文章題目：Worldwide carbon neutrality transition? Energy efficiency, renewable, carbon trading and advanced energy policies

關(guān)鍵詞：Carbon neutrality; Energy policy; Renewable energy; Energy storage; Energy flexible?buildings; Energy/carbon trading

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772970223000135

?????近日，香港科技大學(xué)周躍寬教授團隊在Energy Reviews發(fā)表文章“Worldwide carbon neutrality transition? Energy efficiency, renewable, carbon trading and advanced energy policies”, 該文章詳細探討了建筑行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型的新路徑，從零能耗建筑，零碳建筑，能源/碳交換等方面對清潔能源和可再生能源的使用進行了深入探討，為實現(xiàn)碳中和轉(zhuǎn)型進行了探索及趨勢展望。

01?內(nèi)容簡介

????1.?Introduction?（前言）

????2.?Literature review, scientific gaps and contributions?（文獻調(diào)研，科學(xué)差距和貢獻）

????????2.1.?Decarbonization in buildings and transportations?（建筑和交通的脫碳）

????????2.2.?Low-carbon industry with CCUS?（低碳產(chǎn)業(yè)與CCUS）

????????2.3.?Energy policy for carbon neutrality transition?（碳中和轉(zhuǎn)型的能源政策）

????????2.4.?Scientific gaps and contributions?（科學(xué)差距與貢獻）

????3.?Methodology?（方法論）

????4.?State-of-the-art review on worldwide energy structure and energy consumption??（世界能源結(jié)構(gòu)與能源消費研究進展）

????????4.1.?Worldwide energy structure and energy consumption （世界能源結(jié)構(gòu)與能源消費）

????????4.2.?Global comparison in renewable energy utilization in national energy structure and strategy （可再生能源利用在各國能源結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)略上的全球比較）

????5.?Global development status on energy strategy towards carbon neutrality target?（實現(xiàn)碳中和目標的全球能源戰(zhàn)略發(fā)展現(xiàn)狀）

????????5.1.?Low-energy buildings （低能耗建筑）??

????????5.2.?Zero-energy buildings with renewable and cleaner energy resources （使用可再生和清潔能源的零能耗建筑）? ??

????????????5.2.1.?Renewable energy resources （可再生能源）? ??

????????????5.2.2.?Advanced storages for power supply reliability?（先進的電源可靠性存儲）??

????????5.3.?Direct current (DC) buildings （直流(DC)建筑）??

????????5.4.?Energy flexible buildings （能源靈活建筑）

????6.?Energy/carbon trading strategy and policy?（能源/碳交易戰(zhàn)略和政策）

????????6.1.?Peer-to-peer (P2P) energy trading strategy （點對點能源交易策略）??

????????6.2.?Building-grid trading strategy and economic tariff （并網(wǎng)交易策略與經(jīng)濟電價）?

????????????6.2.1.?Building-district heating and cooling grids?（建筑-區(qū)域供熱和供冷網(wǎng)）? ?

????????????6.2.2.?Building-district power grid?（建筑小區(qū)電網(wǎng)）? ??

????????????6.2.3.?Other grids?（其他電網(wǎng)）??

????????6.3.?Building-transportation energy trading?（建筑運輸能源交易）??

????????6.4.?Carbon trading in districts （地區(qū)碳交易）

????7.?Frontier guidelines in future decarbonisations across regions and districts?（跨地區(qū)和地區(qū)未來脫碳的前沿指導(dǎo)方針）

????????7.1.?China?（中國）??

????????7.2.?EU （歐盟）??

????????7.3.?Japan?（日本）??

????????7.4.?USA?（美國）

????8.?Discussion and conclusion （結(jié)論與討論）

02?內(nèi)容亮點

????1、探索了全球建筑、交通和工業(yè)的碳中和路徑；

????2、探討了建筑物中的能源/碳流包括點對點能源交易、新能源汽車和碳排放交易；

????3、以補貼可再生能源為主，權(quán)衡優(yōu)惠電價和經(jīng)濟壓力；

????4、討論了全球能源政策的可靠性、可轉(zhuǎn)移性和可復(fù)制性。

03?內(nèi)容導(dǎo)讀

????碳排放是全球能源消耗的一大指標，2000年以來，全球碳排放量都在增加。顯然，碳排放量在發(fā)展中國家(如中國和印度)呈上升趨勢，而在發(fā)達國家則保持穩(wěn)定。例如，中國的碳排放總量從2000年的40億噸增加到2030年的140億噸左右。因此，制定相應(yīng)的措施來減少二氧化碳的排放是非常必要的。

????可再生能源利用在國家能源結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)略中的全球比較表明：

????????1）傳統(tǒng)能源（如煤炭、石油和天然氣）在能源結(jié)構(gòu)總量中所占的比例仍然相對較高（中國92.7%，英國82%，歐盟69%，澳大利亞94%，美國79%）；

????????2）能源消耗主要集中在建筑、交通和工業(yè)部門；

????????3）中國能源種類不如其他國家多樣化，中國可再生能源占比略低；

????????4）中國的可再生能源使用量（4.8%）相對低于歐盟28國（25.5%）。

????因此，對于中國的碳中和轉(zhuǎn)型，增加能源類型（如生物燃料、可再生能源、水能）的多樣性，均衡比例，提高可再生能源在國家能源結(jié)構(gòu)中的比重是有效的途徑。

????從能源供應(yīng)方面來看，天然氣、太陽能、風能、海洋能、核能、垃圾焚燒發(fā)電等多種低碳能源資源是更好的選擇。為了確保供能的可靠性和穩(wěn)定性，可以設(shè)計儲能，如熱、電和氫儲能。然后，能源將分配給最終用戶，如建筑、運輸和工業(yè)。而脫碳路線主要包括碳替代、碳減排、碳封存和碳循環(huán)。

????中國的碳中和路徑包括：

????????1）碳稅；

????????2）碳捕獲；

????????3）碳替代；

????????4）建筑和運輸電氣化；

????????5）可再生能源部署。

????2020年中國的碳強度比2005年降低了48.4%。碳中和轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟包括減少化石能源消耗、大規(guī)模部署負排放技術(shù)、發(fā)展和建立全國性的“綠色市場”。

04?重要結(jié)論

????本文討論了全球能耗以及碳排放，并確定了碳減排的重要性，同時通過可再生能源的分布和比較探討了中國碳中和轉(zhuǎn)型的可能策略。此外文章還展望了可進行的脫碳路線，包括碳替代，碳減排，碳封存和碳循環(huán)。

????1、增加能源類型的多樣性

????在全球范圍內(nèi)對能源來源的比較表明，傳統(tǒng)能源（如煤炭、石油和天然氣）仍然在總能源結(jié)構(gòu)中具有相對較高的比例（如中國的92.7%，英國的82%，歐盟的69%，澳大利亞的94%，美國的79%）。此外，相對于歐盟28個成員國（25.5%）, 中國的清潔能源使用比例相對較低（4.8%）。因此，對于中國的碳中和轉(zhuǎn)型，增加能源類型的多樣性（例如生物燃料、可再生和水電），并提高國家能源結(jié)構(gòu)中可再生能源的比例是有效的途徑。

????2、推動清潔能源的供應(yīng)

????零能耗建筑需要清潔能源供應(yīng)，需要政府和經(jīng)濟市場的支持。然而，上網(wǎng)電價激勵不足(可再生能源市場滲透率低)和巨大的經(jīng)濟壓力(可再生能源系統(tǒng)投資高)之間的沖突需要權(quán)衡策略，將來自政府的經(jīng)濟壓力只分配給政府和最終用戶。此外，上網(wǎng)電價僅適用于太陽能光伏和風力渦輪機，具體政策因地區(qū)而異。例如，香港的上網(wǎng)電價為2.4-4.1元/千瓦時，而中國大陸僅為0.3元/千瓦時。在風能方面，英國的上網(wǎng)電價最高，為1.58元/千瓦時，而中國最低，為0.75/0.85元/千瓦時。

????3、推動能源/碳交易

????能源/碳交易將顯著影響可再生能源利用率、終端用戶積極安裝可再生系統(tǒng)或參與電動汽車互動的接受度。然而，能源/碳交易的廣泛應(yīng)用還有很長的路要走，主要原因包括：i）建筑物中不成熟的能源/碳交易原則；ii）不同參與者之間多向交易行為的不清晰邊界；iii）平等的成本效益分配規(guī)則；iv）節(jié)能舉措、脫碳化和碳交易之前的互聯(lián)關(guān)系。

????4、全球各地區(qū)去碳化路徑不同

????全球各地區(qū)和國家的去碳化路徑有所不同。在中國大陸，節(jié)能、可再生能源供應(yīng)、電氣化和CCUS顯示出22%（3.3億噸CO2）、20%（2.99億噸CO2）、30%（4.5億噸CO2）和28%（4.2億噸CO2） 的去碳化潛力。在香港特別行政區(qū)，CO2排放可以分別通過交通領(lǐng)域（3.2%、720萬噸）、CCUS（33%、734萬噸）、建筑領(lǐng)域（39.1%、871萬噸）、電力供應(yīng)領(lǐng)域（68.6%、1527萬噸）和綜合減排策略（82.4%、1834萬噸）來實現(xiàn)。此外，在歐洲、日本和美國也有類似的趨勢，主要關(guān)注電力供應(yīng)和建筑環(huán)境。在日本，碳減排量分別為191 Mt（42%）、176 Mt （40%）、67 Mt（32%）和70 Mt（55%）的電力、工業(yè)、交通和建筑領(lǐng)域。

作者簡介：

周躍寬博士，助理教授，香港科技大學(xué)(廣州) 可持續(xù)能源與環(huán)境學(xué)域，香港科技大學(xué)機械與航空航天系附屬助理教授。國際能源會議CUE 2020最佳論文獎獲得者，第二屆華人能源與人工環(huán)境國際學(xué)術(shù)會議優(yōu)秀博士生獎獲得者，入選全球前 2% 頂尖科學(xué)家（前1%，2022美國斯坦福大學(xué)），國際科學(xué)組織Vebleo 協(xié)會會士（Vebleo fellow）。目前在Cell子刊，Energy & Environmental Science, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Applied Energy, Energy Conversion and Management等國際Top期刊發(fā)表論文超過60篇,總引用量近2000次，H-index 30，3篇入選國際高被引論文(ESI 1%)，主編國際專著1部（Digitalization and Machine Learning for Integrated Smart Building-Transportation Energy Systems, Elsevier），參與國際專著重要章節(jié)7部。國際期刊Energy Reviews, Carbon Footprint編委，北京能源與環(huán)境學(xué)會理事會理事。周博士的研究旨在通過清潔能源生產(chǎn)、節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計和運行、智慧能源集成創(chuàng)新、人工智能預(yù)測和優(yōu)化等技術(shù)，實現(xiàn)低碳建筑與可持續(xù)區(qū)域能源系統(tǒng)，緩解氣候變化，實現(xiàn)建筑領(lǐng)域碳中和，研究涉及跨學(xué)科領(lǐng)域和多學(xué)科交叉，包括材料工程、熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、可再生能源工程、能源經(jīng)濟學(xué)和人工智能等。

引用信息：

Yuekuan Zhou,Worldwide carbon neutrality transition? Energy efficiency, renewable, carbon trading and advanced energy policies,?Energy Reviews?(2023),?2,?100026.?

Energy Reviews

簡介

????《Energy Reviews》是由深圳大學(xué)主辦，聯(lián)合 Elsevier出版集團創(chuàng)辦的一本國際性、跨學(xué)科、高質(zhì)量開放獲取?(Open Access)?學(xué)術(shù)期刊，由謝和平院士擔任創(chuàng)刊主編，美國工程院Derek Elsworth院士、中國科學(xué)院何雅玲院士、李永舫院士、香港理工大學(xué)倪萌教授擔任聯(lián)合主編。發(fā)表能源領(lǐng)域前沿方向、最新進展、發(fā)展趨勢、權(quán)威觀點等高質(zhì)量學(xué)術(shù)文章，構(gòu)建全球能源一流成果和一流學(xué)者的合作交流平臺，向公眾傳播有影響力的能源領(lǐng)域研究成果。接收包括但不限于能源研究的新理論、新方法和新技術(shù);?能源研究的多學(xué)科（材料、物理、化學(xué)、生物等）交叉融合探索技術(shù);?化石能源低碳利用與CCUS;?氫能、可再生能源與儲能先進技術(shù);?新型能源轉(zhuǎn)換方式探索與應(yīng)用;??能源領(lǐng)域現(xiàn)代信息技術(shù)（人工智能，大數(shù)據(jù)）等相關(guān)方向的優(yōu)質(zhì)稿件。

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