碳减排背景下我国与世界主要能源消费国能源消费结构与模式对比

选取2020年世界能源消费量累积占比达80%的前23个国家作为研究对象,通过从一次能源清洁化率、化石能源清洁利用率和电能占终端能源消费率角度对其能源消费结构进行对比研究,从单位GDP能耗、人均能耗和单位国土面积能耗角度,结合产业结构和分部门能源消费构成,对其能源消费强度进行深入分析,探讨各国在社会经济运行与生产生活中的能源消费模式,提出能源消费自然碳汇承载负荷比概念,指出我国在碳达峰与碳中和目标下能源消费模式转型面临的优势与挑战.结果表明,我国一次能源清洁化率、发电用能占比、化石能源清洁化利用率和电能占终端能耗比分别达到15.90%、53.48%、37.51%和26.54%,均在世界主要能源消费国家中处于前列,已经架构起良好的能源集约化和清洁化利用结构基础;非工农业能源消费占比尤其是仅为14.09%的交通能源占比在主要能源消费国中最低,已经形成了具有相对优势的绿色低碳能源消费模式;基于产业结构优化潜在的总体能源生产率还有较大提升空间;但相对较短的碳达峰与碳中和目标期对清洁能源发展速度与规模提出了巨大挑战,碳排放约束下的国际形势对我国通过优化调整产业结构实现降碳目标也增加了难度.     

我国实现碳达峰与碳中和的碳排放量测算

我国已提出了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标(以下简称'30·60'目标),但关于我国2030年前实现碳达峰的二氧化碳总排放量和2030-2060年碳减排直至碳中和的路径,仍然鲜见具体数据.考虑到我国已给出了单位国内生产总值二氧化碳排放(碳强度)的约束日标,同时也给出了明确的能源消费总量与结构目...     

从经济学角度对比中国与美国的能源消费

分析了中关两国能源消费总量和能源结构的差异,探讨了中关两国能源消费差异的经济学内涵,认为经济指标GDP并不能完全反映人们生活水平的提高,而其带来的环境问题却很可能影响后续的经济发展。因此,在发展经济的同时,应该充分考虑能源需求给环境带来的压力。适当调整能源结构、提高能源效率和发展替代能源是未来能源消费战略的重中之重,也是经济、环境和社会协调发展的重要保障。     

基于面板数据的制造业行业能源结构和能源效率对碳强度的贡献分析

为了探讨我国制造业行业能源结构和能源效率对碳强度的贡献,根据碳强度的分解模型,研究了能源结构和能源效率与碳强度之间的数量关系,通过贡献系数分析其对碳强度降低的贡献,并利用2005—2009年制造业30个行业的面板数据进行实证分析。研究发现:制造业部门30个行业的能源效率贡献系数均大于能源结构贡献系数;13个高耗能行业的碳强度呈现刚性特征,其他17个行业的能源效率贡献系数均大于1%,能源效率对降低碳强度的贡献比较显著,且21个部门的贡献潜力趋于上升。     

全球能源消费与能源的可持续利用

通过统计分析全球能源供、需双方（生产和消费）情况，得出目前能源利用的不可持续性，从而提出能源可持续利用的建议。     

世界能源的生产与消费

世界能源的生产与消费（联合国环境规划署）ＷｏｒｌｄＥｎｅｒｇｙ：ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ￥ＵＮＥＰＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅａｒｔｉｃｌｅＳｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｌａｔｅｓｔｓｔａｔｕｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｙＰ６ｓｏｆｗｏｒｌ...     

多情景视角下中国能源消费和碳达峰路径

准确预测能源消费及碳排放量对于科学有序落实我国"2030年前碳达峰,2060年前碳中和"目标有重要现实意义.提出了一种融合位置扰动和模拟退火的改进粒子群算法（IPSO）优化基于两层"分解-集成"策略的预测方法：首先利用趋势分解（TD）将原始能源消费时序分解成趋势项和非趋势项,继而使用经验模态分解（EMD）将非趋势项分解成若干本征模态函数（IMFs）和一个残差项,然后对上述趋势项、IMFs和残差项分别建模预测,利用IPSO优化多元线性回归模型（MLR）预测趋势项,采用长短期记忆神经网络（LSTM）预测非趋势项的本征模态函数IMFs和残差子序列,最后通过相加集成求取最终能源消费预测值.实证分析表明,基于TD-EMD两层"分解-集成"策略的IPSO-MLR-LSTM模型融合了TD、EMD、IPSO和LSTM的优点,更全面地捕捉了趋势项和非趋势项演化规律,提升了预测性能,将其应用于能源消费领域是可行且有效的.最后,预测了在不同能源消费结构、经济增长、人口数量、能源效率和人均生活能源消费水平情景下的我国2021~2035年能源消费和碳排放量,并给出相关政策建议.     

“双碳”背景下中国能源消费碳排放与植被固碳的时空分异

为理解中国能源消费碳排放(ERCE)与植被固碳(VCS)的演变特征及空间差异,基于气象数据、遥感数据、土地覆盖数据及统计资料等,分别在全国尺度、省域尺度和县域尺度上,定量分析2000~2017年我国ERCE和VCS的动态变化与空间分异格局,并利用碳压力指数(CPI),表征二者之间的相互关系.结果表明:(1)我国ERCE和人均ERCE在2000~2017年间表现出显著增加趋势(P<0.01),但二者分别在2013年和2012年以后出现小幅下降;空间上,二者呈现出“北高南低、东高西低”的差异特征;(2)VCS和人均VCS均在2010年以后呈现快速增加趋势(P<0.01),幅度分别为148.09×10⁶t/a和0.04t/(人·a),东北、西南和黄土高原等区域VCS和人均VCS的增加幅度明显高于其他地区;(3)全国约有近1/3的省份CPI多年平均值在1以上(即ERCE高于VCS),其中上海、天津、江苏、山东、宁夏的CPI平均值较高,且增幅也相对较大,反映出这些区域具有较大的减排压力.研究结果可为我国不同区域碳减排政策的制定提供科学依据.     

上海市能源消费CO2排放清单与碳流通图

基于上海市能源统计数据,参照IPCC(2006)方法,测算了上海市能源CO2排放清单,并绘制了2007年上海市碳流通图.结果表明,上海市能源相关的CO2排放总量从1995年的1.10亿t增长到2007年的2.01亿t,期间年均增长率为5.0%.其中“交通”对应的CO2排放量增长最为迅速,年均增长率达15.1%;而“热电厂”的CO2排放量增幅逐渐变缓,其原因为近年上海市外来电力比重增大.2007年“热电厂”、“工业与建筑业”、“交通”、“商业”、“居民生活”与“农业”各部分CO2排放分担率分别为35.4%、34.4%、23.8%、4.0%、2.0%、0.4%.由2007年上海市碳流通图可见,15.6%的煤炭直接由终端使用,这不利于能源效率的提高与污染物的减排;成品油存在较多的交叉流通,若能够减少不必要的流通,不但能够缓解成品油的运输,还能够减少其在转运过程中的输配损失.     

中国产业能源消费氮氧化物排放影响因素分析

中国快速增长的能源消费导致大量的氮氧化物排放,研究能源消费的氮氧化物排放的影响因素对于减排政策制定具有重要意义。文章基于扩展的经济-能源-氮氧化物排放的投入产出模型,首次尝试将结构分解方法(structural decomposition analysis,SDA)运用于氮氧化物排放的影响因素分析。研究实例分析了1990-2010年中国生产部门能源消费的氮氧化物排放的变化趋势和影响因素,研究结果表明:1990-2010年中国生产部门能源消费氮氧化物共增排1 522万t,其中国内生产总值因素变动对增排贡献最大(贡献率为107.2%),氮氧化物排放系数因素变动对减排贡献最大(贡献率为-27.3%)。进一步分析表明,经济规模扩大是带动氮氧化物增排的主要原因,而技术水平提高是抑制氮氧化物增排最有效的措施,未来经济结构优化、能源强度降低和技术进步具有较大潜力,交通部门应受到特别关注。     

北京市近30年用水结构演变及驱动力

近30 a以来,北京市平均年降水量和水资源总量较多年平均值分别减少了6.89%和31.37%,而总用水量在这期间达到了历史上的最高峰。对用水结构的准确分析和科学预测是制定水资源利用发展规划的基本前提和基础,也是进行产业结构调整和优化的主要依据,因此对于社会经济和资源环境的协调发展具有重要意义。在分析改革开放30 a来北京市总用水量、农业、工业、生活和环境用水量及用水结构演变规律的基础上,进一步揭示了总用水量和用水结构演变的驱动因子,最后对未来一段时期内总用水量和用水结构的演变趋势及其对未来水资源供需形势的影响作了预测和探讨,受工农业用水减少,以及生活和生态用水增加的影响,未来一定时期内总用水量将在现有约35×10⁸ m³/a的基础上继续缓慢平稳下降;南水北调水进京后在未来一定时期内将明显减轻北京市的供水压力。该研究成果将为协调社会经济发展与水资源的关系、制定合理的水资源战略规划和社会可持续发展提供科学依据。     

国内外能源价格对我国能源消耗的综合调节作用比较研究

基于1978-2012年国内外能源价格、产业发展以及我国能源消耗的相关数据,通过构建一般调节作用模型和状态空间模型比较了国内外能源价格对我国能源消耗的作用路径以及静态和动态作用效力,结果表明：仅考虑单一路径时,国内外能源价格均难以对我国能源消耗起到有效的调节作用,但综合考虑多种路径时则表现出较强的影响。能源价格的提高通过影响产出总量和产业结构产生了较强的能耗拉动效应,但却通过影响能源效率产生了一定的能耗抑制效应。此外,国内外能源价格的联动性低,价格传导受阻。样本区间内,国内能源价格对我国能源消耗的影响显著大于国外能源价格的作用;后者通过价格路径对我国能源消耗的作用短期内并不显著,长期则表现出了一定的抑制性。总体来看,国内外能源价格关联性越强（价差越小）,能源价格提升对于能耗总量的抑制作用越明显;我国能源价格的合理上升有利于节能降耗。     

中国重点城市产业与能源消费基本特征研究

以北京、上海、重庆、广州和天津5大城市作为重点城市,分析其在1995～2005年的产业结构和能源消费基本特征。重点分析了各城市工业行业结构及其能源效率特点,通过构建工业行业优势系数及综合优势度两个评价指标,对5大城市中的优势工业行业进行识别。主要结论:工业综合优势系数基本上与优势工业行业个数成正比;5大城市第三产业发展较缓,工业内部仍存在重化工倾向,重工业比例均在55%以上(含55%),轻工业所占比例较小,且没有形成主导行业和优势行业;能源结构尚需要多元化发展,重工业能源效率亟需提高。     

天津市工业能源消费碳排放量核算及影响因素分解

天津市工业经济的快速发展促使其能源消费量持续增加,已经成为该市能源消费的主体.建立能源消费的碳排放核算方法,对天津市工业能源消费碳排放量的时间序列进行分析.结果表明:在过去10 a内天津市工业能源消费的碳排放量年均增长10.41%,比工业增加值平均增速低58.53%;工业能源强度持续下降,万元(104元)增加值碳排放强度整体呈下降趋势,由1999年的2.38 t/万元降至2009年的0.68 t/万元,表明工业节能减排效果较明显;在工业终端能源消费结构中,煤炭占57.80%,高于北京、上海等地.采用对数平均迪氏指数分解法(LMDI)对工业经济规模、行业结构、能源效率和能源结构等因素进行分析.结果表明:工业经济规模是碳排放持续增长的主导原因;行业结构、能源结构整体上对碳排放量影响较小;能源利用效率提高是工业节能减排成效的最主要贡献因素,对碳排放量变化的贡献率达-140.80%.通过对天津市工业行业的进一步分析可知,能源密集型行业严重影响了工业能源消费碳排放量的变化.      

北京市生活垃圾转运站耗能和排污特征及其影响因素分析

利用实际调研得到的北京市生活垃圾转运站2009～2011年3 a平均数据,从垃圾回收量、渗沥液产量、耗水量、耗电量这4个方面分析北京市生活垃圾转运站耗能排污特征及其影响因素,并对分选转运站及压缩转运站的综合耗能排污情况进行了分析.结果表明,北京市不同生活垃圾转运站的耗能排污情况差别很大,单位垃圾回收垃圾量约为12.9 kg·t-1,单位垃圾渗沥液产量约为5.8～49.0 kg·t-1,单位垃圾耗水量约为40.3～156.7 kg·t-1,单位垃圾耗电量约为1.75～5.60 kWh.t-1.虽然分选转运站综合耗能和排污较多,但分选转运站将部分垃圾回收,使垃圾减量化资源化,并将垃圾分为不同物料运往不同垃圾处理场,实现垃圾的优化处理,减轻了垃圾卫生填埋场的负担,延长填埋场的使用期限.     

中国能源消费结构的变动规律研究

首次建立中国能源消费结构变化动力模型,对中国能源消费结构进行模拟和预测。研究表明,该模型能较好地模拟和预测出在中国能源消费结构中煤炭消费比例将逐步下降,石油、天然气、水电的消费比例将上升,尤其是石油消费的地位会提高。近10年来中国各部门能源消费比例变化表现为生活和第一产业的能源消费比例下降,第三产业能源消费比例上升。由于工业生产能源消费一直占中国能源消费的主体。今后应调整工业结构,降低能耗高的工业部门比重,采取措施降低第三产业过快发展带来的能源消费增长加快的问题,提高石油利用效率。     

城市工业行业能源消费强势等级划分方法及应用

工业是能源消费的主要源头,城市是能源消费的主要场所,划分城市工业行业能源消费强势等级,有利于锁定城市能源消费重点行业,为中国城市化、工业化进程中的产业能源管理提供必要信息.在回顾工业能源消费基本关系基础上,确定了工业行业能源消费贡献率、经济贡献率和能源效率作为能源消费基本参数.以中国总体水平作为比较基准,界定了能源消费距离指数基本概念.按照距离指数数值的大小将工业行业能源消费等级划分为从巨大强势到巨大弱势之间的9个不同等级,指出了应关注的工业行业能源消费等级类型.以重庆为例,演示了工业行业能源消费强势等级划分方法的应用,确定了重庆主要工业行业在能源消费方面强势等级,找出了能源管理中值得特别关注的工业行业.     

北京市生活垃圾焚烧厂耗能排污特征及节能减排潜力

将生活垃圾焚烧厂从整体到局部分为场站-工艺-单元三个层次,通过现场调查,获取了北京市生活垃圾焚烧设施在2009~2011年不同层次耗能排污数据。分析表明,在焚烧工艺中焚烧单元处理单位垃圾的电耗达到60.83 kW·h,余热发电单元水耗最大,尾气处理单元的电耗和水耗相对较小。不同场站在处理单位垃圾时烟气和炉渣产量比较接近,但飞灰排放差异较大,在2.92~24.78 kg/t垃圾之间。渗沥液水量年际变化较大,水质相对稳定,MBR单元对污染物的去除效果最好,但其耗电量较大,占渗沥液处理工艺总耗电量的87.55%。焚烧工艺发电最优值为423.77 kW·h/t垃圾,产生的电能除满足自身需求外,还剩余1.8×108 kW·h的电能,可用于渗沥液处理工艺或输向场站外部。每吨渗沥液处理最多可产生中水0.962 t,全北京市每年产生中水196456 t/a,使用潜力大。     

北京市生活垃圾堆肥设施耗能、排污及影响因素

对北京市5座生活垃圾堆肥设施(南宫、顺义、阿苏卫、燕山、沃绿洁)开展耗能、排污研究,实地调查获取5座设施2009—2011年的耗能、排污指标数据,并分析垃圾发酵、恶臭控制、渗滤液处理3个工艺的耗能排污特征,总结各工艺及设施层次耗能排污的影响因素. 结果表明:5座设施发酵工艺年耗水量(y,103t)与年垃圾处理量(x,103t)呈线性关系,有y=0.0551x+3.0627;隧道堆肥发酵工艺的单位(t)垃圾耗电、渗滤液及残渣产量均低于间歇式动态堆肥;隧道堆肥恶臭控制工艺耗水量占厂区总耗水量的5.92%,用电量占厂区总耗电量的23.78%;渗滤液处理工艺的耗电量与ρ(COD_Cr)呈正相关(P<0.05,R=0.981),但与渗滤液处理量相关性不强. 垃圾组成及性质、工艺差别、污染物特性影响工艺耗电量及恶臭、渗滤液产生量. 完善堆肥设施各个工艺环节并进行中水回用,有利于削减设施耗能排污.