中国应对气候变化的碳减排研究进展

全球气候变化日益引起各国和公众的关注,我国也针对气候变化和二氧化碳减排进行了大量研究以应对挑战。文章在全面总结中国碳减排的研究文献基础上,从碳排放量估算及其影响因素、二氧化碳减排的情景分析、政策技术措施的潜力和成本分析、区域碳减排等4个方面系统归纳分析了我国主要的碳减排研究现状,提出了碳减排研究前景与展望,并建议开发适用于我国的碳减排研究模型,加强我国不同行业不同区域的碳减排研究,提出客观可行的减排措施。     

中国工业碳减排潜力与路径研究

基于我国工业35个行业2000~2015年的碳排放数据,以Super-SBM模型进行碳排放效率测算,结合劳均碳排放量及劳均工业总产值构造碳排放公平指数,并基于马尔科夫链模型测算碳排放公平及碳排放效率的俱乐部趋同指数,在公平效率协调的视角构造碳减排潜力指数并对35个行业进行碳减排潜力测算,并基于公平-效率二维矩阵图以动态的视角设计我国工业碳减排路径.结果表明：我国工业碳排放公平及碳排放效率均存在较为严重的固化现象,且碳排放效率的固化程度更高,可见我国工业碳减排的效率原则更重要,国家应从效率上挖掘更多的减排潜力;在公平与效率协调视角下测算出来各行业的碳减排潜力较之公平效率相等原则下有所变化,我国工业仍存在较大的碳减排空间;我国工业大部分行业处于"低排放效率、低排放公平"的状态.因此国家应从碳排放效率提升的角度重点扶持"低排放效率、低排放公平"水平类型行业.     

工业废气再利用的碳减排潜力分析

中国CO₂排放量与工业废气排放量之间具有很高的相关性,废气量减排是实现CO₂减排的重要手段和切入点,有必要开展深入研究。根据能量平衡的原理,建立了余热利用、余压利用和含热值气体再利用等碳减排计算方法,简述了现有的钢铁烧结机烟气循环技术、水泥窑协同处理生活垃圾和市政污泥技术以及电解铝烟气阶梯利用于火电厂技术,并对以上主要行业废气再利用的碳减排量进行了计算和分析。结果表明,主要工业行业的废气再利用技术可以减少废气量排放,进而减少CO₂排放,对于实现中国CO₂减排目标的贡献接近1/4。废气再利用技术对减少CO₂排放具有重要作用,应作为实现2020年减排目标的重要技术途径,大力推广发展。     

生物质燃气净化技术进展

本文介绍了生物质燃气及所含杂质的成分和特点，简单介绍了生物质燃气净化的必要性和目前生物质燃气净化的工艺流程、典型装置以及国内外在这方面的现状和发展趋势。     

公平与效率协调视角下的中国碳减排潜力与路径

在碳排放公平原则和效率原则协调的基础上计算区域碳减排潜力并设计碳减排路径,对于我国更科学地测算区域碳减排潜力以及更合理地制定区域碳减排路径,从而更好地促进绿色低碳经济发展具有重要意义。选取了1997-2015年29个省级地区数据,通过Super-SBM模型测算了碳排放效率,并以人均碳排放量衡量区域碳排放公平;基于Markov链框架测算了碳排放公平和效率的俱乐部趋同指数,以分析公平和效率原则在考察我国碳减排潜力中的重要性以及在制定碳减排政策时的侧重点,进而在碳排放公平与效率协调的视角下重新测算出各省份的碳减排潜力;在碳排放公平和效率二维矩阵图基础上,基于二者协调的视角设计了碳减排路径。研究发现：（1）我国碳排放公平与碳排放效率的俱乐部趋同程度（固化程度）具有显著差异,碳排放的“长期低效率”比“长期不公平”固化问题更严重。（2）相比于公平与效率相等原则,基于协调原则下的各地区碳减排潜力指数存在变化,这将影响我国碳减排目标地区的划分,进而影响国家碳权分配以及减排责任的分摊。（3）基于各省碳减排的公平性与效率性差异,中国大陆29个省级行政区域可划分为四大类型地区。我国公平效率协调的减排路径是：重点支持“低效低排”型地区,提高其碳排放效率,实施碳排放公平和效率动态协调的碳减排策略。     

碳减排潜力地区差异及影响因素:基于新视角下碳减排潜力的重新估算

该文基于公平与效率协调视角,在考虑了公平和效率原则在中国碳减排潜力中的重要性基础上,重新估算了1997-2016年中国大陆29个省(直辖市、自治区,简称省份)的碳减排潜力;进而采用Dagum基尼系数分解和Kernel密度估计方法,对其碳减排潜力的地区差异及其分布动态演进进行了实证研究;最后基于Durbin空间计量模型,在考虑空间关联性的基础上,进一步考察了碳减排潜力的影响因素。研究发现:(1)29省份碳减排潜力空间分布的总体差异在样本考察期内呈现上升趋势,地区间差异贡献率长期比地区内差异贡献率高,且于2010年后地区间差异是总体差异的主要来源;(2)29省份碳减排潜力地区多级分化情况呈减缓的态势,而空间相关性在考察期内呈现从不显著到显著再到不显著的现象;(3)煤炭占比对29省份的碳减排潜力水平造成的正向影响最大,而第三产业占比对碳减排潜力水平造成负向影响最大。     

厨余垃圾不同处理模式碳减排潜力分析

通过IPCC的质量平衡方法对填埋、好氧堆肥、厌氧发酵产沼发电、“压榨预处理+干组分焚烧+湿组分厌氧发酵”等不同厨余垃圾处理组合模式进行了碳减排潜力分析.研究发现,“压榨预处理+干组分焚烧+湿组分厌氧发酵”组合模式碳减排潜力最大,相对于填埋处理, CO2减排量为947.6kgCO2/t.以深圳市为例,如果2011年厨余垃圾全部进行“压榨预处理+干组分焚烧+湿组分厌氧发酵”,全年可实现上网发电4.5亿kW·h,同时减少CO2排放量201.4万t.     

中国秸秆资源的时空分布、利用现状与碳减排潜力

为了解中国农作物秸秆资源量近40年的变化趋势及当前的空间分布特征和主要利用方式,估算秸秆利用碳减排潜力,采用草谷比法对1981～2020年间全国农作物秸秆资源量进行了科学估算,分析了秸秆资源密度和人均资源量的时空分布特征,并估算了秸秆制备生物炭基肥的碳减排潜力.结果表明：(1) 1981～2020年我国农作物秸秆总量增长了4.39×10⁸ t,且总体呈不断增长的趋势.(2) 2020年全国作物秸秆理论资源总量约7.72×10⁸ t;水稻、小麦和玉米秸秆仍旧是主要的农作物秸秆种类,约占秸秆资源总量的84%.东北和华北地区秸秆资源量最丰富,东北地区人均资源占有量最高,约1.46 t;华北地区秸秆资源密度最高,达5.42 t·hm^-2.(3)我国农作物秸秆综合利用率逐年提高,目前主要以肥料化和饲料化利用方式为主,约占所有秸秆利用方式的77.5%.(4) 2020年我国可收集农作物秸秆资源可制备成生物炭2.04×10⁸ t,制备生物炭过程中可更新能源代替化石燃料可减少二氧化碳当量(CO_2e     

农业生物质炭固碳潜力及经济效益分析——以山西省为例

随着温室气体减排和低碳发展的要求,生物质炭作为农业固碳的新型技术引起人们的关注。固碳潜力评价和经济效益分析是生物质炭规模化开发利用的基础。论文利用“生物质资源—固碳潜力—经济效益”集成评估方法,以山西省为研究区域,估算了农业生物质的固碳潜力和经济效益。结果显示：山西省3种生物质资源（农作物秸秆、禽畜粪便和作物加工副产品）的固碳总潜力为1 228.10×10⁴ t CO₂当量,约占2014年山西省全年碳排放总量的2.5%。在2014年碳均价和碳高价情形下,农作物秸秆和作物加工副产品实现了正效益,每t原料综合效益分别为8.09和21.79元。全年3种生物质炭固碳综合效益为0.44×10⁸~2.80×10⁸元,证实了山西省生物质固碳技术的经济可行性。     

中国省域私人电动汽车全生命周期碳减排效果评估

私人电动汽车因具有较少碳排放,在替代传统燃油汽车、推动交通领域碳减排方面具有广阔的应用前景.为更准确地衡量私人电动汽车相对于传统燃油汽车的碳减排效果,采用生命周期评价方法构建基于碳减排量和碳减排率的私人电动汽车碳减排核算技术方法,并通过情景分析技术模拟我国不同省份私人电动汽车碳减排潜力及关键影响因素.结果表明:①相对于传统燃油汽车,私人电动汽车在火力发电比例较低的13个省份具有较好的碳减排效果,减排率为34.69%~70.69%;在火力发电比例较高的18个省份减排效果则不太明显,减排率仅为3.20%~31.40%.②在私人电动汽车全生命周期的各阶段中,中低减排省份的燃料周期碳排放量占比最高,为57.33%~80.91%,且随着该省份碳减排效果的改善而不断降低;受制于电池的生产,高减排省份私人电动汽车全生命周期最主要的碳排放阶段为汽车材料周期.③从碳减排影响因素上看,汽车报废里程的增加对私人电动汽车碳减排量具有明显的正影响,但对碳减排率影响不大,碳减排效果较好的省份的碳减排量随报废里程的增加而上升的趋势更明显;百公里电耗的升高和车质量的增加则使碳减排效果下降,在碳减排效果较差的省份百公里电耗水平对碳减排量和碳减排率均有更显著的影响.研究显示,私人电动汽车的推广在我国可以带来一定的碳减排效果,发电能源结构和车质量是影响碳减排效果的2个关键因素,不同省份应因地制宜制定差异化的私人电动汽车推广路径.      

中国民航业中长期碳排放预测与技术减排潜力分析

基于LEAP构建自下而上的中国民航业能源系统模型,设置冻结、现有政策、力度、替代和革命五组情景,深入分析民航业的驱动因子和发展趋势,探讨中国民航业中长期低碳发展的技术路径.结果显示,预计2060年左右人均乘机次数翻两番,突破2人次,冻结情景下2060年会带来高达6.9亿t的碳排放.力度情景下,民航业碳排放有望在2044年左右达峰,峰值水平控制在3亿t左右,40年累积减排近50%,仅需增加约1万亿人民币的成本.稳步推进机队更新换代,加快基础设施提升和运营操作改进,发展可持续航空燃料是民航业必须依赖的减排手段,分别能带来44.1%、29.5%和26.4%的减排量.因此,民航业要尽早制定行业"双碳"目标和实施路径计划,中短期统筹推进空域改革、空中交通管理和航司精细化管理,大力支持国产大飞机的发展,长期推动可持续航空燃料全产业链商业化和市场化.     

巴黎协定下中国碳排放权省域分配及减排潜力评估研究

通过构建碳排放权区域分配模型完成了省域分配,在此基础上与当前各地实际碳排放量进行比对,明晰了各自初始空间余额;而后对碳排放权欠缺地区的碳减排潜力进行了综合评估。研究结果表明：（1）我国30个省区碳排放权分配存在较大差异,其中云南配额最高,占比高达10.53%;宁夏配额最少,占比仅为0.28%。（2）全国有14个省区碳排放权初始空间余额表现出盈余状态,根据成因差异可大致分为“低排放、高配额”“低排放、低配额”以及“高排放、高配额”等三种类型;其他16个地区均表现出一定程度的欠缺,结合数值差异可划分为以江苏等4地为代表的轻度欠缺地区,以天津等7地为代表的中度欠缺地区,以及以辽宁等5地为代表的重度欠缺地区。（3）浙江、天津、山东等3地目前所具备的碳减排潜力要明显高于其他地区,而各地区的碳减排潜力水平虽与其碳排放权欠缺量表现出了一定趋同性但并非完全一致。     

基于化肥削减潜力及碳减排的小麦生产效率

基于2004~2015年中国小麦主产省份的小麦生产投入产出数据,分析了中国小麦生产的化肥削减及碳减排潜力,并利用SBM模型和ML指数分别测算了小麦生产的环境效率和环境全要素生产率.结果显示：科学施肥条件下,主产省份小麦生产的化肥削减及碳减排潜力分别为51.66%、37.41%;化肥削减及碳减排条件下,小麦生产环境效率未降低,2004~2015年间平均的小麦生产环境效率为0.970,北方地区的小麦生产环境效率要低于南方地区,小麦生产的MLEFFCH指数、MLTECH指数、ML指数超过了1,大于化肥未削减、全碳排放条件下的MLEFFCH指数、MLTECH指数、ML指数,化肥削减及碳减排利于实际生产向最大产出迫近,以达到生产的帕累托最优状态.     

基于函数极值条件下的中国碳达峰碳中和情景分析

基于函数极值条件提出了碳达峰出现时间和需要满足的理论条件,并对主要发达国家作了验证,同时对中国现状做了分析,最后采用了基准和强化两种情景分析了中国实现2030年碳达峰后进入2060年碳中和时期的二氧化碳排放量。研究结果显示：（1）根据IPAT恒等式将碳排放函数分解成人口、人均GDP和碳强度三个因素时,碳峰值出现时间为三个因素年增长率之和由正转负的正数值年度,发达国家的历史数据证实了这一条件。（2）中国三个因素年增长率之和自2003年起已经开始降低,最近几年一直在0.01~0.02徘徊,表明总体上朝着有利于碳达峰的方向发展,同时按照三个因素的预期发展目标计算得出中国2030年碳排放峰值的上限为112.2亿t,若2021—2035年保持相同的人均GDP年均复合增长率,碳强度年均复合增长率的绝对值需要比人均GDP年均复合增长率高0.14个百分点。（3）在能源消费总量逐渐回落的前提条件下,2060年基准情景下非化石能源占比约为65%,产生的二氧化碳量约为31.4亿t,强化情景下非化石能源占比约为70%,二氧化碳排放约为26.6亿t,而碳汇和CCUS等固碳技术还存在不确定性,碳中和任务依然艰巨。实现碳达峰碳中和最终需要控制能源消费,践行低碳消费行为。     

异质性工业企业碳减排状态与路径的比较

在将企业各主营业务划分至所属细分行业的基础上,采用ZSG-SBM方法测算工业行业2011~2016年和上市工业企业2014~2016年的碳排放效率;通过结构方程模型量化企业的碳减排潜力和能力;综合评估其碳减排状态,并运用四象限矩阵法探讨其减排路径的差异.结果显示,2011~2016年中国工业行业的碳排放状况得到逐年改善,制造业内部行业效率呈现集聚现象,重工业行业效率普遍高于0.65,轻工业行业效率参差不齐;异质性企业的减排潜力和能力存在关联和差异,治理结构和技术能力对企业深度减排具有多重影响和关键作用,外部环境对技术能力兼具激励效应和挤出效应.因此,干预政策的制定应关注企业碳减排状态的异质性,规划有差别的减排路径,避免重复建设.     

基于能源碳排放预测的中国东部地区达峰策略制定

中国东部的11个省市是中国经济最发达的地区,其碳排放量约占全国碳排放量的1/2.随着气候变化的加剧和国际社会的关注,中国政府制定了区域差异化的达峰目标,因此,预测该地区碳排放对于评估中国能否实现达峰目标具有重要意义.本文基于中国东部11省市1997-2017年的面板数据,采用STIRPAT模型来预测不同情景下的碳排放趋...     

基于系统动力学的中国碳减排路径模拟

通过分析二氧化碳排放影响因素之间作用关系与碳减排的主要路径,构建二氧化碳排放系统动力学模型。在此基础上,通过调控供给侧经济增长速度、能源结构和产业结构要素,预测四种不同情景方案对二氧化碳排放的影响,以进一步探讨二氧化碳排放主要部门减排贡献。结果表明：四种方案的二氧化碳净排放量增长趋势逐年变缓,在二氧化碳净排放量达到峰值后,调整经济增速、改善能源结构和优化产业结构继续为碳减排发挥积极作用,相比于经济增速和产业结构调整,能源结构改善的减排贡献度更高。在综合调控经济增速、能源结构和产业结构的方案下,中国二氧化碳净排放量2024年将达到高峰值104.45亿t,2058年实现碳中和,这与现实情况更加吻合。未来若能抓住经济、能源、产业低碳转型的良好机遇,并进一步加强各部门的减排努力,中国二氧化碳净排放量有望2025年前达峰,2060年前实现碳中和。     

北京市机动车排放趋势与协同控制情景分析

为了分析北京市长时间尺度的机动车尾气排放趋势,研究机动车排放大气污染物和温室气体的协同控制效应。应用COPERT 5模型构建2005—2020年北京市机动车污染物CO、NO_x、VOCs、PM_2.5和CO₂、CH₄、N₂O的排放清单,以2020年为基准年,设置5种减排情景评估2025年各情景下的机动车污染物减排效果,并利用协同减排弹性系数法和坐标系法分别分析了大气污染物与温室气体的协同效应。结果表明：CO₂排放增长趋势显著,相比2005年,2020年其排放增长率达到85.25%,而其他污染物相比2005年均呈下降趋势。不同控制情景下,北京市机动车大气污染物和温室气体排放量相比于基准情景(BAU)均具有减排效果,综合控制情景(RIS)减排效果最好。从协同减排弹性系数法和坐标系法分析结果看,不同控制情景下大气污染物和温室气体均具有协同效应,且RIS下协同效应最优。未来北京市应积极采取综合控制对策,兼顾统筹各种减排措施,为尽快实现降碳减污协同治理和绿色低碳经济社会转型奠定基础。