基于LEAP模型的临港新片区中长期碳排放预测及减排潜力分析

基于上海临港新片区现有统计数据,结合其未来社会经济发展、产业结构和技术进步等,构建了LEAP-临港模型,分析了基准情景、低碳情景和强化低碳情景下新片区的能源需求和碳排放演化趋势.为增强模型的预测精准度,采用Logistic人口生长模型对临港未来人口数据进行预测,并利用学习曲线模型模拟相关减碳技术的成本发展趋势.同时,构建了碳减排技术的经济性评价模型,通过绘制边际减排成本曲线对典型减碳技术的经济成本及减排潜力进行评估.结果表明,强化低碳情景下,2060年临港新片区一次能源消费中可再生能源占比达69%,电能在终端能源需求中占比达91%;临港新片区可在2030年实现碳达峰,且2060年碳排放量相较基准情景下降94%.就减排贡献度而言,清洁能源替代、产业结构优化和终端能效提升对临港碳减排起到关键作用,中期（至2035年）分别贡献35.1%、27.3%和16.2%的碳减排量,长期（至2060年）分别贡献50.6%、8.75%和7.7%的碳减排量.就具体减碳技术而言,氢能发电、电解水制氢及碳捕获和利用与封存（CCUS）技术对实现净零排放意义重大,但减排成本相对较高.研究成果可为临港及相关地区的低碳绿色发展提供思路和借鉴.     

基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业中长期减排潜力分析

京津冀地区是我国钢铁行业集中布局的地区,也是大气污染最突出的地区.分析京津冀地区钢铁行业各类治污工具的中长期减排影响,对于选择最优减排措施、加快推动该地区大气污染治理意义重大.构建基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业模型,以2015年为基准年,以每5 a为一个时间节点,结合规模减排、结构减排、技术减排、末端治理4种减排措施,模拟计算了4种单一政策情景及4种组合政策情景下2015-2030年京津冀地区钢铁行业主要污染物（SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂）排放量及相应的减排影响.结果表明:在单一政策情景下,规模减排情景对5种污染物减排效果均十分显著.在组合政策情景下,4种减排措施叠加的综合减排情景效果最好,在该情景下京津冀地区钢铁行业到2030年SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂排放量将分别削减27.73×104、17.85×104、42.94×104、27.35×104、23.15×107 t;在规模-末端治理情景下,除CO₂外其余污染物减排效果仅次于综合减排情景;规模-结构减排情景对PM₁₀和PM_2.5的减排效果相对明显;规模-技术减排情景对CO₂、SO₂、NO_x的减排效果相对明显.研究显示,京津冀地区钢铁行业需要在大力淘汰落后过剩产能、缩减产量等源头治理措施的基础上,持续加强末端治理、提高废钢比例、提升节能减排技术水平等协同治理能力,以提高治污减排效果.      

基于LEAP模型的鹤壁市农村生活碳排放研究

为全面控制CO₂排放,以按期完成中国2030年碳达峰目标,对农村家庭生活的能耗进行严格的管控将成为节能减排的重要手段之一。基于此,该文通过实地调研,采用LEAP模型预测了基准情景、低碳情景及强化低碳情景下鹤壁市2017-2030年能源消费和CO₂排放的变化趋势。结果表明,3种情景下鹤壁市农村家庭部门的能源消费均呈现先下降后上升的趋势,主要缘于2017年颁布及实施的清洁采暖政策;而CO₂排放量呈现下降的趋势,其中2017-2020年迅速下降,之后10 a保持平稳的状态。该文针对农村生活节能减排,提出应优化能源结构、提供基础设施、推广节能方法和培养环保意识。     

多情景视角下京津冀碳排放达峰预测与减排潜力

京津冀地区是中国核心经济区的重要组成部分,也是碳排放重点区域,其碳排放早日达峰对实现国家达峰目标尤为关键。通过分析碳排放及影响因素的关系,构建碳排放系统动力学模型,并设置六种情景方案,模拟预测其对北京、天津和河北碳达峰时间、峰值及减排潜力的影响。结果显示：（1）基准情景下,北京已经实现碳达峰,天津预计2023年碳达峰,而河北则难在2035年前达峰。（2）协调发展情景即综合调控政策,较单一措施情景,各地区碳减排效果最优;其中,北京2020—2030年碳排放较基准情景下降13.52%,天津碳达峰可提前至2021年,河北则可在2030年达到峰值。（3）单一措施情景下,环保情景对北京碳减排作用最显著,而节能减排情景则是实现天津与河北碳达峰的最佳发展模式。     

郑州市碳排放量现状与预测分析研究

郑州市是中原经济区核心城市,无论是在经济社会发展还是低碳节能方面都有示范效应,碳排放强度的有效下降对于城市减排具有重要的借鉴意义.通过系统测算2005年-2012年郑州市碳源排放量及碳汇吸收量,分析碳排放量、人均碳排放量及碳排放强度等现状,然后运用IPAT模型,对郑州市碳排放强度进行情景分析和预测.结果表明,郑州市有较大减排潜力,应在满足减排要求前提下,实现经济与环境的可持续发展.     

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.     

江苏省交通运输业碳排放预测及减排情景分析研究

根据江苏省2005年-2012年交通运输业的碳排放量和碳排放强度,利用GM(1,1)模型预测了2013年-2025年的碳排放,并结合江苏省省情设定了两种碳减排情景.研究表明:2005年-2012年江苏省交通运输业碳排放量一直呈增长趋势;2006 年-2009年碳排放强度一直上升,而2009年-2012年则呈下降趋势.GM(1,1)模型预测结果显示2013年-2025年江苏省交通碳排放量和碳排放强度一直处于上升的状态.而情景分析得出基准情景和低碳情景下的2015年和2025年交通运输业碳排放量都将会大幅减少.     

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...     

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。     

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...     

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。     

中国生物质燃气产能及碳减排潜力

基于回归分析预测模型和来源分类预测模型对2020~2050年生物质燃气产量和能源结构占比进行预测,并对碳减排潜力进行了情景分析.结果表明,回归分析预测偏差较小,其中逐步回归预测偏差值为9.34%,略小于多元线性回归的13.99%.来源分类模型的准确度高于回归模型.到2050年,沼气增幅约为176%.在低碳情景中提高生物质燃气应用比例最高可降低未来情景中10%的碳排放量,表明大力发展生物质燃气对于碳减排和碳循环有较为明显的正面效应.结合现状对经济,技术,市场等方面提出政策建议.为下一步发掘生物质燃气产品市场潜力提供理论指导.     

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。     

城镇污水处理厂碳排放现状及减污降碳协同增效路径探讨

污水处理行业是全球十大温室气体排放行业之一,其碳排放量占全球碳排放总量的2%~3%,且仍呈逐年增长的趋势,因此开展污水处理行业碳减排并实现减污降碳协同增效是实现我国“双碳”目标的必经之路。系统分析了我国污水处理厂碳排放状况,结果表明：生化池产生的CO₂是导致直接碳排放的关键,且生化池的好氧区直接碳排放量最大;由电耗和药耗产生的间接碳排放在总碳排放量中占比较大,是污水处理厂碳减排的关键环节;在污泥处理处置过程中,采取厌氧消化+沼气发电方式时温室气体排放量较少。指出了当前我国污水处理行业碳减排面临的问题,主要包括碳排放核算不精准、碳减排技术研发与应用仍处在起步阶段、顶层设计及管理水平薄弱。在此基础上,提出了适用于我国污水处理厂减污降碳协同增效的路径方案,指出污水处理厂碳减排需多处着力,在碳排放量精确核算的基础上,加强污水处理行业节能降耗、减碳、替碳、固碳技术的研发与应用及多维度控碳方案设计,构建以技术创新为行动力、政策支持为推动力的碳减排总体框架,形成污水处理厂碳减排的闭环,助力我国污水处理厂低碳化发展。

     

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。     

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.     

中国民用航空机场大气污染物及碳排放清单

基于 2017～2020 年中国民用航空局飞机起降数据、机队配置数据和国际民航组织(ICAO)飞机发动机排放因子数据库等数据,自下而上编制了2017～2020 年中国民用航空机场高分辨率飞机起飞着陆(LTO)循环大气污染物及碳排放清单,在此基础上探究中国民用航空机场大气污染物和碳排放时空分布特征.分析 2000～2020 年 3 次疫情(2003 年非典、2012 年中东呼吸症、2020 年新冠疫情)对机场大气污染物及碳排放影响.结果表明,2020 年中国民航机场 LTO 循环 NO_x、CO、HC、SO₂、PM 和 CO₂排放量分别为 10.90, 8.22, 0.96, 0.28, 0.06, 1360.27 万 t; HC、CO、SO₂、CO₂在滑行阶段排放量最大,分别占总排放量的 92.80%、91.56%、41.81%、41.81%.NO_x、PM 在爬升阶段排放量最大,分别占总排放量的 47.93%、37.39%;2017～2019 年我国民航机场...     

全产业链视角下建筑碳排放路径模拟:基于RICE-LEAP模型

从社会经济活动的角度出发,创新性地构建包含中国终端部门的新型综合评估模型—RICE-LEAP模型,并通过情景设置动态模拟2020~2050年建筑全产业链碳排放的发展路径及其结构性特征.结果表明:①与参考情景相比,考察期内1.5℃情景下中国碳排放总量的额外累计减排量将达到129.74Gt CO₂,而建筑全产业链碳排放的额外累计减排量为57.53Gt CO₂,占比44.28%.②建筑业是典型的“表观低碳、隐含高碳”的行业.建筑业直接碳排放占建筑物化碳排放的比例较小,仅占9.46%~11.75%.③3个动态情景下,建筑物化碳排放的下降速率均快于建筑运行碳排放.这是由于建筑物化碳排放主要依赖工业等终端部门的脱碳进程,在实现碳达峰过程中具有先发优势.④现阶段,建筑全产业链能耗仍以煤炭消费为主,但煤炭的消费占比在3个动态情景中均呈现出不同程度的下降,而电力的消费占比则呈现出明显的上升趋势.