基于奖优罚劣的省区初始水权优化配置

针对我国最严格水资源管理制度要求,研究省区初始水权优化配置模型。首先,基于流域经济效益、省区排污权协调性等建立目标函数,根据流域排污总量构建约束条件,建立多目标省区初始排污权免费分配模型;其次,将排污权嵌入初始水量权配置中,根据奖优罚劣机制构建省区初始水权配置模型;最后,以太湖流域为研究背景进行实证研究。结果表明:太湖流域规划年2030年在75%来水频率下,基于流域可分配初始水权总量为363.3亿m~3和排污量为54.46亿m~3的限制,江苏、浙江和上海初始水权配置量分别为135.19亿m~3,129.21亿m~3和98.89亿m~3。本文的模型通过奖优罚劣函数,把超标或未超标排污的外部性内化到水量分配上,实现了水量权与排污权分配的统一,可为其它流域开展同类研究提供借鉴。     

用水效率多情景约束下省区初始水量权差别化配置研究北大核心CSCDCSSCI

面向最严格水资源管理制度的新要求,利用情景分析法刻画用水效率控制约束情景,分情景研究用水总量控制下的省区初始水量权差别化配置问题。从公平性的角度出发,在全面认知省区现实经济活动量差异、资源禀赋差异和未来发展需求差异,识别影响用水效率控制约束强弱的关键情景指标的基础上,设计省区初始水量权差别化配置指标体系,以区间数描述不确定信息,设置及描述用水效率控制约束情景WECS1、WECS2和WECS3,构建动态区间投影寻踪配置模型,利用实数编码加速遗传算法进行求解,计算获得不同用水效率控制约束情景下各省区的初始水量权。不同情景下2030年太湖流域各省区的初始水量权配置区间量测算结果表明:在任意情景下,江苏省的初始水量权最大,其次是浙江省和上海市,安徽省最少,配置结果在考虑公平的基础上充分尊重省区的差异性;江苏省的初始水量权配置区间量随着用水效率控制强度的增强而减少,浙江省和上海市的配置区间量无明显增减变化趋势,安徽省的配置区间量随着用水效率控制强度的增强而增加,且增加趋势明显。配置结果可有效促进各省区尤其是欠发达省区提高用水效率,有利于推进最严格水资源管理制度的落实。同时,分情景以区间数的形式给出配置结果,可为水量权配置决策提供更为准确的决策空间。     

用水效率多情景约束下省区初始水量权差别化配置研究

面向最严格水资源管理制度的新要求,利用情景分析法刻画用水效率控制约束情景,分情景研究用水总量控制下的省区初始水量权差别化配置问题。从公平性的角度出发,在全面认知省区现实经济活动量差异、资源禀赋差异和未来发展需求差异,识别影响用水效率控制约束强弱的关键情景指标的基础上,设计省区初始水量权差别化配置指标体系,以区间数描述不确定信息,设置及描述用水效率控制约束情景WECS1、WECS2和WECS3,构建动态区间投影寻踪配置模型,利用实数编码加速遗传算法进行求解,计算获得不同用水效率控制约束情景下各省区的初始水量权。不同情景下2030年太湖流域各省区的初始水量权配置区间量测算结果表明:在任意情景下,江苏省的初始水量权最大,其次是浙江省和上海市,安徽省最少,配置结果在考虑公平的基础上充分尊重省区的差异性;江苏省的初始水量权配置区间量随着用水效率控制强度的增强而减少,浙江省和上海市的配置区间量无明显增减变化趋势,安徽省的配置区间量随着用水效率控制强度的增强而增加,且增加趋势明显。配置结果可有效促进各省区尤其是欠发达省区提高用水效率,有利于推进最严格水资源管理制度的落实。同时,分情景以区间数的形式给出配置结果,可为水量权配置决策提供更为准确的决策空间。     

基于双子系统协调耦合的流域初始水权配置模型

省区初始水权和流域级政府预留水量是流域初始水权的重要组成部分,研究省区初始水权配置子系统和政府预留水量配置子系统之间的耦合协调性是提高流域水资源利用效率的重要途径。面向最严格水资源管理制度要求,建立基于“三条红线”的耦合协调性判别准则,针对省区初始水权和流域级政府预留水量的配置方案,分别从水量、水质和用水效率视角判别两者之间的耦合协调性;针对未能通过耦合协调性判别的情形,提出调整两个子系统配置方案的方法,并重新进行判别,直至配置方案通过耦合协调性判别,从而获得流域初始水权配置推荐方案;最后,针对太湖流域进行实证研究。结果表明模型和算法具有可行性和有效性,可为其它流域开展同类研究提供借鉴     

基于纳污红线的河流排污权优化分配模型

实行水功能区限制纳污红线的水资源管理制度,在理论和实践中必须要建立河流污染物总量控制管理制度,而实行污染物总量控制,首先要确定河流排污权的初始分配方案。结合我国现行流域水功能区划成果,以水功能区作为排污权初始分配主体开展排污权分配研究,提出由河流环境保护部门确定河流总体排污权,首先通过纵向配置将排污权分配给水功能区,然后通过横向配置将初始排污权分配给排污者的一种纵向加横向分配模式。以资源分配的公平性和效率为管理目标,并以污染物总量控制、浓度控制、企业生产连续性等为约束条件,建立了河流排污权多目标分配优化模型。最后利用多目标演化算法对算例进行了求解,验证了方法的可行性,且此分配方式所获得的环境节余容量最大     

湖域工业点源初始排污权配置定额模型与算法研究

针对湖域工业点源初始排污权定额配置问题,以“公平、效率、可行”为配置原则,通过引入权重系数的字典序最小化最大值方法,构建了基于多主体多种初始排污权多期配置的字典序定额模型,并给出求解算法。进而以江苏省太湖流域27类主要工业行业的初始氨氮排污权单期配置为例,从行业初始排污权短缺率与行业治污效益两方面,对比分析了基于等短缺率定额模型、等环境容量比例定额模型、字典序定额模型计算得到的3种定额配置方案效果。结果表明：相对于另外两种定额模型,字典序定额模型所得配置方案可实现平均行业短缺率最小(4613%),平均行业治污效益最大。研究也表明在“公平、效率、可行”配置原则下,字典序定额配置方法能够更为有效的促进企业治污技术提标升级和区域产业结构升级     

湖域工业初始排污权纳什议价模型研究——以江苏省太湖流域纺织行业为例

针对湖域工业初始排污权定价问题,文章从多利益相关者合作视角出发,结合我国现阶段基本国情,利用合作博弈理论构建了基于多利益相关者合作的湖域工业初始排污权纳什议价(Nash-Bargaining)定价模型。即在满足湖域水环境排污权总量控制及区域产业规划调整方案的前提下,通过政府主体与行业主体之间考虑议价能力系数λ影响的Nash-Bargaining,求解符合价格约束的行业初始排污权价格的最大满意解。其中,价格约束通过求解行业治污成本函数的Aumann-Shapley值给出。并以江苏省太湖流域纺织染整行业为例,针对湖域工业点源氨氮初始排污权定价问题,对比分析了Nash-Bargaining定价模型与江苏省太湖流域现行氨氮类资源价格,结果表明:议价能力系数λ对Nash-Bargaining定价模型影响显著,λ的合理区间为0.5≤λ≤0.7,现行氨氮初始排污权价格对应于0.3<λ<0.4时的情况,不利于初始排污权资源的可持续利用;现行氨氮初始排污权价格的标准化系数ξ=0.91,以λ=0.6时的价格为例,Nash-Bargaining定价模型所给出的价格的标准化指数ξ=0.85,具有比现行价格更强的资源补偿性能,考虑到太湖流域污染现状,Nash-Bargaining定价模型所得价格可行性更强。因此,建议适当调高氨氮初始排污权价格。     

基于双层优化模型的流域初始二维水权耦合配置

结合新时期我国实行的最严格水资源管理制度,基于用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线控制约束条件,将流域初始取水权与排污权作为研究对象,根据流域初始水权配置的主从递阶思想,构建流域初始二维水权耦合配置的双层优化模型,实现流域初始取水权与排污权在不同区域及其不同部门之间的合理配置。从经济角度体现流域整体的经济效益最大化,从社会角度体现流域内区域之间的协调发展,从生态角度体现流域允许最大水污染物排放总量的严格控制。最终,实现流域初始水权配置中社会、经济以及生态目标的集成化,水资源数量与质量的相统一,提高流域内不同区域不同用水部门的用水效率、水污染物排放绩效,消除流域内不同区域之间的用水矛盾、水污染物排放冲突。并基于交互式决策理论,提出基于满意度的主从递阶交互式迭代算法对流域初始水权配置模型进行求解。结合案例分析,进一步验证了模型的有效性与算法的可行性。     

最严格水资源管理制度下的水权理论框架探析

在我国水资源贫乏、供需矛盾日益尖锐的情况下,建立和发展具有中国特色的水权制度,已成为践行最严格水资源管理制度和解决日趋复杂水问题的切实需要。本文首先从我国水资源管理体制的改革发展历程和未来需求出发,探讨了最严格水资源管理制度与水权制度两者的内在联系,指出水权制度建设对落实最严格水资源管理制度的重要意义;接着,从行政管理视角提出了有关水权划分的两级分类体系,重点解析了使用权与"三条红线"之间的对应关系;最后,从水权制度建设的主体内容出发,构建了由"基于水资源开发利用控制红线的取水权初始分配"、"基于用水效率控制红线的用水权交易"和"基于水功能区限制纳污红线的排污权交易"三部分组成的水权理论框架。在取水权分配方面,以和谐论思想为指导,以水资源开发利用控制红线为硬性约束,提出由和谐分配原则确定、和谐状态指标选取、区域总和谐度计算、和谐目标优化模型、取水权和谐分配方案优选等构成的取水权初始分配工作流程。在用水权交易方面,以用水效率控制红线为硬性约束,运用优化决策理论,提出由用水计划制定、节水潜力分析、水量折算系数计算、可交易用水权计算、用水权交易方案优选等构成的用水权交易工作流程。在排污权交易方面,以水功能区限制纳污红线为硬性约束,提出由污染物入河量预测、控制断面水质预报、减排潜力分析、可交易排污权计算、排污权交易方案优选等构成的排污权交易工作流程。该理论框架的提出可为我国水权理论研究提供参考。     

基于区间直觉模糊集的水资源配置群决策研究

水资源问题是我国面临的重要资源与环境问题。流域水资源配置的有效性缺失也使水资源问题进一步恶化,而水资源配置过程中大量不确定信息也使高效决策问题更加困难。基于区间直觉模糊群决策的水资源配置方案优化方法,分析了水资源系统作为复杂系统的特殊性和区间直觉模糊理论在群决策中应用的优势,利用区间模糊数来表达专家判断信息,提高了流域水资源配置方案的合理性。通过多个水资源领域专家的群体决策,从流域水资源可持续利用评价视角出发,针对流域的社会、经济、资源、环境等多个因素进行判断,利用IIWAA算子进行群体意见集成,最后根据流域指标与理想点逼近点的距离对流域水资源配置方案排序。通过赣抚平原灌区内的用水区域在不同方案情景下的水资源可持续利用实例分析表明,该方法能够比较准确地评估出流域水资源配置方案的可持续性,为流域的水资源配置方案制定提供有效合理的决策支持     

中国工业碳排放达峰的情景预测与减排潜力评估

实现2030年碳排放达峰不仅是中国为应对全球气候变化向国际社会做出的郑重承诺,也是中国未来经济结构转型与可持续发展的必然选择。基于中国实现2030年碳排放达到峰值的宏观目标为背景,本文以中国碳排放的主要行业工业为研究对象,首先运用拓展的STIRPAT模型对工业及其9个细分行业的碳排放达峰进行了情景预测,然后基于公平和效率的双重视角对工业细分行业的减排潜力进行评估。研究表明:(1)仅有低碳情景和抑制排放情景2可以实现中国碳排放2030年达峰,低碳情景是实现中国工业碳排放达峰的最佳发展模式,达峰时间最早(2030年),峰值最低(140.43亿t)。激进排放情景则是最差的发展模式,达峰时间最晚(2036年),峰值也最高(150.09亿t)。(2)工业内部各细分行业碳排放的最优达峰情景差别较大。建材和纺织制造业能够实现提前达峰,可以在这类行业率先实施达峰管理措施,使其带动其他行业陆续达峰。(3)最具减排潜力的行业是石油制造业,其次是电力行业,这些减排潜力较大的行业应该成为国家节能减排的重点对象。(4)基于工业各细分行业在减排公平性和效率性上的差异将工业9个细分行业分为四类。其中,石油、钢铁制造业和电力行业属于"高效高公平行业";化工、建材制造业属于"低效高公平行业";采掘业属于"高效不公平行业";纺织、轻工和机电制造业属于"低效不公平行业"。中国应针对不同类型的行业制定出相应的减排战略,将减排重点放在各行业最具潜力的方面。最后,文章对实现中国工业碳排放达峰管理提出了几点政策建议。     

配额免费分配法下市场结构对碳交易市场运行效率的影响

在产品市场和碳交易市场均为完全竞争的市场结构中,碳交易机制是一种有效的环境政策,但在现实环境下,产品市场和碳交易市场往往都是不完全竞争的。本文采用复杂适应系统仿真的方法,构建基于SWARM的碳交易市场仿真模型,建立碳排放权交易市场仿真系统,研究产品市场和碳交易市场结构对碳交易市场的运行效率的综合影响,同时为了降低产品市场垄断企业对碳交易市场运行效率的影响,本文通过增加碳交易市场配额缺口和增加参与交易的中小控排企业数量两种方式,探寻如何在产品市场不完全竞争的环境中设计合适碳交易机制。研究发现:1产品市场垄断会导致碳交易市场流动性不稳定,出现波动聚集等现象。2在产品市场处于相同结构时,碳交易市场垄断会导致成交量和成交额减少,流动性降低。3不同市场结构对碳交易市场的价格波动没有显著影响。4产品市场的市场结构会影响碳交易市场运行的有效性,完全竞争的产品市场下,碳交易市场的收益波动符合随机游走,而垄断力会改变这一特征。5市场流动性随着碳配额缺口的扩大发生显著变化,成交量和成交额随之显著增加,在产品市场垄断的市场结构中,通过加紧配额供给,可以增加碳交易市场的流动性,改变碳交易市场低迷的交易状况。6鼓励小企业参与市场交易对碳交易市场的流动性没有产生显著影响,但会在一定程度上降低垄断企业在碳交易市场上的支配力,从而改善碳交易市场的有效性。     

中国省际碳排放强度的空间效应及其传导机制研究

供给侧改革和高质量发展的适时提出为中国低碳经济发展提供了新思路,调整以往过多的行政配置资源带来的要素扭曲,研究同一个国家不同省份之间资源要素协同问题的方法可以为提出有效的节能减排政策提供科学依据与决策参考。基于此,对我国碳排放强度空间面板数据进行测算,提出探索性时空数据分析框架,运用GeoDa软件刻画我国省际碳排放强度时空关联及其局部空间差异的波动性,将STIRPAT模型和EKC模型相结合检验我国碳排放强度影响因素的空间溢出特性,揭示我国碳排放强度时空演进的一般规律。研究结果表明:我国碳排放强度的局部空间自相关呈现集聚与分异并存的时空分布特征,碳排放强度水平相近的省区均呈现出先减弱后增强的空间集聚现象,我国省际碳排放强度存在俱乐部收敛的演进特征。我国省际碳排放强度存在空间溢出性特征,我国碳排放强度空间集聚、分异与跃迁的形成与演变是各地区资源禀赋以及经济发展水平等多种资源要素协同作用的结果。进一步提出分区域、有重点的区域协同减排措施,提升区域碳排放协同治理的效率。     

中国城市CO_2排放数据集研究——基于中国高空间分辨率网格数据

城市CO_2排放数据的可获取性和质量直接影响了城市碳排放的科学研究、低碳战略制定及公众对于城市低碳发展的监督和参与。数据缺乏和多源数据的不确定性大是中国城市CO_2排放核算和低碳城市规划面临的重要问题和挑战,而这些问题同时也导致中国低碳城市研究水平参差不齐。本研究使用自下而上建立的中国高空间分辨率网格数据(空间分辨率为1km),采用统一数据源和规范化、标准化数据处理方法,建立中国城市CO_2排放数据集,供研究者和决策者参考。城市CO_2排放计算借鉴国际上较为成熟和应用广泛的核算方法,包括范围1和范围2排放。以北京、上海、天津、重庆和广州5个典型城市的能源统计数据自上而下计算其CO_2排放作为参考水平,检验数据集的数值质量,结果显示5个城市的数据差异均不超过10%。中国城市CO_2排放整体呈现北方大于南方,东部高于中部和西部的空间格局。CO_2排放量较高的城市大多处于华北、东北以及华东沿海地区,西部地区城市CO_2排放量则较低。城市CO_2排放8个部门(工业能源、工业过程、农业、服务业、城镇生活、农村生活、交通、范围2排放)之间的相关性中,城镇生活和交通排放的相关性最高,并且呈现显著性(p0.001),工业过程排放和服务业排放的相关性最弱且没有显著性。基于中国高空间分辨率网格数据的中国城市CO_2排放数据集的不断完善和发展,为中国城市CO_2排放研究奠定了重要的数据基础,为城市CO_2排放横向比较和对标工作提供了重要依据。     

Mycogenic decomposition of wood and carbon emission in forest ecosystems

Problems related to biological decomposition of wood and volumes of mycogenic emission of carbon dioxide and carbon in forests of Western Siberia are considered. Annual C-CO₂ emission in the region reaches 31 million tons of carbon, which is equivalent to 116 million tons of carbon dioxide. With respect to the volume of emission, natural zones may be arranged in the following descending series: southern taiga (38%), middle taiga (29%), subtaiga (16%), forest-steppe (10%), northern taiga (6%), and forest-tundra (1%).     

Technology advance and discounting of the historical emission responsibilities

Solving the dispute over historical greenhouse gases emission responsibility is critical for the future climate agreement.This article borrows the methodology from the carbon budget proposal,but further develops this approach by proposing discount of the historical responsibility due to the technology advance.Firstly,it studies the Annex I countries’mitigation and financial responsibilities of the historical emission in the carbon budget proposal;furthermore,it analyzes the results and implications of the discount approach.Results show that the discount method significantly reduces the burden of the mitigation and financial responsibilities of the Annex I countries.Thus,we claim that the discount approach is a systematic,pragmatic,and fair approach to solve the historical responsibility dispute and financial problems for the post-2020international climate institutions.     

Carbon dioxide emissions from cities in China based on high resolution emission gridded data

Based on the China high resolution emission gridded data (1 km spatial resolution), this article is aimed to create a Chinese city carbon dioxide (CO₂) emission data set using consolidated data sources as well as normalized and standardized data processing methods. Standard methods were used to calculate city CO₂ emissions, including scope 1 and scope 2. Cities with higher CO₂ emissions are mostly in north, northeast, and eastern coastal areas. Cities with lower CO₂ emissions are in the western region. Cites with higher CO₂ emissions are clustered in the Jing-Jin-Ji Region (such as Beijing, Tianjin, and Tangshan), and the Yangtze River Delta region (such as Shanghai and Suzhou). The city per capita CO₂ emission is larger in the north than the south. There are obvious aggregations of cities with high per capita CO₂ emission in the north. Four cities among the top 10 per capita emissions (Erdos, Wuhai, Shizuishan, and Yinchuan) cluster in the main coal production areas of northern China. This indicates the significant impact of coal resources endowment on city industry and CO₂ emissions. The majority (77%) of cities have annual CO₂ emissions below 50 million tons. The mean annual emission, among all cities, is 37 million tons. Emissions from service-based cities, which include the smallest number of cities, are the highest. Industrial cities are the largest category and the emission distribution from these cities is close to the normal distribution. Emissions and degree of dispersion, in the other cities (excluding industrial cities and service-based cities), are in the lowest level. Per capita CO₂ emissions in these cities are generally below 20 t/person (89%) with a mean value of 11 t/person. The distribution interval of per capita CO₂ emission within industrial cities is the largest among the three city categories. This indicates greater differences among per capita CO₂ emissions of industrial cities. The distribution interval of per capita CO₂ emission of other cities is the lowest, indicating smaller differences of per capita CO₂ emissions among this city category. Three policy suggestions are proposed: first, city CO₂ emission inventory data in China should be increased, especially for prefecture level cities. Second, city responsibility for emission reduction, and partitioning the national goal should be established, using a bottom-up approach based on specific CO₂ emission levels and potential for emission reductions in each city. Third, comparative and benchmarking research on city CO₂ emissions should be conducted, and a Top Runner system of city CO₂ emission reduction should be established.     

The emission inventory of atmospheric industrial pollution sources of the five cities in Zhejiang Province

The amount of several air pollutants emitted in some cities including Hangzhou,Ningbo,Huzhou,Shaoxing and Jiaxing of Zhejiang Province is based on pollution source census data of Zhejiang Province in 2010.This paper focused on the release of air pollutants such as NO_(x2),SO_2,CO,PM2.5,PM10 and VOC,and calculated the total amount of those air pollutants.It analyzed air pollutant emission factors and found that the electricity and heat production industry released the largest amount of pollutants.     

The emission inventory of atmospheric industrial pollution sources of the five cities in Zhejiang Province

The amount of several air pollutants emitted in some cities including Hangzhou, Ningbo, Huzhou, Shaoxing and Jiaxing of Zhejiang Province is based on pollution source census data of Zhejiang Province in 2010. This paper focused on the release of air pollutants such as NO_x, SO₂, CO, PM2.5, PM10 and VOC, and calculated the total amount of those air pollutants. It analyzed air pollutant emission factors and found that the electricity and heat production industry released the largest amount of pollutants.     

Empirical research on construction of a measurement framework for tourism carbon emission in China

According to the logic process of carbon reduction in China which arises from the measurement to reduction, from reduction to offsetting, the measurement of carbon emission in the tourism industry was the first and key step. Based on the life cycle assessment theory and input–output analysis, this article used economic and environmental measurement technologies, The System of National Accounting (SNA), Tourism Satellite Account (TSA), System of Integrated Environment and Economic Accounting (SEEA), and so on, and built up a top-down carbon emission analysis framework for the tourism industry and estimated carbon emission of the tourism industry in China in 2007. The finding showed that the total carbon emission of the tourism industry in China in 2007 was 169.78 million tons, covering 2.71% of carbon emission of all industries in China in 2007, and 2.44% of the total carbon emission in China in 2007. The direct carbon emission of the tourism industry in China in 2007 was 73.56 million tons, including transportation (50.14 million tons), sightseeing (1.33 million tons), lodging (4.19 million tons), accommodation (4.73 million tons), shopping (8.14 million tons), entertainment (0.67 million tons), communication (0.45 million tons), and others (3.90 million tons). The indirect carbon emission of the tourism industry in China in 2007 was 96.23 million tons, mostly contributed by coking, gas, and petroleum processing industries, transportation and warehousing industry, machinery and equipment manufacturing industry, and food manufacturing and tobacco processing industry, which covered 57%.