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鲁玺副教授在负碳技术与大气污染协同治理方面取得重要进展

上传时间:2019-05-07 09:32:26      作者:实验室      浏览:438

 

        鲁玺副教授在负碳技术与大气污染协同治理方面取得重要进展,研究成果“生物质与煤共气化:环境友好型负碳排放电厂在中国的发展潜力”(Gasification of coal and biomass: a net carbon-negative power source for environment-friendly electricity generation in China)(DOI: 10.1073/pnas.1812239116)于4月8日长文发表于《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

       2015年巴黎气候变化大会进一步明确了本世纪全球平均气温上升幅度控制在2摄氏度以内的目标。大量研究表明实现这一全球气候目标离不开负碳能源技术的发展与利用。作为世界上最大的碳排放国家,从长远角度,中国应避免陷入碳密集型燃煤发电路径,并逐步实现从高碳排放的电力系统平稳过渡至低碳乃至负碳排放。就近期而言, 中国亟需解决由于化石燃料燃烧导致的空气污染问题。本研究基于Aspen Plus模型,首次评估了生物质与煤共气化及碳捕集技术(Coal/biomass co-gasification with carbon capture and storage, CBECCS)对中国碳排放和大气污染的影响及其经济效益。结果显示,当采用35%生物质添加量时,CBECCS系统可实现电力生产全生命周期的零碳排放,并将成本控制在0.6元/千瓦时以下。在CBECCS零碳排放系统情景下,利用全国25%的农作物秸秆可实现代替18.1%的总发电量, 并减少8.8亿吨的CO2排放。在空气污染较为严重的华北地区, 该系统可分别实现SO2、NOx、PM2.5和黑炭减排5.2%、3.6%、12.2% 和 3.8%。

 

 

传统燃煤电力系统、IGCC燃煤电力系统和CBECCS电力系统温室气体排放对比

      为实现大规模CBECCS技术电力生产,中国仍需要克服相关的技术与管理等一系列问题,例如生物质与煤共气化关键技术、高效的生物质收集系统、有效的碳价机制等。基于生物质的添加比例,该技术可以实现燃料从以煤为主向以生物质为主的逐渐过渡,因此在碳储藏能力和生物质产量较高的适宜地区,近期可进行CBECCS系统试点建设。此外,论文结尾讨论了生物质与煤共气化电厂的燃烧前碳捕集与两者混烧的传统电厂燃烧后碳捕集适用特性,指出两种技术路径的选择需要因地制宜。

 

中国各地区建设CBECCS零碳发电系统情景下空气污染物减排情况

 

      鲁玺副教授为论文的第一和通讯作者,哈佛大学Michael B. McElroy教授为共同通讯作者。合作者包括澳洲昆士兰大学曹亮博士、南京大学王海鲲教授、美国宾州州立大学彭暐助理教授、哈佛大学中国项目执行主任Chris Nielsen、华中科技大学杨晴副教授、伯克利大学沈波研究员、邢佳副教授、王书肖教授和蔡思翌博士。

       该研究得到了国家重点研发计划(2016YFC0208901)、国家自然科学基金项目(71690244,71722003)、国家环境保护空气污染源综合控制实验室、区域环境质量协同创新中心、环境模拟与污染控制国家重点联合实验室以及沃尔沃集团在清华大学绿色经济与可持续发展研究中心研究项目的支持。此外,哈佛中国项目团队得到哈佛全球研究所的“中国2030/2050:能源 和未来的环境挑战”项目支持。



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