前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇二氧化碳排放報告范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
2011年底,國務院了《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》,提出了“探索建立碳排放交易市場”,“加快構建國家、地方、企業三級溫室氣體排放核算工作體系,實行重點企業直接報送溫室氣體排放和能源消費數據制度”等要求。造紙和紙制品業是中國的能耗大戶,涉及能源活動、工業生產過程、廢水厭氧處理等多類溫室氣體排放機理,因此必將成為溫室氣體排放報告及碳排放交易的重要參與行業。
在國家發改委的組織下,清華大學與中國輕工業聯合會合作,開發了《中國造紙和紙制品生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》,是我國碳排放交易市場建設中的一項重要的基礎性工作,對合理分配企業的碳排放權、保證市場的公平性具有十分重要的意義。
二、方法學的技術概要
(一)核算邊界
本方法的溫室氣體排放核算邊界,是以造紙和紙制品生產為主營業務的獨立法人企業或視同法人單位。
(二)排放源
企業核算邊界內的關鍵溫室氣體排放源包括:
1、燃料燃燒排放:煤炭、燃氣、柴油等燃料在各種類型的固定或移動燃燒設備(如鍋爐、窯爐、內燃機等)中與氧氣充分燃燒產生的二氧化碳排放。
2、過程排放:指工業生產活動中,除能源的使用以外所發生的物理變化或化學反應,導致溫室氣體排放。造紙和紙制品生產企業所涉及的過程排放主要是部分企業外購并消耗的石灰石(主要成分為碳酸鈣)發生分解反應導致的二氧化碳排放。
3、廢水厭氧處理的甲烷排放:制漿造紙企業產生工業廢水,采用厭氧技術處理高濃度有機廢水時會產生甲烷排放。
4、凈購入電力和熱力產生的排放:指企業凈購入電力和凈購入熱力所隱含的燃料燃燒產生的溫室氣體排放。此類排放實際發生在其他企業所控制的發電和供熱設施上。
(三)量化計算方法
企業的溫室氣體排放量是其各項排放源的排放量之和,按公式(1)計算。
EM = ΣEMi (1)
式中:EM―企業溫室氣體排放總量;EMi―企業核算邊界內某項排放源的溫室氣體排放量;i―排放源類型,包括燃料燃燒、過程排放、廢水厭氧處理、外購電力和外購熱力等。按照以下內容核算各類排放源的溫室氣體排放量。
1、燃料燃燒排放
燃料燃燒導致的二氧化碳排放量是企業核算和報告年度內各種燃料燃燒產生的二氧化碳排放量的加總,按公式(2)計算:
■ (2)
式中:
E燃燒―核算和報告年度內化石燃料燃燒產生的二氧化碳排放量,單位為噸二氧化碳(tCO2);ADi ―核算和報告年度內第i種化石燃料的活動數據,單位為百萬千焦(GJ);EFi ―第i種化石燃料的二氧化碳排放因子,單位為噸二氧化碳/百萬千焦(tCO2/GJ);i―化石燃料類型代號。
燃料燃燒的活動數據是核算和報告年度內各種燃料的消耗量與平均低位發熱量的乘積,按公式(3)計算:
ADi=NCVi×FCi (3)
式中:
ADi ―核算和報告年度內第i種化石燃料的活動數據,單位為百萬千焦(GJ);
NCVi ―核算和報告年度內第i種燃料的平均低位發熱量,采用本指南附錄二所提供的推薦值;對固體或液體燃料,單位為百萬千焦/噸(GJ/t);對氣體燃料,單位為百萬千焦/萬立方米(GJ/萬Nm3);具備條件的企業可遵循《GB/T 213煤的發熱量測定方法》、《GB/T 384石油產品熱值測定法》、《GB/T 22723天然氣能量的測定》等相關指南,開展實測;
FCi ―核算和報告年度內第i種燃料的凈消耗量,采用企業計量數據,相關計量器具應符合《GB17167用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求;對固體或液體燃料,單位為噸(t);對氣體燃料,單位為萬立方米(萬Nm3)。
燃料燃燒的二氧化碳排放因子按公式(4)計算:
■ (4)
式中:
EFi ―第i種燃料的二氧化碳排放因子,單位為噸二氧化碳/百萬千焦(tCO2/GJ);CCi ― 第i種燃料的單位熱值含碳量,單位為噸碳/百萬千焦(tC/GJ),宜參考附錄二表1;OFi ―第i種化石燃料的碳氧化率,宜參考附錄二表1;■―二氧化碳與碳的分子量之比。
2、過程排放
過程排放量是企業外購并消耗的石灰石(主要成分為碳酸鈣)發生分解反應導致的二氧化碳排放量,按公式(5)計算。
E過程 = L × EF石灰 (5)
式中:E過程―核算和報告年度內的過程排放量,單位為噸二氧化碳(tCO2);L ―核算和報告年度內的石灰石原料消耗量,采用企業計量數據,單位為噸(t);EF石灰―煅燒石灰石的二氧化碳排放因子,單位為噸二氧化碳/噸石灰石(tCO2/t石灰石),采用推薦值0.405噸二氧化碳/噸石灰石。
3、凈購入電力產生的排放
企業購入的電力消費所對應的電力生產環節二氧化碳排放量按公式(6)計算:
E電=AD電×EF電 (6)
式中:E電 ―購入的電力所對應的電力生產環節二氧化碳排放量,單位為噸二氧化碳(tCO2);AD電 ―核算和報告年度內的凈外購電量,單位為兆瓦時(MWh),是企業購買的總電量扣減企業外銷的電量,活動數據以企業的電表記錄的讀數為準,也可采用供應商提供的電費發票或者結算單等結算憑證上的數據;EF電 ―根據企業生產地及目前的東北、華北、華東、華中、西北、南方電網劃分,選用國家主管部門最近年份公布的相應區域電網排放因子,單位為噸二氧化碳/兆瓦時(tCO2/MWh)。
4、凈購入熱力產生的排放
企業購入的熱力消費所對應的熱力生產環節二氧化碳排放量按公式(7)計算。
E熱=AD熱×EF熱 (7)
式中:E熱 ―購入的熱力所對應的熱力生產環節二氧化碳排放量,單位為噸二氧化碳(tCO2);AD熱 ―核算和報告年度內的凈外購熱力,單位為百萬千焦(GJ),是企業購買的總熱力扣減企業外銷的熱力,活動數據以企業的熱力表記錄的讀數為準,也可采用供應商提供的熱力費發票或者結算單等結算憑證上的數據;EF熱 ―年平均供熱排放因子,單位為噸二氧化碳/百萬千焦(tCO2/GJ),可取推薦值0.11tCO2/GJ,也可采用政府主管部門的官方數據。
5、廢水厭氧處理的排放
企業在生產過程中產生的工業廢水經厭氧處理導致的甲烷排放量計算公式如下:
■(8)
式中,EGHG_廢水―廢水厭氧處理過程產生的二氧化碳排放當量,單位為噸二氧化碳當量(tCO2e);■―甲烷的全球變暖潛勢(GWP)值,根據《省級溫室氣體清單編制指南(試行)》,取21。
■ (9)
式中:■―廢水厭氧處理過程甲烷排放量(千克);TOW―廢水厭氧處理去除的有機物總量(千克COD);S―以污泥方式清除掉的有機物總量(千克COD);EF―甲烷排放因子(千克甲烷/千克COD);R―甲烷回收量(千克甲烷);活動水平數據包括廢水厭氧處理去除的有機物總量(TOW)、以污泥方式清除掉的有機物總量(S)以及甲烷回收量(R)。
(1)廢水厭氧處理去除的有機物總量(TOW)數據獲取
如果企業有廢水厭氧處理系統去除的COD統計,可直接作為TOW的數據。如果沒有去除的COD統計數據,則采用公式(10)計算:
■(10)
式中:W―厭氧處理過程產生的廢水量(立方米),采用企業計量數據;CODin ―厭氧處理系統進口廢水中的化學需氧量濃度(千克COD/立方米),采用企業檢測值的平均值;CODout ―厭氧處理系統出口廢水中的化學需氧量濃度(千克COD/立方米),采用企業檢測值的平均值。
(2)以污泥方式清除掉的有機物總量(S)數據獲取
采用企業計量數據。若企業無法統計以污泥方式清除掉的有機物總量,可使用缺省值為零。
(3)甲烷回收量(R)數據獲取
采用企業計量數據,或根據企業臺賬、統計報表來確定。采用公式(11)計算排放因子:
EF=Bo*MCF (11)
對于廢水厭氧處理系統的甲烷最大生產能力Bo,優先使用國家最新公布的數據,如果沒有,則采用本指南的推薦值0.25千克甲烷/千克COD。對于甲烷修正因子MCF,具備條件的企業可開展實測,或委托有資質的專業機構進行檢測,或采用本指南的推薦值0.5。
三、關鍵問題及解決
(一)中國造紙和紙制品生產企業是否涉及碳酸鈉分解的排放
國外可能有少量堿法制漿企業采用純堿(碳酸鈉)作為原料,發生碳酸鹽分解反應,排放二氧化碳,因此歐盟的溫室氣體排放監測報告與核查指令中包括了這種排放類別。但我國的堿法制漿企業基本不采用碳酸鈉作為原料,在生產工藝和原料方面與國外存在較大差別,不會導致此類過程排放。
(二)如何考慮廢水處理所導致的氧化亞氮排放
造紙和紙制品生產企業廢水處理所導致的氧化亞氮排放不足企業總排放量的1%,因此本方法予以忽略。
(三)本指南所提供的石灰石分解排放因子推薦值為何略低于政府間氣候變化專門委員會(IPCC)和歐盟缺省值
IPCC和歐盟缺省值為石灰石原料純度和分解率均為100%情況下的理論值;但經企業調研和專家咨詢,了解到我國石灰石原料純度和分解率達不到100%,企業生產記錄數據在95%左右,因此本指南根據我國實際生產情況進行了修正。
關鍵詞:化工行業;二氧化碳;兩階段核算模型;減排潛力;
作者簡介:顧佰和(1987-),男(滿族),遼寧丹東市人,中國科學院科技政策與管理科學研究所,博士研究生,研究方向:綠色低碳發展戰略與政策分析.
1引言
化工行業是經濟社會發展的支柱產業,同時也是耗能和溫室氣體排放大戶。國際石油和化工聯合會的統計數據顯示,2005年世界二氧化碳排放量約為460億噸,其中化學工業的二氧化碳排放為33億噸,約占7.1%[1]。中國是世界上最大的化工制品國之一。其中合成氨、電石、硫酸、氮肥和磷肥的產量均排名世界第一[2]。2000年到2010年,中國的化工行業工業產值增長迅速,其中幾種主要化工制品例如:乙烯、電石、燒堿、硫酸、甲醇、硝酸等產品的產量在此期間增長了50%以上。2000-2010年化學原料及化學制品制造業能源消費量逐年上升,年均增長8.86%[3],占全社會能源消費總量的比重基本保持在10%左右。
我國化工行業產品結構不合理,高消耗、粗加工、低附加值產品的比重偏高,精細化率偏低。美國、西歐和日本等發達國家和地區的化工行業精細化率已經達到60%~70%,而目前我國化工行業的精細化率不到40%。且我國化工行業工藝技術落后,高耗能基礎原材料產品的平均能耗比國際先進水平要高20%左右,因此我國化工行業存在較大的節能減排空間[4]。那么我國化工行業到底有多大的減排潛力,如何預測化工行業的溫室氣體減排潛力成為決策者和研究人員關注的焦點之一。
國內外學者圍繞行業溫室氣體減排潛力評估展開了一系列研究,但研究集中于鋼鐵行業[5-6]、電力行業[7-8]、交通行業[9-10]、水泥行業[11-12]等產品結構較為單一的行業。而由于化工行業的產品種類繁多,且工藝流程各不相同,目前對于化工行業的溫室氣體減排潛力研究,從研究對象上主要集中于少數幾種產品和部分工藝流程。Zhou[13]等全面細致的核算了中國合成氨生產帶來的二氧化碳排放和未來的減排潛力,并據此提出了促進減排的政策措施。Neelis[14]等學者從能量守恒的角度研究了西歐和新西蘭化工行業的68種主要工藝流程理論上的節能潛力。IEA[15-16]在八國集團的工作框架下,評估了化學和石油工業中49個工藝流程應用最佳實踐技術(BestPracticeTechnology)短期內所帶來的能效改善潛力。Patel[17]針對化學中間體和塑料等有機化學品給出了累積能源需求和累積二氧化碳排放量的核算流程和核算結果。
就關注的減排影響要素而言,主要涉及技術和成本兩方面。技術層面上,Park[18]等通過調查五種節能減排的新技術,使用混合的SD-LEAP模型評估了韓國石油煉制行業的二氧化碳減排潛力;Zhu[19]從技術進步的視角采用情景分析方法從整個行業的層面研究了中國化工行業的二氧化碳減排潛力,并提出一系列促進化工行業碳減排的措施;盧春喜[20]重點概述了氣-固環流技術在石油煉制領域中的研究與應用進展;王文堂[21]分析了目前化工企業節能技術進步所遇到的障礙,并對促進企業采取節能減排技術提出建議。成本方面,Ren[22]等對蒸汽裂解制烯烴和甲烷制烯烴兩種方式的節能和碳減排成本進行了對比;戴文智等[23]將環境成本作為石油化工企業蒸汽動力系統運行總成本的一部分,構建了混合整數非線性規劃(MINLP)模型,優化了多周期運行的石油化工企業蒸汽動力系統;高重密等[24]從綜合效益角度出發提出了化工行業實施碳減排的相關建議以及化工園區實施碳減排的管理模式;何偉等[25]設計了節能績效-減排績效關系圖及節能績效、減排績效與經濟效益協調關系三角圖。
在研究方法上,通過對以上文獻的歸納,不難發現情景分析已成為行業溫室氣體減排潛力的主流分析框架。已有的國內外大部分相關研究都采用情景分析方法[5-12,13,18,19]。情景分析方法是在對經濟、產業或技術的重大演變提出各種關鍵假設的基礎上,通過對未來詳細地、嚴密地推理和描述來構想未來各種可能的方案[26]。相比彈性系數法、趨勢外推法、灰色預測法等傳統的定量預測方法,情景分析法以多種假定情景為基礎,強調定性與定量分析相結合。情景分析法在進行預測時,不僅可根據預測對象的內在產生機理從定量方法上進行推理與歸納,還可對各不確定因素(自變量)的幾種典型的可能情況采取人為決策,從而更為合理地模擬現實。因此,情景分析法更加適用于影響因素眾多、未來具有高度不確定性的問題的分析。此外,情景分析法與傳統預測法還有一點顯著不同。傳統預測法試圖勾繪被預測對象未來的最可能發生狀況,以及這種可能程度的大小。而情景分析法采取的是一種多路徑式的預測方式,研究各種假設條件下的被預測對象未來可能出現何種情況。在情景分析中,各種假設條件不一定會自然出現,但通過這樣的分析,可幫助人們了解若要被研究對象出現某種結果需要采取哪些措施以及需要何種外部環境。
綜觀國內外學者的研究,有以下特點:從研究對象上來說,更多側重于化工行業產品層面二氧化碳減排潛力的研究,而鮮有從行業整體層面的研究;從研究要素上來說,一般只考慮單一要素對二氧化碳減排的貢獻,鮮有綜合考慮化工行業內部結構調整、技術進步、政策變動等多因素的研究。鑒于此,本文結合化工行業的產品結構特點構建了一套化工行業二氧化碳減排潛力綜合分析模型:首先結合化工行業產品種類繁多的特點,分別從行業和產品視角構建了一種兩階段二氧化碳排放核算模型;在此基礎上,綜合考慮化工行業的發展規模、結構調整、技術進步等因素,建立了化工行業二氧化碳減排潛力的情景分析方法,探索不同情景下化工行業的減排潛力和路徑。最后運用該方法以中國西部唯一的直轄市、國家首批低碳試點城市———重慶市的化工行業為例進行應用分析。最后提出了我國化工行業低碳轉型的對策建議。
2模型與分析方法
2.1核算邊界
化工行業的二氧化碳排放包括兩部分:一部分是由燃料燃燒產生的排放,另外一部分是工業過程和產品使用產生的排放。其中燃料燃燒產生的排放又分為化石燃料產生的直接排放以及電力、熱力消耗產生的間接排放,為了體現化工行業對區域二氧化碳減排的貢獻,本文將電力和熱力消耗產生的間接排放也計算在內。此外,一些化工產品在生產活動中是吸碳的,例如尿素的生產,這部分被吸收的二氧化碳需要在計算中扣除。
2.2化工行業二氧化碳排放兩階段核算模型
為了能夠得到化工行業全行業的二氧化碳排放量,同時能夠綜合考慮多種因素探索其二氧化碳減排潛力,本文針對化工行業特點構建了一種兩階段二氧化碳排放核算模型。模型中的主要參數名稱及其含義見表1。
2.2.1基于全行業視角的核算方法
行業視角核算方法主要針對化工行業二氧化碳排放的歷史和現狀。本文所研究的化工行業包括國民經濟行業分類中的化學原料及化學制品制造業、化學纖維制造業和橡膠制品業。化工行業是終端能源消費部門,通過能源平衡表,可以得到化工行業分能源品種的能源消耗量,根據2006年IPCC國家溫室氣體清單指南推薦的方法二,化工行業由燃料燃燒引起的二氧化碳排放量為:
部分產品在工業過程和產品使用中會產生二氧化碳排放,這部分排放量為:
此外,一些產品在生產過程中會吸收二氧化碳,被吸收的二氧化碳量為:
因此,基于行業視角核算的化工行業溫室氣體排放量為:
表1主要參數名稱及其含義下載原表
表1主要參數名稱及其含義
2.2.2基于產品視角的核算方法
化工行業產品種類雖多,但能耗相對集中在少數幾種高耗能產品上,2007年,合成氨、乙烯、燒堿、純堿、電石、甲醇這6種高耗能產品的能源消耗量占中國化工行業的54%[19]。現有的化工行業節能減排政策大部分集中在幾種主要的高耗能產品上,因此從產品層面探討化工行業的二氧化碳排放核算更具有現實意義。本文建立一種基于產品視角的核算方法來預測化工行業未來的二氧化碳排放。首先將化工行業由燃料燃燒引起的二氧化碳排放分為高耗能產品和其他產品兩部分。某種高耗能產品的二氧化碳排放量為:
其中EMi為第i種高耗能產品單位產品的二氧化碳排放量,計算方法見式(6):
由于除主要耗能產品外的其他產品種類多,單個產品的能源消耗量不大,能源利用效率數據難以獲得,所以難以從單位產品能耗的角度對這部分產品的二氧化碳排放進行核算,本文將這部分產品作為一個整體來考慮,引入單位產值的二氧化碳排放來解決這一問題。其他產品合計的二氧化碳排放量為:
工業過程和產品使用排放以及產品對二氧化碳的吸收同基于行業視角的核算方法。
因此,基于產品視角核算的化工行業溫室氣體排放量為:
2.3減排潛力情景分析模型
2.3.1減排潛力的定義
潛力就是存在于事物內部尚未顯露出來的能力和力量。而減排潛力即存在于某一溫室氣體排放主體內尚未發掘的減排能力。為了能夠量化表達,本文將減排潛力進一步定義為某一溫室氣體排放主體通過努力可以實現的減排量。
本文所關注的是化工行業未來的二氧化碳減排潛力,這里為化工行業設置多種不同的發展情景。不同情景下的行業內部結構、技術水平、所面臨的宏觀和微觀政策各不相同,相應的會得到不同的二氧化碳排放路徑。其中一種情景稱之為BAU(BusinessAsUsual)情景,也叫照常發展情景,該情景下化工行業現有的能源消費和經濟發展趨勢與當前的發展趨勢基本保持一致,沿用既有的節能減排政策和措施,不特別采取針對氣候變化的對策。其他情景中化工行業分別針對氣候變化做不同程度的努力。所謂化工行業的二氧化碳減排潛力,針對關注的指標不同,有兩類不同的含義。一是絕對二氧化碳減排潛力,即目標年份中其他各情景的二氧化碳排放量相比BAU情景的減少量;二是相對二氧化碳減排潛力,即目標年份的二氧化碳排放強度相比基準年份降低的百分比。
通過同一年份各情景與BAU情景二氧化碳排放總量的橫向比較,以及同一情景不同年份間二氧化碳排放強度的縱向比較,便可分別得到化工行業的絕對和相對二氧化碳減排潛力。
2.3.2情景分析模型
根據減排潛力的定義,y年份化工行業的絕對二氧化碳減排潛力為:
其中CEyBAU為y年份化工行業BAU情景的二氧化碳排放總量,CEly為y年份化工行業情景l下的二氧化碳排放總量。
相對二氧化碳減排潛力是針對二氧化碳排放強度設置的指標,化工行業的二氧化碳排放強度為:
,其中V為化工行業的工業增加值。由此可以得到,y年份化工行業的相對二氧化碳減排潛力為:
其中,為基準年化工行業的二氧化碳排放強度,CEIly為y年份化工行業在情景l下的二氧化碳排放強度。
3案例分析
3.1對象描述
本文應用上述模型方法以重慶市化工行業為例展開分析。化工行業是重慶市重要的支柱產業之一。2011年重慶市化工行業實現工業總產值902億元,占重慶市工業總產值的比重達到7.6%。重慶市缺煤少油,但天然氣資源豐富,重慶市是國內門類最齊全、產品最多,綜合技術水平最高的天然氣化工生產基地。但重慶市化工行業部分產品的工藝技術路線落后,產品結構有待調整優化。2009年重慶市化工行業的精細化率僅約20%,低于全國的30%-40%的平均水平,更低于發達國家的60%-70%的水平。
根據重慶市化工行業發展現狀和趨勢,本文選取了合成氨、燒堿、純堿、甲醇、石油加工、乙烯和鈦白粉這七種產品作為重慶市化工行業的主要耗能產品。其中,2005年合成氨、燒堿、純堿、甲醇和鈦白粉這五種產品合計的二氧化碳排放占化工行業總體排放的46.5%,而石油加工、乙烯將是重慶市化工行業“十二五”期間重點發展的石油化工產業鏈中的上游產品。本文利用前文所述的化工行業二氧化碳減排潛力分析模型,分析了重慶市化工行業分別到2015年和2020年的二氧化碳排放變化情況,并通過不同情景間的比較得到其減排潛力。
3.2情景設置
化工行業的能源消耗和二氧化碳排放主要由以下幾方面因素決定:產業發展規模,產業內部結構,高耗能產品的產量,技術結構的調整,產品的技術進步率等。本文根據以上這些因素為重慶市化工行業設計了三個發展情景。
在這三種情景中,重慶化工行業未來經濟發展變化的基本趨勢保持一致。2005—2011年重慶市化學工業總產值年均增長29.5%,未來重慶化工行業將繼續保持比較高的經濟增長速度。根據《重慶市化工行業三年振興規劃》,到2015年重慶市化工行業總產值將達到2000億元。由此本文設定2011-2015年重慶市化學工業總產值的年均增長率為23.0%,2015-2020年年均增長率降低到20.0%。與此不同的是,為了支持這種經濟的發展需求,三種情景分別設定了不同的能源消費增長和利用模式,具體描述如下。
表2情景定性描述表下載原表
表2情景定性描述表
3.3數據來源及處理過程
重慶市化工行業總產值和增加值現狀數據來自《重慶市統計年鑒》(2005-2012),化工行業未來總產值數據來自《重慶市化工行業三年振興規劃》;行業內部結構現狀數據來自《重慶市化工行業統計公報》(2005-2010);化工行業分能源品種能源消耗量數據來自《中國能源統計年鑒》(2005-2012);各主要耗能產品產量數據來自《重慶市統計年鑒》(2005-2012);各主要高耗能產品綜合能耗參照《中國化學工業年鑒》、《中國低碳發展報告2011~2012》、高耗能產品能耗限額標準(由國家標準化管理委員會制定和頒布)和《能效及可再生能源項目融資指導手冊(2008)》,各主要高耗能產品未來所采用的工藝比例和能源消耗參考《2050中國能源和碳排放報告》中的設置,不同的情景將設置不同的技術參數;各種一次能源的二氧化碳排放因子以及各主要耗能產品工業過程與產品使用的排放因子均來自《省級溫室氣體清單編制指南》,電力的二氧化碳排放因子參考中國國家發改委每年公布的“中國區域電網基準線排放因子的公告”,蒸汽的二氧化碳排放因子通過重慶市的能源平衡表間接計算得到,單位尿素吸收的二氧化碳量用尿素的碳含量(12/60)乘以二氧化碳與碳的轉換因子(44/12)得到。主要耗能產品的單價參照中國化工產品網的報價。
3.4結果分析
3.4.1絕對減排潛力
(1)行業總體排放情況
通過模擬計算,重慶市化工行業未來的二氧化碳排放量如下圖1所示。
圖1重慶化工行業各情景二氧化碳排放總量
圖1重慶化工行業各情景二氧化碳排放總量下載原圖
隨著石油化工的引進,未來重慶化工行業將進入一個飛速發展的階段。三個情景的二氧化碳排放總量都呈明顯的上升趨勢,但由于所采取的結構調整和技術改進措施不同,二氧化碳排放總量上升的幅度有所不同。
BAU情景中,由于精細化工比例不高,到2020年只為45%,技術進步率有限,二氧化碳排放上升幅度最大。2015年和2020年的二氧化碳排放量分別為2005年的7.5和13.3倍。
節能情景中,化工行業的精細化工比例相比BAU情景有所提高,到2020年達到50%,工藝設備的技術進步也更顯著。2015和2020年二氧化碳排放總量比BAU情景分別低492萬噸和1338萬噸。
低碳情景中,化工行業的精細化比例進一步提高,到2020年達到55%左右,主要耗能產品的技術水平達到或接近國際先進水平。2015年和2020年二氧化碳排放總量比BAU情景分別低985萬噸和2644萬噸。
(2)主要耗能產品排放情況
2005年,合成氨、燒堿、純堿、甲醇和鈦白粉這五種主要耗能產品合計的二氧化碳排放量占重慶市化工行業總體二氧化碳排放的46.5%。未來由于化工行業產品結構的調整,高能耗產品產出占化工行業的比例越來越低,加上化工行業工藝技術的改善,尤其對主要耗能產品進行的技術改造,使得主要耗能產品的二氧化碳排放量在重慶化工行業二氧化碳排放總量中所占的比重越來越低,見下圖2:
圖2八種主要耗能產品合計二氧化碳排放占化工行業總體比重
圖2八種主要耗能產品合計二氧化碳排放占化工行業總體比重下載原圖
BAU情景中,2015年八種主要耗能產品占化工行業總體二氧化碳排放的比重為29.7%,到2020年降低到18.4%。
節能情景中,2015年八種主要耗能產品占化工行業總體二氧化碳排放的比重降至26.2%,到2020年進一步降低到16.7%。
低碳情景中,2015年八種主要耗能產品占化工行業總體二氧化碳排放的比重為22.0%,到2020年進一步降低到15.2%。
雖然未來各情景主要耗能產品的二氧化碳排放占化工行業總體的比重有所下降,但仍在化工行業中占有重要的地位,未來在進行產品結構調整的同時,主要耗能產品的節能減排仍將是化工行業實現二氧化碳減排的重要方面。
3.4.2相對減排潛力
(1)行業總體相對減排潛力
重慶市化工行業未來的二氧化碳排放強度(萬元GDP二氧化碳排放量)如下圖3所示。
圖3重慶化工行業各情景二氧化碳排放強度
圖3重慶化工行業各情景二氧化碳排放強度下載原圖
與排放總量顯著上升形成鮮明對比的是,重慶化工行業的二氧化碳排放強度下降明顯。原因在于重慶化工行業在未來十年將進入一個飛速發展的階段,2020年重慶化工行業的增加值相比2005年將增加30倍。而由于對高耗能產品規模的控制,精細化工比例的大幅提高,化工行業內部結構得到不斷優化;同時由于化工行業的能效水平不斷提高,到2020年逐步接近或達到國際先進水平,使得三個情景中,2020年重慶化工行業的二氧化碳排放總量相比2005年分別只增加了13.3、11.6和9.9倍。從而導致三個情景化工行業的二氧化碳排放強度均有較大幅度的下降。各情景二氧化碳排放強度相比2005年降低幅度見下表3。
表3重慶化工行業各情景二氧化碳排放強度相比2005年降低百分比下載原表
表3重慶化工行業各情景二氧化碳排放強度相比2005年降低百分比
(2)主要耗能產品相對減排潛力
隨著節能減排技術的不斷改進和推廣,未來重慶市化工行業各主要耗能產品的單位二氧化碳排放量將不斷降低,由于篇幅有限,本文僅以合成氨為例進行分析。
重慶市合成氨均以天然氣為原料,2005年重慶市大型天然氣制合成氨的比重僅為3.8%。單位合成氨二氧化碳排放量為3.0噸。若扣除末端尿素固碳量,則2005年單位合成氨二氧化碳排放量為2.7噸。未來由于大型天然氣制合成氨所占比重越來越高,使得重慶市未來單位合成氨二氧化碳排放顯著降低,見下圖4和圖5。
圖4單位合成氨二氧化碳排放量
圖4單位合成氨二氧化碳排放量下載原圖
圖5單位合成氨二氧化碳凈排放量(去除尿素固碳)
圖5單位合成氨二氧化碳凈排放量(去除尿素固碳)下載原圖
BAU情景中,2015年大型天然氣制合成氨的比重達到50%,合成氨二氧化碳排放總量占化工行業總排放的6.7%,單位合成氨二氧化碳排放降低到2.2噸;2020年大型天然氣制合成氨的比重達到80%,合成氨二氧化碳排放只占化工行業總排放量的3.8%,單位合成氨二氧化碳排放進一步降低到1.8噸。
節能情景中,2015年大型天然氣制合成氨的比重達到60%,合成氨二氧化碳排放總量占化工行業總排放的5.3%,單位合成氨二氧化碳排放降低到2.0噸;2020年大型天然氣制合成氨的比重達到90%,合成氨二氧化碳排放總量占化工行業總排放的2.9%,單位合成氨二氧化碳排放進一步降低到1.6噸。若扣除末端尿素固碳量,2015年和2020年重慶市合成氨的二氧化碳排放量分別可減少117.3萬噸和146.7萬噸,單位合成氨二氧化碳排放分別降低到1.1噸和0.7噸。
低碳情景中,2015年大型天然氣制合成氨的比重達到70%,合成氨二氧化碳排放總量占化工行業總排放的3.8%,單位合成氨二氧化碳排放降低到1.8噸;2020年大型天然氣制合成氨的比重將達到100%,合成氨二氧化碳排放總量僅占化工行業總排放的2.3%,噸合成氨二氧化碳排放進一步降低到1.5噸。
4結語
簡單說,“低碳生活”就是提倡大家從自己的生活習慣做起,控制或者注意個人的碳排量,讓全球二氧化碳的排放量降下來。因為追根溯源,過量排放二氧化碳才是“全球氣候異常”的罪魁禍首。
2008年,在聯合國等相關組織的推動下,“低碳概念”成為全球熱門的環保議題。我們日常生活中的每個細節都開始直接跟“排碳量”掛鉤。
關于“低碳生活”的環保議題一出,頓時得到全球關注。
控制二氧化碳的排放量才能拯救地球。也許從2008年起,你身邊的“環保達人”不再告訴你有多少環保事業需要你去支持,而會直接簡明地詢問你今年,你節省了多少碳?
被量化的碳生活
對二氧化碳“斤斤計較”
臺灣青年張楊乾每天上班的第一件事情,就是花費10分鐘在博客里記錄下自己每天的碳排量。
把每天的生活軌跡跟二氧化碳的排放量直接掛鉤,張楊乾是華人第一人。因此在臺灣,他被稱為“減碳達人”,他的“低碳部落格”也在2007年被評為“臺灣公益應用最佳博客”,每天的點擊量達到上千次。
張楊乾嘗試著記錄下自己每天的碳排量,為的是看一下到底哪種生活習慣排放出的二氧化碳最多。2007年4月,他的“減碳”日記開始了。
在一年多的時間里,張楊乾從每天排碳16公斤左右,降至每天排碳8公斤-9公斤。而據臺灣環境署的數據統計,臺灣一個人平均每天排碳16.7公斤。“我發現開空調是最不環保的。開一小時空調要排放0.6公斤二氧化碳,臺灣夏天很熱,大家開一天,就差不多8公斤排碳量了。”張楊乾說。
少坐一次電梯,可以減2公斤-6公斤碳
“我并不是想當苦行僧,號召大家都向我學習。我只是想通過記錄碳足跡,給大家一個最直觀的減碳方式。”張楊乾說,“這一年多,我自己也在尋找什么樣的方式是最減碳的。可能這種生活方式民眾都沒有注意到,但是你稍加改變就可以為環保作貢獻。比如你少坐一次電梯,就可以減碳2公斤-6公斤,比如筆記本電腦就比臺式電腦要排碳少。”張楊乾主張的是“在不完全犧牲生活的前提下,用聰明的方式減少碳的排放量”。
“碳計算器”網上走紅
“如果你用了100度電,那么你就排放了78.5公斤二氧化碳。為此,你需要植一棵樹;如果你自駕車消耗了100公升汽油,那么你就排放了270公斤二氧化碳,為此,需要植三棵樹……”一種特殊的二氧化碳排放量計算器這樣告訴人們。
中國社科院博士馮奎說,一項權威調查顯示,1999年-2002年,每年我國城鎮居民生活用能已占到了全國能源消費量的大約26%,二氧化碳排放的30%是由居民生活行為及滿足這些行為的需求造成的。“盡管目前中國人均二氧化碳排放量仍然相對較低,但增長速度很快。所以,我們個人的‘低碳’活動對于全球溫室氣體的減排也相當有意義。”
減碳,在生活的每一個細節
人們應該怎么做,才能實現“低碳生活”方式,并進而推動“低碳經濟”的發展?
6月10日,中國環境與發展國際合作委員會和世界自然基金會(WWF)共同了《中國生態足跡報告》,表明在中國推行“低碳生活”方式、推進“低碳經濟”發展形勢緊迫。報告指出,自20世紀60年代以來,中國的人均生態足跡持續增長了約兩倍。中國如果希望減少生態赤字,可以從兩個方面人手,即從簡單的事情做起和優先解決見效慢的問題。
“低碳生活”方式
《改變生活方式:氣候中和聯合國指南》指出,只要采取一些很簡單的措施,就可以減少一個人每天一半的溫室氣體排放量。如果像電力公司、汽車制造商以及航空設備制造商這樣的企業也努力實現綠色經濟,那么我們可以削減更多的溫室氣體排放。
研究表明,如果每個飛機旅客將攜帶的行李減少到低于20公斤,就可能在全球范圍內,每年削減200萬噸二氧化碳的排放。
開始你的“低碳的一天”
造成溫室氣體排放的一半是我們可以人為控制的,例如我們的駕車方式、航空旅行方式、房屋的能源以及取暖方式。在余下的個人難以控制的50%中,有大約一半間接來源于為我們的工作提供能源,有10%以上來源于對基礎設施和政府部門的維護,剩下的大約20%來自于商品的生產。
《改變生活方式:氣候中和聯合國指南》提出,應怎樣開始“低碳的一天”呢?在你關掉發條時鐘后,穿上日曬晾干的衣服,接下來的刷牙和早餐應該怎么做呢?請考慮以下幾方面:
――選擇非電動牙刷將避免近0.048公斤二氧化碳的排放;
――用節能燈替換60瓦的燈泡,可以將產生的溫室氣體減少4倍;
――在午餐休息時間和下班后關掉你的電腦和平板顯示器,可以將這些電器的二氧化碳排放量減少1/3;
――購買使用節水型淋浴頭,不但每分鐘會節省10公升的水,而且也將洗3分鐘熱水澡造成的二氧化碳排放量大幅削減到一半。
未來,“碳”將貴如金
1林業是發展低碳經濟的有效途徑
林業是減排二氧化碳的重要手段。部分研究認為,林業減排是減排二氧化碳的重要手段。首先,通過抑制毀林、森林退化可以減少碳排放;其次,通過林產品替代其他原材料以及化石能源,可以減少生產其他原材料過程中產生的二氧化碳,可以減少燃燒化石能源過程中釋放的二氧化碳[2]。
1.1毀林、森林退化與碳排放近年來,大部分的毀林活動都是由人類直接引發的,大片的林地轉變成非林地,主要活動包括大面積商業采伐以及擴建居住區、農用地開墾、發展牧業、砍伐森林開采礦藏、修建水壩、道路、水庫等[3]。在毀林過程中,部分木材被加工成了木制品,由于部分木制品是長期使用的,因此,可以長期保持碳貯存,但是,原本的森林中貯存了大量的森林生物量,由于毀林,這些森林生物量中的碳迅速的排放到大氣中,另外,森林土壤中含有大量的土壤有機碳,毀林引起的土地利用變化也引起了這部分碳的大量釋放。因此,毀林是二氧化碳排放的重要源頭。毀林已經成為能源部門之后的第二大來源,根據IPCC的估計,從19世紀中期到20世紀初,全世界由于毀林引起的碳排放一直在增加,19世紀中期,碳排放是年均3億t,在20世紀50年代初是年均10億t,本世紀初,則是年均23億t,大概占全球溫室氣體源排放總量的17%。因此,IPCC認為,減少毀林是短期內減排二氧化碳的重要手段。
1.2林木產品、林木生物質能源與碳減排①大部分研究認為,應將林產品碳儲量納入國家溫室氣體清單報告,主要理由是林產品是一個碳庫,伐后林產品是其中一個重要構成部分[4]。通過以下手段,可以減緩林產品中貯存的碳向大氣中排放:大量使用林產品,提高木材利用率,擴大林產品碳儲量,延長木質林產品使用壽命等。另外,也可以采用其他有效的手段來減緩碳的排放,降低林產品的碳排放速率,如合理填埋處置廢棄木產品等方式,這樣,甚至可以讓部分廢棄木產品實現長期固碳。在森林生態系統和大氣之間的碳平衡方面,林產品的異地儲碳發揮了很大的作用。②賈治邦認為,大量使用工業產品產生了大量的碳排放,如果用林業產品代替工業產品,如減少能源密集型材料的使用,大量使用的耐用木質林產品就可以減少碳排放。秦建華等也從碳循環的角度分析了林產品固碳的重要性,林產品減少了因生產鋼材等原材料所產生的二氧化碳排放,又延長了本身所固定的二氧化碳[5]。③以林產品替代化石能源,也可以減少因化石能源的燃燒產生的二氧化碳排放。例如,木材可以作為燃料,木材加工和森林采伐過程中也會有很多的木質剩余物,這些都可以收集起來用以替代化石燃料,從而減少碳的排放;另外,林木生物質能源也可以替代化石燃料,減少碳的排放。根據IPCC的預計,2000—2050年,全球用生物質能源代替的化石能源可達20~73GtC[6]。相震認為,雖然通過分解作用,部分林產品中所含的碳最終重新排放到大氣中,但因為林業資源可以再生,在再生過程中,可以吸收二氧化碳,而生產工業產品時,由于需要燃燒化石燃料,由此排放大量的二氧化碳,所以,使用林產品最終降低了工業產品在生產過程中,石化燃料燃燒產生的凈碳排放[7]。林產品通過以下兩個方面降低碳排放量:一是異地碳儲燃料,二是碳替代。這兩方面可以保持、增加林產品碳貯存并可以長期固定二氧化碳,因此,起到了間接減排二氧化碳的作用。
從以上分析可知,林業是碳源,因此在直接減排上將起到重大作用;林業可以起到碳貯存與碳替代的作用,可以間接減排二氧化碳。因此,林業是減排二氧化碳的重要手段。有些研究認為林業在直接減排二氧化碳方面的作用不大。這是基于較長的時間跨度來考察的,認為林業并不是二氧化碳減排的最重要手段,工業減排是發展低碳經濟的長久之計;但是從短時間尺度來考察,又由于CDM項目的實施,林業是目前中國碳減排的一個重要的不可或缺的手段。
2森林碳匯在發展低碳經濟中發揮的作用巨大
絕大部分的研究認為,林業是增加碳匯的主要手段。謝高地認為,中國的國民經濟體系和人類生活水平都是以大量化石能源消耗和大量二氧化碳排放為基礎。雖然不同地區、不同行業單位GDP碳排放量有所差別,但都必須依賴碳排放以求發展。這種依賴是長期發展形成的,是不可避免的,我國現有的技術體系還沒有突破性的進展,在這之前要突破這種高度依賴性非常困難,實行減排政策勢必會影響現有經濟體系的正常運行,降低人們的生活水平,也會產生相應的經濟發展成本[8]。謝本山也認為,中國還處于城鎮化和工業發展的階段,需要大量的資金和先進的技術才能使這種以化石能源為主要能源的局面有所改變,而且需要很長的周期,目前的條件下,想要實現總體低碳仍然存在較大的困難。與工業減排相比,通過林業固碳,成本低、投資少、綜合收益大,在經濟上更具有可行性,在現實上也更具備選擇性[9]。從碳循環的角度上講,陶波,葛全勝,李克讓,邵雪梅等認為,地球上主要有大氣碳庫、海洋碳庫、陸地生態系統碳庫和巖石圈碳庫四大碳庫,其中,在研究碳循環時,可以將巖石圈碳庫當做靜止不動的,主要原因是,盡管巖石圈碳庫是最大的碳庫,但碳在其中周轉一次需要百萬年以上,周轉時間極長。海洋碳庫的周轉周期也比較長,平均為千年尺度,是除巖石碳庫以外最大的碳庫,因此二者對于大氣碳庫的影響都比較小。陸地生態系統碳庫主要由植被和土壤兩個分碳庫組成,內部組成很復雜,是受人類活動影響最大的碳庫[10]。從全球不同植被類型的碳蓄積情況來看,森林地區是陸地生態系統的碳蓄積的主要發生地。森林生態系統在碳循環過程中起著十分重要的作用,森林生態系統蓄積了陸地大概80%的碳,森林土地也貯藏了大概40%的碳,由此可見,林業是增加碳匯的主要手段。聶道平等在《全球碳循環與森林關系的研究》中指明,在自然狀態下,森林通過光合作用吸收二氧化碳,固定于林木生物量中,同時以根生物量和枯落物碎屑形式補充土壤的碳量[11]。在同化二氧化碳的同時,通過林木呼吸和枯落物分解,又將二氧化碳排放到大氣中,同時,由于木質部分也會在一定的時間后腐爛或被燒掉,因此,其中固定的碳最終也會以二氧化碳的形式回到大氣中。所以,從很長的時間尺度(約100年)來看,森林對大氣二氧化碳濃度變化的作用,其影響是很小的。但是由于單位森林面積中的碳儲量很大,林下土壤中的碳儲量更大,所以從短時間尺度來看,主要是由人類干擾產生的森林變化就有可能引起大氣二氧化碳濃度大的波動。根據國家發改委2007年的估算,從1980—2005年,中國造林活動累計凈吸收二氧化碳30.6億t,森林管理累計凈吸收二氧化碳16.2億t。李育材研究表明,2004年中國森林凈吸收二氧化碳約5億t,相當于當年工業排放的二氧化碳量的8%。還有方精云等專家認為,在1981—2000年間,中國的陸地植被主要以森林為主體,森林碳匯大約抵消了中國同期工業二氧化碳排放量的14.6%~16.1%。由此可見,林業在吸收二氧化碳方面具有舉足輕重的作用。
3發展森林碳匯的難點
陽光明媚的日子里,當你在海邊沙灘上放松休閑時,灼熱的陽光會直接照射到你身上。為防止耀眼的陽光刺傷眼睛,我們可以戴上太陽鏡或者帽子。科學家們根據這一現象,提出一種與太陽鏡類似的策略應對全球變暖:在地球軌道附近,用無數個小型超薄鏡片或者微型太空船給地球制造一個圓環。這個環會減少地球直接受到的太陽輻射,抵消一些溫室氣體引起的全球變暖。但是這個怪異的點子造價相當昂貴,可能要花費數萬億美元。
2.往海水中加鐵
海洋中有一些浮游植物可以利用空氣中的二氧化碳制造食物,而當它們死亡后,就會沉入海洋底部,碳也隨之儲存到海底。因為鐵可以刺激浮游植物生長,一些人因此建議向海洋中加鐵,制造大量的浮游生物,以吸收人類排放到大氣中的過量二氧化碳,幾家私人公司甚至已經在嘗試向海洋中傾倒鐵。但是許多科學家擔心,這種人工方法導致的突然變化會給野生動植物和食物鏈造成不良影響,危害到海洋生態系統。此外,誰也不能保證浮游生物吸收二氧化碳后會沉到海底,安全地在海底度過幾百或幾千年。二氧化碳也可能從浮游生物體內重新回到大氣或海洋中,使部分海水變酸缺氧。一些喜歡硝酸鹽的細菌會因此繁殖并釋放一氧化二氮,從而造成惡性循環。
3.用管子攪動大海
環境保護人士、未來學家詹姆士’洛夫洛克近來提出一項緩解全球變暖的怪異方法:使用管子攪動海洋,將深海中營養豐富的海水帶到表面上來,讓藻類能夠繁盛生長,從而吸收大氣中的二氧化碳。這種方法很有潛力,因為即使我們現在停止向大氣中排放溫室氣體,全球變暖依然還在繼續。
4.往空中撒硫磺
一些特殊的微粒可以漂浮在空中,它們具有冷卻大氣的作用。這些粒子可以截留一些太陽輻射,甚至可以將一些輻射反射回太空中。同樣,火山噴發后,數百噸硫磺進入大氣層,從而令地球氣候在更短時間內冷卻下來。基于這些現象,一些科學家們建議,我們可以模仿自然,將一些硫磺噴入大氣層,抵消全球變暖。但是其中的一個問題是,大量硫磺會導致酸雨的產生。另外,為了保持冷卻,需要經常向大氣中注入硫磺,否則全球依然會持續變暖。
5.養蠕蟲消滅剩余食品
廚房蠕蟲聽起來像是城市里新發現的麻煩,這可能是恐怖電影里的主要情節。然而實際上,這些蠕蟲卻非常有用。它們不僅可以吃掉廚房垃圾中剩余的三明治和果核,還能將它們轉化成肥料。目前,美國洛杉磯的上班族們經常在辦公室中放置一個塑料箱,里面飼養著這些蠕動的生物,以回收他們的午餐垃圾。
6.少吃肉多步行
如果更多美國人日常選擇步行和不吃紅肉,全世界二氧化碳的排放量會減少很多,肥胖問題也會得到緩解。一名科學家經過計算發現,如果所有10歲至74歲的美國人,每天不開車而是走路半個小時,美國每年二氧化碳排放量可以減少6400萬噸。此外,改變飲食方式也可以減少二氧化碳排放。聯合國糧食計劃署報告稱,肉類工業占全球溫室氣體排放的18%,其中包括動物糞便產生的溫室氣體和在運輸動物食物與肉類過程中消耗的能量。
7.將多余的二氧化碳埋入地下
大氣中二氧化碳增加后,地球就會開始變暖。一些科學家提議將多余的溫室氣體埋在地下含水層、煤層、石油或者天然氣層中。為此,二氧化碳首先要從工廠中分離出來,被壓縮后注入“地下墳墓”,它們可以在地下保持數千年。但是,這種方法的一個問題是成本太高,一些環境保護組織還擔心這些氣體會滲漏出地表。
8.住進垃圾里
這并不意味著你必須停止扔垃圾,并住進大量食物包裝袋或者其他垃圾中。英國利茲大學一位工程師利用廢物,如回收的玻璃、下水道軟泥以及焚尸爐灰燼等,創造出一種新型建筑材料,被稱為“瀝青磚”。據說,生產“瀝青磚”消耗的能量要比生產傳統的磚節省得多,而且它的強度是普通磚塊的6倍,因此絕對是一種高性能的產品。其他科學家還建議使用家禽廢物,比如雞毛制造更加環保的塑料等。
9.限制溫室氣體的排放量
通過“總量管制與交易制度”減少全球溫室氣體排放可能不算一種科學方法,但它卻是一種有效的政治策略。通過修補正在排放污染的核電站,限制商業、工業以及各個國家排放二氧化碳的數量,或者征收溫室氣體排放稅等方法,都有助于降低全球二氧化碳的排放量。目前,許多國家已經自愿簽署了《京都議定書》。但是美國擔心損害經濟,拒絕在協議上簽字,只有加州同意限制二氧化碳排放。
10.限制燈泡和塑料袋的使用