01 专刊介绍
Green Carbon是由中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称"青岛能源所"）主办的英文学术期刊，致力于报道绿色与可持续技术领域的前沿交叉成果。
二十载耕耘，薪火相传。恰逢青岛能源所成立20周年之际，Green Carbon第13期（Volume 4, Issue 3）将作为“青岛能源所建所20周年专刊”于2026年9月出版。
本专刊收录20篇主编特邀高水平文章，作者均为长期关心支持青岛能源所发展的战略科学家，以及绿色碳科学相关领域的公认领军专家。专刊涵盖绿碳科学与可持续技术领域的基础科学发现、关键技术创新、系统过程集成，以及标准与政策框架建议等内容，全面呈现该领域的代表进展与未来方向。
衷心感谢所有撰稿人为本专刊贡献前瞻性学术洞见、系统综述与标志性研究成果，以及对青岛能源所与Green Carbon期刊的大力支持！
02 导读
题目：From curtailment to synergy: Integrating renewable energy utilization with forage production, ecological restoration and carbon sequestration in China’s Three-North drylands
作者：Cunzheng Wei*, Peng Han, An Yang, Tingting Ren, Jianguo Xue, Wei Liu, Tianyu Hu, Lijin Tian, Wenda Wang, Haiyang Zhang, Lin Ye, Sen Wang, Hongyuan Ma, Xiaojun Su, Xingguo Han*, Tingyun Kuang*
推送导读：
我国“三北”地区横跨西北、华北和东北，是风能、太阳能资源最为集中的区域之一，也是大型风电和光伏基地建设的核心区域。然而，新能源出力具有显著波动性，本地用电负荷相对有限，跨区输电又受到通道容量和时空匹配的约束，部分绿色电力难以在当地实现高效利用。与此同时，“三北”地区也是我国重要的畜牧业生产区、生态安全屏障和“三北”工程建设主战场，长期面临优质饲草供给不足、干旱缺水、草地退化和固碳能力偏弱等问题。新能源基地、草牧业生产和生态治理在空间上的高度重叠，为协同解决能源、资源与生态问题提供了新的可能。
中国科学院院士、中国科学院植物研究所匡延云研究员，河北大学韩兴国教授与中国科学院植物研究所魏存争副研究员等在专刊发表文章“From curtailment to synergy: Integrating renewable energy utilization with forage production, ecological restoration and carbon sequestration in China’s Three-North drylands”。文章提出“绿色生物制造基础设施”（Green Biomanufacturing Infrastructure, GBI）新范式，以“新能源消纳—饲草生产—生态修复—固碳增汇”为主线，将能源、水、生物生产和生态过程纳入同一系统，为“三北”地区新能源基地与生态产业协同发展提供新的思路。
一、简要介绍——从电力消纳走向区域协同
绿色生物制造基础设施的核心，不是简单增加一种用电设备，而是将具有波动性的风光电力转化为可调节的生物生产负荷。系统通过绿电制水、农光融合饲草种植、智能植物工厂、微藻生物制造以及生物质干燥加工等环节，将电能进一步转化为水、光热资源、饲草蛋白、生物质产品和生态碳汇，实现“就地消纳、就地生产、就地利用”。不同模块之间通过能量、水分、碳和养分循环相互耦合，使新能源基础设施同时服务于畜牧业生产和生态治理。
图 1. 绿色生物制造基础设施（GBI）概念框架
二、重要进展与研究趋势
2.1 绿电制水，拓展干旱区可用水源
水资源是制约“三北”地区饲草生产和生态恢复的基础条件。文章提出，可利用风电和光伏驱动可间歇运行的苦咸水淡化系统，并与空气集水等非常规水源技术结合，将部分波动绿电转化为可储存、可调配的水资源，为光伏场区植被恢复、饲草种植、受控环境农业和藻类培养提供支撑。
2.2 农光融合，协同推进饲草生产与生态修复
光伏阵列能够改变场区的光照、风速和蒸发环境，为干旱区植被恢复创造新的微环境。文章提出筛选和培育耐旱、耐盐、耐阴且光能利用效率较高的植物材料，并针对板下、板间等不同生境发展配套栽培和生态修复技术，使光伏场区兼具发电、饲草生产、防风固沙和植被恢复等功能。
2.3 绿电直连与储热，提高植物工厂运行弹性
植物工厂需要相对稳定的温度、光照和环境控制，而风光电力存在分钟至季节尺度的波动。为缓解这一错配，文章提出将直流母线、直驱LED补光、高温沙基或颗粒介质储热以及小容量电化学缓冲相结合。可调节的补光、制水和加工负荷优先跟随新能源出力，关键环境控制负荷则由储热和短时储能保障，从而提高直接利用绿电的比例和系统可靠性。
2.4 微藻生物制造，拓展绿色蛋白生产路径
微藻和其他光合微生物生长快、蛋白含量高，是绿色蛋白和生物基产品的重要潜在来源。文章提出利用绿电驱动封闭式光生物反应器，并结合二氧化碳利用、绿氨等低碳氮源和人工智能控制，根据能源供给变化动态优化光照、温度和营养条件，提升生物制造过程对波动能源的适应能力。
2.5 绿电加工，让生物质更易储存和运输
饲草和藻类等生物质只有经过脱水、干燥和加工，才能形成稳定、可运输的产品。文章提出将富余绿电、储热系统以及可利用余热用于牧草干燥、藻类脱水、颗粒化和产品精制，把即时产生的生物质转化为更易保存和流通的饲料或生物基产品，进一步提升新能源就地利用的产业价值。
2.6 从概念走向示范，建立可验证的评价体系
为推动GBI从概念走向工程验证，文章以内蒙古兴安盟高力板风光储一体化光伏项目作为拟示范场景，提出建设绿电直供植物工厂并开展系统评估。未来将重点验证直接绿电利用、热储能、生产效率、水资源约束、技术经济性、生命周期碳效益和生态修复效果，为不同地区的推广边界提供依据。
三、总结及展望
绿色生物制造基础设施不是单一技术的叠加，而是以新能源为纽带重构能源、水、生物生产和生态修复之间的关系。其目标是把波动绿电转化为饲草、蛋白、生物质和生态碳汇，形成“新能源消纳—饲草生产—生态修复—固碳增汇”的协同链条。未来仍需依托示范工程验证经济性、生命周期碳效益和水资源约束，并完善绿电直连、用地和跨部门协同政策，使新能源基地由单一发电空间逐步转向能源与生态产业融合发展的综合载体。
03 论文信息
论文信息
Cunzheng Wei, Peng Han, An Yang, Tingting Ren, Jianguo Xue, Wei Liu, Tianyu Hu, Lijin Tian, Wenda Wang, Haiyang Zhang, Lin Ye, Sen Wang, Hongyuan Ma, Xiaojun Su, Xingguo Han and Tingyun Kuang. From curtailment to synergy: Integrating renewable energy utilization with forage production, ecological restoration and carbon sequestration in China’s Three-North drylands[J].Green Carbon, 2026.
论文网址
https://doi.org/10.1016/j.greenca.2026.08.006
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中文解读原链接
青岛能源所建所20周年专刊丨匡廷云院士：绿电赋能三北生态产业
04 作者简介
匡廷云 研究员
匡廷云，中国科学院植物研究所研究员，中国科学院院士、国际欧亚科学院院士。长期致力于光合作用机理研究，在光能高效吸收、传递与转化等领域取得多项重要突破。相关成果三次荣获国家自然科学奖二等奖，并获中国科学院科技进步奖等多项奖励；多项研究成果入选“2019年度中国科学十大进展”“2019年度中国科学十大进展新闻”“中国十大海洋科技进展”以及“2015/2019年度中国生命科学十大进展”。2019年获国际光合作用及氢能研究可持续发展大会“杰出成就奖”和亚洲－大洋洲光生物学学会“杰出贡献奖”，2020年获中国植物生理与植物分子生物学学会“终身贡献奖”，2023年获中国植物学会“卓越功勋奖”。为表彰其在光合作用研究领域作出的杰出贡献，经国际天文学联合会批准，第29509号小行星被正式命名为“匡廷云星”。
韩兴国 教授
韩兴国，河北大学特聘教授，博士生导师，生物地球化学团队负责人。主要从事生态系统生态学、保护生态学、生物地球化学、全球变化生物学等方面的研究工作。曾任中国科学院植物研究所所长、沈阳应用生态研究所所长，中国植物学会理事长，植被与环境变化国家重点实验室、森林与土壤生态国家重点实验室主任。先后主持承担国家重点研发计划、973项目、国家基金委创新研究群体、国家基金重点项目、中国科学院知识创新工程重大项目、国际合作重大项目等十余项重要科研项目。在Nature，Science等SCI期刊发表论文400余篇，引用> 20000余次。全球生态与进化领域、植物科学与农学领域高被引学者。
魏存争 副研究员
魏存争，博士，中国科学院植物研究所特聘研究岗位副研究员、硕士生导师，多伦恢复生态学试验示范研究站副站长。长期从事草地生态学、恢复生态学及新能源生态产业研究，重点开展草地生态系统全球变化响应、退化生态修复以及新能源与植物生产、生态修复协同发展研究。承担国家自然科学基金、国家重点研发计划以及华能集团、国家电投集团等科研项目，提出新能源消纳、植物生产、生态修复与固碳增汇协同发展的光伏生态产业化模式。在 Science、Ecological Monographs、New Phytologist、Ecology、Global Change Biology 等期刊发表论文40余篇。
05 Green Carbon
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