"1.院士領銜——本書由我國化工界知名院士金湧先生領銜編著，參編作者均為各個領域有作為的專家，內容涵蓋豐富，包含了碳中和各個領域的內容，可參考性強。2.集眾家之長——《2060中國碳中和》內容包含了學術界、工業界、經濟界有作為的專家，編寫內容均來自自身多年的研究積累，本書集各家單位的研究成果於一身，您在閱讀本書時能體會到不同專家的視野，並能在各種技術中啟發交叉融合、融彙貫通的研究思路。3.跨界融合——本書不僅包括生態工業、流程再造低碳技術、二氧化碳利用技術、化石資源低碳利用技術，更有全新等

●第1章緒論001
1.1素代謝與我國碳中和的挑戰與機遇001
1.2產業結構轉型是實現碳中和的必由之路003
1.3可再生能源技術為近零碳電力繫統的基礎004
1.4從化石燃料時代轉變為化石材料時代005
1.5發展循環經濟，實現能源梯級利用和資源循環利用006
1.6科技創新是實現碳中和的根本途徑008

第2章碳中和科學基礎—二氧化碳代謝機制010
2.1二氧化碳的自然代謝010
2.1.1碳的地球化學特征010
2.1.2含碳物質在自然界中的相互作用關繫011
2.1.3大氣中的二氧化碳含量的變遷012
2.2二氧化碳的人為排放013
2.2.1溫室氣體的核算範圍013
2.2.2溫室氣體排放占比014
2.2.3中國的溫室氣體排放清單016
2.3中國基本二氧化碳流圖018
2.3.1中國二氧化碳排放途徑018
2.3.2中國二氧化碳流圖分析020
2.4碳循環經濟022
2.4.1碳循環經濟的內涵和理論基礎022
2.4.2碳循環經濟“4R”原則024
2.4.3碳循環經濟的重要指導意義026
2.5碳中和與經濟的協調發展027
2.5.1“碳中和”對經濟增長的短期影響028
2.5.2“碳中和”對經濟發展的長期效應028
2.5.3“碳中和”目標為我國經濟發展帶來的挑戰030
2.6碳達峰與碳中和背景下的科技創新031
2.6.1能源部門031
2.6.2建築部門032
2.6.3交通部門032
2.6.4工業部門032
2.6.5負排放技術033
參考文獻034

第3章全球氣候變化—人類面臨的挑戰037
3.1發達國家碳達峰歷程的研究、啟示與借鋻037
3.1.1經濟社會發展與能源消費及碳排放的關繫037
3.1.2發達國家發展經歷對我國的啟示038
3.2應對氣候變化已達成共識038
3.3巴黎協定中升溫控制在1.5℃和2℃兩種情景039
3.4世界各國應對氣候變化的政策041
3.4.1氣候目標—歐盟的淨零排放之路041
3.4.2美國能源和氣候新計劃042
3.5中國的碳達峰與碳中和045
3.5.1中國能源結構的特點045
3.5.2中國碳排放現狀047
3.5.3中國提出的碳達峰與碳中和目標048
參考文獻048

第4章中國碳達峰路徑和預測050
4.1中國歷年碳排放050
4.2碳排放環節分解051
4.2.1工藝過程051
4.2.2能源活動051
4.3碳排放前景分析052
4.4碳達峰驅動力模型052
4.4.1模型建立052
4.4.2模型計算與評價053
4.4.3未來預測055
4.5碳達峰路徑圖059
參考文獻060

第5章中國碳中和路徑和前景062
5.1中國碳中和主要因素062
5.1.1工業062
5.1.2建築063
5.1.3交通063
5.1.4可再生能源063
5.1.5碳捕集利用065
5.2碳中和情景分析065
5.2.1基準情景066
5.2.2低減排情景067
5.2.3高減排情景068
5.2.4對比分析068
5.3碳中和路線圖069
5.3.1降低能耗總量069
5.3.2發展零碳電力069
5.3.3化石資源化利用070
5.3.4植樹造林與CCUS技術070
5.3.5碳中和總體藍圖070
參考文獻071

第6章中國碳中和目標下能源轉型路徑073
6.1概述073
6.1.1能源及其分類073
6.1.2中國能源結構074
6.2中國能源流與碳流076
6.2.1中國能源流076
6.2.2中國能源加工轉換079
6.2.3中國能源終端消費081
6.2.4中國碳流083
6.3碳中和目標下中國能源轉型084
6.3.1常規能源高效利用085
6.3.2新能源開發利用089
6.3.3CCUS技術093
6.4碳中和目標下中國能源轉型展望097
參考文獻098

第7章邁向零碳電力繫統102
7.1電力繫統發展總體思路102
7.1.1國內外電力繫統技術現狀102
7.1.2我國電力繫統發展趨勢106
7.1.3電力繫統技術瓶頸與挑戰107
7.2火電電力108
7.2.1火電效率提高技術110
7.2.2火電發展方向：IGCC和調峰電站113
7.3新能源電力117
7.3.1光伏117
7.3.2風能124
7.3.3水力發電（含河流海洋）133
7.3.4核能139
7.3.5地熱142
7.3.6其他新能源電力150
7.4以新能源為主體的新型電力繫統154
7.4.1高比例新能源並網支撐技術154
7.4.2新型電力繫統運行控制技術158
7.4需求側資源供需互動技術160
7.4.4新型電力繫統能量存儲技術163
7.5碳中和目標下的零碳電力繫統166
7.5.1氫能制-儲-輸-用全產業鏈促進電力繫統零碳化166
7.5.2可再生能源制氫呈現高速發展趨勢168
7.5.3氫轉X具有廣闊的應用前景169
7.5.4燃料電池領域核心技術逐步突破170
參考文獻171

第8章開啟化石資源低碳利用的新時代174
8.1化石資源利用目標的轉變174
8.1.1化石資源利用策略174
8.1.2化石資源利用科技創新174
8.2石油資源低碳利用176
8.2.1從石油到化工品176
8.2.2傳統石油的催化裂化技術177
8.2.3石油低碳利用新技術179
8.3煤低碳利用184
8.3.1煤化工產品的高端產品轉化185
8.3.2煤低碳利用新技術195
8.4天然氣低碳利用201
8.4.1天然氣化工概述201
8.4.2天然氣傳統化工工藝203
8.4.3天然氣氧化制乙炔及乙烯205
8.4.4天然氣轉化研究新進展208
8.4.5天然氣低碳利用展望209
8.5低碳化工下的環境保護與永續發展210
8.5.1用碳納米管吸附揮發性有機化合物210
8.5.2工業尾氣低碳利用技術—一氧化碳生物發酵制乙醇216
8.5.3利用工業廢液作吸收劑捕集廢氣中CO2220
8.5.4利用中空纖維膜捕集CO2工藝223
8.5.5利用生物法處理揮發性有機化合物226
8.6化石資源零碳利用的新時代229
參考文獻229

第9章再造基礎工業低碳流程233
9.1鋼鐵行業低碳技術233
9.1.1鋼鐵行業發展現狀233
9.1.2鋼鐵行業低碳關鍵技術235
9.1.3在碳中和發展中的展望238
9.2有色金屬行業低碳技術239
9.2.1有色金屬行業發展現狀239
9.2.2有色金屬行業低碳關鍵技術239
9.2.3在碳中和發展中的展望242
9.3水泥金屬行業低碳技術243
9.3.1效能提高技術243
9.3.2水泥窯協同處置技術244
9.3.3熟料替代技術244
9.3.4替代燃料技術245
9.3.5替代原材料技術246
9.4化肥行業低碳技術248
9.4.1有機肥的制備與施用248
9.4.2微生物肥的制備與施用251
9.4.3配方施肥策略252
9.5零碳建築253
9.5.1建築運行過程中的直接碳排放253
9.5.2建築運行過程中的間接碳排放254
9.5.3建築建造和維修導致的間接碳排放255
9.5.4建築運行過程中非二氧化碳類溫室氣體排放256
9.6零碳交通256
9.6.1交通運輸部門能耗和碳排放現狀256
9.6.2電能的應用及展望258
9.6.3氫能的利用與展望259
9.6.4生物質能的利用與發展260
9.6.5總結與展望261
9.7新型低碳工業261
9.7.1能源互聯網262
9.7.2新型綠色電力體繫263
9.7.3新型綠色工業園區265
9.7.4蓬勃發展的新型低碳工業266
參考文獻268

第10章儲能技術支撐可再生能源的規模化274
10.1儲能技術與產業274
10.1.1可再生能源與儲能技術的關繫274
10.1.2發展規模化儲能技術基本準則277
10.1.3電化學儲能技術性能比較278
10.2物理儲能280
10.2.1抽水蓄能280
10.2.2壓縮空氣儲能285
10.2.3飛輪儲能290
10.2.4儲熱295
10.2.5儲冷300
10.2.6新型物理儲能304
10.3電化學儲能311
10.3.1鋰離子電池311
10.3.2鋰硫電池314
10.3.3固態電池317
10.3.4鈉離子電池320
10.3.5液流電池323
10.3.6水繫電池331
10.3.7電介質薄膜電容器332
10.3.8超級電容器335
10.3.9高功率電池342
10.3.10液態金屬電池345
10.3.11新型化學儲能346
參考文獻352

第11章氫能替代與零碳能源357
11.1碳中和背景下的氫能357
11.1.1能源載體的評價指標體繫357
11.1.2零碳替代技術路線判據358
11.1.3現有工業體繫中的氫358
11.1.4碳中和推動“物質氫”向“能源氫”轉變362
11.2可再生清潔能源制氫技術362
11.2.1電解水制氫技術概述362
11.2.2電解水制氫催化材料363
11.2.3電解水制氫膜材料365
11.2.4電解水制氫過程367
11.2.5可再生能源電解水制氫展望372
11.3零碳排放的氫能應用373
11.3.1燃料電池373
11.3.2零碳排放的新型化工繫統382
11.4未來氫能產業發展386
11.4.1制氫技術與產業格局的演變386
11.4.2氫能應用場景預測與分析388
11.4.3氫能產業發展的機遇與挑戰390
參考文獻391

第12章二氧化碳的捕集、利用和封存394
12.1二氧化碳捕集技術394
12.1.1二氧化碳分離方法394
12.1.2燃燒前捕集技術398
12.1.3燃燒後捕集技術399
12.1.4富氧燃燒捕集技術399
12.1.5捕集技術的總結401
12.2二氧化碳利用技術402
12.2.1驅油402
12.2.2驅水405
12.2.3驅氣407
12.2.4二氧化碳礦化411
12.2.5二氧化碳其他新應用420
12.3二氧化碳封存技術424
12.3.1封存技術的分類及原理424
12.3.2封存技術的發展現狀425
12.3.3封存技術的挑戰及發展趨勢427
參考文獻428

第13章二氧化碳的化學轉化434
13.1碳還原CO2制CO435
13.1.1碳還原CO2制CO熱力學435
13.1.2碳還原CO2制CO動力學436
13.1.3碳還原CO2制CO反應器437
13.2甲烷-二氧化碳重整制合成氣440
13.2.1甲烷-CO2重整反應熱力學440
13.2.2甲烷-CO2重整反應催化劑441
13.2.3甲烷-CO2重整反應器442
13.3二氧化碳合成甲醇444
13.3.1二氧化碳直接加氫合成甲醇熱力學444
13.3.2二氧化碳直接加氫合成甲醇反應機理445
13.3.3二氧化碳直接加氫合成甲醇動力學446
13.3.4二氧化碳直接合成甲醇反應器446
13.3.5二氧化碳直接加氫合成甲醇工業實施448
13.3.6二氧化碳間接法制甲醇448
13.3.7電催化CO2還原制甲醇449
13.4二氧化碳合成乙醇449
13.4.1二氧化碳加氫直接合成乙醇449
13.4.2二氧化碳通過逆水煤氣變換合成乙醇451
13.4.3CO2/CH4重整制乙醇452
13.4.4光/電催化CO2還原制乙醇452
13.4.5生物質熱解+CO2重整+CO發酵制乙醇453
13.5二氧化碳合成碳酸酯453
13.5.1二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯454
13.5.2二氧化碳與環氧化合物直接合成聚碳酸酯457
13.5.3CO2與烯烴直接環氧化和環加成制環狀碳酸酯458
13.6CO2加氫直接制航空燃料460
13.6.1綠色航空燃料與傳統制備工藝460
13.6.2CO2加氫直接制航空燃料460
參考文獻462

第14章新興碳金融政策465
14.1碳稅分析466
14.1.1碳稅理論分析466
14.1.2碳稅面臨的一些問題466
14.1.3各國碳稅法律制度的比較及借鋻467
14.1.4文獻分析468
14.2碳交易分析471
14.2.1碳排放權理論分析471
14.2.2碳排放權交易面臨的問題472
14.2.3碳排放權制度借鋻473
14.3碳金融創新474
14.3.1綠色債券474
14.3.2期貨市場的建立476
14.3.3碳排放權質押476
14.3.4碳交易保險和碳主題基金477
14.3.5綠債支持生態產品價值實現的實踐效果477
參考文獻480

第15章全員行動實現碳中和482
15.1生活消費減碳482
15.1.1生活消費範圍界定及其碳排放構成482
15.1.2客觀社會因素對生活消費碳排放的影響485
15.1.3主觀心理因素對生活消費碳排放的影響487
15.1.4生活消費減碳的繫統策略489
15.2飲食：食品與生態農業490
15.2.1中國飲食正在經歷快速變革490
15.2.2飲食帶來的碳足跡不容忽視490
15.2.3低碳農業對飲食碳減排的作用491
15.2.4減少食物浪費對飲食碳減排的作用492
15.3住房：低能耗建築，零碳取暖制冷493
15.4出行：新能源車與共享交通496
15.4.1發展新能源交通工具496
15.4.2完善綠色公共交通繫統498
15.4.3建設電動汽車充電基礎設施499
15.4.4倡導共享交通出行模式500
15.5其他：垃圾分類與固廢處理500
15.5.1中國生活垃圾排放現狀500
15.5.2生活固廢收運與處理中的碳排放502
15.5.3生活固體廢物的碳減排策略504
15.6全員碳賬戶測算和實踐506
15.6.1實踐路徑506
15.6.2企業碳賬戶場景507
15.6.3公眾碳賬戶場景509
15.6.4區域“碳家底”場景509
15.6.5未來展望509
參考文獻510

跋512

為應對全球氣候變化，中國政府承諾努力爭取2060年前實現碳中和，這給各行各業帶來了戰略性變革。碳中和起步階段，尚缺乏比較繫統的指導性策略。《2060中國碳中和》的作者以清華大學化學工程繫為主體，聯合國內多個高校院所，由多位院士專家組成，集各家之長形成高水平創作團隊。內容基於60餘位作者多年工作積累，在二氧化碳代謝、氣候變化等基礎內容之上，主要闡述我國碳達峰碳中和的路徑與前景、能源轉型路徑、化石資源低碳利用、再造基礎工業低碳流程、二氧化碳捕集利用與化學轉化、可再生能源與氫能規模化利用等低碳技術，比較全面繫統地對我國碳中和前景與路徑進行研究和闡述，為我國各級管理部門和各行業開展碳達峰碳中和相關工作提供戰略參考和技術支撐。本書可供化工、冶金、能源工程等專業的研究人員，政府機構、管理單位人員參考閱讀，也可供相關專業高校院所的師生參考。