我国能源各分系统相对独立，难以合并“同类项”，导致能源系统结构性矛盾突出，整体效率有待提高，这已经成为制约我国能源高质量发展的核心问题。缺乏能联系不同能源种类、打破系统壁垒、促进能源系统统一、多能互补融合的关键技术是核心。以中国科学院为代表的一批国内能源领域的科研机构经过多年研究，针对现有能源系统中系统割裂的问题，提出通过技术创新实现多种能源互补融合的“多能融合”理念。为让更多读者理解“多能融合”理念，中国科学院大连化学物理研究所研究团队基于中国科学院能源领域先进技术的长期研究和实践，以图解形式全面展现“多能融合”理念下化石能源清洁高效利用与耦合替代、可再生能源规模应用与先进核能、储能氢能与智能电网、终端能源低碳转型、二氧化碳捕集利用与封存领域等 5条“多能融合”科技路径， 12个关键技术领域的宏观现状态势、行业发展趋势、关键技术问题和技术发展路线等 4个问题。
本书深入浅出，适合政府管理人员、金融机构从业人员、科研机构研究人员、企业管理人员及广大学生等各类读者。

第1章 绪论 1
1.1 “双碳”目标的由来 1
1.2 “双碳”目标的必要性和紧迫性 8
1.2.1 “双碳”目标实现的必要性 8
1.2.2 “双碳”目标实现的紧迫性 17
1.3 碳达峰碳中和“1+N”政策体系 21
1.3.1 国家“双碳”目标与时间表 23
1.3.2 各省份“双碳”政策体系落实情况 25

第2章 多能融合理念与技术框架 32
2.1 多能融合理念的内涵 32
2.2 多能融合技术体系 33

第3章 化石能源清洁高效利用与耦合替代 35
3.1 石油、天然气领域 36
3.1.1 宏观现状态势 36
3.1.2 行业发展趋势 38
3.1.3 关键技术问题 40
3.1.4 技术发展路线 44
3.2 煤炭开采与燃烧领域 46
3.2.1 宏观现状态势 46
3.2.2 行业发展趋势 49
3.2.3 关键技术问题 58
3.2.4 技术发展路线 60
3.3 煤化工领域 60
3.3.1 宏观现状态势 60
3.3.2 行业发展趋势 65
3.3.3 关键技术问题 66
3.3.4 技术发展路线 76

第4章 可再生能源规模应用与先进核能 78
4.1 可再生能源领域 79
4.1.1 宏观现状态势 79
4.1.2 行业发展趋势 82
4.1.3 关键技术问题 90
4.1.4 技术发展路线 92
4.2 核能领域 93
4.2.1 宏观现状态势 95
4.2.2 行业发展趋势 97
4.2.3 关键技术问题100
4.2.4 技术发展路线100

第5章 储能、氢能与智能电网 102
5.1 储能领域 102
5.1.1 宏观现状态势102
5.1.2 行业发展趋势105
5.1.3 关键技术问题107
5.1.4 技术发展路线110
5.2 氢能领域 111
5.2.1 宏观现状态势111
5.2.2 行业发展趋势115
5.2.3 关键技术问题121
5.2.4 技术发展路线123
5.3 智能电网领域 125
5.3.1 宏观现状态势126
5.3.2 行业发展趋势131
5.3.3 关键技术问题132
5.3.4 技术发展路线133

第6章 终端能源低碳转型 135
6.1 水泥领域 136
6.1.1 宏观现状态势136
6.1.2 行业发展趋势140
6.1.3 关键技术问题146
6.1.4 技术发展路线152
6.2 钢铁领域 154
6.2.1 宏观现状态势154
6.2.2 行业发展趋势155
6.2.3 关键技术问题157
6.2.4 技术发展路线159
6.3 交通领域 161
6.3.1 宏观现状态势161
6.3.2 行业发展趋势163
6.3.3 关键技术问题165
6.3.4 技术发展路线166

第7章 二氧化碳捕集、利用与封存领域 168
7.1 宏观现状态势 168
7.2 行业发展趋势 176
7.3 关键技术问题 178
7.4 技术发展路线 179

第8章 多能融合科技路径实施建议 183
8.1 加强研发与应用的系统性布局 183
8.2 加强典型区域的示范带动 184
8.3 加强知识产权保护 184
8.4 加强全社会“双碳”共识 184
8.5 加强国际合作与交流 185

参考文献 186

本书聚焦“多能融合”理念与技术框架，共分为7章。第1章系统梳理“双碳”目标提出的历史背景基础上，从必要性和紧迫性两方面分析了我国实现“双碳”目标的驱动因素，并整理了“双碳”目标提出以来的“1+N”政策体系，分析了“双碳”目标下我国不同行业、区域发展的需求。第2章系统提出了“多能融合”理念，介绍了“多能融合”的“四主线、四平台”技术框架。第3章至第6章分别介绍了非化石能源多能互补与规模应用、化石能源清洁高效利用与耦合替代、工业低碳零碳流程再造、低碳化智能化多能融合等4条“多能融合”科技路径、12个关键技术领域的宏观现状态势、行业发展趋势、关键技术问题和技术发展路线，以图解形式全面呈现“多能融合”理念在能源体系各领域中的展现形式。第7章从科技布局、区域示范、知识产权保护、全社会“双碳”共识和加强国际合作与交流等方面提出推进多能融合科技路径实施的建议。

2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重宣布：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和，是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策，是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择，是构建人类命运共同体的庄严承诺。
二氧化碳排放与能源资源的种类、利用方式和利用总量直接相关。我国碳排放量较大的根本原因在于能源及其相关的工业体系主要依赖化石资源。中国科学院大连化学物理研究所专家认为，当前全球正处于能源革命、工业革命、技术革命和人工智能互相叠加促进的关键时期，能源体系正面临能源安全、“碳达峰碳中和”目标、生态文明建设和经济社会持续发展的多元需求，将激发新一轮的能源革命、产业变革和社会变革，必须稳定有序重构我国能源结构，推进相关工业体系从高碳向低碳化、绿色化发展，形成“清洁低碳、安全高效”的现代能源体系，才能实现“双碳”目标，同时支撑我国长远发展。挑战前所未有，任务异常艰巨，科技创新必须发挥至关重要的引领作用。中国科学院大连化学物理研究所专家基于中国科学院在能源领域的长期研究与实践，提出了“多能融合”理念与技术框架，为中国科学院和科技部等能源领域的科技布局提供指导。
本书聚焦“多能融合”理念与技术框架，共分为8章。第1章在系统梳理“双碳”目标历史背景的基础上，从必要性和紧迫性两方面分析了我国实现“双碳”目标的驱动因素，并整理了“双碳”目标提出以来的“1+N”政策体系，分析了“双碳”目标下我国不同行业、区域发展的需求。第2章系统提出了“多能融合”理念，介绍了“多能融合”的“四主线、四平台”技术框架。第3章至第7章分别介绍了化石能源清洁高效利用与耦合替代、可再生能源规模应用与先进核能、储能氢能与智能电网、终端能源低碳转型、二氧化碳捕集利用与封存领域等5条“多能融合”科技路径，12个关键技术领域的宏观现状态势、行业发展趋势、关键技术问题和技术发展路线，以图解形式全面呈现“多能融合”理念在能源体系各领域中的展现形式。第8章从科技布局、区域示范、知识产权保护、全社会“双碳”共识和加强国际合作与交流等方面提出推进多能融合科技路径实施的建议。

编者
2024年12月