（环境科学专业论文）淮南市碳情景与低碳发展对策研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni st h eo v e r a l lu n i t yo f o p p o s i t e s b o t ha r en e c e s s a r y r e s e a r c hc a r b o ns c e n ea n dl o wc a r b o nd e v e l o p m e n t c o o r d i n a t i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ne n v i r o n m e n ta n dd e v e l o p m e n t r e a l i z et h e p e o p l e o r i e n t e d o v e r a l l c o o r d i n a t e da n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t b o t ha t h e m eo ft h e i n t e r n a t i o n a lc o m m u n i t yt o d a ya n das t r a t e g yo fl o n g s t a n d i n gp o l i c yo fc h i n a n o t o n l yi st h ef o c u sw i t hc u t t i n g e d g e o fd o m e s t i ca n df o r e i g ne x p e r t s a n di st h e e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nt h e o r ya n dp r a c t i c a lw o r k e r sm u s tc a r e f u l l ys t u d yt h e s y s t e m a t i cm a j o ri s s u e s i n c et h ei n d u s t r i a lr e v o l u t i o n i n d u s t r i a l i z a t i o ni nd e v e l o p e dc o u n t r i e sc o n s u m ea 1 0 to fe n e r g ya n dr e s o u r c e s l e a d i n gt oi n c r e a s e dc o n c e n t r a t i o n so fg r e e n h o u s eg a s e s g l o b a lw a r m i n gi nt h en e a r l y5 0y e a r s n a t u r a le c o s y s t e m sa n dh u m a ne n v i r o n m e n ti s f a c i n gs e r i o u sc h a l l e n g e s o u rc l i m a t ec h a n g eh a sad i r e c tt h r e a t f o r e s t r ya n da n i m a l h u s b a n d r y n a t u r a le c o s y s t e m w a t e rr e s o u r c e s c o a s t a la n de c o l o g i c a lf r a g i l ea r e a s p r e s s u r e so ne n v i r o n m e n ta n dd e v e l o p m e n t l o wc a r b o ne c o n o m y i sag r e e ne c o n o m yw i t hl o we n e r g yc o n s u m p t i o na n dl o w e m i s s i o nb a s e d w h i c hi si nr e s p o n s et oag l o b a lc l i m a t ec h a n g ea n dp r o p o s e dan e w m o d e lo fe c o n o m i cd e v e l o p m e n t r e f e r st ot h eg u i d a n c eo ft h ec o n c e p to fs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t t h r o u g h t e c h n i c a li n n o v a t i o n s y s t e mi n n o v a t i o n t h ei n d u s t r i a l t r a n s f o r m a t i o n n e we n e r g yd e v e l o p m e n ta n do t h e rm e a n st om i n i m i z ec o a l o i la n d o t h e rl l i g h c a r b o ne n e r g yc o n s u m p t i o n r e d u c eg r e e n h o u s eg a se m i s s i o n sa n da c h i e v e e c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n ta n de c o l o g i c a la n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na sa w i n w i nf o r mo fe c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n db e c o m ean e wi n t e r n a t i o n a lt r e n d s a f f e c t i n gt h ep r o c e s so fe c o n o m i ca n d s o c i a ld e v e l o p m e n to fn a t i o n s r e s e a r c ht h ec a r b o ns c e n a r i oa n dl o w c a r b o nd e v e l o p m e n ti na r e a si sa ne s s e n t i a l w a y w h i c h i si nt h es o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t m a k ec l e a rc a r b o ne m i s s i o n s s c e n e a n a l y s i sa n ds t u d yl o w c a r b o nd e v e l o p m e n ts t r a t e g y t h em a c r o e c o n o m i c r e g u l a t i o na n dc o n t r o lp o l i c ym e a s u r e s s o u g h tt oc o n t r o lg r e e n h o u s eg a se m i s s i o n s p r o m o t et h er e a d j u s t m e n to ft h ee c o n o m i cs t r u c t u r e c o o r d i n a t i n gt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nd e v e l o p m e n ta n de n v i r o n m e n t t h ea r t i c l e w i t hh u a i n a na sa ne x a m p l e e s t i m a t e st h er e l a t i o n s h i pa m o n gt o t a l i i e n e r g yc o n s u m p t i o n e n e r g ya n ds o c i a ls l r u c t u r ea n dc a r b o ne m i s s i o n sa tf i r s t c a r b o n e m i s s i o nf a c t o ro fo n ee n e r g yc o n s u m p t i o nu n i tu n d e rd i f f e r e n te n e r g ys t r u c t u r e a n d c o n s t r u c t e dt h ef o r m u l ao ft o t a lc a r b o ne m i s s i o n e n e r g yc o n s u m p t i o na n dt h e e c o n o m i co u t p u t p o p u l a t i o na n ds o c i e t y i n d u s t r i a ls t r u c t u r ei n f l u e n c i n g t r a n s p o r t a t i o n a n dt e l e c a m m u n i e a t i o n s f o r e s tc a r b o ns i n k sb yu s i n gt h eh i s t o r yd a t ao fh u a i n a n d u r i n gt h i sf e wy e a r s w i t ht h ev a r i o u sm o d e l sa n dt h e i rv a r i o u sc o m b i n a t i o n st o a n a l y s e i m p r o v i n gt h ea c c u r a c yo ft h ef o r e c a s t a n du s ev c t od e v e l o pt h ec o m p u t e r s o f t w a r e ap r e l i m i n a r ye s t i m a t ef o rh u a i n a ne c o n o m i cg r o w t hr a t et op r e d i c tt h et o t a l e n e r g yc o n s u m p t i o n s i m u l a t et h ee n e r g ys t r u c t u r ei nb u s i n e s sa su s u a l l o wc a r b o n s c e n a r i o e n h e n c e dl o wc a r b o n s c e n a r i o p r e d i c tt h e2 011 2 0 2 0t o t a lc a r b o n e m i s s i o n s o nt h i sb a s i s a n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no fv a r i o u sm o d e l s w h i l ep u t t i n g f o r w a r dc o r r e s p o n d i n gs u g g e s t i o n sa n dm e a s u r e st od e v e l o pl o w c a r b o n e c o n o m y f i g u r e 2 5 t a b l e 5 5 r e f e r e n c e 6 9 k e y w o r d s l o wc a r b o ne c o n o m y g r e ys y s t e mt h e o r y h u a i n a n c a r b o ns c e n e c a r b o ne m i s s i o n s i v 1 绪论 1 1 课题研究背景 1绪论 资源与环境是人类赖以生存的基本条件 是经济繁荣与社会发展的物质源 泉 随着人口激增和经济社会发展 资源匮乏与环境问题 成为各国经济社会发 展的制约因素 未来 世情 国情持续发生深刻变化 我国经济社会发展呈现新 的阶段性特征 经济增长的资源环境约束强化 科学发展的体制机制限制因素较 多 必须正视环境问题 探索低碳发展之路 建设资源节约型与环境友好型社会 l o 近代工业革命以来 人类发现并大规模开发利用煤炭资源 2 0 世纪前叶 遂 即开发利用石油和天然气 预计未来3 0 0 5 0 0 年 全球煤炭 石油 天然气等化 石能源将消耗殆尽 几十亿年来 地质环境经漫长岁月进化而产生的巨量碳化石 能源 2 长期封存地下 大气层保持人类和其他动物适宜的生存环境 然而 近百年来 世界各国追逐经济总量 加速城市化进程 提高综合国力 和人民生活水平 依赖煤炭 石油等化石能源发展经济 资源一产品一废物 线 性经济 必然是高强度开发自然资源并伴随生态环境破坏 直接燃烧化石能源 大量释放温室气体 引起全球气候剧烈变化 严重地破坏了人类生存环境 从工业革命到2 0 世纪5 0 年代 全球先后爆发 八大公害 事件 2 0 世纪后半 叶 出现气候变化 生物多样性减少 土地荒漠化 森林植被破坏 水资源危机 臭氧层破坏 酸雨危害等全球性环境问题 能源环境问题及其诱因为人们所认识 人类活动直接燃烧煤炭 石油等化石燃料 释放大量二氧化碳 c 0 2 等温 室气体 必然产生温室效应 若不采取有效措施 全球气候变化将可能产生连锁 反应 1 9 9 2 年6 月 里约热内卢联合国环境与发展大会通过 联合国气候变化框架 公约 最终目标是将温室气体浓度稳定在防止气候系统受到危险的人为干扰水 平上 2 0 0 5 年2 月1 6 日 气候变化公约 附加协议 京都议定书 生效 2 0 0 9 年1 2 月1 9 日联合国气候变化大会达成 哥本哈根协议 维护了 气候变 化公约 确立的 共同但有区别的责任 原则 就发达国家强制减排和发展中国家 自主减排行动作出安排 安徽理工大学硕 学位论文 当前 气候变化成为全球共识 引起国际社会普遍关注 应当看到 气候变 化既是环境问题 也是发展问题 归根结底是发展问题 低碳发展已成为主导方 向 2 0 0 8 年 六五 世界环境日主题 转变传统观念 推行低碳经济 在此 背景下 碳情景 碳足迹 低碳经济 低碳发展 等新概念应运 而生 2 0 0 3 年英国能源白皮书 我们的能源未来 创建低碳经济 提出了 低碳经 济 概念 3 1 2 0 0 7 年7 月 美国参议院提出了 低碳经济法案 低碳发展道路 有望成为美国未来的战略选择 4 2 0 0 7 年9 月8 日 国家主席胡锦涛在亚太经合组织 a p e c 第1 5 次领导人 会议上 本着对人类 对未来的高度负责态度和事关中国与亚太地区乃至全世界 人民谋福祉的大事 郑重提出 发展低碳经济 的主张 5 1 中国作为负责任的发展中国家 高度重视气候变化 成立了气候变化对策协 调机构 制定了 中国应对气候变化方案 明确到2 0 1 0 年我国应对气候变化的 目标 基本原则 重点领域与政策措施 按科学发展观要求 认真落实履约义务 努力建设资源节约型与环境友好型社会 提高减缓气候变化能力 为保护全球气 候持续做出贡献 目前 淮南处在工业化中期阶段 经济结构是能源主导型 工 业与城市集中度较低 环境基础设施薄弱 能源环境问题困扰着经济社会发展 在此形势下 为贯彻落实党的十七大和十七届三中 四中 五中全会和2 0 0 9 年中央 全省经济工作会议 市委八届十二次 扩大 会议提出的 开展低碳经 济试点 精神 努力控制温室气体排放 建设资源节约型 环境友好型社会 以 淮南市为例 探讨能源城市碳情景与低碳发展基本路径 1 2 低碳经济概述 1 2 1 低碳经济涵义 所谓低碳经济 应是以科学发展观为指导 通过技术创新 结构调整 战略 性新兴产业发展等一系列政策措施 减少煤炭 石油等高碳能源消费和温室气体 排放 达到经济社会发展与生态环境保护 双赢 的经济形态 亦即 在控制全球 气候持续变化的前提下 实现低碳排放目标的经济体系 低碳经济 应是以低能耗 低碳排放为特征的经济发展模式 以应对气候变 化 保障能源安全 促进经济社会可持续发展为目标 规制世界发展格局的新型 2 1 绪论 经济 实质是能源高效利用 发展清洁能源 追求绿色国内生产总值 g d p 核心是清洁能源结构及其高效率 关键是技术创新和制度创新 1 2 2 低碳发展意义 发展低碳经济 一是积极履行温室气体减排义务 完成国家节能减排指标要 求 二是加快经济结构战略性调整 进一步提高能源利用效益 发展战略性新兴 产业 实现低碳发展 建设生态文明的必然选择 6 1 我国发展低碳经济的机遇有成本优势 一是大量减排技术应用 成本低于发 达国家 二是经济具有后发优势 在经济规模扩张过程中 建设新企业成本较改 造老企业成本低 与日本 欧美国家相比 可以较低的成本发展低碳经济1 7 1 1 3 国内外碳情景研究进展 1 3 1 国外碳情景研究 美国学者莱斯特 r 布引8 1 的能源经济革命论 是低碳经济思想早期探索 布 朗 1 9 9 9 认为 面对 地球温室化 威胁 应尽快从以化石燃料为核心的经济 转变为以太阳 氢能为核心的经济 d 约翰逊等 9 1 探讨了英国减少住房c 0 2 排放 的可行性 t 特雷福斯等 1 0 1 认为 通过采用相关政策措施 可实现经济强劲增长 和减少g h g 排放 r 卡维斯等 l l 指出 实现6 0 8 0 减排目标 总能源消费和 c 0 2 减排必须较前4 0 年加快2 3 倍 气候集团发布的 赢余 低碳经济成长 报 告表明 低碳经济具有更高投资回报率 从传统的高碳经济到现代的低碳经济转型 绝非易事和一帆风顺的线型道 路 1 9 9 1 年 美国经济学家g 格鲁斯曼和a 克鲁格 1 2 1 4 1 3 1 研究发现 环境与发展 关系是一个倒u 型曲线 1 9 9 5 年发表 e c o n o m i cg r o w t ha n dt h ee n v i r o n m e n t 提出环境库兹涅茨曲线 e k c 假说 在经济发展过程中 生态环境随着经济增 长 人均收入增加持续恶化 当人均g d p 达到一定水平时 环境污染随着人均 g d p 进一步提高而下降 1 3 2 国内碳情景研究 我国学者牛文元 2 0 0 9 贺庆棠 2 0 0 9 等 1 4 1 认为 低碳经济 实质是提 高能源利用效益 推进地区清洁发展 促进产品低碳开发和维持全球生态平衡 张德英1 1 5 采取系统拟真 估算我国工业部门碳排放量 分析碳源系统要素问反馈 3 安徽理工大学硕士学位论文 互动机制 建立了碳模型 王雪娜 l6 以系统动力学 分析指出能源类碳源排放测 算应用的可行性 针对社会与交通运输部门能源类碳源排放建模 马忠海 17 估算 了我国煤电 核电与水电能源链温室气体排放系数 实测了水电站库体不同季节 温室气体排放 徐国泉f 1 8 1 等人基于碳排放量基本等式 采取对数平均权重d i s v i s i a 分解法 建立人均碳排放因素分解模型 定量分析1 9 9 5 2 0 0 4 年能源结构 能源 效率和经济发展等因素影响全国人均碳排放情景 宋涛 1 9 1 等人基于e k c 假设 对我国1 9 6 0 2 0 0 0 年人均c 0 2 排放量与人均g d p 之间关系进行实证研究 发现 人均c 0 2 排放量与人均g d p 之间存在长期协整关系 呈倒u 型环境库兹涅茨曲 线关系 王中英 2 0 l 等探讨了中国g d p 增长与碳排放量关系 研究结果表明 中 国依赖投资的经济增长方式和以第二产业为主的经济结构 很大程度是导致温室 气体排放量增加的主因 杜婷婷1 2 l 等人的研究表明 三次曲线方程较标准型环境 库兹涅茨二次曲线方程更能显示中国数十年来经济发展与c 0 2 排放之间依存关 系 1 4 碳排放预测方法 1 4 1 预测方法 大气圈由多层气体组成 罩住热量 维持地球生命 燃烧煤炭 石油等化石燃 料和采伐森林 增强温室效应 加之原有气体 天蓬 使更多热量笼罩 结果是 全球气温上升 失去平衡 二氧化碳 c 0 2 进入大气层 大部分滞留5 0 2 0 0 年 部分永久滞留 c 0 2 排放源 主要是化石燃料直接燃烧 土地用途改变和森林采伐也释放 c 0 2 森林植被是天然的 碳仓库 碳排放 主要是指c 0 2 及其它含碳温室气体的排放 京都议定书 附件中 强调了6 种温室气体 除c 0 2 外 还有甲烷 c i 1 4 氧化亚氯 氢氟化碳 h f c s 全氟化碳 p f c s 六氟化硫 这些气体被认定是导致全球气候变暖的 帮凶 田 碳排放 分为可再生碳排放和不可再生碳排放 前者指地球表面各种动植物正常 碳循环 亦包括使用各种可再生能源的碳排放 后者指将地下化石能源开采燃烧 后的碳排放 无论碳排放量大小如何 不可再生碳排放将地下碳元素释放 累积 产生的温室效应较可再生碳排放量更大 环境影响更加严重1 2 3 1 碳排放预测目的 是通过对某能源城市过去若干年与此相关的数据整理 分 析 利用数理统计分析方法 建立适宜预测模型 预测该城市未来一个时期碳排 4 1 绪 论 放趋势 为制定节能减排政策 环境规划 控制温室气体排放等提供技术支持1 2 4 1 预测方法建立在淮南市经济社会发展战略和现有能源资源利用效率 生产生活与 管理技术 污染防治与生态保护技术基础之上 亦即 1 2 0 1 0 2 0 1 5 年淮南市地区生产总值 g d p 年平均增长速度按1 2 2 0 1 6 2 0 2 0 年9 2 测算 2 2 0 1 0 年全市煤炭产量1 亿吨 火电装机容量1 0 0 0 万千瓦 1 0 0 万吨化 工产品 2 0 2 0 年煤炭产量1 5 亿吨 火电装机容量2 0 0 0 万千瓦 2 0 0 万吨化工产 口 日日 3 生产生活领域煤炭 石油 热 电力 天然气 液化石油气 其它燃料 等综合能源 折标煤 按经济社会发展目标 并考虑节能措施 测算各水平年 消费量 在预测过程中 根据淮南能源城市基本特征 选择主要影响因子和次要影响 因子 1 4 2 分解模型 计算方法 采用徐国泉等提出并改进的碳排放量分解模型中算法 这种算法 得到普遍认可 其碳排放估算公式为口5 o t e c 6 c e 0 6 0 b 6 i i 1 1 式中 q r 碳排放总量 e c 煤炭消费实物量 t 6 c 煤炭消费的碳排放转换系数 t 碟 t e o 石油消费实物量 t 6 0 石油消费的碳排放转换系数 t 碳 t 即天然气消费量 t 6 n 天然气消费的碳排放转换系数 t 骥 t 国内外碳排放主要研究情况 见表1 安徽理工大学硕士学位论文 表1各类能源碳排放系数阢2 刀 t a b l e lc a r b o ne m i s s i o nf a c t o ro f f o r m so f e n e r g y u n i t t c t 单位 t c t 因此 按实物量测算的碳排放关系式为 q t o 7 3 2 9 x e c 十o 5 5 7 4 x e o 加 4 2 2 6 x f 巾 1 2 由式l 一2 可以看出 能源结构影响碳排放 使用1 t 石油替代1 t 煤炭可减少碳 排放量2 3 9 使用l t 天然气替代l t 煤炭可减少碳排放量4 2 3 1 2 引 参考国家发改委公布的各类能源折算系数 l t 煤炭 o 7 1 4 3 t 标准煤 1 t 石油 1 4 2 8 6 t 标准煤 l 万m 3 天然气 1 2 1 4 3 t 标准煤 i t 天然气 1 4 0 0 m 3 故i t 天然 气 1 7 t 标准煤 假设 淮南市年能源消费总量为e t 吨标准煤 其中 煤炭 石油 天然气占全 部能源消费比重分别为a 1 3 y 则三种燃料对应实物量分别为 e o 砘x e t 0 7 1 4 3 e n l b x e t 1 4 2 8 6e n x e t 1 7 将上述关系式代入式 2 中 可得按能源结构计算的碳排放关系式 q e t a x l 0 2 6 p x 0 3 9 0 2 丫x 0 2 4 8 6 1 3 由式l 一3 可以看出 标准煤碳排放系数 k o t x i 0 2 6 p x 0 3 9 0 2 t x 0 2 4 8 6 不同能源结构下k 值 亦不同 煤炭消费比重越高 k 值越大 石油 天然气消费比重越高 k 值越小 1 4 3g m i 1 预测模型 灰色关联分析法 是采用关联度量化研究系统内各因素相互联系 相互影响与 相互作用的方法 若两因子参数序列构成的空间几何曲线越接近 则关联度越大 2 9 1 1 g m 1 1 模型 g m i 1 模型用一阶微分方程喜 舣 b 描述 并称此方程为灰色微分方程 d t 6 1 绪论 x o t 划1 t 一b 的白化方程 3 0 其中 z 1 t 1 0 5 x x 1 t o 5 x x 1 t 1 t 1 2 n 1 解此一阶微分方程 得 x 1 t x 1 鱼 鱼 故 灰色微分方程对应的时间响应序列为 量 1 t 1 产 x 1 鱼 e 鱼 t 1 2 n 还原值为 量 t 1 i 1 t 1 一量 1 t 卢l 2 n 其中 a 为模型发展系数 它反应曼 1 和曼 0 的发展态势 b 称模型协调系数 反映数据间变化关系 建立g m 1 1 模型的步骤d 1 朋 设 x t x o 1 x 2 n 是所预测某项指标的原始数据 通过 原始数据一次累加 生成序列 1 t x 1 1 x 1 2 1 n 式中 x 1 i 壹 七 i 1 2 n 由此得到的微分方程为堕d兰tk a 1 b l 方程中系数按最小二乘法求解得a h b t b t b 1 b t y 式中 y 为列向量 x 卿 2 x o 3 n t b 为矩阵 b 一扣1 1 1 2 一扣1 2 3 一丢 x 1 挖一1 十x 1 刀 时间响应式 量 1 t 1 x o 1 鱼 e 缸 鱼 口口 y x o 2 x o 3 工 o 刀 2 模型精度检验 3 5 1 a 平均相对误差检验 设 已求出的凳 o 量 1 曼 o 2 圣 o 计算残差q k x o k 曼 0 k l 2 n 故 可得一组残差序列 q 0 q o 1 q o 2 q 1 吣 相对误差序列为e e 1 e 2 9o e n 7 安徽理j r 大学硕士学位论文 其中 k i q o 诳 x 0 l k 1 2 n 平均相对误差 a 三壹删取值贼2 nt i 表2 精度检验等级参照表 t a b l e 2t h er e f e r e n c et a b l eo f c l a s so f a c c u r a c yt e s t i n g 精度等歉 们刖伏瓦叫川瓦乩吼 一级0 010 3 5 二级0 050 5 0 三级 0 1 0 0 6 5 四级0 20 0 8 0 b 均方差比值 c 3 6 1 3 7 l 计算一 t 方差砰2 吉善 一x 2 其中 虿2 吉善矿 f 计算残差q o 的方差 2 2 吉善 九沪秽 其中 虿2 去吕批 均方差比值 c 学 取值见表2 s i 从数理统计学角度看 灰色g m i 1 模型预测的解相当于幂级数迭加 它包 含一般线性回归和幂级数回归内容 故 灰色预测模型优于一般线性回归 非线 性回顾和指数曲线拟合 亦优于确定性时间序列预测模型 然而 该模型建模序列仅考虑现时t n 以前全体数据 随着时间推移 未来 一些扰动因素将不断对系统产生影响 在传统g m i 1 模型中 已计算出参数a 和b 其值即固定 无论预测多少值 均用相同a 和b 显然 这种模型 预测精 度较高的仅为最近若干数据 时期越长 预测意义越弱 不适于长期预测 在实 际建模过程中 尤其时间连续 不断有新建模数据产生的实际系统中 原始序列 数据不一定全部用于建模 仅从中取出部分数据 即可建立一个模型 再根据系 统产生的最新数据 剔除原系统中陈旧数据 重新建立g m i 1 模型 这样 不断补充新信息的同时 及时剔除旧数据 保持数列等维 建模序列便更能反映 系统当前特征p 8 3 9 1 将a 和b 看成时间t 的变量 用原始数据计算出a 和b 建立一个g m i 1 模型 预测一个值 再将此预测值补加到已知数列中 同时剔除最早一个数据 8 1 绪论 用新得到数据序列计算出新的a 和b 建立一个新的g m 1 1 模型 计算下一个 数据 并加补到数列中 同时剔除最早一个数据 依次逐个预测 递补 直至完 成预测目标止 这样更能反映系统当前特征 尤其变量由量变到质变时 陈旧数 据对系统的作用变得不重要 故 剔除根本不可能反应系统特征的陈旧数据 有 利于长期预测并提高预测精度1 4 0 4 3 1 1 5 研究目的与内容 1 5 1 研究目的和意义 本文主要分析淮南境内工农业生产与社会生活领域能源 原煤 洗精煤 其 它洗煤 型煤 焦炭 原油 汽油 柴油 燃料油 热力 电力 天然气 液化 天然气 液化石油气 其它燃料等综合能源 直接消费排放的温室气体 按国际 惯例 以c 0 2 当量形式表示 自然界和经济社会活动间接转换的温室气体 未予 考虑 一般来说 发展低碳经济是为减少温室气体排放作出努力 实质上 低碳经 济是经济发展方式 能源消费方式 人类生活方式的一次全新变革 它将全方位 地改造建立在化石能源基础上的现代文明 转向生态经济和生态文明 气候变化 既是挑战 又是机遇 它将强力促进我国从高碳经济向低碳经济发展方式转变 未来 我国有可能成为世界最大碳交易市场 最大低碳商品生产基地和最大低碳 制品出1 2 1 国m 淮南是一座能源煤化工业城市 能源原材料工业增加值占全市工业增加值 8 0 以上 地处长三角纵深腹地 淮河中游 是国务院批准的较大市 具有承东 启西 贯通南北 联络沿海 发展中原的功能和区位特征 是苏一浙一沪的 工业 粮仓 但缺乏廉价利用国际油气等 低碳 能源条件 地理环境和煤炭资源赋 存条件决定未来相当长一个时期内 煤炭仍是 次能源 煤炭属 高碳 能源 发展低碳经济 提高可再生能源比重 可有效降低一次能源消费的碳排放 为淮 南优化能源结构 提供了可行措施 4 5 4 6 1 淮南矿区主要环境问题 一是煤炭采选废水造成地表水有机污染 煤矸石堆 存是构成矿区大气浮尘的主要污染源 长期降水淋溶污染地表 下 水体 矿区 疏干排水 地下水位下降 形成大面积疏干漏斗 动态平衡遭到破坏 矿区污灌 导致周围农田污染 土壤盐渍化 土地功能衰退 二是开发煤炭资源占用和破坏 土地 煤矸石山占地 采煤冒落沉陷 造成地表沉降 相对较深处形成水域 造 9 安徽理工大学硕士学位论文 成水土流失等次生地质灾害 改变地表景观 破坏地表植被 导致土地退化与荒 漠化扩展 4 7 1 碳情景与低碳发展研究目的 在发展经济的同时 弄清碳排放情景 研究发 展低碳经济的可行性 战略与重点 宏观调控政策措施 寻求改善城乡区域环境 质量的有效途径 协调环境与发展关系 为科学实施温室气体排放控制 促进经 济结构战略性调整 重大区域开发建设合理布局 经济社会可持续发展提供抉择 依据 挑 在经济社会持续发展进程中 能源资源需求快速增长 环境质量要求不断提 高 资源环境保护工作必须不断满足经济发展和社会进步的需要 在摸清能源城 市碳排放情景的基础上 依据经济社会发展战略和碳排放总量 寻求解决发展低 碳经济的技术支持问题 谋求最大限度地保护发展环境与生活环境 促进中长期 经济社会平稳较快发展 1 5 2 研究内容 1 碳情景概述 4 9 1 不采取应对气候变化对策的情景 b u s i n e s sa su s u a l ba u 即基准情 景 以各种可能的发展模式设计了一个情景 主要的驱动因素是经济发展 低碳情景 l o wc a r b o ns c e n a r i o l c 考虑淮南在国家能源安全 国 内环境 低碳之路因素下 通过国家政策能够实现的低碳排放情景 该情景中主 要考虑经济 社会 环境发展需求 在强化技术进步 改变经济发展模式和消费 方式 实现低能耗 低温室气体排放因素下 依据淮南自身努力能够实现的能源 与碳排放情景 强化低碳情景 e n h e n c e dl o wc a r b o n s c e n a r i o e l c 主要考虑在全球 一致减缓气候变化的共同愿景下 中国可进行的进一步贡献 考虑在全球共同努 力下 进一步强化技术进步 重大技术成本下降更快 发达国家的政策会逐渐扩 展到淮南 2 研究步骤与方法 本课题分三个阶段 即 碳排放现状调查 碳排放趋势分析 碳情景与低碳 发展途径研究 碳排放现状调查属前期工作 为碳排放趋势分析提供技术支持 碳情景与低碳发展途径研究是课题的深入和继续 为论文编写提供指导原则与基 本框架 a 相关调研 l o 1 绪论 主要搜集2 0 0 0 2 0 0 9 年 淮南市统计年鉴 淮南市环境统计综合报表 淮 南市环境质量报告书 政府工作报告 以及市委 市政府近年来公布的 淮 南市全面建设小康社会的战略目标战略步骤暨起步阶段的重点建设任务 淮南 市七大产业调整和振兴规划 淮南市 三大基地 建设与可持续发展研究 淮南市环境保护 十二五 规划思路 淮南市低碳经济发展可行性研究报 告 淮南市第一次全国污染源普查公报 等数据信息 研究成果 相关文献 借助s p s s 选取其中最佳因子 b 建立模型 a 利用淮南煤炭 石油 天然气 电等综合能耗 经济和人口总量 工业 比重历史数据 建立能源消费关系式 测算基准情景 低碳情景 强化低碳情景 下各时期能源消费 经济和人口总量 工业比重影响 计算不同情景下能源消费 总量 b 按能源消费结构变动 将煤炭 石油 天然气消费速率分类 时期能 源消费结构情景 假设 各能源排放系数不变 计算不同情景下吨标煤碳排放系 数 k c 拟合各种情景下淮南市碳排放预测矩阵模型 d 利用v c 设计程序 实现计算机模拟功能 以此预测淮南市碳排放情 景 c 碳情景与低碳发展分析 根据拟合数学模型和计算机模拟结果 分析基准情景 低碳情景 强化低碳 情景下碳排放情景及其能源城市符合性 研究能源城市低碳发展途径和相关政策 措施 1 5 3 技术路线 本课题 将相关信息调研一影响因子识别 研究模型建立 能耗与碳 排放预测 碳情景分析 低碳发展对策研究作为有机联系的统 体 运用系 统论方法 从碳情景分析着眼 碳排放现状调查入手 分析碳排放趋势 探索有 利经济社会发展 逐步改善环境质量的有效途径 力争环境与发展 双赢 见图 1 安徽理j i 人学硕士学位论文 图1淮南市碳情景与低碳发展研究技术路线 f i g1 c a r b o ns c e n ea n dl o wc a r b o nd e v e l o p m e n tr e s e a r c ht e c h n i c a lr o u t ei nh u a i n 锄 根据淮南市中长期发展战略 近期发展思路 区域环境功能 寻求经济结构 与城市功能调整 重大区域开发建设布局 经济社会可持续发展的科学方案 研 究重点为控制温室气体排放总量 协调环境与发展关系 促进经济社会平稳较快 发展 1 2 2 碳排放模型建立与分析 2 碳排放模型建立与分析 淮南市地处安徽中北部 淮河中游 跨淮河两岸 是以煤炭为基础 电力 化工为主体的能源煤化工业城市 由城市人口规模 煤炭资源 地理环境 赋存 条件 能源生产与消费结构所决定 碳排放量大 淮河流域生态环境功能脆弱 采煤沉陷区生态系统遭到破坏 环境与发展问题有三 一是经济发展方式转变进 入攻坚时期 二是加速工业化建立在煤电化基础之上 三是城市规模扩张和城市 化进程加快 导致能源生产与消费需求 单位g d p 能耗与水耗 环境污染与生 态破坏呈加速之势 2 1 影响因子选择 2 1 1 能源生产与消费因素 淮南是一座能源煤化工业城市 2 0 0 7 年能源原材料工业增加值占全市工业增加 值8 7 以上 由淮南的经济结构和城市功能所决定 在经济社会活动中产生大量二 氧化碳 c 0 2 故这个因素应成为首选因子1 5 0 1 1 煤炭生产与消费 淮南市属全国1 3 个大型煤炭生产基地和全国6 个煤电基地之一 2 0 0 7 年 淮南矿业集团有限公司有9 对煤炭生产矿井 6 座选煤厂 原煤生产能力3 4 2 5 万 吨 年 煤炭洗 选 能力2 2 6 0 万吨 年 国投新集能源股份有限公司有4 对煤炭 生产矿井 3 座选煤厂 原煤生产能力1 5 9 0 万吨 年 煤炭洗 选 能力1 5 0 0 万 吨 年 全市原煤产量4 6 7 0 9 6 万吨 洗 选 煤产量1 8 4 1 6 万吨 近三年平均增 长7 8 2 1 2 0 3 淮南地方小煤矿最多时达2 8 4 对煤炭生产矿井 经过2 0 余年整顿和发展 现有6 2 对8 3 0 万吨原煤生产矿井 2 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 8 2 0 0 9 图2 全市能源消费总量 f i g2 t h ec i t y st o t a le n e r g yc o n s u m p t i o n 2 0 0 9 年 淮南市煤炭消费总量 2 6 3 8 5 5 万吨 其中 燃料煤消费 2 5 1 5 0 5 万吨 原料煤消费1 2 3 4 9 万 吨 分别较2 0 0 8 年增加1 3 0 8 1 3 8 7 0 8 近4 年年均增速分 别为2 1 9 1 2 3 4 7 2 3 6 燃料 煤与原料煤消费比例9 5 3 2 4 6 8 见图 安徽理工大学硕士学位论文 2 2 0 0 9 年 全市工业锅炉1 6 4 台 5 4 6 1 2 2 蒸吨 工业炉窑4 2 座 工业煤炭消费量 2 6 3 1 5 9 万吨 其中 燃料煤2 5 0 8 0 9 万吨 分别比上年增加1 3 1 2 1 3 9 1 近4 年年均增速2 2 0 3 2 3 6 1 生活燃料煤消费量6 9 6 万吨 较去年增加1 31 年均下降3 4 2 工业与生活煤炭消费比例9 9 7 4 0 2 6 工业燃料煤消费强度2 7 4 吨历元 比上年增加1 0 0 4 年均下降1 9 3 见表3 表3 淮南市煤炭消费状况 t a b l e3c o a lc o n s u m p t i o ni nh u a i n a n 单位 万t 呖元 2 电力生产与消费 淮南电力工业始于1 9 4 0 年 大唐淮南田家庵发电厂 原淮南发电厂 1 9 4 1 年建成投产 1 9 4 9 年装机容量8 2 0 0 k w 2 0 0 7 年装机容量6 0 0 m w 大唐淮南洛 河发电厂建于1 9 8 2 年 1 9 8 5 年建成投产 装机容量1 2 0 0 m w 淮南平圩发电有 限公司建于1 9 8 4 年 1 9 8 7 年建成投产 装机容量1 2 0 0 m w 淮浙煤电有限公司 和淮沪煤电有限公司均建于2 0 0 5 年 2 0 0 7 年建成投产 装机容量均为1 2 0 0 m w 全市大型工业企业热电厂 站 有1 2 台1 2 3 m w 发电机组 总装机容量3 3 1 3 m w 2 0 0 9 年 淮南市全社会用电量5 6 1 亿k w h 增长9 7 其中 城乡居民生 活用电7 3 亿k w h 较2 0 0 8 年增长1 5 8 全市火电厂用电率5 8 6 供电标煤 耗3 4 9 1 8 9 k w h 分别较去年增加0 4 5 个百分点 2 6 2 3 煤化工业生产规模 安徽淮化集团有限公司 原淮南化工总厂 建于1 9 5 7 年l o 月 1 9 6 5 年9 月 投产 2 0 0 2 年 主要化工产品3 0 余种 万吨级生产装置2 0 多套 其中 总氨能 力3 0 万吨 年 硝酸铵5 万吨 年 尿素4 1 万吨 年 浓硝酸1 3 万吨 年 精甲醇5 1 4 2 碳排放模型建立与分析 万吨 年 甲醛4 万吨 年 甲胺2 万吨 年 焦炭3 0 万吨 年 江苏德邦兴化 淮 南 化工有限公司 原淮南市皖淮化工厂 合成氨能力l l 万吨 年 主要产品为 l o 万吨 年工业烧碱 4 煤层气开发利用 淮南煤田已探明煤层气资源5 9 2 8 亿i n 3 淮南矿业集团抽排瓦斯1 5 亿n 1 3 a 抽排率4 1 5 瓦斯输配总能力1 6 万m 3 满足1 0 万户居民用气 此外 潘谢矿 区和新集矿区民用燃气用户2 5 1 万户 淮南矿区瓦斯发电装机容量1 1 6 m w 5 石油与天然气消费 2 0 0 9 年 淮南市天然气消费总量6 6 4 1 0 万i n 3 液化石油气消费总量1 3 5 万 t 6 全市能源消费 2 0 0 7 年 淮南市规模以上工业企业能源消费总量1 4 3 1 8 9 万t 标煤 综合能 源消费8 1 9 3 1 万t 标煤 万元产值综合能耗2 3 7 t 标煤 其中 煤炭采选业0 5 7 t 标煤 电力 热力生产和供应业0 6 7 t 标煤 燃气生产和供应业5 8 5 t 标煤 化学原 料及化学制品制造业4 6 9 t 标煤 非金属矿物制品业3 0 4 t 标煤 饮料制造业1 3 4 t 标煤 全市单位g d p 综合能耗1 4 8 t 标煤 万元 其中 田家庵区1 5 6 t 标煤 万元 大通区1 5 2 t 标煤历元 八公山区1 4 5 t 标煤历元 潘集区1 3 9 t 标煤 万元 风台 县1 2 3 t 标煤 万元 谢家集区1 2 1 t 标煤 万元 毛集实验区1 0 7 t 标煤 万元 7 蓄禽养殖业发展 2 0 0 9 年 淮南市生猪出栏4 3 7 万头 较上年增长6 7 出栏牛4 1 万头 增长7 4 出栏羊2 4 o 万只 增长3 8 出栏家禽1 9 5 2 万只 增长5 2 2 1 2 经济社会发展因素 2 0 0 9 年 淮南市地区生产总值 g d p 当年价 5 0 8 8 亿元 近1