中国钢铁行业二氧化碳排放达峰路径研究

钢铁行业是我国重要的CO₂排放源. 作为典型的资源能源密集型产业,钢铁行业加快绿色低碳转型、尽早实现碳达峰并有效降碳,既是行业自身高质量发展的内在需要,也是支撑落实国家碳达峰、碳中和目标的客观要求. 本文综合考虑经济社会发展、资源能源利用、工艺结构调整、低碳技术应用等因素影响,开展了基于情景分析的钢铁行业CO₂排放达峰路径研究,对不同情景下钢铁行业CO₂的排放趋势进行测算,识别钢铁行业CO₂减排的主要驱动因素,判断推动钢铁行业碳排放达峰的关键举措,为制定“双碳”目标背景下钢铁行业CO₂排放控制策略提供参考. 测算结果表明,我国钢铁行业CO₂总排放量有望在2020—2024年期间达到峰值;行业CO₂总排放量峰值为18.1×108~18.5×108 t,达峰后到2030年降幅将超过3×108 t. 研究显示,粗钢产量是决定我国钢铁行业碳排放能否快速达峰的关键,加大废钢资源利用、推进外购电力清洁化以及提高系统能效水平是2030年前钢铁行业实现碳排放达峰并有效降碳的重要途径. 到2030年,粗钢产量降低、加大废钢资源利用、推进外购电力清洁化、提高系统能效水平以及氢能炼钢和二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)等前沿技术对钢铁行业CO₂减排的贡献率分别为11%~52%、34%~52%、7%~20%、5%~13%和2%~3%.      

国家级经济技术开发区发展绩效及时空演变分析

国家级经济技术开发区(简称“经开区”)是我国改革开放的排头兵,历经近40年发展,已成为我国经济发展和落实区域高质量发展战略的重要支撑. 本文构建了涵盖经开区整体和个体的绩效评价体系,以资源产出率、污染物排放强度和生态效率指标表征发展绩效,定量分析了经开区发展绩效时序变化和生态效率的空间分异. 结果表明:①2007—2017年,经开区新鲜水耗、4种常规污染物(COD、NH₃-N、SO₂、NO_x)排放均与经济发展呈相对脱钩. 2017年经开区能源和水资源产出率分别是全国工业能源和水资源产出率的1.2和3.5倍,COD、SO₂、NO_x排放强度是全国工业排放强度的72%、53%、52%. ②经开区绝对经济规模两极分化程度不断缓解,对地区经济影响力整体上升. 空间分布上,经开区绝对经济规模大的城市从东部沿海进一步拓展到长江流域的中西部地区. ③运用数据包络法分析190家经开区的生态效率并识别出典型的投入冗余和产出不足,为经开区精准施策奠定基础. 全国仅10%的经开区生态效率为1,污染物排放、温室气体排放、工业能耗冗余是影响生态效率的主要原因. 东部地区经开区生态效率平均值为0.35,大于中部地区(0.28)和西部地区(0.26). 研究显示,不同地区经开区GDP差异较大,未来要加强不同地区经开区协作提高内生动力;为进一步提高经开区生态效率,需结合研究识别出影响生态效率的关键因素,开展针对性提质增效工作. 在经开区实施能耗、水耗以及碳排放总量和强度的“双控”行动;同时,在稳定末端治理成效基础上着力强化全过程和系统优化,深化源头降碳减污.      

制造业碳减排的脱钩效应及驱动机制——一个二维分析框架

基于2000—2020年中国制造业的数据,构建二维脱钩模型测度经济增长与碳排放的脱钩状况,并运用脱钩努力模型探究脱钩的驱动机制。结果显示：1)26个行业碳排放总量从2000年的176.09×10⁷ t增长至2020年的639.21×10⁷ t, 21年间增长了3.63倍。2)26个行业共现18种二维脱钩状态,强脱钩次数占比从“十五”后半期的15.38%上升到“十三五”的40.77%,脱钩状态逐渐改善,但仍存在较大脱钩空间。3)劳动密集型行业更容易实现低经济水平-强脱钩,资本密集型行业更容易实现中经济水平-弱脱钩,技术密集型行业更容易实现低经济水平-弱脱钩。4)能源强度和产业结构的脱钩努力指数均值分别达0.686和0.031,成为推动制造业碳脱钩的关键,而能源结构的脱钩努力指数均值为-0.147,阻碍了碳脱钩进程。5)劳动密集型行业做出的脱钩努力最大,资本密集型行业次之,技术密集型行业最小。     

河钢唐钢新区绿色制造技术应用实践

唐山作为钢铁生产密集型城市,2020年粗钢产量为1.44亿t,全市规模以上工业综合能耗综9974万t标准煤,2018年唐山市工业SO₂、NO_<i>x排放量近6.9万,15.8万t。在产业可持续转型发展与城市共容的双重挑战下,河钢集团以河北省钢铁产业结构调整为契机,优化自身产业布局,采用高效节能、低碳环保的绿色工厂设计理念建造唐钢新区,尤其在能效提升、全流程超低排放、副产品资源化、水资源化高效利用等方面实施一系列绿色制造技术,为国内钢铁企业应用绿色制造技术提供了借鉴。     

我国钢铁工业一次颗粒物排放量估算

针对我国钢铁工业生产工艺以及颗粒物控制技术的分类,建立了一个细化到排放节点的自下而上的颗粒物排放模型.结合我国钢铁工业各地区活动水平以及颗粒物控制技术分布的历史变化趋势分析,利用此模型计算了2006—2012年我国钢铁工业一次颗粒物的排放系数和排放量.模型计算结果显示,2006年以来,我国钢铁工业颗粒物控制水平不断提高,PM_(2.5)、PM_(2.5)~10和PM10的排放系数分别降低了21.2%、19.3%和19.0%.钢铁工业一次颗粒物排放量在2006—2011年间持续增长,2011年TSP排放量为602×104t,PM10排放量为200×104t,PM_(2.5)排放量为124×104t;2012年排放量出现下降,TSP排放量为561×104t,PM10排放量为187×104t,PM_(2.5)排放量为116×104t.2012年我国钢铁工业一次PM_(2.5)排放量中的有组织排放占39.5%,无组织排放占60.5%;除加严有组织源管控之外,减少颗粒物无组织排放,对于钢铁工业颗粒物排放控制也非常重要.我国钢铁工业颗粒物排放量分布不均衡,河北、山东、江苏、辽宁、山西5个省的排放超过全国总排放的50%.     

重庆市典型县域生态效率评价

准确定位绿色发展理念的战略重要性,对促进长江经济带的优质发展具有十分重要的意义。重庆市作为"一带一路"和长江经济带的联结点,必须"发挥示范作用"。该文采用超效率SBM模型对2007-2016年重庆市15个典型县域生态效率水平进行测度,借助ArcGIS对其时空分布进行可视化表达,应用Malmquist生产率指数模型揭示内外部驱动因素,为推进长江经济带绿色协同发展提供借鉴与参考。结果表明:(1)2007-2016年重庆市典型县域生态效率呈上升趋势,但增幅较小,渝东南与渝东北地区生态效率水平U型波动性增长反映了绿色发展思想指导下改善产业结构可以实现生态环境保护和经济发展的辩证统一。(2)重庆市典型县域生态效率损失的内部动因是资源投入过多以及废弃物排放过量,而纯技术效率指数和规模效率指数处于进步状态,技术进步变化指数呈倒退状态,则表明政府宏观调控及管理策略是否行之有效,规模经济与资源利用效率的关系是否处理得当,在很大程度上影响了重庆市生态效率水平。     

上海市主要作物秸秆资源估算及分析

为进一步合理高效利用秸秆资源,通过秸秆估算公式计算出上海市主要区县的秸秆产量、2013年上海市秸秆养分总量及能源化利用的标准煤当量。2013年上海市秸秆产量为106.23万t,所含N、P₂O₅和K₂O分别为0.9、0.3、2.3万t,总养分约为3.5万t。理论上秸秆全部转化为能源相当于节省4.7×10⁵t标准煤。对于丰富的秸秆资源,应有合理的回收及利用途径,防止焚烧对空气造成不利影响。     

杭州湾南岸滩涂湿地多年蓝碳分析及情景预测

选取2003年、2017年杭州湾南岸遥感数据,利用ENVI软件和ArcGIS进行空间校正和图像处理,获得海岸带湿地数据,基于InVEST模型研究杭州湾南岸15年间滩涂湿地蓝碳及其价值的变化.结果显示:(1)2003~2017年总碳储存量和单位面积碳储量最大值均呈上升趋势,总碳储存量由0.223亿t上升到0.765亿t,增加0.542亿t.单位面积碳储量最大值也由451.27t/hm²上升到1775.42t/hm²,湿地碳汇潜力增加.(2)2003~2017年研究区域无碳损失,总体表现为碳积累,蓝碳总量为0.543亿t,单位面积净碳固定最大值为1324.12t/hm².(3)2003~2017年15年间杭州湾南岸海岸蓝碳总价值为4761.3亿元,单位面积蓝碳最大值为148.8万元,具有十分可观的生态价值.(4)滩涂蓝碳的储量同植被类型关系密切,研究区域芦苇作为优势种类,在提高本区域固碳能力中作用最大.(5)在预设的退塘还湿情景下,预测至2030年研究区固碳量和蓝碳价值增加明显.     

欧盟碳边境调节机制对产品出口成本影响评估

碳边境调节机制(CBAM)带来的产品出口成本影响存在较高的不确定性.通过剖析CBAM条例规则,对CBAM关键要素的核算范围与规则进行研判,提出了评估CBAM出口成本影响的方法学框架,并以粗钢产品为例开展了实证研究.结果表明,在CBAM的系统边界与排放核算范围内,我国1t转炉粗钢的嵌入排放为1.73tCO₂eq,我国向欧盟出口粗钢产品的增量成本为37.26欧元/t.基于评估结果并统筹考虑我国与欧盟的气候政策体系差异,提出了包括隐性碳价谈判、降低产品碳排放强度、调整出口结构在内的多项应对CBAM的政策建议.     

2000~2010年中国资源产出率测算

在中国实际管理需求的基础上,构建了中国经济系统物质流分析(Chinese Economy-wide Material Flow Analysis - CEW-MFA)模型,对传统经济系统物质流分析工具进行了补充和拓展.在该模型的基础上将中国的RP定义为一组4个指标:直接物质投入(DMI)/GDP、本地物质消耗(DMC)/GDP、物质总循环量(CR)/(CR+DMI)与CR/固体废物总产生量(TG).测算了2000~2010年时间段的物质流及RP指标,并对其中的资源经济产出效率进行了国际比较.结果表明,中国现阶段的物质代谢总量高,2010年国家的DMI接近120亿t,DMC超过107亿t.中国资源的经济产出效率与主要发达国家相比仍有较大差距.2010年的GDP/DMI与GDP/DMC分别为2260,2512元/t.循环物质总量有较大幅度的增长,综合利用率CRR(1)与CRR(2)总体保持上升趋势.CRR(1)从2000年的16%升至2010年的23%,CRR(2)由46.8%升至54.1%.     

中国经济发展与水资源利用脱钩态势评价与展望

通过国内外相关文献研究与数据收集,构建了中国经济发展与水资源利用的脱钩时态分析模型。并应用该模型实证分析了新中国成立后1953—2010 年中国经济发展与水资源利用的脱钩态势,系统剖析了经济发展与水资源利用脱钩的内在机理。在此基础上,根据水资源消耗利用变化趋势,采用Logistic 模型,对我国水资源需求利用的自然发展趋势进行预测,并根据国家发展规划对水资源需求利用预测结果进行修正。同时从社会政治、经济技术方面进行水资源利用脱钩的可行性分析。结果表明,未来10 a,我国用水总量增长速度将加速减慢。预期至2020 年左右,我国经济发展与水资源利用有望保持绝对脱钩的发展态势,用水总量预计将进入缓慢下降期。     

成分法计算钢铁的生态足迹

运用生态足迹成分法,研究了钢铁工业排放废水、废气等的生态足迹占用,并对中国钢铁工业生态足迹及其构成进行实证研究.结果表明,中国钢铁工业总的生态足迹随总产量的增加而增加,由2000年的1.89×108hm2增加到2006年的5.09×108hm2,年均增长率为17.99%,但低于钢铁总产量的年均增长率（21.78%）.单位钢铁产量的生态足迹呈下降趋势,由2000年的1.4685hm2·t-1下降到2006年的1.2150 hm2·t-1.2005年,钢铁工业的生态足迹主要由吸收二氧化碳所需要的林地（27.28%）、铁矿石的生态足迹占用（27.14%）、氮氧化物排放的生态足迹占用（18.94%）和能源地占用（18.70%）组成,四者合计高达92.06%（2005年）.近年来, 中国钢铁工业在节能减排方面取得一定成效, 但钢铁工业高能耗、高污染的特征仍十分明显, 要减少钢铁工业的生态足迹, 关键是要减少能源和铁矿石的消耗, 减少废水和废气的排放.     

国际铁矿石定价机制改变与我国铁矿石进口量变化的实证分析

随着我国对外贸易和国内钢铁企业的发展,我国铁矿石进口量大幅上升,已成为全球最大的铁矿石消费国。与此同时,国际铁矿石巨头摒弃长期协议定价机制,单方面推行季度、 指数等定价模式。为了认识国际铁矿石定价机制改变对我国铁矿石进口的影响,论文基于铁矿石进口量、 铁矿石价格、 国内原矿产量等统计指标的月度数据,通过定性分析与Granger因果检验,综合判断国际铁矿石定价机制改变与铁矿石进口量变化之间的关系。结果表明:近两年我国铁矿石进口量的短期波动频繁;国际铁矿石定价机制改变引起的铁矿石价格震荡是导致我国铁矿石进口量波动的主要动因;结合国内外形势判断,未来一段时期内我国铁矿石进口量的短期波动还会持续。     

2001—2013年我国稀土资源开发生态环境成本评估

科学评估稀土资源开发的生态环境成本是我国稀土资源可持续开发战略制定和稀土市场定价机制改革的客观要求。论文利用遥感影像解译数据、污染源普查数据、污染源动态更新数据、稀土统计数据等多种数据源,考虑“北轻南重”的稀土资源特性,构建了我国稀土资源采选和冶炼的生态破坏损失和环境污染损失核算框架,定量评估了2001—2013年我国北方包头白云鄂博氟碳铈-独居石混合型稀土矿、四川和山东微山氟碳铈矿、南方七省区离子吸附型稀土矿等三大稀土生产基地稀土资源开发的生态环境成本。结果表明：1）2001—2013年我国稀土资源开发的生态环境成本为761.7亿元,其中,采选导致的生态破坏损失为721.8亿元,冶炼导致的环境治理成本为39.9亿元;2）我国三大类稀土矿中,北方包头白云鄂博氟碳铈-独居石混合型稀土矿稀土开发的生态环境损失以环境污染损失为主,环境污染治理成本为25.5亿元,占包头矿生态环境总成本的74.3%,四川和山东微山氟碳铈矿和南方七省区离子吸附型稀土矿以生态破坏损失为主,分别为54.3亿元和658.6亿元,占各自生态环境总成本的89.5%和98.8%;3）南方七省区离子吸附型稀土矿采选单位稀土氧化物生态环境成本大,是四川和山东微山氟碳铈矿的9.6倍,包头白云鄂博氟碳铈-独居石混合型稀土矿的41.4倍;4）我国稀土开发生态环境成本占其价格的45％以上,在现有的市场价格下,扣除生态环境成本,我国稀土产业利润为负。     

中国生物质能源的定量评价及其地理分布

利用已有统计资料和数据,定量估算了中国生物质能源的数量,并对其地理分布格局进行了探讨。研究表明:①2004年中国生物质资源实物蕴藏量为:秸秆7.28×10⁸t,主要分布在河南、山东、黑龙江、吉林、四川等省;畜粪39.26×10⁸t,主要分布在河南、山东、四川、河北、湖南等省;林木生物质21.75×10⁸t,主要分布在西藏、四川、云南、黑龙江、内蒙古等省区;城市垃圾1.55×10⁸t,主要分布在广东、山东、黑龙江、湖北、江苏等省;废水482.4×10⁸t,主要分布在广东、江苏、浙江、山东、河南等省;②2004年中国生物质能实物总蕴藏潜力为35.11×10⁸tce,前五位依次为四川、云南、黑龙江、河南和内蒙古;其中理论可获得量为4.6×10⁸tce,前五位为四川、黑龙江、云南、西藏和内蒙古。可获得量中秸秆、薪柴和畜粪所占比例分别达38.9%、36.0%和22.14%;③中国生物质能分布不均,省际差异较大。按农村人口计算,人均理论可获得生物质能最大的西藏自治区达14.17tce,最小的浙江省仅0.15tce。而生物质能蕴藏潜力分布在一定程度上与常规一次能源蕴藏潜力分布呈现互补状态,则更加突出了在一次能源蕴藏量较低的地区开发利用生物质能的巨大潜力。     

基于情景分析的钢铁工业物质流与价值流协调性研究

本文基于情景分析理论和方法,建立了钢铁工业物质流与价值流协调度模型,对未来一段时期钢铁工业的协调发展状况进行研究.在维持现有发展模式的基准情景下,我国钢铁工业协调发展度将持续下降,2020年将下降到0.73.在环境恶化和经济效益相对脱钩的情景下,直到2020年我国钢铁工业协调发展度将维持在0.85的水平.而在经济与环境出现绝对脱钩的情景下,我国钢铁工业协调发展度将持续上升,2020年将达到0.95的高水平.因此,近期我国钢铁工业应遵循“基准相对脱钩绝对脱钩”的发展路径,降低总物质投入和污染物排放总量,提升经济产出效益,可持续发展才有可能实现.     

基于投入产出非线性模型的能源强度情景优化

节约资源在我国的"十一五"规划中已经上升到了基本国策的战略地位,降低能源强度是资源节约的一项具体体现。论文以行业最终需求为决策变量,以2010年能源强度最小为目标,构建了一个基于投入产出的能源强度非线性优化模型。在此基础上,设计了三方案九情景和一个强化节能情景,并采用遗传算法对模型进行求解。研究结论表明:如果不采取强化节能情景,能源强度的最优值区间为0.999 6~1.136 4 tce/104元,没有实现2010年能源强度降低20%的目标。如果实行强化节能,2010年能源强度可下降到0.943 9 tce/104元,相比2005年下降了21.75%,实现了"十一五"规划节能降耗20%的目标。     

以循环经济为理念的钢铁企业环境保护设计思路

钢铁企业以循环经济为发展理念,环境保护设计应从污染预防、过程控制、末端治理、废物的资源化利用等全过程控制污染物产生和排放。包括按照物质、能量、信息流动的生态规律,减少污染物的产生量,从源头预防污染;在企业内部通过促进清洁生产,推进生态设计,合理利用资源和能源,实行工业污染全过程控制;通过采用先进的环境保护技术措施,实现污染物排放量的最小化;大力推进资源节约,实现钢铁企业固体废物资源化和高价值综合利用。