中国省际SO2排放的环境学习曲线及减排潜力

基于2005年SO₂排放量,对人均SO₂排放量和万元产值SO₂排放量的区域分布格局及其成因进行了定量分析;同时,基于1992—2005年SO₂排放量和经济发展数据,建立了28个省区万元产值SO₂排放量随人均GDP变化的环境学习曲线;并以所建立的环境学习曲线为依据,分析了1992,1995,2000和2005年4个时段的环境负荷变化及SO₂的减排潜力.结果表明:经济发展水平越高的地区,万元产值SO₂排放的负荷越小,万元产值SO₂减排的潜力越小;反之,经济发展水平越低的地区,万元产值SO₂排放的负荷越大,万元产值SO₂减排的潜力越大.      

中国电力行业多污染物控制成本与效果分析

利用情景分析法建立了2010—2030年我国电力行业SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5的排放控制情景,分析了发电技术结构调整、加严及进一步加严末端控制措施(脱硫、脱硝、除尘等)的减排成本和效果. 结果表明:到2030年,相对于趋势照常情景,若加严末端控制设施,将新增336×108元投资,SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5排放量可分别减少121×104、852×104、18×104、10×104 t;若进一步加严末端控制措施,将再新增25×108元投资,NO_x、PM₁₀、PM_2.5可分别进一步减排45×104、23×104、15×104 t;若进行发电技术结构调整,将新增2 383×108元投资,SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5排放量分别减少248×104、420×104、18×104、10×104 t;2020年和2030年发电技术结构调整带来的单位污染物减排成本分别为15 374和34 239元/t,是末端控制措施加严的3倍以上,但其能提供更大的SO₂减排空间并具有降低能耗和减排温室气体等协同效益. 从成本效果角度考虑,建议采用加严末端控制措施方案,同时调整发电技术结构、合理发展清洁发电技术,以为污染物减排提供更大空间.      

基于空气质量模式和数学规划模型的城市PM2.5达标策略——以临汾为例

为了改善城市空气质量,降低PM_2.5浓度,需要制定科学的控制策略,同时兼顾污染物减排量与减排成本效益.本文基于区域大气环境模型RegAEMS与数学规划模型,采用多目标遗传算法,探究城市大气PM_2.5污染的最优控制策略,并应用于临汾市（14类行业源、17个区域源）的PM_2.5浓度达标规划,实现污染物排放量最大和减排成本最小的双目标优化.结果表明,在PM_2.5平均浓度近200 μg/m³的重污染天气条件下,为达到PM_2.5浓度目标（75μg/m³）,临汾市最大污染物允许排放量为356.7t/d,最小减排成本为3.36亿元.NO_x、SO₂、NH₃、VOCs和一次颗粒物的减排量分别为98.1,49.9,44.3,155.7和105.5t/d,减排成本分别为11.7,6.8,6.2,5.5和3.5千万元.对VOCs、NO_x、PM_2.5、NH₃和SO₂减排潜力最大的行业分别为焦化源、移动源、扬尘源、农业源和民用燃烧源,分别占所有行业5种污染物减排量的21.6%、14.1%、11%、8.6%和3.8%.钢铁行业的减排成本最高（39%）;襄汾县的减排量最大,减排成本最高（达7218万元）.     

北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益评估

为分析北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益,基于MEIC（中国多尺度排放清单模型）,采用情景分析法,评估了北京市电厂能源清洁化与末端治理、燃煤锅炉改造和城区平房区居民采暖改造等措施的污染物减排效益.结果表明,相对于无控情景,2013年北京市电厂能源清洁化与末端治理减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量为1.28×104、2.10×104、5.13×104和4.98×104 t,分别占无控情景的85%、86%、87%、74%;北京市燃煤锅炉改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x排放量为1.09×104、2.68×104、11.64×104和5.81×104 t,分别占无煤改气情景的83%、89%、83%、83%;北京市老旧平房区的居民采暖改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量分别为630、870、2 070和790 t,均占无煤改电情景的8%.研究显示,北京市从1998年开始采取的各种减排措施有效地减少了污染物的排放,对北京市空气质量改善具有重要意义.      

京津冀大气污染传输通道城市燃煤大气污染减排潜力

以京津冀大气污染传输通道城市为研究对象,建立了燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤三大污染源主要大气污染物排放计算方法,以2015年为基准年,梳理现有燃煤污染减排政策措施,对2017年“2+26”城市燃煤污染源SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5的减排潜力进行了分析.结果表明：实施燃煤电厂超低排放改造、燃煤锅炉淘汰或改造、散煤改电（气）等措施后,“2+26”城市2017年燃煤SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5排放量分别达到87×10⁴t、56×10⁴t、64×10⁴t、45×10⁴t、32×10⁴t,预计比2015年分别减少44%、48%、33%、32%、30%.燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤替代各项污染物减排比例分别在55%~70%、31%~38%、18%~21%,未来农村散煤治理的减排潜力还较大.从各城市情况来看,多数城市燃煤SO₂、NO_x减排主要来自燃煤电厂超低排放改造;保定、廊坊等城市燃煤颗粒物减排量较大,得益于散煤治理工作的大力推进.     

成渝经济区火电发展的大气环境影响

基于CALPUFF模型,以2007年为基准年,根据成渝经济区基准年火电SO₂排放量、2008—2009年国家核定的火电SO₂减排量(20.9×104 t)、“十二五”年地方计划火电SO₂减排量(18.5×104 t)以及地方愿景下的“十二五”期间新增火电SO₂排放量,设计3种不同排放情景,并且对不同情景下的ρ(SO₂)分布特征进行了模拟. 结果表明:2008年和2009年成渝经济区的火电SO₂减排使成渝经济区的ρ(SO₂)年均值比2007年平均降低了18.9%;“十二五”新增火电装机将会使成渝经济区的ρ(SO₂)年均值比2007年平均升高20.7%. 虽然通过工程减排及“上大压小”的方式减缓了新增火电机组带来的影响,但从空间分布来看,ρ(SO₂)增加的局部地区与酸雨严重的地区高度重合,导致该区域酸雨污染风险依然存在.      

京津冀地区散烧煤与电采暖大气污染物排放评估

散烧煤供暖是一种污染物排放量大、一次能源利用效率低的供暖方式,亟需寻找一种新的供暖方式替代散烧煤供暖.在对比评估散烧煤与电煤各种主要污染物排放量的基础上,提出直接电采暖和低温空气源热泵两种替代散烧煤供暖方案,以缓解京津冀地区大气污染,并对改造前后的污染物排放量和技术经济性进行分析;从区域污染物综合减排的战略角度提出对京津冀地区原散烧煤采暖用户进行低温空气源热泵供暖改造和燃煤电厂执行“超净排放”改造两种方案,并对两种方案的污染物减排效果进行了对比.结果表明:单位散烧煤的污染物排放量远高于电煤,其中散烧煤的SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5排放因子分别为17.12、2.80、6.37和9.80 g/kg,电煤的SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5排放因子分别为0.43、0.85、0.17和0.47 g/kg,散烧煤对综合PM_2.5的贡献是电煤的20.9倍;直接电采暖和低温空气源热泵供暖均能有效减少污染物排放量,其中直接电采暖可使每户每年采暖期的SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5分别减排66.38、7.15、24.79和36.96 kg,而采用低温空气源热泵的减排量分别为67.79、9.97、25.35和38.52 kg,但直接电采暖方式的一次能源利用效率(仅为33.7%)极低,因此不适合大面积推广;京津冀地区原散烧煤采暖用户在进行低温空气源热泵供暖改造后,其SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5年减排量分别为24.47×104、3.60×104、9.15×104和13.91×104 t,燃煤电厂执行“超净排放”改造后相应年减排量分别为1.28×104、4.25×104、1.30×104和2.31×104 t,其中低温空气源热泵供暖改造后的综合PM_2.5减排量达到燃煤电厂改造的6.0倍,并且年投资也较燃煤电厂改造低约4×108元.研究显示,采用低温空气源热泵供暖在污染物减排量、技术经济性和实施可行性等方面均具有优势.      

基于DEM的山区冬季燃煤污染物排放遥感测算——以北京市门头沟区为例

选择山地面积占98.5%的北京市门头沟区作为研究区,利用资源三号（ZY-3）三线阵前、后视影像构建立体模型,提取数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）.由高分二号影像,基于CART（Classification and Regression Tree）决策树的面向对象方法对居住房屋进行提取,获取空间分布与面积,并结合采暖面积、采暖季燃煤量等抽样调研数据确定的深、浅山区（海拔>300m为深山区,海拔<300m为浅山区）燃煤系数,建立燃煤量估算模型.进一步,基于文献调研法获取型煤排放因子,测算燃煤产生的PM₁₀、PM_2.5、NO_x、SO₂、CO的排放量.结果表明：借助遥感技术,基于DEM可对山区燃煤污染物排放量进行快速有效测算.地形对冬季燃煤量有显著影响,深山区燃煤系数分别为12.5kg/m²,浅山区为9.375kg/m².2017年门头沟使用型煤取暖的房屋面积为5.68km²,冬季燃煤总量为6.52万t,山区各镇大气污染物排放量差别较大.     

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%.     

中国平板玻璃行业大气污染物排放特征研究

基于中国2013~2015年27个省（区、市）平板玻璃企业的逐生产线基础信息、活动水平及污染物控制技术等数据,建立了平板玻璃主要大气污染物SO₂、NO_x排放量计算方法和排放清单,使用蒙特卡洛法进行了不确定性分析.统计了平板玻璃产量、燃料使用量、燃料结构以及污染物控制技术,分析了排放特征与空间差异.结果表明：中国平板玻璃行业以天然气/煤气为主要燃料,平均单位产品能源消耗量为13.2kg标煤/重量箱,山西、内蒙古等省份较高;37%和42%的生产线分别安装了脱硫、脱硝设施,技术以烟气循环流化床、双碱法、SCR为主;SO₂排放量先升后降,2014年达到16.84万t,2015年下降至13.67万t,湖北、浙江、河北、广东排放量较大;NO_x排放量持续下降,从2013年的37.47万t下降至2015年的28.38万t,河北、湖北、山东、广东排放量较大;SO₂排放强度西南部地区高于其他地区,且有上升趋势,其他地区SO₂排放强度整体下降;NO_x排放强度中西部地区较高.应加强高能耗、高排放以及高强度地区的污染控制力度.     

排放强度承诺下的CO2排放总量控制研究

单位国内生产总值(GDP)CO2排放下降承诺的本质是一种CO2排放总量控制.提出了强度承诺下的CO2排放总量控制模型,给出了不同情景方案下的2020年全国CO2排放总量控制目标,并提出86.24亿t的总量控制目标,其相对基准情景减排12.63亿t,相对减排12.8%.在实现这一目标中,能源结构调整和节能减排的贡献分别为33%和48%.在“十二五”和“十三五”期间,非化石能源消费比例分别提高至13%和15%,两期分别每年投入1500亿元和2000亿元.2020年的减排成本约在1300~2100亿元之间,占当年GDP约0.3%.     

中国水泥行业二氧化碳减排技术及成本研究

为降低水泥行业碳减排成本,确定最优碳减排技术路径,研究基于经济-能源模型,核算中国水泥行业最新碳减排技术的边际减排成本,使用情景分析方法,研究了与未实施减排技术相比,2020年17项技术的碳减排潜力,并将其作为基准情景,和2025,2030,2035年3个未来情景的碳减排潜力作比较,从而得出不同情景下的边际减排成本曲线。结果表明:1）2020年我国水泥行业17项减排技术的平均减排成本为124元/tCO₂,2020年实现总减排量3043万t,总减排成本为10.3亿元;在保持技术水平和排放水平不变的情况下,2035年17项减排技术可实现总减排量21307万t,总减排成本为103.4亿元。2）在各项减排技术中,集成模块化窑衬节能技术与水泥熟料烧成系统优化技术,具有较高减排潜力和较低减排成本,适合广泛推广;CO₂捕集利用与封存（CCUS）技术虽具有较高减排成本,但是未来减排潜力较大,应给予重视。3）技术普及率与熟料产量是决定减排潜力的重要因素,因此未来水泥行业应注重节能减排政策技术推广与产业结构调整,可进一步实现减排目标。     

基于产业结构调整情景下的中国钢铁行业大气污染排放预测

以钢铁环境统计数据为基础,分析了2012年钢铁行业二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳等排放情况;基于发达国家钢铁产业结构现状,建立了未来我国工业化后的钢铁产业结构优化调整情景,分析钢铁行业大气污染物减排情况。经计算,2012年中国钢铁企业排放二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳分别为191.88万,51.84万,59.14万,15.04亿t,河北省二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳排放量最大,分别占全国总排放量的22.59%、30.35%、35.54%、25.19%;预测产业结构调整后,中国钢铁行业排放二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、二氧化碳排放量分别为16.8万,18.9万,13.86万,6.62亿t,与2012年现状情景相比,分别减少91.24%、63.54%、76.56%、55.98%。     

基于AIS数据的中国沿海集装箱港口碳排放

为了精确有效地测量船舶在港碳排放,提出了一种基于海量船舶AIS (Automatic identification System)航行轨迹数据的港口碳排放计算框架,并结合上市港务公司经营数据,估算港口碳排放承担能力.以中国11个沿海主要集装箱港口为例,采用2018年全球4280艘集装箱船的AIS轨迹全年数据计算碳排放社会成本.结果显示:中国沿海集装箱港口碳排放量与船舶抵港艘次整体呈正相关,上海港是全球第一大集装箱港口,2018年其港口CO₂排放量最高,为69.3万t;船舶靠港作业时,在泊和锚泊状态CO₂的排放比例较高,占碳排放比例的65.8%;从CO₂排放社会成本来看,上海港域内的船舶碳排放社会成本最高,2018年需要支付2459.6万元,从承担碳排放社会成本的能力来看,连云港压力较大,每亿营业收入需要承担碳排放社会成本24.46万元.     

我国煤炭环境外部成本的经济核算

基于产品生命周期理论,构建煤炭环境外部成本核算框架,采用环境价值评估方法,对煤炭生产、运输及利用环节环境成本实物量及价值量进行核算,最后得到煤炭的环境外部成本,以2010年为核算基准年,得到煤炭在生产、运输和使用环节中产生的环境外部成本分别为2185.95亿元、631.18亿元及2655.37亿元,吨煤成本为67.78,44.68,85.04,总环境外部成本为5472.50亿元,吨煤成本为197.40元.     

中国建筑部门二氧化碳减排技术及成本研究

由于中国正处于高速城市建设阶段,建筑部门能耗超出国家全社会能耗的1/5。随着"双碳"目标的提出,将鼓励更多的节能技术和促进建筑部门碳减排政策。基于此,通过评估建筑部门在碳达峰年前后的建筑存量,筛选关键减排技术,对比分析了不同减排技术的应用对建筑部门的经济效益和减排潜力的影响情况。结果显示:2025,2030,2035年,中国建筑存量将分别达到763亿,817亿,857亿m2。筛选出的26项建筑部门关键减排技术应用将在2025,2030,2035年带来4.62亿,4.74亿和4.68亿t CO₂减排潜力,年度平均碳减排成本为1604元/t,年度总减排成本为2960.2亿,3353.4亿,2685.6亿元。4个建筑子部门中,在建筑碳排放达峰前（2020年和2025年）、后（2030年和2035年）CO₂减排潜力最大的子部门由北方城镇供暖转变为农村居住建筑。各项减排技术在边际减排成本（MAC）曲线上的分布较为分散,即各子部门可通过比选各项技术特征推广有效的减排技术。因此,绘制预测年建筑部门减排技术的MAC曲线,能够为建筑行业碳达峰期间筛选经济高效的减排技术提供思路。     

中国长江三角洲地区电力行业SO2排放控制的经济分析

总结了中国SO2排放总量控制与排放权交易政策研究与实施3个阶段的主要内容与成果。使用YRDEGS线性规划优化模型对在长江三角洲地区电力行业实施SO2排放权交易所能产生的SO2控制费用的节省、安装FGD装机容量的变化、可引起的脱硫变动成本的节约、SO2排放许可的市场需求、不同交易方式所引起的脱硫费用变化进行分析,得到以下主要结论：若发电量保持在2000年的水平,实现SO2减排20％的目标,采用排污交易脱硫费用将会节省38％,可以少安装FGD的机组装机容量达6．3GW;随着发电量的增加,对SO2排放许可指标的市场需求呈增长趋势,发电量的改变比逐步严格的SO2减排要求更会增加区域SO2减排的负担;当SO2排放削减率为20％时,在不实施排污交易时脱硫费用约为30亿～45亿元;实施跨省排污交易以电厂为交易单位时费用最低,约为6亿～28．5亿元,脱硫费用可以节省16．5亿～24亿元。     

秸秆替代煤高炉喷吹的能源消耗及环境影响比较

以秸秆替代部分煤进行高炉喷吹,对收集、运输、破碎和喷吹等过程进行了能源消耗和环境影响的差异性比较。考虑到碱负、荷对高炉顺行的影响,秸秆在煤中的混入比最大应在10%左右。秸秆喷吹的能耗较高,与煤相比,原煤消耗量增加了1倍以上,原油消耗量增加了4倍左右。从秸秆的收集到破碎,污染物排放量都比煤高,尤其在破碎过程,各种污染物的排放量是煤的7倍左右。在高炉喷吹利用过程中,秸秆与煤的CO_2、CO和高炉渣的排放量相差不大。由于秸秆生物质的碳循环特点,冶炼1 t铁水可减少CO_2排放量23kg。根据我国排污费标准和国际CO_2排放指标交易市场价,用秸秆替代煤喷吹,生产1t铁水可降低环境成本2.23元。对于一座2 500 m³高炉,每年可减排CO_2 5.63万t,总环境成本可以降低550万元。     

广东省清洁生产企业情况分析及效果评价

对广东省75家清洁生产企业开展清洁生产的情况进行了分析,这些企业通过清洁生产工作获得了较好的经济效益和环境效益,直接经济效益达到9．39亿元/a,实现废水减排2991．71万t／a,COD排放减少0．94万t／a,SO2减排0．55万t/a,环境效益显著。