与国际接轨，建立了富有中国特色且符合中国国情的绿色建筑评价标准体系。2019年发布的新版《绿色建筑评价标准》，对于推动我国绿色建筑向高质量发展起到了很大作用。

2、消除建筑的运行碳排放

除了直接碳排放外，由于建筑的电力热力供应造成的间接碳排放是建筑相关碳排放中的主要部分，降低这部分碳排放，并进一步实现零碳或碳中和，是建筑减排和实现碳中和的主要任务。

为此，必须改变电力和热力的生产方式，努力实现电力热力生产的零碳或碳中和。核电、水电、风电、光电以及以生物质为燃料的火电都属于零碳电力。

如果使这些电力成为我国的主要电源，只用少量的燃煤燃气电力作为补充，再依靠一些二氧化碳捕捉和贮存的技术，回收燃煤燃气火电排放的二氧化碳，就有可能实现电力生产的碳中和。

图源《江亿院士：我国建筑碳达峰与碳中和》

江亿院士在2021年成都绿建大会上作的“建筑部门实现碳中和的路径”的报告中，提出“光储直柔”建筑将成为发展零碳能源的重要支柱。

基于我国自然条件情况，在未来我国发展大比例的风电光电的电源结构背景下，建筑部门要实现碳中和，就应大力发展建筑表面光伏发电，同时，让建筑消纳周边地区的风电光电基地的零碳电力。而建筑实现灵活消纳可再生电力的关键是柔性用电，即“光储直柔”。

3、减少建材碳排放

现在每年的城镇住宅和公建竣工面积维持在30～40亿m2之间，但每年拆除的建筑面积也已经将近20亿m2。这表明我国房屋建造已经从增加房屋供给以满足刚需转为拆旧盖新以改善建筑性能和功能。

“大拆大建”已成为建筑行业的主要模式。持续的大拆大建，将持续导致对钢铁、建材的旺盛需求，钢铁和建材的生产也就将持续地旺盛下去，由此形成的碳排放就很难降下来。

图源《建筑领域碳达峰碳中和实现路径》

因此，改变既有建筑改造和升级换代模式，由大拆大建改为维修和改造，可以大幅度降低建材的用量，从而减少建材生产过程的碳排放。建筑产业应实行转型，从造新房转为修旧房。这一转型将大大减少房屋建设对钢铁、水泥等建材的大量需求，从而实现这些行业的减产和转型。

4、优化调整建筑流线和功能

从需求侧来看，优先采用降低能源负荷的手段，优化调整建筑流线和功能，尽量采用免费措施即不涉及工程造价的措施，如自然采光、自然通风等。

其次，可以采用热工性能更符合气候特点的建筑外围护结构，如外墙、门窗、屋顶、遮阳，从源头上降低建筑的能源需求。同时，采用绿色、低碳、轻质的建筑材料，能够降低建筑材料及建筑垃圾所产生的碳排放。

5、用超高能效设备及能源替代

如LED灯、变频水泵、磁悬浮冷机等，以及智能化管理手段，如智能充电桩、智能设备启停等，提高能源使用效率，促进深度节能减排。此外，通过加强运行调试和运营管理，避免技术堆砌，以结果为导向实现超低能耗建筑。

图源《建筑领域碳达峰碳中和实现路径》

通过建筑光伏一体化（BIPV）、储能（电池储能、冰蓄冷、相变材料等）、地源水源热泵、生物质发电、吸收式热泵等技术充分利用本地的可再生能源及余热余冷，替代化石能源的使用以降低碳排放。

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建筑碳中和实施方案

1、降低成熟建造技术造价

高性能的外围护结构是从源头降低建筑用能需求的较为成熟的关键技术。然而，中国高性能的门、窗、外墙长期存在依赖国外进口、造价较高等问题。通过技术引进、产业本土化、工程作法创新等手段，可大幅降低高性能外围护结构等成熟技术的造价，是实现建筑部门碳中和的关键方向。

2、推广新能源技术的应用

图源《BIPV技术白皮书》

建筑光伏一体化（BIPV）、储能、智能充电等是实现建筑碳中和的新兴技术。从产品设计、技术性能、经济性等方面来看，这些新兴技术尚未成熟，仍需要政策与市场的大力支持。大规模推广和利用有利于建筑碳中和的新技术，将拓展建筑碳中和的技术选择，可加速建筑碳中和的早日实现。

3、挖掘本土低碳建筑材料

近年来，盛产木材的欧美发达国家开始探索纯木结构等绿色低碳建筑材料，并积累了大量技术经验。然而，中国木材短缺，不适合走纯木建筑的技术路线，而应尝试探索竹材、夯土等因地制宜的绿色、低碳、可回收的建筑材料，并加强传统工艺的现代化发展，结合装配式技术，推动中国建筑材料绿色低碳发展，为实现建筑全生命周期碳中和贡献力量。

4、优化区域建筑能源应用

在类似中央商务区（CBD）、旅游度假区、创新产业园区等的区域内，建筑用冷、用热、用电需求量大，采用传统的能源供应方式，将消耗大量一次能源。应结合本地的资源条件，合理采用地源热泵、水源热泵、分布式光伏等可再生能源技术，满足区域用能需求。

5、加强建筑的信息化管理

图源《建筑行业减排路径和科技创新启示》

建筑行业的信息化水平长期落后于其他行业，而建筑碳中和的实现有赖于建筑信息化技术、建筑能耗模拟技术、建筑智能化管理技术的提升。通过建筑信息化技术推动建筑行业标准化和智慧化的管理，提升建筑行业整体效率，实时追踪并有效管理建筑碳排放。

碳中和其涵义：人们（包括单位、企业、个人）计算自己日常活动（生产）直接或间接制造的二氧化碳排放量，并计算抵消这些二氧化碳所需的经济成本，然后个人付款给专门企业或机构，由他们通过植树或其他环保项目抵消大气中相应的二氧化碳量，以达到降低温室效应的目的。

与此同时，一项被称为“碳中和”的环保行动在西方走红，显然，“碳中和”是人们对地球变暖的现实进行反思后的自省、自律，是“地球村”居民觉醒后的积极行动。应对二氧化碳排放过量、主要污染物排放过量，并不只是政府的责任，也是每个企业的责任，同时也是每个公民的责任。

实现碳中和方法：

从数据上来看，进入新世纪以后，我国二氧化碳排放飞速增长，随着经济从追求数量转向追求质量，2013年以来，二氧化碳排放增长停滞，节能减排措施力度的加大也使得二氧化碳的排放甚至出现负增长。

这里引入一个碳强度的概念，即单位GDP的二氧化碳排放量。通常，随着技术进步和经济增长，碳强度会逐步下降。

生态环境部9月例行发布会通报，截至2019年底，中国碳强度较2005年降低约48.1%，非化石能源占一次能源消费比重达15.3%，提前完成我国对外承诺的到2020年目标。

同大多数环境问题一样，实现碳中和有赖于疏堵结合。最终的方法就是从能源结构进行转型，用可再生能源、核能等清洁能源替代煤炭、石油、天然气等化石能源。

在过渡的过程中，同样也需要提升工艺、更新设备等方式来提升能源使用效率，减少现有排放。此外，在生产过程中，主动去捕集二氧化碳，减少空气中的排放也是有效手段之一。

碳达峰是指全球、国家、城市、企业等主体的碳排放在由升转降的过程中，碳排放的最高点即碳峰值。大多数发达国家已经实现碳达峰，碳排放进人下降通道。我国目前碳排放虽然比2000-2010年的快速增长期增速放缓，但仍呈增长态势，尚未达峰。(碳中和是指人为排放源与通过植树造林、碳捕集与封存(CCS)技术等人为吸收汇达到平衡。碳中和目标可以设定在全球、国家、城市、企业活动等不同层面，狭义指二氧化碳排放，广义也可指所有温室气体排放。

2.人类历史应对气候变化的三个里程碑式的国际法律文书

1992年的《联合国气候变化框架公约》；

1997年的《京都议定书》；

2015年的《巴黎协定》。

《巴黎协定》是在变化的国际政治经济格局下，为实现气候公约目标而缔结的针对2020年后国际气候制度的法律文件，共29条，包括目标、减缓、适应、损失损害、资金、技术、能力建设、透明度、全球盘点等内容。协定的核心目标是通过加强对气候变化威胁的全球应对，21世纪末将全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2℃之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内。

3.我国“十四五”规划面向碳达峰、碳中和的新目标

2021年3月5日《政府工作报告》提出，落实2030年应对气侯变化国家自主贡献目标.加快发展方式绿色转型，协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。 森林覆盖率达到24.1%。2021年是“十四五”计划的开局之年，单位国内生产总值能耗要下降3%左右，将制定国家及省级碳达峰行动方案，进一步明确达峰路径和相关政策，确保2030年前碳达峰，为2060年前实现碳中和目标打好基础。

4.能源转型的重要性

能源转型是实现二氧化碳排放总量达峰的基础，目前我国化石能源消耗的年增长率在2%左右， 而水电、核电、风电生产总量增幅在10%左右，化石能源消耗的增量完全可以由低碳能源，包括可再生能源、 核能、天然气(相对低碳的化石能源)等能源的增长来满足。我国提出2030年前实现碳达峰目标，“ 十四五”期间，我们若能进一步 加快调整优化产业结构、能源结构，推动煤炭消费尽早达峰，同时大力发展新能源，提前实现能源结构、产业结构、消费行为和消费内容转型，将有可能推动实现提前达到排放峰值目标。

5.氢经济的含义

“氢经济”是指以氢作为工业原材料、能源为基础的一个经济体系，以实现温室气体的零排放，明显减少对地球资源的开采，做到尽少对地球环境的损害。“绿氢”是指利用可再生能源、核电等零碳能源制备的氢气。

如果要实现碳中和目标，工业和交通等一些难以减排的部门需要开发新的生产工艺和技术来实现减排。氢是很好的还原剂，以及大部分化工和石化产品的组分，氢同时也可以作为不排放CO2的零碳能源使用，因此氢可以在未来工业等行业深度减排中扮演重要角色。

一、大力调整能源结构

推进能源体系清洁低碳发展，稳步推进水电发展，安全发展核电，加快光伏和风电发展，加快构建适应高比例可再生能源发展的新型电力系统，完善清洁能源消纳长效机制，推动低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。同时，推动能源数字化和智能化发展，加快提升能源产业链智能化水平。

二、加快推动产业结构转型

大力淘汰落后产能、化解过剩产能、优化存量产能，严格控制高耗能行业新增产能，推动钢铁、石化、化工等传统高耗能行业转型升级。积极发展战略性新兴产业，加快推动现代服务业、高新技术产业和先进制造业发展。

三、着力提升能源利用效率

完善能源消费双控制度，严格控制能耗强度，合理控制能源消费总量，建立健全用能预算等管理制度，推动能源资源高效配置、高效利用。继续深入推进工业、建筑、交通、公共机构等重点领域节能，着力提升新基建能效水平。

词语概念

“碳”即二氧化碳，“中和”即正负相抵。排出的二氧化碳或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消，这就是所谓的“碳中和”。

减少二氧化碳排放量的手段，一是碳封存，主要由土壤、森林和海洋等天然碳汇吸收储存空气中的二氧化碳，人类所能做的是植树造林。

二是碳抵消，通过投资开发可再生能源和低碳清洁技术，减少一个行业的二氧化碳排放量来抵消另一个行业的排放量，抵消量的计算单位是二氧化碳当量吨数。一旦彻底消除二氧化碳排放，我们就能进入净零碳社会。

碳中和是指企业、团体或个人在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，与其通过植树造林、节能减排等减少的温室气体总量互相抵消，实现零碳排放。要达到碳中和，一般有两种方法：一是通过特殊的方式去除温室气体，例如碳补偿。二是使用可再生能源，减少碳排放。

碳中和的概念最早在2020年9月22日第75届联合国大会上提出，我国正式承诺“二氧化碳排放量在2030年前达到峰值，在2060年前实现碳中和”。从我国参与的历次温室气体减排承诺可以看到，提出碳中和的终极目标并非心血来潮，而是对未来的精心规划。

实现碳中和方式

对电力与供热——用水、风电、核电、光伏等清洁能源代替化石能源，对传统能源行业进行供给侧改革，推进高压电网，智能电网，储能技术，分布式光伏技术的研发，完善新能源产业链，不仅能减少碳排放，还能降低我们对进口石油的依赖，提高能源自主性。

对制造与建筑业——使用低碳环保建筑材料，推广装配式建筑，通过把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，能够大幅减少建筑原材料与能源消耗、降低施工污染。

随着社会的不断发展，我们的生活水平越来越高。在过去，交通不是很发达，经济发展也相对比较缓慢，人与自然也能和谐相处，在很多数人记忆中天很蓝，水也很绿。而现在，我们的经济得到了很大提升，已经是世界第二经济大国，人们的收入也呈稳定上升的趋势，可是晚上我们很难看见天上的星星了，主要还是我们的发展对环境产生了一定的影响。

我们都明白，发展是国家的第一任务，只有不断发展，我们的实力才能得到别人的认可。但是我们不能以牺牲环境为代价，毕竟我们要保证后代子孙也能拥有良好的幻境。试想一下，如果我们现在不好好保护环境，任凭环境遭到人为的破坏，时间一长，最终我们会受到大自然的惩罚。

国家现在越来越重视环境，对企业提出了很多环境上的要求，包括企业开工前需要制定环境影响评价、生产的时候要制定应急预案、自行监测等等，在一定程度上保护了环境。同时，我国在联合国大会上提出我国将采取相关措施，保证在2030年前实现碳达峰，努力在2060前实现碳中和。那么什么是碳达峰，主要是碳排放进入平台期后，开始呈下降的阶段。

什么是碳中和呢？顾名思义，就是企业、团体等在一定时间内，直接或间接排放的碳总量，通过植树、节能等手段，抵消碳排放，从而实现碳中和。这对我国是一个重大的考验，因为我们都知道我国是煤炭需求大国，每天需要产生很多二氧化碳。这就需要相关企业优化产业结构，加快产业升级，开发新能源，与国家的发展目标保持一致。

同时，我们个人也要绿色出行，出门尽可能使用地铁、公交，减少使用汽车的频率，只有人人都尽一份心，我相信总有一天我们国家会实现碳中和。