工业脱碳路线图（英）

工业脱碳路线图能源部/ ee - 26352022年9月美国能源部华盛顿特区20585 能源部| 2022年9月工业脱碳路线图|页页面\ *罗马3美国能源部的工业去碳化路线图表的内容第七的列表数据第九名单表第九首字母缩略词和关键术语确认ξ执行概要十五主要建议二十四五个能源密集型工业分部门到2050年实现净零排放的去碳化之路 研究了........................................................第二十五章到2050年整个工业部门实现净零碳排放的考虑因素......xxvi 到2050年整个经济实现净零碳排放的考虑因素......xxvi。 2050..................................................................................................................................................第二十八章1介绍1减少温室气体排放的当务之急 12工业脱碳的挑战1.1路线图过程81.1.1文献综述81.1.2利益相关者会议81.2去碳化的支柱。跨领域的减少碳排放技术、工艺和设备。 实践 ..........................................................101.2.1能源效率111.2.1.1热电联产(CHP) 141.2.2工业电气化和低碳燃料、原料和能源 151.2.2.1电气化的过程热151.2.2.2氢气作为一种低碳燃料、原料和能源 181.2.2.2.1研发和实证需求和机会私企191.2.3碳捕集、利用、和存储21 能源部| 2022年9月工业脱碳路线图|页页面\ *罗马41.3温室气体减排情景的制定方法 251.3.1建模假设251.3.2建模和设想的局限性及下一步工作 261.4进入零281.5去碳化支柱在各分部门的应用 302具体分部门的温室气体减排技术、工艺和做法 342.1钢铁制造业352.1.1美国钢铁工业35的地位2.1.1.1钢铁行业的能源使用和温室气体排放 372.1.2钢铁行业的去碳化路径 402.1.3钢铁行业的研发需求和机会 432.1.3.1钢铁工业的能源效率 452.1.3.2钢铁工业的电气化和低碳燃料、原料和能源 462.1.3.2.1过程热电气化462.1.3.2.2氢dri-eaf 472.1.3.2.3电解的铁矿石47岁2.1.3.3钢铁行业的碳捕捉、利用和储存 482.1.3.3.1碳捕获和存储482.1.3.3.2碳利用率502.1.4钢铁行业研发行动计划建议 502.1.4.1钢铁行业的信息综合与分析 532.1.4.2钢铁工业的实验室测试 542.1.4.3钢铁行业的试点和示范项目 542.2化工制造552.2.1美国化工56的地位2.2.1.1美国化工生产562.2.1.2化学工业的能源使用和温室气体排放 572.2.2化学工业的障碍和机会 592.2.3化学工业的去碳化路径 612.2.4化学工业的研发需求和机会 702.2.4.1化学工业的跨工艺机会和研发需求 722.2.4.1.1过程热722.2.4.1.273分离等单元操作2.2.4.1.3氢74化学品行业2.2.4.1.4生物质和低碳排放废物流作为清洁化学品的燃料和原料 生产 ................................................................752.2.4.2化学工业的跨工艺研发需求和机会 772.2.4.3化学工业分部门的具体研发需求和机会 782.2.4.4化学工业研发投资的时间表和顺序 812.2.5化学工业的研发行动计划建议 832.3食品和饮料制造业862.3.1美国食品和饮料制造行业的现状 872.3.1.1美国食品和饮料生产872.3.1.2食品和饮料制造业的能源使用和二氧化碳排放 882.3.2食品和饮料制造业的去碳化路径 892.3.3食品和饮料制造业的研发需求和机会 912.3.3.1食品和饮料制造的能源效率 942.3.3.1.1高效的烤箱燃烧器952.3.3.1.2蒸汽发电效率952.3.3.1.3食品和饮料95减少浪费 能源部| 2022年9月工业脱碳路线图|页页面\ *罗马52.3.3.1.4其他技术962.3.3.2食品和饮料制造业的电气化和工艺电气化 962.3.3.3食品和饮料生产中的碳捕获、利用和储存 972.3.4食品和饮料制造的拟议研发行动计划 972.4炼油1022.4.1美国石油精炼106的地位2.4.1.1美国炼油厂生产1062.4.1.2石油炼制的能源使用和二氧化碳排放 1072.4.2石油炼制的去碳化路径 1112.4.3石油炼制的障碍和机会 1162.4.4石油炼制的研发需求和机会 1182.4.4.1石油炼制的跨领域机会和研发需求 1182.4.4.2石油炼制分部门的具体研发需求和机会 1192.4.4.2.1有效的利用低碳能源1202.4.4.2.2电气化和低碳电力的使用增加 1222.4.4.2.3碳捕集、利用、和存储1232.4.4.3石油炼制的技术成熟度和RD&D需求 1242.4.4.4石油炼制研发投资的时间和顺序 1252.4.5拟议的石油炼制研发行动计划 1282.5水泥制造1312.5.1美国水泥工业131的地位2.5.2水泥行业的去碳化路径 1332.5.3水泥行业的研发需求和机会 1362.5.3.1水泥行业139能源效率2.5.3.1.1创新化学1402.5.3.2水泥工业的电气化和低碳燃料、原料和能源 1432.5.3.2.1天然气1432.5.3.2.2143生物量和替代燃料2.5.3.2.3过程电气化1452.5.3.2.4氢在水泥生产1462.5.3.3水泥行业的碳捕获、利用和储存 1472.5.4水泥行业的研发行动计划建议 1512.5.4.1153信息综合和分析2.5.4.2实验室检测1542.5.4.3154试点和示范项目3155横切的障碍和机遇3.1规模经济1583.2数字制造1594进一步需要161战略分析4.1改变能源格局1614.2生物能源,生物燃料,还耕1624.3其他低碳能源1634.4额外的工业各个领域1634.5竞争力1644.6材料效率1654.7解决剩余温室气体和其他166排放 能源部| 2022年9月工业脱碳路线图|页页面\ *罗马64.8167政策影响和影响5能源部促进工业去碳化的方法 1685.1美国能源部办公室在工业去碳化方面的活动 1685.2通过RD&D推进有利技术和实践 1705.3能源部170局间的协作5.3.1能源效率1735.3.2工业电气化1745.3.3低碳燃料、原料和能源 1755.3.4碳捕集、利用、和存储1775.3.5横切的研发和实证机会178私企5.3.5.1计算工具和人工智能 1785.3.5.2教育和劳动力发展1785.3.5.3协调179知识的基础设施5.3.5.4通过行业伙伴关系实现技术示范、商业化和采用 1796摘要和结论1817附录。设想方法和假设 186附录1.1.钢铁行业分析。方法和假设 187附录1.2.化学工业分析。方法和假设 193附录1.3.食品和饮料行业分析。方法和假设 199附录1.4.石油炼制行业分析。方法和假设 202附录1.5.水泥行业分析。方法和假设 2068术语表211钢铁制造业212化工制造212食品和饮料制造业213炼油213水泥制造214 能源部| 2022年9月工业脱碳路线图|页页面\ *罗马7数据列表图1.2020年按工业分部门划分的与能源有关的二氧化碳排放量，百万吨二氧化碳..................................................................3图2.2020年美国一次能源消费按终端使用部门划分（左边饼图）和按工业分部门划分（右边堆积图）。场外电力损失（用于发电部门）被分配到终端使用部门 行业。...................................................................................................................................................5图3.美国一次能源相关的二氧化碳排放量，按最终使用部门划分（左边饼图），并按工业分部门划分（右边堆叠图），在 2020........................................................................................................................................................................................................................6图4.工业去碳化路线图的制定过程。资料来源。这项工作 8图5.2018年美国制造业设施现场能源使用情况按终端用途划分 12图6.2014年按工业分部门划分的工艺加热温度范围分布。16图7.2014年主要工业分部门的工艺用热分布，按温度范围划分 17图8.全经济范围内碳捕集与封存的优化运输网络实例。23图9.美国五个碳密集型工业分部门实现工业二氧化碳净排放的路径（百万吨/年）。 2015–2050...................................................31图10.按十年和脱碳程度划分的所有分部门的工业脱碳的主要RD&D投资机会情况 支柱 ..........................................................33图11.2000-2018年按生产途径划分的美国粗钢产量（单位：千吨） 36图12.美国钢铁业的能源最终用途分布（左）和不同能源类型的使用份额（右），在美国的钢铁业中 2018. ...............................38图13.2019年16个国家/地区钢铁行业的总二氧化碳排放强度 39图14.2015-2050年美国钢铁业的二氧化碳排放量（百万公吨/年）预测，按情况而定。41图15.美国钢铁业脱碳支柱对二氧化碳排放的影响（百万吨/年）。 2015–2050. ...............................................................................42图16.美国钢铁制造业路线图虚拟会议期间讨论的部分脱碳技术的技术成熟度水平 行业。 ............................................................44图17.熔融氧化物电解的示意图 48图18.按十年和脱碳支柱划分的美国钢铁RD&D推进机会的情况 行业..........................................................................................52图19.2009-2019年美国几种高产量化学品的生产量（千吨/年）。57图20.2018年美国化学制造分部门的能源来源。58图21.2018年美国化学制造分部门的热能和电能使用情况。58图22.2018年按北美产业分类系统（NAICS）划分的美国化学制造分部门顶级直接二氧化碳排放量（单位：百万公吨） 类别...59图23.按脱碳方案预测的美国合成氨、甲醇、乙烯和BTX生产的二氧化碳排放量（百万吨/年）。 2015–2050..............................