基于DMSP/OLS数据的中国碳排放时空模拟与分异格局

精准模拟和精细尺度获取碳排放的时空动态信息，对于合理制定差别化的区域碳减排政策具有重要意义.利用DMSP/OLS夜间灯光数据在完成年内和跨年数据的校正、像元去饱和、异常值剔除的基础上，提取了城市建成区范围，并以中国大陆为研究对象，根据夜间灯光数据和碳排放统计数据之间的定量关联，构建面板数据模型模拟了2000~2013年中国的碳排放量；采用Theil-Sen Median趋势分析方法与Mann-Kendall检验，探讨了14年间中国碳排放量的时空变化趋势及空间分布特征.结果表明：系统校正后的DMSP/OLS夜间灯光影像构建面板模型模拟的碳排放量拟合精度较高，2002，2007和2012年多尺度回归检验的决定系数R²值分别为0.893，0.955和0.951.2000~2013年中国碳排放时空演化差异显著，稳慢增长型和迅猛增长型分别占碳排放区域总面积的77.6%和19.4%，稳慢增长型面域宽广，迅猛增长型主要位于都市区及都市连绵区.受城市规模及城市化发育程度的影响，迅猛增长型空间结构呈"空心型"与"中心型"空间指向性分异.研究提出，促进经济增长方式和发展模式的实质性转变、因地制宜差别化的减排措施与省区联动策略的实施是"精准减排"目标实现的重要途径.     

陕西省碳排放时空格局演变及其影响因素

基于DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据,运用探索性空间分析、冷热点分析和标准差椭圆分析等方法,估算了2000～2020年陕西省碳排放量,探讨了陕西省碳排放的时空演化特征,并构建了空间杜宾面板模型分析其影响因素.结果表明:(1)2000～2020年陕西省碳排放总量呈现持续增长趋势;碳排放分布具有显著的地域差异规律,呈现“陕北>关中>陕南”的分布态势.(2)碳排放重心向陕西东北方向移动,说明陕西东部地区和北部地区对全省碳排放量的影响作用加强;碳排放具有显著的空间正自相关性,即表现为集聚效应;碳排放的冷热点转化较为明显,热点在陕北地区扩张,冷点逐渐消失.(3)陕西省碳排放的直接正向影响因素有城镇化率、人口数量、单位GDP能耗、产业结构和经济增长,其中城镇化快速发展和人口规模扩大是陕西省碳排放持续增长的主要推动力.     

能源消耗碳排放的时空演变与预测：基于山西省夜间灯光数据

为了研究能源消耗碳排放的时空演变规律并进行“碳达峰”预测,该研究以山西省为例,基于1997-2020年夜间灯光数据反演该省碳排放量,并采用引力模型与标准差椭圆模型对高碳排放区展开为期20年的时空演变分析,通过长短期记忆网络模型对山西省“碳达峰”进行预测。结果显示,1997-2020年山西省碳排放量以5.8%的增长率呈上升趋势;太原市和大同市为高碳排放区,阳泉市为低碳排放区;太原对其周边城市碳排放产生明显引力作用,形成以其为中心的高碳排放区,碳排放重心由晋中地区向太原迁移;目前山西省煤炭产业仍然占据优势地位,但节能减排成效显著,有望在2030年实现“碳达峰”,且峰值排放量为14.5亿t,研究结果将为区域社会经济绿色转型发展及碳减排机制的制定提供科学依据。     

我国日用玻璃行业碳排放特征及减排措施

玻璃行业是我国能源消耗和碳排放量较大的行业之一,为分析占玻璃行业30%以上产量的日用玻璃行业的碳排放特征,本文基于排放系数法对2015—2020年行业碳排放量进行了核算,在此基础上,提出了相应的碳减排措施. 结果表明:我国日用玻璃行业碳排放量由2015年的2 617.04×104 t逐步降至2020年的2 149.95×104 t,且随着行业技术进步、清洁燃料的推广使用,单位产品碳排放量不断下降;从排放构成看,行业碳排放主要包括化石燃料燃烧产生的直接排放和外购电力及热力产生的间接排放,其排放量占排放总量的88.75%~92.27%,原料碳酸盐分解产生的过程排放相对较少,占比为7.73%~11.25%. 研究显示,降低日用玻璃生产过程中的能源消耗是减少碳排放的重要方向,调整能源结构、提高能源利用效率和优化原料结构是减少碳排放的主要措施.      

长江经济带电力碳排放时空变化及影响因素——基于区域和产业视角

以长江经济带为实证区域,综合运用IPCC清单编制法,网络法和LMDI法,在核算2005～2020年长江经济带电力生产、传输和消费过程中碳排放量的基础上,基于区域和产业两个层面分析其时空分异特征,并探究地区电力生产和消费碳排放量变化的不同影响因素.结果表明,长江经济带电力生产碳排放量整体呈现不断上升但增长速度下降的态势,总量由6.8亿t增加到12.25亿t.年均增速由2005～2011年期间的7.61%下降到2012～2020年期间的1.28%.电力消费碳排放量的时空分布特征与生产视角下的相似,但省际间电力碳排放流动规模以及远距离的电力碳排放流动显著增加.其中上海,江苏和浙江为最主要的电力碳排放净转出地,2020年分别净转出1894.01万t、6120.03万和7020.84万t,安徽,湖北,四川,贵州和云南为最主要的净转入地,2020年分别净转入2723.85万t、2309.72万t、1075.72万t、3010.32万t和2218.69万t.下游地区的用电碳排放量主要来自资源加工工业,机械和电子制造业,轻纺工业,增长幅度较大的是机械和电子制造业,纺织业,服务业.中上游地区主要来自电力...     

唐山市钢铁行业碳排放核算及达峰预测

唐山市作为工业密集型城市,2018年生铁、粗钢和钢材产量约占全国总产量的15%,同时也排放了大量的温室气体和大气污染物。以唐山市为例,研究唐山市钢铁生产碳排放2010—2030年的变化趋势,并确定达峰时间。基于《温室气体排放核算与报告要求》的计算方法,初步建立了可根据设备规模、运行时长、产能利用率和单位产品能耗参数来核算企业CO₂排放的数值算式,并将其应用于唐山市全部钢铁联合企业,计算得出2017年唐山市钢铁行业碳排放量为14042.52万t,碳排放系数为1.616 t CO₂/t钢。与文献、统计年鉴数据对比误差均<10%,表明数值算式有一定的准确性,可为自下而上地快速核算企业或区域的钢铁生产碳排放提供参考。同时,结合唐山市钢铁历史生产情况、生产现状及未来规划,借助LEAP构建了能源需求模型,得到2010—2030年唐山市钢铁生产化石能源消耗和碳排放量的变化趋势,并确定唐山市钢铁生产碳排放已于2018年达峰。     

近十年中国陆地AOD时空分布及与城市化的关系研究

选取2008—2017年MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectrometer) Aqua C006气溶胶产品数据,分析近10年中国陆地气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD)时间序列变化规律、空间格局分布特征,同时比较了"三区十群"区域内外的AOD变化差异.同时,通过DMSP/OLS(Defense Meteorological Satellite System/Operational Linescan System)夜间灯光产品与AOD关系研究分析,以反映城市化进程中人类活动对AOD时空分布的影响.结果表明:①中国陆地AOD多年平均、季节分布特征符合"胡焕庸线".在时间尺度上,2008—2017年中国陆地AOD年际变化范围是0.279～0.368,整体呈现下降趋势且变化幅度较小;在空间分布上,2008—2017年高值区为京津冀地区、华中地区、长三角地区、珠三角地区及塔里木盆地,低值区为青藏高原、云贵高原、内蒙古高原等;AOD时空分布呈较强的季节性,春季AOD最高,秋季最低.②中国区域的夜间灯光图与AOD时空分布具有较好的一致性,也符合"胡焕庸线".人口稠密、城市化较快的东部地区出现大片光带,快速发展的城市光斑覆盖明显.2008—2013年间,城市亮度范围有一定程度的扩大,说明人类经济生产活动增加明显.③2010—2013年省级行政区的DMSP/OLS夜间灯光与其AOD表现为显著正相关,二者幂函数拟合度R~2分别为0.8036、0.8263、0.7701、0.8277、0.8331.DMSP/OLS夜间灯光与AOD呈显著正相关,说明城市化发展水平对气溶胶分布的影响作用显著.     

煤炭生产企业碳排放状况分析研究

通过对原煤开采环节能源消耗构成和副产物排放的分析研究,提出把煤炭开采环节的碳排放分为能源消耗产生的碳排放和系统副产排放产生的碳排放两大类。详细分析了原煤开采过程中电力消耗的碳排放、煤炭消耗的碳排放、油品消耗碳排放及煤层气排放所引起碳排放的排放源和排放量及其核算方法,简单介绍了伴随煤矸石与矿井水排产生的少量碳排放。提出煤炭生产企业的碳排放总量的计算公式为：Q=Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6＋Q7。     

基于多源遥感信息的人为热排放量空间化——以浙江省为例

基于自上而下能源清单法,主要考虑工业、交通、建筑和人体新陈代谢这4个热源对人为热的贡献,估算了2010年浙江省68个县市的人为热排放总量.使用DMSP/OLS遥感夜间灯光数据以及阈值法提取出人为热排放的主要区域,并有效减少夜灯像元溢出效应的影响.利用夜间灯光数据和增强型植被指数(EVI)构建人居指数,基于各市县人为热排放总量与其行政区范围内人居指数累计值之间很强的相关关系建立人为热排放量空间化模型,获得了250m分辨率下浙江省2010年城市人为热通量的空间分布.结果显示浙江省各县市的平均人为热排放通量为5.5W/m²,城市高值区一般介于10~40W/m².栅格化的人为热数据可以为城市气候环境的数值模拟研究提供基础数据支持.     

燃煤锅炉协同处置油基岩屑碳排放核算及降碳贡献度分析

我国电力行业CO₂排放量巨大,约占全国CO₂排放总量的50%. 有效降低电力行业的碳排放,对我国按时实现“3060”碳达峰与碳中和的目标将起到有力支撑. 石油和天然气开采过程中产生的油基岩屑因含有较高的热值可作为锅炉煤炭燃料的替代燃料使用. 为探明利用燃煤锅炉协同处置油基岩屑的碳减排效果,选取某电站600 MW循环流化床锅炉,以30%的比例掺烧油基岩屑,并参照《温室气体排放核算与报告要求 第1部分:发电企业》和《企业温室气体排放核算方法与报告指南 发电设施(征求意见稿)》两种核算方法计算协同处置前后锅炉CO₂的排放量. 结果表明:①在30%的掺加比下,油基岩屑协同处置具有碳减排效果. 两种核算方法计算的降碳量分别为159.2和157.7 t,降碳比分别为0.543和0.538. ②油基岩屑焚烧产生的CO₂排放量小于被替代的煤炭燃烧产生的碳排放量,是协同处置具有碳减排效益的主要原因. ③核算法与检测法CO₂排放量的差异表明,企业源评估模型碳核算法最主要的不确定性来源于检测数据的精准度. 研究显示,燃煤锅炉协同处置油基岩屑具有一定的CO₂减排效果,单位热值含碳量和消耗量是影响碳减排效果的两个关键因素,建议开展油基岩屑掺加比与碳减排量间的相关性研究,为规模化开展燃煤锅炉协同处置降碳工作提供参考.      

基于夜间灯光的城市居民直接碳排放及影响因素——以中原经济区为例

城市居民直接能源消耗及其碳排放对区域碳减排政策的制定具有重要影响。受统计数据缺乏与研究方法的限制,当前的研究不仅较少探讨精细空间尺度上的城市居民直接碳排放,同时也缺乏在县级尺度上对人均居民直接碳排放的影响因素进行深入分析。鉴于此,论文以中原经济区为例,通过引入夜间灯光数据,利用增强型饱和校正模型估算了网格尺度上的城市居民碳排放,并采用地理加权回归模型对其影响因素进行了分析。主要研究发现：中原经济区的碳排放总体空间特征是西北高、东南低。郑州市市辖区的城市居民直接碳排放总量位于首位,而邢台县、辉县市和襄垣县的人均碳排放较高。此外,就其影响因素来看,人均GDP、碳排放强度、第二产业比重和HDD（Heating Degree Days,热度日）均表现为正效应,城镇化率为负效应,而CDD（Cooling Degree Days,冷度日）的系数有正有负。城市居民直接碳排放的影响因素分析为中原经济区制定切实可行的区域碳排放政策提供了重要的基础理论依据。     

基于碳酸盐分析的水泥碳排放因子测算

为了优化水泥碳排放因子的测算方法,论文基于生料碳酸盐法以及工艺/燃料排放(新型干法窑)、无机碳/有机碳排放(立窑)的碳排放分类对熟料和水泥碳排放因子进行了分析和测算。结果表明:基于抽样调查样品的测试数据,新型干法窑的工艺碳排放因子约为520.00 kg CO_2/tcl,燃料碳排放因子约为288.06 kg CO_2/tcl,熟料碳排放因子约为808.06 kg CO_2/tcl,立窑的无机碳排放因子约为504.18 kg CO_2/tcl,有机碳排放因子约为343.67 kg CO_2/tcl,熟料碳排放因子约为847.85 kg CO_2/tcl;由于新型干法窑和余热发电等技术的普及以及熟料水泥比降低等因素,中国水泥碳排放因子有逐年降低的趋势,从2001年到2012年,水泥碳排放因子从767.13 kg CO_2/tce降到550.80 kg CO_2/tce;水泥碳排放构成中的工艺排放、燃料排放和电力消耗间接排放约各占58.57%、29.79%和11.64%。     

中国水路运输业能源消耗与废气排放测算

采用基于运输周转量的自下而上方法建立了中国水路运输业能源消耗和废气排放测算模型.根据GDP增长预测得到未来一段时间内中国内河、沿海和远洋货运周转量,结合IMO(International Maritime Organization)温室气体研究采用的废气排放因子,测算得到2001~2030年中国水路运输业的能源消耗和废气排放.研究结果表明:2001年,中国水路运输业燃油消耗量及NO_x、CO、NMVOC(非甲烷挥发性有机物)、CO₂、SO₂和PM排放量分别为790.9,63.6,5.9,1.9,2483.2,37.2,4.6万t,到2030年,将分别为5951.8,405.1,16.5,18.3,18743.2,15.5,6.1万t;2001~2030年,中国水路运输业燃油消耗及CO₂和NO_x排放呈逐年增长趋势,年均增长率分别为7.2%、7.2%和6.6%;受国际公约的限制,与硫含量密切相关的SO₂和PM排放量自2020年之后显著下降;2001年,中国水路运输业CO₂排放量占世界航运排放量的比重在3.2%左右,此后呈逐渐上升趋势,到2020和2030年,将分别增长至11.5%和15.3%.     

中国城市人口规模、产业集聚与碳排放

基于2009~2018年中国286个地级市面板数据，构建空间计量模型，从城市人口规模和产业集聚的综合视角探讨对于人均碳排放的影响机制.结果显示：不同城市的人均CO₂排放具有显著的空间溢出效应；城市人口规模和产业集聚与人均CO₂排放之间均呈“倒U型”关系，且影响机制各不相同；产业集聚与城市人口规模在影响碳排放上具有协同效应；中国东中西地区及南北地区在碳排放及其影响机制上具有显著差异；地区差异、经济发展程度差异等一系列稳健性检验均验证了上述结论的可靠性.因此各地政府在制定可持续发展政策时要针对城市人口规模、产业集聚和低碳统筹发展，合理制定人口、产业和节能减排政策.     

CCUS对中国粗钢生产的碳减排潜力评估

在评估2019年277个涉及粗钢生产的钢铁企业和17.6亿tCO₂排放量的基础上,采用针对钢铁行业的全流程CCUS系统评价模型（ITEAM-CCUS模型）研究了粗钢生产结合碳捕集利用与封存技术（CCUS）的CO₂减排潜力.评估设置了8种情景,初步回答了钢铁行业的粗钢生产通过规模化CCUS的减排规模、成本范围、封存场地、优先企业分布等关键问题.结果显示：粗钢企业开展全流程CCUS项目可以实现大规模的CO₂减排.在早期示范机会情景,企业全流程CO₂强化深部咸水开采（CO₂-EWR）和CO₂提高石油采收率技术（CO₂-EOR）结合项目增加67~467元/t粗钢的单位成本（60%捕集率的平准化成本低于300元/t）可以年累计减排8.7亿t规模CO₂,约占总捕集量的88%;单独EWR项目年累计驱替深部咸水10.5亿t.具有CCUS改造潜力的粗钢企业主要分布于渤海湾盆地、准噶尔盆地、江汉盆地与鄂尔多斯盆地.     

深圳市温室气体排放清单研究

根据深圳市相关统计资料收集到的活动水平数据,参照《2006年IPCC国家温室气体清单指南》温室气体核算方法,建立了深圳市温室气体排放清单,并且与其他城市的温室气体排放水平进行了对比. 结果表明:2008年深圳市温室气体总排放量(以CO₂排放当量计)为6 569.4×104 t,能源部门的温室气体排放量占总排放量的比例最大,达80.8%;工业过程、废物处理处置部门和农林和其他土地利用(AFOLU)部门排放所占比例分别为16.5%、5.1%和-2.4%. 深圳市温室气体人均排放量为7.49 t/人,单位GDP的温室气体排放量为0.84 t/104元,二者均低于北京、上海、天津和无锡的平均排放水平,但高于重庆市.      

中国民用航空机场大气污染物及碳排放清单

基于2017~2020年中国民用航空局飞机起降数据、机队配置数据和国际民航组织（ICAO）飞机发动机排放因子数据库等数据,自下而上编制了2017~2020年中国民用航空机场高分辨率飞机起飞着陆（LTO）循环大气污染物及碳排放清单,在此基础上探究中国民用航空机场大气污染物和碳排放时空分布特征.分析2000~2020年3次疫情（2003年非典、2012年中东呼吸症、2020年新冠疫情）对机场大气污染物及碳排放影响.结果表明,2020年中国民航机场LTO循环NO_x、CO、HC、SO₂、PM和CO₂排放量分别为10.90,8.22,0.96,0.28,0.06,1360.27万t;HC、CO、SO₂、CO₂在滑行阶段排放量最大,分别占总排放量的92.80%、91.56%、41.81%、41.81%.NO_x、PM在爬升阶段排放量最大,分别占总排放量的47.93%、37.39%;2017~2019年我国民航机场飞机LTO循环大气污染物及碳排放总量呈现逐年增长的趋势,受新冠疫情影响2020年排放总量下降22.39%;排放集中在经济较为发达的华东地区.在2000~2020年3次疫情中,新冠疫情对我国民航机场飞机LTO循环排放量影响最显著.     

基于生产和消费视角的辽宁省行业能源消费碳排放

行业能源消费碳排放核算是碳减排政策制订的基础,从消费视角进行行业碳排放研究日趋重要. 基于经济投入产出生命周期评价模型,从生产和消费视角解析了辽宁省2007年行业能源消费碳排放分布规律. 结果表明:生产视角碳排放量行业集中度高,该视角碳排放总量的78.73%集中在电力、热力的生产和供应业,金属冶炼及压延加工业,非金属矿物制品业以及交通运输、仓储及邮政业;为其他行业提供产品和服务是造成行业生产端碳排放的主要原因;消费视角下行业碳排放总量的53.79%集中在金属冶炼及压延加工业,建筑业,电力、热力的生产和供应业以及其他行业;上游供应行业的间接碳排放是造成消费端排放的主体.从碳排放强度来看,生产视角下各行业碳排放强度差异性较大,电力、热力的生产和供应业的碳排放强度最大,为9.17 t/万元;消费视角下行业之间的碳排放强度差异性较小,均低于3 t/万元. 最后针对不同视角下分析结果的差异性提出了相应对策的侧重点.