不同经济发展路径下的能源需求与碳排放预测——基于河北省的分析

运用协整检验和马尔科夫链等方法研究不同经济增长路径下河北省2017~2035年的能源需求与结构、CO₂排放情况.结果显示：经济增长对能源需求具有明显的拉动作用.低速增长情景下,河北2035年的人均能源消费量与能源消费总量将分别达到5.261tce和41613.294万tce,而高速情景下则分别为7.618tce和60258.456万tce.河北未来的能源结构将长期保持相对稳定的状态,煤炭在能源结构中的绝对份额短期内难以改变,预计到2035年煤炭的消费占比仍将达到88.16%.河北的CO₂排放量将依然长期保持增长趋势.高速情景下,预计CO₂排放量将从2017年的87699.314万t增加至2035年的159117.415万t,分别是同期低速增长情景下的1.01倍和1.45倍.应保持经济合理增长,优化能源消费结构,调整产业布局,培育和发展新动能.     

2050年中国能源消费结构的系统动力学模拟——基于重点行业的转型情景

面向2050年世界能源发展形势与中国发展实际,推进能源转型与保障油气供给是关乎国家发展和能源安全的重大前瞻性问题。考虑能源转型这一关键前提,基于重点行业部门的政策情景模拟了中国能源消费的总量与结构变化情况,并分析了中国油气消费需求及其对外依存情况。结果显示：（1）若实行积极的部门能源转型政策,中国的一次能源消费总量将在较大幅度上低于参照情景,并有望在2040年达到峰值,其峰值在5755~7000 mtce之间。具体来看,煤炭消费可在2030年前达峰,石油消费在两种转型情景下均将在2040年达到峰值,而天然气仅在加速转型情景下可于2035年实现消费达峰。（2）从推进能源结构转型角度看,在转型情景下中国2050年煤炭消费量占能源消费总量的比例为21%,在加速转型情景下到2050年煤炭占能源消费总量的比例将不足10%;无论是在转型情景下还是加速转型情景下,到2050年油气消费占中国能源消费总量的30%;若推行更加积极的转型政策,在加速转型情景下中国到 2050年非化石能源消费占比将超越化石能源。（3）高需求低产出将导致中国油气对外依存度在中长期内处于较高水平,因而,在2050年前保障国家能源安全仍不可忽视油气供给稳定性。研究可为中国能源安全战略与能源政策制定提供科学依据。     

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。     

土壤有机质组分中多环芳烃分配特征和生态风险

土壤有机质是影响多环芳烃（PAHs）环境行为的一个重要因素,不同有机质组分结合的PAHs生物有效性和环境风险有所不同.本文对6个野外污染土壤中15种优控PAHs的含量和组成及其在土壤轻组（LF）和重组（HF）中的分配特征进行了研究,并采用苯并[a]芘（BaP）毒性当量浓度（TEQ_BaP）评价了全土、LF和HF中PAHs的生态风险.结果表明,6个土样中15种PAHs总量范围为8.31×10²~2.97×10⁴μg/kg,4环PAHs百分含量最高,范围为35.7%~59.6%.6个土样LF中PAHs总量范围为2.38×10⁴~1.17×10⁵μg/kg,HF中PAHs总量范围为3.75×10²~2.12×10⁴μg/kg.虽然土壤中LF质量百分比只有1.0%~9.8%,但其结合的PAHs量却占土壤中PAHs总量的5.9%~60.6%.LF中15种PAHs总TEQ_BaP值范围为2.99×10²~1.68×10⁴μg/kg,分别是全土和HF的2.7~33.2倍和3.6~69.5倍.在PAHs污染土壤修复和生态风险评估中,应重视LF中PAHs.对LF中PAHs量占土壤中PAHs总量百分比较高的土壤,可以通过分离LF的方法来修复污染土壤.     

基于人口、经济的我国能源可持续发展的动力学研究

能源是经济增长最基本的驱动力,随着我国城镇化进程的不断推进,能源需求持续增长的现状下,分析我国能源的可持续发展问题是十分必要的。利用EMD方法分别对1953~2006年间我国人均耗能值及万元GDP能耗值进行多时间尺度分析,并构建动力学模型,分别从人口增长和经济发展两方面进行预测。结果表明： ①我国人均耗能值以13.5年准周期波动为主;万元GDP能耗值以4.7年准周期波动为主。②无论是基于人口的预测,还是基于经济发展的预测,到2017年,我国能源消费总量将达到约33×10⁸t标煤。即便我国人口增长控制得当,经济增长按年7%的增长率预测,能源供需之间仍是不平衡的。我国未来的能源安全保障前景不容乐观。为了实现能源的可持续发展,一方面必须“开源”,加快发展核电,另一方面“节流”,即大力实施节能减排,才能缓解能源供需矛盾。     

基于化石能源消耗的重庆市二氧化碳排放峰值预测

首先利用重庆市能源平衡表,采用IPCC方法 1对重庆市1997—2012年的碳排放进行核算;其次依据重庆市经济社会发展状况,通过LMDI因素分解法将影响碳排放的因素分解为:人口、人均GDP、产业结构、能源结构、能源强度和碳排放系数;然后利用扩展的重庆市STIRPAT碳排放模型,在9个情景模式下对2013—2050年重庆市碳排放进行预测;最后对比分析了各情景下的峰值大小及出现时间.研究发现:基准模式下的重庆市碳排放在2035年出现32135.38万t的峰值;提高能源利用技术、增加清洁能源使用比例和大力发展第三产业,能在不降低经济发展的情况下有效降低碳排放;消极因素中的第二产业占比下降比碳排放强度下降对碳排放的抑制作用更加明显;积极因素对碳排放峰值的影响比消极因素更有效.     

中国能源消费排放的CO2测算

基于“能源-经济-环境”的MARKAL-MACRO模型和数理人口学中的Keyfitz模型,测算未来中国能源消费需求;考虑能源效率、能源结构的变化以及气候变化问题的约束,设定了能源消费的3种情景,并分别测算了CO2排放量.结果表明,在基准情景下,中国的CO2排放在2042年达到峰值,为118.47亿t;在能源结构优化情景下,CO2排放在2036年达到峰值,为107.53亿t;在气候变化约束情景下,CO2排放在2031年达到峰值,为94.72亿t,相对于基准情景,排放峰值降低了23.75亿t,且峰值时间提前11a.随着城市化与工业化的推进,电力、水泥、钢铁行业的碳排放将先上升后下降;由于机动车保有量的增加,交通运输业的碳排放将持续上升.     

全球能源消费释热对全球增温的直接效应Ⅱ: 区域差异及趋势

从人均和国别责任的角度,探讨了全球一次能源消费的地区不均衡性及其对全球变暖的贡献。在理想状态下,分两种发展情景对未来世界能源消费量进行了预估。计算了未来不同情境下世界一次能源消费量的热值与功率,并与引起地表气候变化的太阳辐射变化量进行了比较。结果表明：在两种情境下,未来世界能源消费均会继续增长;在未来几十年人类一次能源消费释热引起的辐射强迫将逐渐超过到达地表的太阳辐射在十年尺度的变化量;在能源消费总量增加的前提下,仅改变能源消费结构,无法降低能源消费对大气的直接加热作用。     

2020—2050年我国水泥行业二氧化碳排放特征及减排潜力研究

水泥行业是二氧化碳(CO₂)排放的主要行业,其排放量占全球CO₂总排放量的7%.随着城市化发展,我国已成为近20年来全球最大的水泥生产国.为开展我国水泥行业CO₂减排研究,本文运用Gompertz模型和下游需求预测法对2020-2050年我国水泥需求量进行预测,建立高、低需求情景;然后基于LEAP模型,预测2020—2050年不同需求和不同减排技术下的CO₂排放的变化趋势,并明确不同控制技术对CO₂减排的定量贡献.结果表明,在高需求情景下,我国水泥需求量将在2030年达峰,达峰值为2488×10⁶t;而在低需求情景下,水泥需求量已于2023年达峰,达峰值为2370×10⁶t.节能改造、燃料替代、降低熟料含量、CCS技术对水泥行业CO₂减排均有显著贡献,其中,短期主要依靠节能改造和燃料替代,有助于减少化石燃料相关的CO₂排放量,2020—2030年累计减排贡献分别为25%和34%;在2030年...     

中美商品贸易的碳排放转移研究

中美两国均为温室气体排放大国,且双边贸易额巨大。由于两国在基础设施、技术、能源综合效率和资源禀赋上存在差异,使得中美商品贸易中存在碳排放转移。论文采用投入产出法的思想,结合经济、能源与贸易三系统,建立了基于国际商品贸易的碳排放转移模型,并分别测算了1997年与2002年中美商品贸易中各相应部门的碳排放转移量。研究表明：①1997年与2002年,基于中美商品贸易的中国部门载碳量分别达到4010.13×10⁴t碳与5056.21×10⁴t碳,依次占中国相应部门载碳总量的6.61%与8.33%;而美国部门载碳量仅为290.65×10⁴t碳与335.61×10⁴t碳,相继仅占美国部门载碳总量的0.53%与0.66%;②1997年与2002年,中美商品贸易的碳转移总量依次达3719.75×10⁴t碳与4719.60×10⁴t碳,化学工业、金属冶炼及其压延加工业是主要的碳转移部门;③1997年与2002年,通过国际商品贸易,美国分别有相当于其相应部门碳排放总量的6.77%与9.32%的碳被泄露到了中国,中国为美国的碳减排做出了很大的潜在贡献,美国等发达国家应该为中国等发展中国家提供切实有效的气候与环境友好型技术援助。     

中国铝生命周期能耗与碳排放的情景分析及减排对策

铝工业是高能耗高排放工业,探索铝工业的节能减排路径有助于我国实现《巴黎协定》中的温室气体减排承诺.采用物质流分析和生命周期评价方法,基于存量水平、技术水平和能源结构设置了15种情景,研究了我国铝工业1990~2100年的能耗和碳排放量,探索不同路径下的节能减排潜力.我国铝在用存量将在2040~2050年达到峰值(4.6~7.3亿t);原生铝产量在2030年前达到峰值(27~41百万t);再生铝产量在2050~2060年达到峰值(23~48百万t),在2035~2040年超过原生铝产量;在所有情景下,铝工业都可实现能耗和碳排放在2030前达峰的目标,但只有在存量水平最低、技术水平最高和能源结构最优的情景下才可实现减排目标;技术水平的节能减排潜力最大(>45%).为了完成铝工业低碳转型,首要任务是提高技术水平,尤其是提高报废产品的回收利用率,进而提高原料中再生铝的比例.     

气候变化的历史责任与碳排放限额分配

对主要国家、九大区域及附件Ｉ国家与非附件Ｉ国家两大集团的二氧化碳历史累积排放量进行了估算,对目前主要的碳排放限额分配方法与原则进行了评述,指出人均原则是应坚持的分配原则。针对以当年还是以1990年为人口基年以及考虑历史责任与否提出了4种人均碳排放限额分配模式,并用其计算了全球九大区域以及中国的2050年碳排放限额。结果表明,考虑历史责任与否对碳排放限额分配结果的影响相当大,而且只有采用考虑历史责任并以1990年为人口基年这一人均分配模式,中国2050年的碳排放限额才可能高于其预测排放量     

Scenario analysis of energy-based low-carbon development in China

China＇s increasing energy consumption and coal-dominant energy structure have contributed not only to severe environmental pollution,but also to global climate change. This article begins with a brief review of China＇s primary energy use and associated environmental problems and health risks. To analyze the potential of China＇s transition to low-carbon development,three scenarios are constructed to simulate energy demand and CO2 emission trends in China up to 2050 by using the Long-range Energy Alternatives Planning System（LEAP） model. Simulation results show that with the assumption of an average annual Gross Domestic Product（GDP） growth rate of 6.45%,total primary energy demand is expected to increase by 63.4%,48.8% and 12.2% under the Business as Usual（BaU）,Carbon Reduction（CR）and Integrated Low Carbon Economy（ILCE） scenarios in 2050 from the 2009 levels. Total energy-related CO2 emissions will increase from 6.7 billion tons in 2009 to 9.5,11,11.6 and11.2 billion tons; 8.2,9.2,9.6 and 9 billion tons; 7.1,7.4,7.2 and 6.4 billion tons in 2020,2030,2040 and 2050 under the BaU,CR and ILCE scenarios,respectively. Total CO2 emission will drop by 19.6% and 42.9% under the CR and ILCE scenarios in 2050,compared with the BaU scenario.To realize a substantial cut in energy consumption and carbon emissions,China needs to make a long-term low-carbon development strategy targeting further improvement of energy efficiency,optimization of energy structure,deployment of clean coal technology and use of market-based economic instruments like energy/carbon taxation.     

人口结构变化影响下的城镇建筑能耗研究

从人口的家庭结构、年龄结构、城乡结构变化的角度对城镇建筑能耗的变化进行了分析.根据测算,2010~2030年,中国20~39岁的人口从4.46亿下降到3.28亿,减少约1.18亿;2030年全国的平均家庭规模从3.10人下降到2.48人,全国家庭数量将突破5.5亿户;按照现有模式发展,2030年城市化率达到64.2%.人口结构变化的影响下,2020年的城镇建筑需求总面积为3.14′1010m2,人均住宅面积为37m2,建筑能耗达到1.72′109tce;2030年的建筑需求总面积为3.84′1010m2,人均住宅面积为42m2,能耗为2.13′109tce. 从需求角度看,未来建筑规模的增长速度将逐步放缓.如果不能及时调整发展战略,未来会出现较大规模的住宅空置和资源浪费.     

台风持续影响下中山市大气O3污染过程分析

应用三维空气质量模型（Model-3/CMAQ）和积分过程速率（IPR）分析工具对2017年7月22~31日夏季4次台风持续影响下中山市7月首次出现的持续6d的O₃污染事件进行了详细分析,识别了O₃ 8h浓度最大值时段主导的大气物理过程和大气化学过程,并计算了不同源、汇过程对本地O₃浓度的贡献.研究结果表明,污染时段化学过程对O₃的源贡献高于非污染时段,化学过程贡献增加,说明光化学反应过程更加活跃;台风带来的外来气团经过上风向高污染物排放区域时,化学过程贡献显著上升,与非经过高污染物排放区域相比,污染时段的化学过程对中山市O₃源过程的浓度贡献高2.4%~6.5%;污染时段,水平输送对中山市大气O₃源过程的浓度贡献在56.6%~92.6%之间.因此,污染期间强化本地排放源的管控,减少O₃生成贡献的同时,结合区域气团路径分析,精准识别污染协同管控区域,上风向污染物高排放区域实施协同减排措施,实现区域联防联控.     

中国旅游业碳排放的影响因素分解及脱钩效应

采用广义迪氏指数分解法（GDIM）分解2000~2017年中国旅游业碳排放的影响因素,并在此基础上采用Tapio脱钩因果链模型分析旅游业碳排放的脱钩效应.结果表明：旅游业增加值、旅游业能源消耗量和旅客人次数是旅游业碳排放的促增因素,增加值能源强度和人均旅游业增加值是旅游业碳排放的促降因素,增加值碳强度、能源消耗碳强度和人均旅游业碳排放对旅游业碳排放的促增和促降作用在研究期间均有出现;旅游业能源消耗量的累积促增效应最大,为2030.13万t,增加值能源强度的累积促降效应最大,为103.29万t;旅游业碳排放的脱钩状态不佳,但近年来有所改善;人均脱钩弹性波动剧烈,节能弹性的变化是其波动的主要原因.     

上海市民用建筑能耗的估算与分析

建筑能耗是重要的社会能源消耗主体。采用宏观能源统计方法,利用综合能源平衡表估算上海市1999-2009年住宅能耗和公共建筑运行能耗的变化及其特征。结果表明,上海市民用建筑总能耗由1999年的687.82万tce增加到2009年的1 774.91万tce,平均年增长率为4.68%;住宅建筑能耗呈上升趋势,而单位面积能耗逐年下降,单位面积住宅建筑能耗均值比公共建筑低35.30 kgce/(m2.a);公共建筑单位建筑面积能耗变化呈略增态势,2009年单位建筑能耗比1999年高9.64 kgce/(m2.a)。研究结果可为建筑节能减排政策的制定提供决策参考和数据支持。     

全国及区域性人均耕地阈值的探讨

论文首先指出并不存在联合国粮农组织提出的人均耕地面积阈值;继而认为人均耕地面积阈值具有鲜明的时间和空间特征,需要有明确的前提条件。为此按1995年的耕地实际生产力(在耕地面积中扣除菜地和经济作物用地面积),以人均400kg、450kg、500kg粮食需求量的生活标准,提出就全国平均而言,人均耕地面积不应小于0.092hm₂、0.104hm₂、0.115hm₂(可以看作当前的人均耕地面积阈值)。根据2010、2030、2050年我国的预期耕地面积以及可能达到的生产能力,按人均400kg、450kg、500kg粮食需求量的生活标准,就全国平均而言,2010年人均耕地面积不应小于0.059hm₂、0.067hm₂、0.074hm₂(可以看作近期的人均耕地面积阈值);2030年人均耕地面积不应小于0.052hm₂、0.058hm₂、0.064hm₂(可以作为中期的人均耕地面积阈值);2050年人均耕地面积不应小于0.046hm₂、0.052hm₂、0.058hm₂(可以作为远期的人均耕地面积阈值)。