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结论及政策建议1

第1部分 面向2050年的技术和全球能源经济9

第1章 概述9

第2章 2050年情景：能源需求、供应及二氧化碳排放11

2.1技术加速发展情景（ACTs）和技术附加（TECH Plus）情景12

2.2二氧化碳排放趋势15

2.2.1各种因素对二氧化碳减排的影响16

2.2.2不同情景中的二氧化碳排放趋势18

2.2.3地区分析19

2.2.4能效和燃料组成变化的影响20

2.2.5 ACT情景与TECH Plus情景的成本22

2.2.6 ACT和TECH Plus情景：2050年以后24

2.3不同燃料的能源需求26

2.3.1煤炭28

2.3.2石油28

2.3.3天然气31

2.3.4电力32

2.4各部门能源需求和二氧化碳排放33

2.5发电36

2.6交通41

2.7建筑45

2.8工业48

第3章 可持续能源未来发展的技术战略53

3.1概述54

3.2技术实施的障碍54

3.3克服障碍58

3.4化石燃料发电60

3.4.1天然气联合循环（NGCC）61

3.4.2超临界循环（SCSC）和超超临界循环（USCSC）62

3.4.3整体煤气化联合循环（IGCC）63

3.4.4流化床燃烧（FBC和PFBC）63

3.4.5二氧化碳捕集与封存（CCS）64

3.5可再生能源发电65

3.5.1水电67

3.5.2地热能67

3.5.3生物能源68

3.5.4风能69

3.5.5太阳能70

3.5.6海洋能71

3.6核能发电71

3.6.1核裂变：第三代和第三代半72

3.6.2核聚变：第四代73

3.7交通73

3.7.1提高车辆的燃料经济性（发动机和其他部件）75

3.7.2混合动力车辆76

3.7.3玉米和甘蔗乙醇77

3.7.4木质纤维素乙醇77

3.7.5生物柴油78

3.7.6氢能／燃料电池车辆79

3.8建筑和电器79

3.8.1建筑物围护结构节能措施81

3.8.2供暖和制冷技术82

3.8.3区域采暖和制冷系统83

3.8.4建筑能源管理系统83

3.8.5照明系统84

3.8.6家用电器85

3.8.7降低待机能耗86

3.8.8太阳能供暖和制冷86

3.8.9生物质取暖和烹调87

3.9工业87

3.9.1热电联产技术88

3.9.2电动机系统89

3.9.3蒸汽系统90

3.9.4采用现有技术提高基础材料生产效率91

3.9.5通过工艺创新改善基础材料生产效率91

3.9.6基础材料生产中的燃料替代92

3.9.7材料和生产效率92

3.9.8原材料替代92

3.9.9二氧化碳捕集与封存93

第2部分 能源技术现状与展望97

第4章 电力97

4.1概述98

4.2全球发电和二氧化碳排放98

4.3发电技术的挑战101

4.4化石能源发电厂：现状与展望102

4.4.1简介102

4.4.2天然气和燃煤电厂现状102

4.4.3天然气和燃煤电厂效率104

4.4.4燃煤电厂的寿期107

4.4.5化石能源电厂的前景109

4.5二氧化碳捕集与封存：现状与展望115

4.5.1二氧化碳捕集与封存的现状115

4.5.2二氧化碳捕集与技术展望117

4.6可再生能源：现状与展望123

4.6.1可再生能源发电现状123

4.6.2可再生能源发电展望125

4.7核能发电：现状与展望142

4.7.1核能现状142

4.7.2核电站展望147

4.7.3核聚变展望152

4.8电力网络和分布式发电：现状与展望152

4.8.1先进电力网络152

4.8.2分布式发电系统154

第5章 道路交通技术与燃料157

5.1概述158

5.1.1交通活动水平159

5.1.2方式组合159

5.1.3燃料组合160

5.1.4能源强度161

5.1.5交通燃料的温室气体特征162

5.1.6污染物排放163

5.2道路交通的燃料选择163

5.2.1常规原油冶炼164

5.2.2非传统石油：开采与浓缩165

5.2.3天然气费托合成法：天然气转化成液体（GTL）167

5.2.4煤基费托合成法：煤炭转化液体燃料（CTL）168

5.2.5甲醇和二甲基醚170

5.2.6乙醇172

5.2.7生物柴油和其他生物燃料178

5.2.8氢能生产184

5.3公路交通汽车技术185

5.3.1火花点火和压缩点火发动机185

5.3.2汽油汽车和其他相关汽车187

5.3.3柴油汽车194

5.3.4其他替代燃料汽车198

5.3.5发动机以外的其他因素206

第6章 建筑与设备210

6.1概述211

6.2建筑能耗211

6.3建筑和电器设备技术213

6.4建筑围护结构216

6.4.1窗户216

6.4.2绝热性能219

6.5采暖、制冷和通风221

6.5.1传统采暖系统：石油、天然气、电力221

6.5.2先进的供热系统：热泵222

6.5.3先进的供暖和制冷系统：主动式太阳能223

6.5.4先进的供热和制冷系统：区域供热和制冷224

6.5.5先进的供热和制冷系统：热能储存技术226

6.5.6先进的供热系统：木材供热227

6.5.7被动式太阳房228

6.5.8空调229

6.5.9通风230

6.6照明231

6.7家用电器234

6.7.1制冷设备：冰箱和冰柜234

6.7.2湿式设备：洗衣机235

6.7.3湿式设备：衣服干燥机236

6.7.4湿式设备：洗碗机237

6.7.5炊事238

6.7.6家庭热水技术：传统燃料239

6.7.7热水技术：太阳能240

6.7.8家庭消费品：电视机241

6.7.9办公设备：计算机和打印机242

6.8小型发电系统242

6.8.1太阳能光伏发电242

6.8.2微型风电244

6.8.3微型热电联产244

6.8.4燃料电池245

6.9其他技术246

6.9.1能源管理系统和控制246

6.9.2计量器和计量246

第7章 工业248

7.1概述248

7.2工业能源的使用和二氧化碳排放250

7.3钢铁253

7.3.1喷吹废塑料和喷煤技术258

7.3.2二氧化碳捕集259

7.3.3熔融还原技术260

7.4非金属矿物材料262

7.4.1在现有水泥窑技术基础上提高能效水平262

7.4.2二氧化碳捕集与封存技术265

7.5化学和石化技术265

7.5.1石油化工266

7.5.2无机化学270

7.6造纸制浆业273

7.6.1黑液气化技术275

7.6.2造纸机的高效干燥技术276

7.7非铁金属产品277

7.8一般设备及回收279

7.8.1蒸汽供应279

7.8.2热电联产280

7.8.3燃烧装置的二氧化碳捕集283

7.8.4电机驱动系统283

7.8.5提高回收利用288

附录A 国际能源署（IEA）能源技术合作项目289

A.1全球能源研究289

A.2执行协议290

A.3更多信息291

附录B GDP和人口增长假设292

B.1 GDP假设292

B.2人口292

附录C 定义、缩略语、首字母缩写词和单位294

C.1燃料和生产过程定义294

C.2地区定义297

C.3缩略语298

C.4单位302

附录D 参考文献304