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【Applied Energy最新原创论文】中国交通部门实现碳中和需要电力和氢气供应合力脱碳

AEii国际应用能源  · 公众号  ·  · 2023-08-18 18:30

正文

原文信息:

Neutralizing China's transportation sector requires combined decarbonization efforts from power and hydrogen supply

原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121636

Research Gaps

先前的研究对于中国交通部门内部子部门间的异质性以及交通部门与能源供应之间的相互反馈缺乏考虑。因此,本研究通过开发一个研究交通部门耦合电力和氢能的能源技术优化模型,旨在创新性地实现以下目标:(1) 对交通部门的综合政策进行评估;(2) 综合考虑交通部门与电力、氢能相结合的政策评估;(3) 引入代表性的负排放技术。这项研究能够为交通部门的政策制定和可持续发展提供有价值的参考和决策支持。

Highlights

(1)    采用自下而上的能源系统优化模型分析交通碳排放趋势

(2)    将交通部门与上游能源供应部门相结合实现系统碳中和的路径是经济可行的

(3)    能源供应部门的清洁可再生能源的应用及负排放技术的引入是实现系统碳中和的关键

(4)    研究提出了明确的能源供应端耦合交通部门实现碳中和的技术、能源的低成本优化路径

摘要

交通部门的低碳发展对于中国在2060年实现碳中和目标至关重要,然而如何实现交通部门的低碳及碳中和发展路径目前还不明确。因此,该研究采用自下而上的能源系统优化模型分析交通部门的碳排放趋势,研究设置了两组不同的情景设置。第一组情景仅依靠交通部门的努力,采用“避免-转移-改进”战略,探索交通部门的碳中和路径。第二组情景通过交通部门与上游能源供应端,如电力和氢能源部门的耦合,三个部门共同发力,探究实现系统碳中和的经济优化路径。研究发现,仅通过单独交通部门的努力来实现碳中和是一项艰巨的任务。通过整合电力和氢能源部门,交通部门实现碳中和是可行的。该研究认为,为了实现碳中和目标,交通部门的能源结构需要发生转变,到2060年时电力和氢能源的使用将大幅增加。同时,电力和氢能源部门将需要依赖大量的可再生能源,并在电力和氢气生产过程中实施碳捕获和封存技术,以实现大幅减排并抵消交通部门中难以减排的正排放。总体而言,该研究将能源需求端的交通部门与能源供应端的电力和氢能部门系统结合,为交通部门实现碳中和提出了经济可行的技术路径,为交通部门低碳发展的政策制定提供了重要参考依据。这些发现对于中国2060年的碳中和目标的实现具有重要的指导意义。

更多关于"power and hydrogen supply"的研究请见:

https://www.sciencedirect.com/search?qs=power%20and%20hydrogen%20supply&pub=Applied%20Energy&cid=271429

Abstr act

Transportation is vital to meeting China's carbon neutrality target by 2060. Nevertheless, the question of how to reach it remains unclear. Here, we employ a bottom-up energy system optimization model to investigate carbon dioxide emission trends using two sets of scenarios. The first relies solely on the efforts of the transportation sector, employing the avoid-shift-improve approach. In contrast, the second set of scenarios involves collaborative collaboration from the transportation, power and hydrogen sectors. The results reveal that achieving carbon neutrality solely through the efforts of the transportation sector is a challenging task. However, integrating negative emission technologies from the power and hydrogen sectors makes it feasible for the transportation sector to achieve carbon neutrality. Our findings suggest that in order to meet the carbon neutrality target, the energy structure of the transportation sector will undergo a fundamental transformation, with a significant increase in the use of electricity and hydrogen by 2060. Meanwhile, the power and hydrogen sectors will need to rely heavily on renewable energy sources and implement carbon capture and storage technologies to achieve substantial emissions reductions and offset the residual emissions from transportation. This study puts forward a comprehensive pathway that integrates the transportation sector with the power and hydrogen supply sectors, aiming to achieve carbon neutrality by 2060.

Keywords

Carbon neutrality 碳中和

Electricity and Hydrogen 电力和氢能

Transportation 交通部门

IMED Model   IMED 模型

Graphics

图1 研究框架







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