碳中和技术导论 乔森 碳中和总论能源领域减碳技术以及典型行业碳中和技术 企业实践分析指南 化工钢铁行业中碳中和技术应用实

碳中和技术导论

乔森、刘毅 主编

开本:16

ISBN：9787122471086

化学工业出版社

内容简介

《碳中和技术导论》由河北工业职业技术大学与北控水务集团有限公司、日照钢铁控股集团有限公司共同编纂。教材系统地追溯了国内外碳中和技术的演进路径，内容涵盖碳中和总论、能源领域减碳技术以及典型行业的碳中和技术三个方面。本书通过引入企业实践中的真实案例帮助读者深入理解碳中和技术的概念、原理、政策，把握其当前的发展状况与未来发展趋势。读者将能够学习到氢能技术、二氧化碳捕集与封存技术等前沿知识，以及碳循环理论、碳排放核算等对碳中和决策至关重要的支撑技术。此外，教材还详细阐述了化工、钢铁等行业中的碳中和技术及其应用实例。
本书既可作为职业本科生态环境工程技术专业、高职专科环境工程技术等专业的教材，也适合作为碳中和领域的技术人员和管理人员的培训资料。

作者简介

乔森，硕士研究生，毕业于山东大学环境科学与工程学院，研究方向为生物柴油，参与相关课题1项，发表实用新型专利3件，论文1篇，指导学生获得全国职业院校学生技能大赛一等奖1项，二等奖1项，河北省职业院校学生技能大赛一等奖3项，获得全国职业院校技能大赛教学能力比赛二等奖1项，作为副主编出版全国高职高专规划教材《水污染控制》。

前 言

气候变暖是人类面临的重大全球性挑战，应对气候变化是全人类共同的事业。作为世界上的发展中国家，我国承诺力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，展现了负责任大国的使命与担当。党的二十大强调了生态文明建设和绿色发展的重要性。实现碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要把碳中和纳入生态文明建设整体布局。2021年7月，教育部正式发布了《高等学校碳中和科技创新行动计划》，提出了加快碳中和领域人才培养、专业建设、教材建设等重点任务。为积极响应教育部行动计划，河北工业职业技术大学联合北控水务集团有限公司、日照钢铁控股集团有限公司组建了校企“双元”教材开发团队，依托教育部供需对接就业育人项目、河北省职业教育生态环境工程技术专业教学资源库分项目建设，编写了《碳中和技术导论》教材，以期为实现国家碳中和目标贡献教育力量，培养具有创新能力和实践技能的碳中和技术高层次技能人才。
本教材追溯了国内外碳中和的技术路线，参考了国内外碳中和领域众多优秀书籍，聚焦各类技术最新动态和发展趋势，加强理论知识与案例分析的结合，适应我国碳中和目标的实际需要，从碳中和总论、能源领域减碳技术、典型行业的碳中和技术三个角度设计了编写内容，引入企业真实案例，让学生能够理解碳中和技术的概念和原理，了解其发展现状和趋势，掌握清洁能源技术、二氧化碳捕集封存技术、碳循环理论，以及碳排放核算等知识，掌握化工、生物制药等行业碳中和技术及应用。该教材既可以作为职业本科生态环境工程技术、高职专科环境工程技术等专业的专业课教材，又可以作为碳中和相关的技术、管理人员的培训教材。
本教材由河北工业职业技术大学乔森、刘毅任主编，付俊薇教授任主审，王兵、姚洁、郑锐任副主编。本教材共十一章，第一、三、四章由姚洁、孟熙扬、王兵编写；第二、七章和拓展学习章由刘毅、郑锐、汲智如编写；第五章由乔森编写；第六章由郭艺烁编写；第八章由张薇编写；第九章由李文红、李岩鹏编写；第十章由北控水务集团有限公司秦建明、冀广鹏、刘婧邈、刘子滢、魏斌和日照钢铁控股集团有限公司程仕勇、朱光东编写，数字资源和拓展阅读由姚洁、王兵整理。本教材的编写得到了众多学者和行业企业专家的宝贵意见和支持。对他们的无私奉献和专业指导，表示衷心的感谢。
由于碳中和技术涉及内容广、行业多，编者水平有限，本书难免有不足之处，希望读者多提意见，我们将不断修订和完善。
衷心希望通过这本《碳中和技术导论》，能够激发更多年轻人对碳中和科技的热情，培养他们成为推动社会进步和环境保护的中坚力量。让我们携手努力，为实现一个更加绿色、可持续的未来而不懈奋斗。
编者
2024年10月

目 录

第一章 全球气候变化、温室效应背景 001
第一节 全球气候变化的原因和影响001
一、全球气候变化的原因001
二、全球气候变化的影响003
第二节 温室气体与气候变化005
一、温室气体与温室效应005
二、温室效应与气候变化的关系007
三、气候变化减缓与适应路径008
思考题010
第二章 “双碳”相关术语及碳交易市场 012
第一节 “双碳”相关术语介绍012
一、碳排放012
二、碳汇与碳捕集014
三、碳达峰与碳中和014
四、碳税与碳关税015
五、科学碳目标016
六、碳足迹016
七、碳资产管理016
第二节 碳交易市场的产生与发展形态017
一、减排目标、成本与可控性017
二、低碳经济模式定义020
三、全球碳交易市场的发展形态026
第三节 国内外碳排放现状033
一、中国碳排放基本特征研究033
二、全球碳排放044
思考题049
第三章 国内外应对“双碳”政策、措施、挑战和机遇 050
第一节 国外应对“双碳”政策、措施050
一、国际公约050
二、国际应对措施052
第二节 国内应对“双碳”政策、措施057
一、国内政策057
二、国内应对措施065
第三节 我国“双碳”道路上的挑战和机遇071
一、我国“双碳”道路上的挑战071
二、我国“双碳”道路上的机遇073
思考题075
第四章 清洁能源 076
第一节 氢能076
一、氢能的制备077
二、氢能的储运080
三、氢能的应用081
四、氢能发展的制约084
第二节 水能084
一、水能资源084
二、水能开发085
第三节 太阳能087
一、太阳能产业发展背景087
二、太阳能光伏光热的综合利用087
三、太阳能光伏光热综合利用的优点088
四、太阳能光伏光热综合利用技术的应用途径089
第四节 核能090
一、核能产业发展情况090
二、核能综合利用091
三、耐事故燃料开发091
四、智慧核电建设091
五、模块化小型反应堆技术092
六、新一代核电技术093
七、乏燃料后处理及放射性废物处理与处置095
思考题095
第五章 降碳与循环利用技术 096
第一节 固体废物处置与循环利用096
一、固体废物的产生096
二、固体废物的分类097
三、固体废物的危害098
四、固体废物的控制099
五、固体废物处置与循环利用和降碳之间的关系100
六、固体废物的处置与循环利用措施101
第二节 水处理中的降碳技术105
一、污水的产生和分类105
二、污水中的污染物及其危害106
三、污水处理行业中的碳排放106
四、低碳污水处理措施107
思考题109
第六章 二氧化碳的捕集、运输、封存及资源化技术 110
第一节 二氧化碳的捕集技术110
一、二氧化碳捕集的技术路线110
二、二氧化碳捕集的方法113
第二节 二氧化碳的运输技术120
一、二氧化碳在运输过程中的状态120
二、二氧化碳的运输121
第三节 二氧化碳的封存技术122
一、二氧化碳的地质封存122
二、二氧化碳的海洋封存123
三、二氧化碳的矿物化封存124
四、二氧化碳的焦油砂封存124
第四节 二氧化碳的资源化技术125
一、二氧化碳的直接利用125
二、二氧化碳的化学转化129
三、二氧化碳的生物转化131
思考题132
第七章 化工行业碳中和技术 133
第一节 化工行业与碳中和133
一、化工行业的“碳”在哪里133
二、化工行业“脱碳”行动指南134
第二节 化工全产业链碳减排技术135
一、过程节能增效碳减排技术135
二、产品提质耐用碳减排技术135
三、废弃聚合物循环碳减排技术136
四、工业共生技术136
五、非二氧化碳温室气体减排技术136
第三节 零碳原料和零碳能源替代技术137
一、零碳原料制备化学品技术137
二、零碳电力及零碳非电能源替代138
第四节 二氧化碳制备化学品碳负排技术139
一、二氧化碳耦合绿氢的转化技术139
二、二氧化碳直接转化碳负排技术139
第五节 信息碳中和技术路径140
一、大数据技术实现碳排放精准计量及预测140
二、AI实现能源高效调度利用141
三、物联网支撑工业运行节能技术142
思考题143
第八章 生物制药行业碳中和技术 144
第一节 生物制药行业过程降碳技术144
一、生物制药工业生产及用能特点144
二、生物医药企业数字化转型145
三、生物制药领域一次性使用技术146
四、生物制药领域膜分离技术147
五、生物制药领域真空冷冻干燥技术148
六、其他相关技术1