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碳减排系统工程：理论方法与实践


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碳减排系统工程：理论方法与实践
  • 书号：9787030762900
    作者：魏一鸣等
  • 外文书名：
  • 装帧：圆脊精装
    开本：16
  • 页数：486
    字数：600000
    语种：zh-Hans
  • 出版社：科学出版社
    出版时间：2023-08-01
  • 所属分类：
  • 定价： ￥288.00元
    售价： ￥227.52元
  • 图书介质:
    纸质书

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碳减排工程的科学实施与系统管理对于实现碳中和目标至关重要。本书全面介绍了作者及其团队在长期开展碳减排研究和实践的基础上，提出并形成的碳减排系统工程理论、技术及实践体系。上篇围绕碳减排过程中面临的短期减排与长期减排、局部减排与整体减排、政府管制与市场机制、发展与减排四大均衡难题，创建了碳减排系统工程理论，简称“时-空-效-益”统筹理论。中篇在“时-空-效-益”统筹理论指导下，建立了碳减排系统工程技术，即碳减排路径设计与系统优化技术，自主研制并成功开发了综合评估技术体系和平台，简称中国气候变化综合评估模型（C3IAM）。下篇在“时-空-效-益”统筹理论指导下，采用碳减排路径设计与系统优化技术，围绕碳捕集、利用与封存（CCUS）这一典型碳减排工程，聚焦项目可行性评价、工程选址、基础设施规划、进度管理、运营优化、风险管理等工程实践应用。最后面向我国碳达峰碳中和战略，系统研究了我国实现“双碳”目标所涉及的四对核心关系，创建了相关路径优化方法，研究提出了我国实现碳达峰碳中和的时间表与路线图。
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    上篇 碳减排系统工程“时-空-效-益”统筹理论体系
    第1章 绪论 3
    1.1 全球及主要地区气候减缓行动 3
    1.2 碳达峰与碳中和 5
    1.3 碳减排工程及其技术体系 7
    1.4 碳减排工程相关研究进展 11
    1.5 本章小结 31
    第2章 碳减排系统工程及其“时-空-效-益”统筹原理 32
    2.1 碳减排系统工程定义 32
    2.2 碳减排系统工程特征 34
    2.3 碳减排系统工程体系 35
    2.4 碳减排系统工程难题 37
    2.5 碳减排系统工程“时-空-效-益”统筹内涵 42
    2.6 碳减排系统工程“时-空-效-益”统筹理论与技术及实践 45
    2.7 本章小结 49
    第3章 时间统筹：短期与长期协同 50
    3.1 短期减排与长期减排 50
    3.2 跨期均衡路径选择 53
    3.3 贴现率参数选择 58
    3.4 时间统筹方法：跨期分配模型 64
    3.5 本章小结 65
    第4章 空间统筹：局部与整体协同 66
    4.1 局部减排与整体减排 66
    4.2 社会福利权重的选择 69
    4.3 碳减排责任分担规则 70
    4.4 空间统筹方法：减排责任的代内权衡 73
    4.5 本章小结 75
    第5章 效率统筹：政府管制与市场机制协同 76
    5.1 政府管制与市场机制 76
    5.2 效率统筹理论 86
    5.3 效率统筹方法：减排资源的最优配置 92
    5.4 本章小结 99
    第6章 收益统筹：发展与减排协同 100
    6.1 发展与减排 100
    6.2 收益统筹理论 104
    6.3 收益统筹方法：发展与减排的协同权衡 117
    6.4 本章小结 122
    中篇 碳减排路径设计与系统优化技术
    第7章 碳减排路径设计技术 125
    7.1 碳减排路径设计的现实需求 125
    7.2 系统优化技术是碳减排路径设计的主流工具 127
    7.3 综合评估模型的发展历程与现状 128
    7.4 基于“时-空-效-益”统筹的系统优化方法 133
    7.5 本章小结 136
    第8章 综合评估平台（C3IAM）总体设计 137
    8.1 综合评估技术体系 137
    8.2 气候系统和社会经济系统耦合技术 139
    8.3 多源数据耦合技术 146
    8.4 综合评估情景设置 150
    8.5 本章小结 152
    第9章 行业与区域碳减排技术系统 154
    9.1 国家能源技术模型 154
    9.2 电力行业 156
    9.3 钢铁行业 161
    9.4 水泥行业 165
    9.5 化工行业 170
    9.6 有色行业（铝冶炼行业） 174
    9.7 建筑行业 178
    9.8 交通行业 180
    9.9 区域协同碳达峰碳中和路径优化方法 183
    9.10 本章小结 187
    第10章 经济系统 188
    10.1 全球多区域最优经济增长模型体系 188
    10.2 能源与环境政策分析模型 202
    10.3 本章小结 212
    第11章 气候系统 214
    11.1 基本原理 214
    11.2 碳循环过程 215
    11.3 气候系统模型的简化框架 218
    11.4 宏观经济影响评估模块 223
    11.5 农业影响评估模块 224
    11.6 人体健康影响评估模块 225
    11.7 极端事件影响评估模块 226
    11.8 本章小结 227
    第12章 土地利用系统 228
    12.1 基本原理 228
    12.2 食物需求模型 229
    12.3 土地生产活动生物物理参数 230
    12.4 土地利用分配机制 230
    12.5 本章小结 236
    第13章 全球减排路径设计与评估 237
    13.1 《京都议定书》实施效果评估 237
    13.2 《巴黎协定》实施效果评估 242
    13.3 全球气候变化“自我防护策略”设计 247
    13.4 后巴黎时代缔约方的经济有效行动策略 253
    13.5 本章小结 257
    下篇 碳捕集、利用与封存工程的管理实践
    第14章 碳减排路径与CCUS工程 261
    14.1 全球碳减排路径与CCUS工程 261
    14.2 中国CCUS发展需求 266
    14.3 CCUS工程实践挑战与需求 268
    14.4 本章小结 270
    第15章 CCUS项目部署与可行性论证 271
    15.1 CCUS项目优先级评价 271
    15.2 中国CCUS典型项目投资可行性论证 280
    15.3 本章小结 301
    第16章 CCUS项目投资决策与运营优化 303
    16.1 CCUS项目投资决策的主要影响因素 303
    16.2 考虑CCUS的发电技术组合投资决策 307
    16.3 燃煤耦合生物质发电的最佳碳捕集改造时机 318
    16.4 燃煤耦合生物质发电的碳捕集运营优化 327
    16.5 本章小结 337
    第17章 CCUS项目风险管理 339
    17.1 CCUS项目风险管理概述 339
    17.2 CCUS项目风险识别 344
    17.3 CCUS项目风险评价典型方法 352
    17.4 CCUS项目风险应对 356
    17.5 本章小结 359
    第18章 CCUS工程源汇评估 361
    18.1 CCUS碳排放源识别 361
    18.2 CCUS封存场地封存潜力及适宜性评价 363
    18.3 本章小结 375
    第19章 CCUS工程源汇匹配与空间规划 376
    19.1 全球CCUS工程源汇匹配优化技术 376
    19.2 全球CCUS工程源汇匹配布局方案 382
    19.3 本章小结 387
    第20章 CCUS工程二氧化碳管网优化设计 388
    20.1 二氧化碳管道输送技术及工程实践现状 388
    20.2 面向碳中和目标的陆海CO2运输管网规划方案 390
    20.3 本章小结 400
    第21章 中国碳达峰碳中和实现路径 401
    21.1 中国碳达峰碳中和的四对核心关系的辩证原理 401
    21.2 中国碳达峰碳中和路径优化方法 407
    21.3 中国碳达峰碳中和时间表与路线图 418
    21.4 本章小结 438
    参考文献 439
    附录 478
    后记 485
    CONTENTS
    Part Ⅰ Theory Framework of Carbon Mitigation System Engineering:
    ‘Time-Space-Efficiency-Benefit’(TSEB) Overall Planning
    Chapter 1 Introduction 3
    1.1 Global and Major Regional Climate Mitigation Actions 3
    1.2 Carbon Peak and Carbon Neutrality 5
    1.3 Carbon Mitigation Engineering and Its Technical System 7
    1.4 Research Progress in Carbon Mitigation Engineering 11
    1.5 Chapter Summary 31
    Chapter 2 Carbon Mitigation System Engineering and Its‘Time-Space-
    Efficiency-Benefit’Overall Planning Principles 32
    2.1 Definition of Carbon Mitigation System Engineering 32
    2.2 Characteristics of Carbon Mitigation System Engineering 34
    2.3 Framework of Carbon Mitigation System Engineering 35
    2.4 Challenges in Carbon Mitigation System Engineerin 37
    2.5 The Connotation of Carbon Mitigation System Engineering‘Time-Space-
    Efficiency-Benefit’Overall Plannin 42
    2.6 Theory, Technology, and Practice of Carbon Mitigation System
    Engineering‘Time-Space-Efficiency-Benefit’Overall Planning 45
    2.7 Chapter Summary 49
    Chapter 3 Time Coordination: Short-Term and Long-Term synergy 50
    3.1 Short-Term Carbon Reduction and Long-Term Carbon Reduction 50
    3.2 Inter-Temporal Equilibrium Path Selection 53
    3.3 Discount Rate Parameter Selection 58
    3.4 Time Coordination Method: Inter-Temporal Allocation Model 64
    3.5 Chapter Summary 65
    Chapter 4 Spatial Coordination: Local and Overall Synergy 66
    4.1 Local Carbon Reduction and Overall Carbon Reduction 66
    4.2 Selection of Social Welfare Weights 69
    4.3 Principles of Carbon Reduction Responsibility Allocation 70
    4.4 Spatial Coordination Method: Intragenerational Balance of Carbon
    Reduction Responsibilities 73
    4.5 Chapter Summary 75
    Chapter 5 Efficiency Coordination: Government Regulation and Market
    Mechanism Synergy 76
    5.1 Government Regulation and Market Mechanism 76
    5.2 Efficiency Coordination Theory 86
    5.3 Efficiency Coordination Method: Optimal Allocation of Carbon Reduction
    Resources 92
    5.4 Chapter Summary 99
    Chapter 6 Benefit Coordination: Development and Carbon Reduction
    Synergy 100
    6.1 Development and Carbon Reduction 100
    6.2 Benefit Coordination Theory 104
    6.3 Benefit Coordination Method: Synergies and Trade-offs Between
    Development and Carbon Reduction 117
    6.4 Chapter Summary 122

    Part II Carbon Reduction Pathways Design and System Optimization
    Technology Via TSEB
    Chapter 7 Carbon Reduction Pathways Design Technology 125
    7.1 Practical Needs of Carbon Reduction Pathways Design 125
    7.2 System Optimization Technology is the Mainstream Tool for Carbon
    Reduction Pathways Design 127
    7.3 Development and Current Status of Integrated Assessment Technology 128
    7.4 System Optimization Method Based on‘Time-Space-Efficiency-Benefit’
    Overall Planning 133
    7.5 Chapter Summary 136
    Chapter 8 Integrated Assessment Platform (C3IAM) and Overall Design of
    Coupling Technology 137
    8.1 Integrated Assessment Technology System 137
    8.2 Coupling Technology of Climate System and Socio-Economic System 139
    8.3 Multi-Source Data Coupling 146
    8.4 Scenario Setting 150
    8.5 Chapter Summary 152
    Chapter 9 Carbon Reduction Technology System in Industries 154
    9.1 National Energy Technology Model 154
    9.2 Power Industry 156
    9.3 Steel Industry 161
    9.4 Cement Industry 165
    9.5 Chemical Industry 170
    9.6 Non-Ferrous Industry (aluminum smelting industry) 174
    9.7 Construction Industry 178
    9.8 Transportation Industry 180
    9.9 Optimization Method for Regional Collaborative Carbon Peak and Carbon
    Neutrality Roadmap 183
    9.10 Chapter Summary 187
    Chapter 10 Economic System 188
    10.1 Global Optimal Economic Growth Model 188
    10.2 Energy and Environment Policy Analysis Model 202
    10.3 Chapter Summary 212
    Chapter 11 Climate System 214
    11.1 Basic Principle 214
    11.2 Carbon Cycle Process 215
    11.3 Simplified Framework for Climate System Model 218
    11.4 Macroeconomic Impact Assessment Module 223
    11.5 Agricultural Impact Assessment Module 224
    11.6 Human Health Impact Assessment Module 225
    11.7 Extreme Event Impact Assessment Module 226
    11.8 Chapter Summary 227
    Chapter 12 Land Use System 228
    12.1 Basic Principle 228
    12.2 Food Demand Model 229
    12.3 Biophysical Parameters of Land Production 230
    12.4 Land Use and Distribution Mechanism 230
    12.5 Chapter Summary 236
    Chapter 13 Design and Assessment of Global Emission Reduction Pathway
    237
    13.1 Assessment of the Implementation Effects of the Kyoto Protocol 237
    13.2 Assessment of the Implementation Effects of the Paris Agreement 242
    13.3 Design of‘Self-Protection Strategies’for Global Climate Change 247
    13.4 Strategies for Cost-Effective Action by Parties in the Post-Paris Era 253
    13.5 Chapter Summary 257

    Part III Practices for Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS)
    Projects Via TSEB
    Chapter 14 Carbon Reduction Pathways and CCUS Projects 261
    14.1 Global Carbon Reduction Pathways and CCUS Projects 261
    14.2 Development Pathways for CCUS in China 266
    14.3 Challenges and Requirements in CCUS Project Implementatio 268
    14.4 Chapter Summary 270
    Chapter 15 Feasibility Analysis of CCUS Project Deployment 271
    15.1 Evaluation of CCUS Project Priorities 271
    15.2 Feasibility Analysis of Typical CCUS Projects in China 280
    15.3 Chapter Summary 301
    Chapter 16 Investment Decision and Operational Optimization of CCUS
    Projects 303
    16.1 Key Factors Influencing Investment Decision for CCUS Projects 303
    16.2 Investment Decision for a Portfolio of Power Generation Technologies
    with CCU 307
    16.3 Optimal Retrofit Timing for Biomass Co-firing in Coal-fired Power
    Plants 318
    16.4 Operational Optimization for Biomass Co-firing in Coal-fired Power
    Plants 327
    16.5 Chapter Summary 337
    Chapter 17 Risk Management for CCUS Projects 339
    17.1 Overview of Risk Management for CCUS Projects 339
    17.2 Identification of Risk Sources in CCUS Projects 344
    17.3 Typical Methods for Risk Assessment in CCUS Projects 352
    17.4 Risk Mitigation for CCUS Projects 356
    17.5 本章小结 359
    Chapter 18 Source-Sink Assessment for CCUS Engineering 361
    18.1 Identification of Carbon Emission Sources Suitable For CCUS 361
    18.2 Evaluation of Carbon Sequestration Potential and Suitability of
    Carbon Sequestration Sites 363
    18.3 Chapter Summary 375
    Chapter 19 Source-Sink Matching and Spatial Planning for CCUS
    Engineering 376
    19.1 Optimization Techniques for Global CCUS Source-Sink Matching 376
    19.2 Global Layout for CCUS engineerin 382
    19.3 Chapter Summary 387
    Chapter 20 Optimization Design of CO2 Pipeline Network for CCUS 388
    20.1 CO2 Pipeline Technology and Current Engineering Practices 388
    20.2 Layouts for Land-Based and Offshore CO2 Transportation Networks
    under Carbon Neutrality Goals 390
    20.3 Chapter Summary 400
    Chapter 21 Pathways to Achieving Carbon Peaking and Carbon Neutrality
    in China 401
    21.1 Dialectical Principles of the Four Pairs’ Relationships for China’s
    Carbon Peaking and Neutrality 401
    21.2 Optimization Method for China’s Carbon Peaking and Neutrality
    Pathways 407
    21.3 Roadmap for Achieving China’s Carbon Peak and Neutrality Pathway 418
    21.4 Chapter Summary 438

    References 439
    Appendix 478
    Postscript 485
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