考虑能源结构和气候因素的电动汽车温室气体影响

电动汽车因在使用过程中近似零排放而被认为是节约能源和减少碳排量的有力工具.但我国的电力结构是以火力发电为主,这会使电力在生产阶段排放大量的二氧化碳.为进一步研究电动汽车的环境友好性,本文构建了一种改进的电动汽车排放指数模型,使用2017年的电网统计数据及气候统计数据,就能源结构和气候这两个关键因素对我国31个省市分区域展开实证研究.结果表明,电动汽车对温室气体产生的影响存在明显的空间变化,且其与能源结构中火力发电占比密切相关.另外,对于全年温度变化范围较宽的省市,气候因素可能是使电动汽车和燃油车的碳排量达到排放平衡点的关键因素.基于此,扩大电力结构中清洁能源使用比例、改善电池性能、完善相关政策体制是促进今后我国电动汽车清洁、低碳发展的重要途径.     

O2/CO2气氛下氮反应机理的研究

选取CH4、O2、CO2、Ar、NO、NH3，等气体，作为混合气和煤粉一起送入一维沉降炉内，以模拟O2／CO2气氛下煤中燃料氮、循环NO以及二者的相互作用对NO排放的影响，结果显示，在还原性气氛下NH3、HCN、CH4、CO与循环NO间的反应是NO排放下降的主要因素，且煤焦与NO的异相反应、吸附反应对NO的降解效果要明显高于氧化性气氛，同时，CO2体积分数的增加使得燃料中氮的氧化率升高，循环NO的降解率下降；氧化性气氛下随CO2体积分数的增加，燃料中氮的氧化率也增加，但循环NO的降解率升高．当CO2体积分数不变时，其对NO降解的作用随循环NO体积分数的增加愈加明显，在循环NO也不变且CO2体积分数较低时，随过量空气系数的增加，循环NO的降解率下降，而CO2体积分数较高时则出现相反情况。     

NaOH修饰Ru/TiO2对CO2活化及甲烷化性能研究

采用溶胶-凝胶法合成NaOH修饰的Ru-TiO₂催化剂(Ru/NaOH-TiO₂),在对其详细结构表征后将其应用于CO₂甲烷化反应.活性测试结果显示,以Ru/NaOH-TiO₂催化剂进行CO₂甲烷化反应,在7 h反应时间内生成300.8μmol CH4,其产量相较于Ru/TiO₂提高了30.2%.CO₂-TPD、H2-TPR.FTIR等测试结果证实NaOH修饰能提高催化剂对CO₂的吸附和活化,从而有效提高其催化CO₂甲烷化效率.这一研究工作为提供高效CO₂转化催化剂提供了理论基础.     

中国降低CO2排放量潜力的研究

本文通过对我国经济、社会情况的分析,建立起由两个计算模块与两个数据库组成的CO2预测模型,同时通过对生产、交通、家庭及能源转换部门的能源消耗情况的分析,推导出我国各部门的节能潜力,并对今后15年左右我国CO2减排效果进行了分析、预测.结论是随着我国经济的增长,CO2的绝对值将持续上升,但其增长幅度将有可能减缓.     

CH4/H2O/H2辅助热催化CO2转化机制

随着热化学技术及相关反应机制认知的不断进步,二氧化碳回收转化为高附加值燃料或其他化工产品的清洁能源技术正逐步走向成熟。同时,因社会工业进步及人类生产活动急剧增加了大气中的二氧化碳浓度,且已远超地球正常发展的浓度阈值,这使得基于二氧化碳转化的零碳高效可再生清洁能源技术成为世界各国为应对全球能源与环境问题亟待实现的关键技术。鉴于二氧化碳热催化转化的基本原理、关键材料和反应系统的相关研究对于推动该技术的工业化进程有着至关重要的作用,本文报道了二氧化碳热催化转化机制相关的最新进展,重点阐述了对热催化过程具有辅助作用的活性气体(包括H₂O、CH₄和H₂)在实现高水平二氧化碳回收转换与高效合成气生产方面的催化机制,其核心体现在优化的反应动力学与温和条件下的热力学优势。     

中国能源消费CO2排放的影响因素及情景分析

针对我国2030年碳达峰要求,立足当前经济和能源需求快速发展的现状,选取2000—2020年时间序列数据,采用Tapio脱钩模型,定量分析中国能源消费CO₂排放量与经济增长的脱钩状况;建立扩展的STIRPAT模型,探讨中国能源消费CO₂排放的影响因素;运用情景分析法对基准情景（S0）、产业结构优化情景（S1）、能源结构优化情景（S2）、多要素优化情景（S3）4种情景下的CO₂排放量进行了预测。结果表明：中国能源消费CO₂排放量与经济增长之间的脱钩状态总体以弱脱钩为主。人口规模、能源消费结构、第二产业占比、城镇化率、人均GDP、第三产业占比、碳排放强度每变动1%时,分别引起能源消费CO₂排放量的2.857%、0.879%、0.836%、0.623%、(0.221+0.011ln A₁)%、0.241%、0.132%的变动。基准情景下中国在2030年之前不能实现碳达峰,产业结构优化情景和能源结构优化情景下在2030年实现碳达峰,峰值分别为110.90亿和109.18亿t,多要素优化情景下可以在2030年之前实现碳达峰,峰值为105.03亿t。

     

贸易隐含CO2测算及影响因素的结构分解分析

根据中国2002年、2005年和2007年非竞争型投入产出表,OECD的国外投入产出表和GTAP Version 7.0的CO2排放强度等数据,利用多国投入产出模型方法测算了中国对外贸易中的隐含CO2,分析了隐含CO2在主要贸易伙伴国中的贸易流向,并通过结构分解方法分析了出口规模与结构变化、投入产出表中间结构变化及单位产值CO2排放量三大因素对出口贸易隐含CO2的贡献.结果表明:2002—2007年,中国对外贸易创造了巨大贸易顺差,同时也带来了大量隐含CO2顺差,2007年CO2顺差达1 381.06×106 t;迅速增长的贸易规模是出口贸易隐含CO2增加的主要因素,CO2排放强度下降带来的技术效应是抑制出口贸易隐含CO2增加的重要因素.      

中国服务业能源消费CO2排放及其因素分解

基于IPCC温室气体排放清单指南中的CO₂排放因子与核算方法,估算了1995—2010年中国服务业能源消费与CO₂排放量,并对其总体变化趋势进行时间序列分析;以LMDI(对数平均迪氏指数)法辨识与分解3个时段(1995—2000年、2000—2005年和2005—2010年)中影响中国服务业CO₂排放量变动的关键因素及其对CO₂排放量的贡献值. 结果表明:1995—2010年中国服务业能源消费CO₂排放量增长态势明显,累计排放总量为853197.55×104t;服务业能源消费主要依赖于高碳化能源燃料,各年度油品和煤品分别占能源消费总量的67%~74%和5%~27%;LMDI分析结果显示,1995—2010年产业规模和人口效应引起CO₂排放增加量分别为133357.10×104和7691.25×104t,能源效率和能源结构引起CO₂排放减少量分别为59034.50×104和23898.60×104t. 提出CO₂减排对策:①以经济、政策和监管手段促进服务业节能减排;②依托科技创新提高能源综合利用效率,降低服务业CO₂排放量.      

流化床O2/CO2气氛下添加SiO2对燃煤PM2.5的控制

采用小型流化床研究了在O2/CO2气氛下添加SiO2对PM2.5(空气动力学直径小于2.5 μm的颗粒物)的控制,试验在1123 K、O2/CO2气氛下进行,并采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加SiO2是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加SiO2后,生成PM1的质量浓度均降低,而PM1-2.5的质量浓度均略有增加;PM2.5质量粒径分布均呈双峰分布,峰值分别出现在0.2 μm和2.0μm左右.随着SiO2添加量的增加,PM2.5中的S、K、Na、Cu和Pb元素的含量呈减少的趋势;随着颗粒粒径减小,S、K、Na、Cu和Pb元素的含量有增高的趋势.     

碳酸酐酶及其矿化捕获CO2研究

自然条件下CO₂水化速率十分缓慢,而CA(carbonic anhydrase,碳酸酐酶)作为一种以锌为活性中心的球状金属酶,可逆催化CO₂生成碳酸氢盐的水合反应,同时能加速该进程的反应速率,并且产物碳酸氢盐和氢根离子无毒害作用,是未来解决环境中CO₂吸收、贮存的可行技术. 但现阶段CA的大规模工业化生产和应用仍有诸多难点亟待解决:CA在使用时稳定性和活性均较低,易受到多种环境因素(如温度、pH、其他溶剂等)的影响;没有合适的含CA的生物载体;工业生产酶成本高昂且固载困难等. 这些问题也是目前CA研究的热点领域. 研究表明,常用的载体材料包括壳聚糖、无机纳米微粒、多孔材料、聚氨酯泡沫等, 这些材料各有优点,并且都能与CA较好地结合,固载CA的活性及稳定性也都不同程度的优于游离态CA,其中CA固载于无孔二氧化硅纳米颗粒上的热稳定性较好. 常用的结合方法有共价结合、吸附结合和交联结合,其中共价结合可以解决CA重复使用时的解吸和漏出问题. 对CA捕获CO₂实际应用中的诸多问题也正在积极解决:①混合气温度过高时,筛选热稳定性较高的菌种,或直接编码表达这类CA,亦或将CA与其他溶解CO₂能力强的溶剂(如胺液、MEA、MEDA等)配合使用;②针对液态膜易挥发的缺点,可以增加聚砜类增湿器;③对于捕获过程中HCO₃-不断增多的问题,可以加入Ca(OH)₂中和或是用离子置换装置去除.      

2005-2009年我国省域CO2排放特征研究

利用IPCC的参考方法测算并比较分析了2005-2009年我国30个省(市、自治区)的CO₂排放总量、人均排放量、排放强度、综合能源排放系数等重要指标,并在此基础上,依据人均GDP、第二产业比重和能源利用结构与碳排放强度的关系,将各省(市、自治区)划分为不同的CO₂排放类型。研究结果表明,省域间各指标差异较大,影响碳排放的因素也不尽相同。省域减排的政策、途径和措施须充分考虑各自的经济发展水平、产业结构和能源利用结构等因素。     

基于IPAT模型的江苏省能源消费与碳排放情景研究

利用环境负荷模型与"脱钩"理论,对江苏未来中长期的经济发展、能源需求与CO2排放进行了情景分析,并结合当前的环境政策,对三种情景下主要指标的参数和结果进行了设计与分析。研究表明,资源节约型与环境友好型社会的构建,低碳情景是江苏能源-经济-社会的协调发展最合适、也是最现实的方案;通过不同情景的比较,认为低碳情景的实现一定程度上是以减缓经济增长来实现节能减排目标的;低碳情景下能源需求与CO2排放也将明显快速增加,与2007年相比,2030年能源需求总量将增加1.431倍,碳排放总量将达到15 655×104t,未来20 a能源资源的有效供应与合理利用成为制约低碳经济发展的瓶颈因素。最后给出了实现节能减排、促进低碳经济发展的相关建议。     

昆明市工业碳排放估算初探

采用OECD专家组推荐的计算方法,在对比IPCC和国家气候变化协调小组（NCCG）第三工作组给出的碳排放系数后,在昆明市对外公布的2008年工业能耗统计数据基础上,对昆明市的工业碳排放进行了估算。还对昆明市的工业行业碳排放强度、昆明市工业碳排放的行业分布情况进行了初步分析。     

餐饮废弃油脂的生物柴油生命周期能耗与CO_2排放分析

对以餐饮废弃油脂为原料,利用化学催化法生产的生物柴油进行了生命周期能耗与CO2排放分析,以具有1 MJ能量的生物柴油产品为功能单位.结果表明:生物柴油生命周期总能耗为1.648 9 MJ,化石能耗为0.616 9 MJ,化石能效比为1.62,生命周期净能量产出为0.383 1 MJ,生命周期CO2净排放量为-10.34 g.与生产和使用1 MJ能量的石化柴油相比,生物柴油生命周期总能耗升高37%,化石能耗降低49%,可减少CO2排放90.99 g.     

中国能源消费排放的CO2测算

基于“能源-经济-环境”的MARKAL-MACRO模型和数理人口学中的Keyfitz模型,测算未来中国能源消费需求;考虑能源效率、能源结构的变化以及气候变化问题的约束,设定了能源消费的3种情景,并分别测算了CO2排放量.结果表明,在基准情景下,中国的CO2排放在2042年达到峰值,为118.47亿t;在能源结构优化情景下,CO2排放在2036年达到峰值,为107.53亿t;在气候变化约束情景下,CO2排放在2031年达到峰值,为94.72亿t,相对于基准情景,排放峰值降低了23.75亿t,且峰值时间提前11a.随着城市化与工业化的推进,电力、水泥、钢铁行业的碳排放将先上升后下降;由于机动车保有量的增加,交通运输业的碳排放将持续上升.     

风电场生命周期CO2排放核算与不确定性分析

提出了风力发电技术生命周期能耗和CO2排放核算的详细方法.应用上海某风电场数据进行核算,结果认为,风机生产阶段能耗和CO2排放占风电场生命周期能耗和CO2排放的比例均为最大,分别为68.23%和67.18%.不确定性分析认为,在所有强度参数中,钢生产综合能耗最为灵敏.风电场能耗强度和CO2强度分别为3.24gce/(kW?h)和9.47g/(kW?h),明显低于300MW火力发电机组的相同指标,分别为330gce/(kW?h)和915g/(kW?h). 20a服役期的50MW风电场满期后,同比300MW火电机组少排放CO2约234万t.     

基于低碳视角的天津市能源结构系统动力学分析

全球气候变化和温室气体的大量排放已成为国际社会广泛关注的问题,能源结构调整是应对这一问题行之有效的手段。通过对天津市能源结构进行研究,从低碳角度出发,以改善天津以煤为主的能源供给结构、提高能源利用效率、缓解能源供应压力、减少环境污染和生态破坏为目的,应用系统动力学对天津市能源结构的未来发展情况进行模拟,通过对非低碳模式、低碳模式和强化低碳模式3种模拟方案下能源消耗情况和温室气体排放的比较,找出适合天津市能源结构调整的最佳模式。     

人均GDP、能源强度与碳排放的面板数据分析

利用2000年-2009年中国各省市的面板数据,考察了人均GDP与能源强度对碳排放的影响。在单位根检验的基础上,对这三个变量进行了协整关系检验,实证结果显示,三个变量间存在长期的均衡关系,并以碳排放为被解释变量,能源强度和人均GDP分别作为解释变量进行回归分析。能源强度和人均财富的提高都会增加二氧化碳的排放量。     

中国氢燃料电池车燃料生命周期的化石能源消耗和CO2排放

氢燃料电池车(FCV)具有运行阶段高能效和零排放的优点,近年来得到快速的商业化发展.氢能生产具有多种技术路径,不同路径的能源和环境效益存在显著差异.本研究采用生命周期评价方法,运用GREET模型对不同氢燃料路径下的FCV燃料周期(WTW)的化石能源消耗和CO_2排放进行了全面评价.选取了多种制氢路径作为评价对象,建立了中国本地化的FCV燃料生命周期数据库,在此基础上分析了FCV相对传统汽油车的WTW节能减排效益,并和混合动力车和纯电动车进行比较.结果表明,使用可再生电力和生物质等绿色能源制氢供应FCV能取得显著的WTW节能减排效益,可削减约90%的化石能耗和CO_2排放.在发展相对成熟的传统能源制氢路径中,以焦炉煤气制得氢气为原料的FCV,能产生显著的节能减排效益,其化石能耗低于混合动力车,CO_2排放低于混合动力车和纯电动车.结合对资源储备和技术成熟度的考虑,我国在发展氢能及FCV过程中,近期可考虑利用焦炉煤气等工业副产物制氢,并且规划中远期的绿色制氢技术发展.     

中国流通业CO2排放的因素分解和脱钩分析

参照IPCC清单中的方法估算了2000~2012年中国流通业CO2排放量;运用LMDI方法分解分析了研究期间流通业CO2排放变化的影响因素;并基于DPSIR框架构建流通业脱钩努力指数模型测度了流通业CO2排放脱钩效应.结果表明:2000~2012年间,流通业CO2排放量增长明显,期间累计排放总量为692482.37万t;产业规模效应是CO2排放增量的主要因素,能源强度效应是CO2排放减量的主要因素,分别引起CO2排放量增加了67435.72万t和减少了12358.67万t,能源结构和排放因子效应对CO2排放影响有限,分别引起CO2排放量增加了519.89万t和减少了2590.94万t;流通业CO2排放脱钩状态呈“弱脱钩—未脱钩—弱脱钩—未脱钩”的变化特征,脱钩努力指数值呈“ ”型变化趋势;目前能源强度是决定流通业CO2排放脱钩状态的关键因素,但随着能源强度的下降幅度越来越小,未来更需要通过调整能源结构和降低排放因子来实现流通业CO2排放脱钩.