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碳排放論文大全11篇

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碳排放論文

篇(1)

1.2農業碳排放核算IPCC有關農業生產碳排放的論述多集中于生物活動產生、土壤碳和水稻的甲烷排放,而關于農業生產物質投入導致碳排放的研究不多。結合我國和湖南省農業生產特點,以《2006年指南》為主要參考,結合田云[2,22]等基于投入視角的農地碳排放測算研究,確定農業生產碳排放源包括:稻田、化肥、農藥、農膜、牲畜活動。由于農業機械動力相關的碳排放已在能源消費碳排放核算中涵蓋,為避免重復,此處不再涉及。構建農業物質投入碳排放核算公式為。式中,A-C為碳排放;i為第i種農業生產要素投入;εi為第種農業生產要素碳排放系數。農藥等農業生產要素碳排放系數參考美國橡樹嶺國家實驗室等機構和學者的研究成果,見表2。水稻生長過程中會釋放大量甲烷,而甲烷是IPCC公布的六類溫室氣體之一。水稻是湖南省種植面積最大的農作物,因此核算湖南省農業生產碳排放需要考慮水稻生長的碳排放。Wang[23]、Cao[24]、Matthew[25]等學者測算了稻田甲烷排放系數,結果為0.44gCH4/(m2•d)、0.44gCH4/(m2•d)、0.50gCH4/(m2•d),研究將三者的算數平均值作為計算系數,即0.46gCH4/(m2•d)。根據2007年IPCC第四次評估報告的相關內容,1單位甲烷與1單位二氧化碳溫室效應比為25∶1,據此可確定甲烷與碳的轉換系數為6.82,結合稻田甲烷排放系數,確定稻田碳排放系數為3.136gC/(m2•d)。湖南省水稻生長周期為120—150天,研究選取平均值135天為計算標準。稻田碳排放計算公式為。式中,R-C為稻田碳排放量;S為水稻播種面積。根據《2006年指南》第四卷第10章關于牲畜和糞便管理過程碳排放的相關論述,畜牧業尤其是諸如牛、羊等反芻動物生長過程中會產生大量的甲烷,具體而言包括腸道發酵和糞便管理兩部分。參考田云[12]等學者的研究,我國畜牧業產生甲烷排放的主要牲畜品種有牛、馬、驢、騾、豬、羊,以IPCC給出的排放系數為依據,運用上文所述的甲烷—碳轉換系數,建立我國主要牲畜碳排放系數見表3。畜牧業碳排放計算公式為:。

1.3廢棄物碳排放核算根據《2006年指南》第五卷有關廢棄物的分類研究,溫室氣體排放源主要有四類:固體廢棄物生物處理、廢棄物的焚化與露天燃燒、固體廢棄物填埋處理、廢水處理與排放,固體廢棄物填埋處理(即SWDS)是廢棄物溫室氣體的主要來源。固體廢棄物被掩埋后,甲烷菌可使廢棄物所含有機物分解產生甲烷氣體。由前文可知,甲烷是主要溫室氣體之一,且產生的溫室效應比二氧化碳強。據IPCC相關研究估計,全球每年約3%—4%的溫室氣體來源于廢棄物填埋處理產生的甲烷。《2006年指南》推薦使用一階衰減法(FOD),一階衰減法能獲得更好的測算精度。根據《2006年指南》和渠慎寧[3]等學者的研究,本研究給出固體廢棄物填埋處置產生甲烷量的一階衰減法的估算公式。

2數據來源與處理說明

2.1數據來源農業生產中涉及的水稻種植面積、化肥、農藥、農膜數據來自2001—2011年《中國農村統計年鑒》和能源數據來自湖南省能源平衡表;農業生產中各類牲畜數量來自歷年《湖南省統計年鑒》;工業廢棄物和城市固體垃圾數據來自國研網統計數據庫,確實部分運用插值法根據歷年數據補充完整(限于篇幅,方法介紹略);土地利用數據來自國研網統計數據庫,經濟數據來自相關年份的《湖南省統計年鑒》,按2000年不變價格參與計算。

2.2處理說明根據《土地利用現狀分類》和趙榮欽等學者的研究,承載碳排放的土地利用類型包括耕地、牧草地、農村居民點用地、城鎮居民點及工礦用地、交通水利和其他用地。研究將根據碳排放發生載體,本文將其分解到具體的用地類型,畜牧業按照食物來源將牲畜活動分屬于耕地和牧草地,用地類型與碳排放源對應關系見表4。

3結果分析

3.1碳排放總量與時序特征根據上述公式,我們對湖南省的碳排放總量進行了測算,結果見表5。2011年湖南省碳排放總量為10377.79萬t,比2000年的3504.60萬t增長了196.10%,遠低于同時期GDP增速(500.21%)。從碳排放來源分析,2011年湖南省碳排放的主要來源仍然是能源消費,占總量的95.69%,達9930.06萬t;其次是畜牧業碳排放,占總量的2.43%,達2523.01萬t;種植業碳排放站總量的1.78%,達184.76萬t;廢棄物碳排放最少,僅為碳排放總量的0.10%。根據IPCC給出的《2006年指南》,全球能源消費占碳排放總量比例的平均水平為75%,湖南省能源消費碳排放占比遠高于參考值,說明湖南省的能源消耗量較大,節能減排的形勢嚴峻。本研究重點測算了湖南省2000—2011年的碳排放總量,通過分析其時序和結構變化特征探討了湖南省新世紀初期經濟發展對環境的影響。研究時序內湖南省碳排放逐年增加(表5),且增速持續上升,年均增長率10.37%,低于GDP的年均增長率(17.69%)。湖南省碳排放的結構特征也發生了較大變化,2000年能源消費僅占碳排放總量的77.29%,隨后逐年上升,直至2008年超過90%,2011年達到總量的95.69%,能源消費對碳排放的影響逐漸增強,湖南省經濟發展對能源消費的依賴日益突出,暴露了較為嚴重的經濟發展質量問題。種植業碳排放占比逐年下降,比2000年降低了4.12倍,對碳排放總量的影響逐漸變小。畜牧業碳排放在碳排放結構中處于第二位,2000占比高達13.36%。隨著能源消費碳排放的迅猛增加和畜牧業自身的萎縮,畜牧業碳排放占比也逐年下降,比2000年降低了4.50倍;廢棄物在總量中的比例一直較低,2000年占總量的0.23%,隨后逐年下降,2011年僅為0.10%。

3.2土地承載結構特征與效應分析根據以上有關土地承載碳排放來源的描述,本研究將2011年湖南省碳排放根據其土地承載的屬性進行分解,并進一步計算結構特征與碳排放強度,以期從土地利用的視角分析碳排放的來源及減排路徑,具體見表6。結果顯示,城鎮居民點及工礦用地是最大的碳排放源,總量達7781.06萬t,占總量的74.98%,且碳排放強度(碳排放與土地面積的比值,t/hm2)也最高,為263.94;交通水利及其他用地次之,碳排放強度為33.41,碳排放占總量的11.30%,為1172.40萬t;其他用地類型的碳排放量較少,總計占比為13.73%;牧草地的碳排放總量雖然較少,但其強度較大,單位面積碳排放達32.22t,是僅次于城鎮居民點及工礦用地和交通水利及其他用地的碳排放土地承載類型。

4結論與討論

篇(2)

2我國紡織業溫室氣體排放分析

近幾年,隨著紡織產業高速發展,能源消費也顯著增長。紡織工業能源消費總量由1995年的3531萬噸標準煤增加到2013的6357萬噸標準煤,增長了44%。紡織工業的能源消費主要集中在煤、電、熱力的消耗上,占到90%左右。從工業企業生產成本構成看,紡織企業能源資源消耗占成本的比重超過70%。“十二五”時期,國家對紡織工業提出了新的要求,主要產品單耗值增加為新的約束性指標,并對單耗下降值提出了明確要求。紡織工業先后出臺了《紡織工業“十二五”發展規劃》和《建設紡織強國綱要(2011-2020)》兩個綱領性文件。文件中明確提出了:“十二五”期間紡織工業節能發展目標:單位增加值能源消耗比2010年降低20%;工業二氧化碳排放強度比2010年降低20%。

3紡織工業的溫室氣體減排

我國經濟發展進入新常態,正從高速增長轉向中高速增長,經濟發展方式正從規模速度型粗放增長轉向質量效率型集約增長,經濟結構正從增量擴能為主轉向調整存量、做優增量并存的深度調整,經濟發展動力正從傳統增長點轉向新的增長點。從資源環境約束看,過去能源資源和生態環境空間相對較大,現在環境承載能力已經達到或接近上限,必須推動形成綠色低碳循環發展新方式。在經濟新常態的態勢下,紡織行業也面臨生產增速全面下降,出口形勢嚴峻,資源環境承載壓力大等情況,節能減排將成為紡織行業發展的突破口。紡織行業必須改變粗放增長方式,通過改變能源結構、提高能源利用效率、采用節能低碳技術來達到溫室氣體減排目的。紡織工業改變能源結構的方法有利用生物質能及太陽能。提高能源利用效率則可以通過采用廠房節能燈的使用、新型變壓器的使用、變頻器的使用、新型疏水閥、鍋爐過量空氣系數控制技術、耗熱設備的保溫技術、高溫廢水余熱回收技術、熱定形機尾氣余熱回收技術、節能風機等方法。節能低碳技術則包括低浴比印染技術、常溫染整技術、無水染整技術、機械整理技術、數碼印花技術、短流程印染技術等。

篇(3)

2結果分析

2.1不同類型出口產品隱含碳排放強度

由表3可知,資本技術密集型和人力資本密集型產品的完全碳排放系數分居第一和第二,3個年份分別為6.65噸/萬元、4.53噸/萬元、3.60噸/萬元和2.31噸/萬元、1.83噸/萬元、1.31噸/萬元。其中,資本技術密集型產品的直接碳排放系數最高,其占完全碳排放系數比重分別為65.10%、61.94%、67.44%,這表明,生產過程中直接能源消耗排放的CO2較多。而人力資本密集型產品的間接碳排放系數較高,其占完全碳排放系數比重分別為71.84%、81.83%、79.66%,說明由于中間投入品比重較高而導致的間接能源消耗排放的CO2較多。值得注意的是,非熟練勞動密集型產品的間接碳排放系數最高,其占完全碳排放系數比重分別為80.09%、86.15%、84.79%。

2.2基于隱含碳角度的出口產品結構變化

對外貿易體現生產要素稟賦的特征及資源的配置效率,也在一定程度上體現了競爭優勢的部門分布。從四類商品出口隱含碳占出口隱含碳總量比重來看,人力資本密集型產品出口隱含碳位居第一位,其占出口隱含碳總量的份額較穩定,為46.0%左右。其次是資本技術密集型產品,其占出口隱含碳總量比重呈穩步增長趨勢。非熟練勞動密集型產品和自然資源密集型產品出口隱含碳所占份額呈逐步降低趨勢。出口隱含碳總量及所占份額雖然一定程度上能說明中國出口貿易結構現狀以及變化情況,但由于貿易隱含碳由規模效應、結構效應和技術效應共同決定,將導致出口隱含碳增長的因素進行分解,可以更清晰地看到出口結構的變化。從規模效應來看,2002—2007年和2007—2010年出口隱含碳規模效應均為正,表明四類產品的出口量均增長,但對比2002—2007年,2007—2010年增長幅度大大減少,很大原因在于2008年全球金融危機爆發,導致中國出口形勢惡化。其中,人力資本密集型產品的規模效應最大,其次是資本技術密集型產品,說明這兩類產品出口規模增長幅度較大,而非熟練勞動密集型產品和自然資源密集型產品出口規模增長較小。結構效應表示某類產品出口量比重的變動情況,其值為正,說明該類產品出口量占總出口量的比重增加,反之亦然。資本技術密集型和人力資本密集型產品出口量占出口總量的比重在增加,自然資源密集型和非熟練勞動密集型產品的出口比重減小,減小幅度基本持平(見表5)。從分解出來的規模效應和結構效應可清晰地看出,2002—2007年與2007—2010年期間,四類產品的出口量均在增長,但是,四類產品的出口份額呈兩極分化趨勢,即人力資本密集型與資本密集型產品的出口份額呈增長趨勢,而自然資源密集型與非熟練勞動密集型產品的出口份額呈下降趨勢。這說明,出口重心向碳排放強度較高的人力資本密集型產品以及資本密集型產品轉移。

2.3出口產品隱含碳排放強度下降的速率在加快

技術效應反映產品生產過程中完全碳排放系數的增大或減小的問題,技術效應為負表明生產中能源利用效率提高,單位產品耗碳量減少。從表5可以看到,2002—2007年與2007—2010年,四類產品的單位產品耗碳量均減少,說明生產技術不斷在改進。值得注意的是,盡管受2008年爆發的全球金融危機的影響,2007—2010年中國出口貿易增長額對比2002—2007年增長額大幅度減少,但是,四類產品的技術效應所帶來的出口隱含碳排放的減少幅度均大于2002—2007年,表明能源利用效率提高的速率在加快。其中,2002—2007年完全碳排放系數降低幅度最大的是資本技術密集型產品,其次是人力資本密集型產品,最小的是非熟練勞動密集型產品。2007—2010年完全碳排放系數降低幅度最大的是人力資本密集型產品,其次是資本密集型產品,最小的是自然資源密集型產品。從四類產品的完全碳排放系數進行分析,可以得出同樣的結論(見表3)。

2.4人力資本密集型產品中的加工貿易比重最大,其次是非熟練勞動密集型產品

一直以來,加工貿易是中國出口貿易的重要組成部分,所占份額較大。出口隱含碳計算式由兩部分組成,一部分是中間投入品與最終產品均在國內生產的出口品所含的隱含碳,另一部分是中間投入品為國外進口品,在國內進行加工生產再出口的產品的隱含碳,即R(I-Ad)-1Am(I-A)-1EX,其所占比重則反映各類出口產品中加工貿易的比重。由表4可知,人力資本密集型產品中的加工貿易比重最大,并呈增長趨勢(3個年份分別為29.44%、32.14%、26.91%),其次為非熟練勞動密集型產品中的加工貿易(2002、2007和2010年分別為15.27%、22.47%、19.75%)。這表明,在機械、電氣設備、紡織鞋帽等出口產品中,有相當一部分是“兩頭在外”的加工貿易,其因進口中間投入品,從而“節省”了大量的碳排放。但是,資本技術密集型產品中的加工貿易比重最小,而這類產品的完全碳排放系數最高(3個年份分別為6.65噸/萬元、4.53噸/萬元、3.60噸/萬元)。說明加工貿易集中在完全碳排放系數較低的部門,而化工、運輸設備等完全碳排放系數較高的出口產品在生產時的進口中間投入較少。相對人力資本密集型和非熟練勞動密集型產品,自然資源密集型和資本技術密集型產品在生產過程中的中間投入本來較少是原因之一。

3主要結論和幾點建議

3.1主要結論

(1)人力資本密集型和資本密集型產品的出口隱含碳排放強度較高。人力資本密集型產品間接消耗帶來的碳排放比重大,資本密集型產品直接碳排放系數較高。(2)出口重心向人力資本密集型產品和資本密集型產品轉移,自然資源密集型產品與非熟練勞動密集型產品出口份額逐漸降低。出口產品向高端化發展,但碳排放強度也更高,出口結構的調整對碳減排不利。(3)加工貿易總體呈增長趨勢,且集中在碳排放強度較低的部門,“節省”了大量碳排放。(4)出口產品能源利用效率提高的速率在加快,資本技術密集型產品與人力資本密集型產品的碳排放強度降低幅度最大。

篇(4)

2、2010-2013年柴油車黑碳排放變化趨勢

研究表明,2013年全國柴油類機動車黑碳排放量為31.33萬噸,與2012年相比,減少了約2.8%。2010-2013年全國機動車黑碳排放變化趨勢如圖5所示,從可以看出,2010-2013年我國機動車的黑碳出現先增后減的變化規律,經過2011年后呈現出下降的趨勢。2010-2013年我國柴油類汽車的黑碳排放變化趨勢也呈現相同的變化趨勢。出現這種趨勢的原因,一方面是因為我國柴油車仍舊呈現增長的態勢,二是由于這兩年我國加大了黃標車淘汰的力度,黃標車保有量逐漸減少,黃標柴油車的黑碳排放下降速度要快于綠標車黑碳排放的增長速度,黑碳排放在二者平衡之后逐漸開始下降。

3、2013年分區域黑碳排放狀況分析

2013年全國各省(直轄市、自治區)的柴油類機動車保有量調研表明,柴油車保有量較大的省份主要集中在中東部地區,其中保有量前五位的省份依次為山東、河南、河北、廣東和遼寧,分別為244.1、220.2、214.8、176.1和139.4萬輛,另江蘇和安徽的柴油車保有量也超過了100萬輛。2013年全國分省份的柴油車保有量如圖8所示。2013年分省黃標柴油汽車保有量的分布狀況如圖9所示。黃標柴油車較多的省份有廣東、山東、河南、江蘇和河北,分別為87.5萬輛、61.4萬輛、50.9萬輛、39.4萬輛和35.1萬輛,這五個省的黃標柴油車所占數量占到全國黃標柴油車總保有量的38%左右。2013年各省(直轄市、自治區)柴油車黑碳排放量如圖10所示。前五位的為河南、河北、山東、廣東和內蒙,其黑碳排放量分占總柴油車黑碳排放量的8.8%、8.5%、7.7%、7.2%和5.1%,約占全國。各省(直轄市、自治區)黃標柴油車的黑碳排放量,前五位仍然為河南、河北、廣東、山東和內蒙,顯示了黃標柴油車黑碳排放與總的柴油車黑碳排放有著很強的相關性和黃標柴油車黑碳減排的重要性。

4、小結

(1)2010-2013年,我國柴油車增長了23%,柴油類汽車保有量約增長了約43.3%;2013年我國柴油車保有量約為2593.5萬輛;

篇(5)

1.2研究方法根據排放來源的不同,家庭碳排放可分為直接和間接兩部分。直接碳排放包括家庭用于炊事、取暖、照明、洗浴、交通等活動中對能源商品直接消費所產生的CO2;間接碳排放是家庭生活過程中使用的各項產品與服務在其開發、生產、流通、使用和回收整個生命周期中所產生的CO2。家庭直接碳排放的核算參照《IPCC溫室氣體排放清單指南》[16]中的表觀消費量法,涉及能源類型包括原煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦爐煤氣、其他煤氣、汽油、煤油、柴油、液化石油氣、天然氣,部分計算系數根據我國最新標準①進行了調整。家庭間接碳排放的核算參照投入產出法[17-19],涉及食品、衣著、居住、家庭設備、醫療保健、交通通訊、文教娛樂以及其他商品和服務八項消費所產生的碳排放。

2結果與分析

2.1家庭碳排放總量中國正處于城市化快速發展階段,人們對生活質量的要求逐漸提高,各種能源商品及服務的消費支出相應增加,城鄉家庭碳排放總量不斷增加(圖1)。1995-2011年,我國居民家庭碳排放總量呈現先緩慢上升后快速上升的趨勢,從1995年的6.54億t增至2011年的23.78億t,增加了263.28%。其中,城鎮從1995年的3.30億t增至2011年的16.31億t,年均增長9.85%;而農村從1995年的3.24億t增至2011年的7.47億t,年均增長5.03%。城鎮家庭碳排放增速始終大于農村,城鄉家庭碳排放差異從1995的1.02倍增至2011年的2.18倍,差距不斷擴大。

2.2人均家庭碳排放量1995-2011年,我國人均家庭碳排放先緩慢增長后迅速增長(圖2),從1995年的0.54t/人增至2011年的1.77t/人。17年來,城鎮人均家庭碳排放始終大于農村,但農村增速大于城鎮,城鄉家庭人均碳排放差異從1995年的2.47倍降至2011年2.07倍。差距逐步減小,體現了我國城鄉居民生活水平差距的縮小。

2.3直接碳排放與間接碳排放1995-2011年,城鎮家庭直接碳排放增長了132.21%,間接碳排放增長了692.21%(圖3),后者增幅遠大于前者;直接碳排放比重從1995年的53.48%降至2011年的25.21%,間接碳排放比重從1995年46.52%增至2011年的74.79%,城鎮家庭逐步轉變為以間接碳排放為主。農村家庭直接碳排放增長了113.98%,間接碳排放增長了152.9%,兩者增幅相當;直接碳排放比重從1995年的57.33%降至2011年的53.25%,間接碳排放比重從1995年42.67%增至2011年的46.75%,農村家庭仍以直接碳排放為主。1995年,城鎮家庭直接碳排放是農村的0.95倍,2011年為1.03倍,城鄉差距較小;1995年城鎮間接碳排放是農村的1.11倍,2011年達到了3.49倍,城鄉差距不斷拉大。

2.4家庭碳排放結構將家庭碳排放分為煤炭(原煤、其他洗煤、型煤)、油品(汽油、柴油、煤油)、液化石油氣、天然氣、電力、其他能源(焦炭、焦爐煤氣、其他煤氣)、食品、衣著、居住、家庭設備及用品、交通通訊、文教娛樂、醫療保健、其他商品和服務共十四項。由于我國農村地區天然氣暫未普及,使用量極少,故農村家庭不單獨列出天然氣的碳排放,而將其歸于其他能源。城鄉家庭在基本生活用能設施、能源類型、消費水平方面差異較大,兩者碳排放結構差別顯著(圖4)。從城鎮家庭的角度來看,交通通訊排放比重增幅最大,從1995年的3.03%增至2011年的21.14%,成為目前城鎮最主要的排放源,這主要是因為近年來我國城市交通通訊基礎設施的逐步完善,以及汽車、摩托車、移動電話等新產品不斷的推出以及價格的下降;而煤炭排放比重降幅最大,從1995的32.31%降至2011年的1.94%,這主要是因為煤炭逐步被液化石油氣、天然氣等能源所替代。從農村家庭的角度而言,電力排放比重增幅最大,從1995年的13.31%增至2011年的32.22%,成為最主要的排放源,歸因于農村能源結構的轉變;煤炭排放比重雖大幅下降,但比重仍較大;食品排放比重下降幅度緊隨其后,歸因于農村居民消費結構的升級。

2.5不同收入水平的城鄉家庭碳排放收入水平是影響家庭碳排放的重要因素[20,21]。2010年,我國城鄉家庭不同收入水平間接碳排放變化情況如圖5(直接能耗數據難以獲得,因此僅考慮間接碳排放)。分析可知:無論城鎮還是農村,隨著收入水平的提高,各類型間接碳排放都呈增加趨勢,對于城鎮家庭,增幅最大的為交通通訊排放,其次為文教娛樂和居住排放;對于農村家庭,增幅最大的為居住排放,其次為交通通訊、文教娛樂、醫療保健排放。同時,隨著收入水平的提高,食品排放比重下降,而交通通訊、文教娛樂排放比重上升。

2.6各省區城鄉人均家庭碳排放我國幅員遼闊,由于地理位置、自然稟賦以及經濟發展等因素,各省區城鄉居民能源利用與家庭碳排放必然存在差異。限于數據的可得性,從人均家庭碳排放的角度對2010年我國30省區(不包括港澳臺和)城鄉家庭碳排放差異進行分析與比較。2010年,我國各省區城鎮人均家庭碳排放均大于農村,以全國平均水平所在點為坐標原點,以①和②線為坐標軸,分為四個象限(圖6)。其中,位于第一象限的北京、上海、浙江、廣東、天津、福建、遼寧、內蒙古8省區的城鎮和農村人均家庭碳排放均大于全國平均水平,該地區是節能減排的重點省區,應加強節能減排,且同時兼顧城鄉區域;位于第二象限的江蘇、黑龍江、山東、吉林、寧夏、河北6省區的農村人均家庭碳排放大于全國平均水平,而城鎮小于全國平均水平,該地區應注重農村地區的節能減排;位于第三象限的湖北、陜西、湖南、河南、安徽、四川、廣西、山西、新疆、江西、海南、青海、甘肅、貴州14省區的城鎮和農村人均家庭碳排放均小于全國平均水平,該地區節能減排工作應在保障當地人民基本生活水平的基礎上進行;位于第四象限的云南、重慶2省區城鎮人均家庭碳排放大于全國平均水平,而農村小于全國平均水平,該地區節能減排應側重城鎮地區。

3討論

隨著我國經濟社會的發展,城鄉居民生活水平逐步提高,來自家庭生活消費的碳排放總量不斷增加,家庭碳排放占我國碳排放總量的比重也不斷上升,以家庭為單元的節能減排工作逐步提上議程。文中通過對1995-2011年我國城鄉居民家庭碳排放的評估分析,形成以下認識:(1)我國居民家庭碳排放快速增長,這與我國前期總體排放水平較低、排放增長需求強密不可分。城鎮居民家庭碳排放的增速明顯高于農村,這與城鎮化進程、城鎮人口增長和消費能力的差別密切相關。城鎮是家庭碳排放的主要貢獻者,如何引導城市在快速發展的同時減緩碳排放增長速度,是城市決策者必須考慮的重點;農村能源消費行為逐步與城市接軌,優質能源(如電力)比重逐年增大,傳統能源(如煤炭)比重逐年降低,為節能減排帶來一定的契機。節能減排政策的制定應從城鄉差異的實際出發。(2)文中研究表明,17年來,家庭碳排放的重點向電力、油品、交通通訊等方面轉移。其中,城鎮家庭交通通訊排放增長迅速,成為主要排放源,而煤炭排放比重快速下降;農村家庭電力排放增幅最大,替代煤炭排放成為最大排放源。科學利用家庭碳排放結構動態變化規律及其趨勢預測對節能減排工作進行合理部署。(3)在文中分析的全國30省區中,城鎮和農村的人均家庭排放均低于全國平均水平的有14個,而高于全國平均水平的僅有8個,低水平排放省區主要分布在中西部地區,且中西部省區的城鄉排放差距更大,這意味著不同省區城鄉人均家庭排放的現狀、減排基礎、排放增長需求等均有較大差別。應廣泛考慮區域實際發展需求,使不同地區享有同等的發展權,同時關注城鄉差距,將農村家庭的節能減排工作與脫貧發展互動結合。

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2碳排放強度

為了深入考察河南省物流企業的經濟發展與能源消耗之間的關系,本文引入了碳排放強度。碳排放強度主要是指在一定的時間內單位產值增加所帶來的CO2排放量,它通常反映了經濟發展對能源消耗的依賴程度。當然,碳排放強度受到技術水平、能源結構、經濟發展等多個因素的影響,碳排放強度越低并不直接表明物流企業發展得越好或是運作效率越高,它需要結合物流企業的碳排放總量、生產總值等共同分析才能決定。河南省物流企業的碳排放強度與段向云研究所得的全國物流企業的碳排放強度平均水平基本一致。從變化規律上看,河南省物流企業的可比產值呈現單調的遞增趨勢,而碳排放強度呈現出先下降后上升中間略有小幅度反復的不規則趨勢。具體來說,河南省物流企業碳排放強度的變化同樣是以2003年為分界點,這與本文碳排放總量研究中的階段劃分相一致。在河南省物流企業發展的平穩期(1995—2003年),碳排放強度有較明顯的緩慢下降趨勢,而在物流企業發展的增長期(2004—2012年),雖然在2007年時有小幅震動,但整體上仍保持了單調上升的趨勢。從發展趨勢看,碳排放強度的上升態勢已逐漸放緩,到2012年已趨于穩定。此外,本文還借鑒環境庫茲尼茨曲線理論,運用SPSS軟件對1995—2012年河南省物流企業的碳排放與其可比產值進行了回歸擬合。

3河南省物流企業的碳排放特征分析

通過前文中對河南省物流企業碳排放的發展歷程和變化趨勢分析,發現河南省物流企業碳排放具有以下幾個特征:

①碳排放總量變化具有階段性。結合統計數據,我們可以清晰地看到,除去價格變動因素的影響外,河南省物流企業可比產值呈現出平滑的單調遞增趨勢,而碳排放總量的變化卻有著明顯的階段性特征。我們以2003年為界點將河南省物流企業的碳排放發展分為平穩期(1995—2003年)和增長期(2004—2012年)兩個階段。在平穩期內,河南物流企業的碳排放曲線較平緩,各年份碳排放總量相差不大,物流企業產值的增長不但沒有帶來碳排放的增加,甚至還有小幅度的降低,反映出這一階段物流企業產值的增加更多地是依靠技術效率的提升和運作規范化;而在增長期,碳排放總量的遞增速度已超過了物流企業產值的增加速度,此階段物流企業的產值增加對碳排放有著明顯的依賴性,物流企業快速發展帶來的碳排放增加越來越明顯。

②能源結構組成逐漸轉變。從物流企業的能源消耗結構來看,平穩期物流企業發展重點依賴的是煤、焦炭等固體燃料,進入到增長期之后,能源結構中油品比重大幅度提升,已成為物流業碳排放的主要來源。在油品燃料的消耗總量中,柴油所占比重最大且還在進一步提升之中。此外,電力、天然氣等目前在能源消耗比重中處于較低水平,但穩中有升。由此看出,河南省物流企業的能源消耗類型正處于轉化過渡階段。

③物流碳排放與經濟發展嚴重不協調。根據EKC理論,回歸方程的模擬結果顯示河南省碳排放與經濟發展之間明顯不協調,物流企業為了追求發展并未兼顧到環境效益。物流企業的發展對碳排放有著很強的依賴性。模擬曲線還表明,目前河南省物流企業的碳排放正處于EKC曲線中的上升階段,且短時間內不可能達到下降變化的拐點。隨著物流需求的不斷增長,物流企業的碳排放總量還將繼續擴大,河南省物流企業將面臨更大的低碳減排壓力。因此,河南省物流企業必須平衡兼顧,協調共進,才能實現經濟發展和環境保護的雙贏。

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根據建筑工程施工階段施工工序內容,可以將主體結構施工系統劃分為鋼筋工程、模板工程、混凝土工程、腳手架工程和運輸工程五個子系統.分別對各子系統進行二氧化碳排放量研究,進而綜合為整個主體施工階段的二氧化碳排放量.所構建的主體結構施工階段二氧化碳排放量分析模型如圖1所示.在利用計算機進行模擬分析時,首先利用Vensim軟件中的“Model”(模型)功能鍵,確定所建模型的初始運行時間、終止時間、步長及時間單位等,接著在Vensim窗口中依次選擇系統中的各個變量,點擊“Equation”(方程式)功能鍵,在出現的窗口中輸入方程式或常數.完成所有變量賦值后,運用“RunaSimulation”(執行模擬)功能鍵運行模型.最后,利用分析工具欄中的“TableTimeDown”(直向表格)功能鍵,便可計算出各子系統的二氧化碳排放量,從而確定主要的影響子系統.

1.2各子系統二氧化碳排放量分析

1.2.1模板工程系統目前建筑行業普遍使用的模板主要是鋼模板和木模板,塑料模板和鋁模板也在不斷的推廣中.其中,鋼模板的使用面積占總量不到1/4,而木模板使用面積達到75%以上[8].因為模板系統在使用階段對環境的影響很小,所以將生產模板所產生的碳排放量作為施工階段對環境影響的考慮因素.鋼模板二氧化碳排放量計算公式為:E=,其中:E為二氧化碳排放量(g);Q為每千克鋼材二氧化碳總排放量(g);K為鋼材總重(kg);n為鋼模板周轉使用次數.每千克鋼材二氧化碳排放量Q為410g[9],結合施工過程中模板使用的總重量K,得出總的二氧化碳排放量,再根據鋼模板的周轉使用次數n,將總的二氧化碳排放量進行平均,從而計算出鋼模板使用一次的二氧化碳排放量.在計算木模板二氧化碳排放量時,因為無法計算使用木材對環境排放的二氧化碳的量,所以可以將這一部分木材本應吸收的二氧化碳量,作為其對環境的負面影響加以考慮.木模板二氧化碳排放量計算方法為:根據模板的木材使用量,再結合木材吸收二氧化碳量,就可計算出每年木模板本應吸收的二氧化碳的量,再乘以一定的年限即可,本文取為20年,同時要考慮到木模板的周轉次數,一般取8次[8].據專家測定,森林每生長1m3木材大約可以吸收1.83t二氧化碳.1.2.2鋼筋工程系統鋼筋工程系統包括鋼筋的存儲、加工、綁扎、焊接、回收利用等.鋼筋加工流程為:除銹—調整調直—切斷—彎曲成型.所使用到的機器有調直機、切斷機和彎曲機,焊接過程需要使用電焊機,加工及焊接過程二氧化碳排放計算方法為:∑,其中:E為二氧化碳排放量(kg);a為燃煤產生每千瓦時電能所排放的二氧化碳量(kg);i=1,2,3,4,分別表示調直機、切斷機、彎曲機和電焊機;為相應機器在整個施工階段的工作總時長(h);為相應機器的功率(kW);表示相應機器的數量.與模板一樣,將鋼筋生產階段的二氧化碳排放量計入施工階段.在進行鋼筋工程施工時,要精確計算鋼筋需求量,降低損失率,將損耗率控制在2%以下.要做好鋼筋的回收使用,例如將回收中質量合格的鋼筋當做馬凳和墻體定位筋等.1.2.3混凝土工程系統混凝土工程包括運輸、澆筑、振搗、養護.普通混凝土劃分為十四個等級,生產不同等級的混凝土所排放的二氧化碳也不一樣,王帥詳細分析了生產六個等級的混凝土對環境的影響,可作為參考[10].在施工階段,主要考慮混凝土的澆筑、振搗和養護過程對環境的影響.在澆筑過程中使用的機械包括:混凝土輸送泵、振動器.根據機械的功率、使用時長即可計算出耗電量,繼而可得出二氧化碳排放量.嚴格控制沖洗混凝土輸送泵用水量和養護過程中用水量,并做好記錄統計.根據消耗每立方米水資源所排放的二氧化碳,便可計算總的排放量.1.2.4腳手架工程系統腳手架按照所用材料的種類可以分為:木腳手架、竹腳手架和鋼管腳手架,在高層建筑中,使用鋼管腳手架較為普遍,因而主要考慮使用此種腳手架對環境的二氧化碳排放影響.同樣將生產過程的二氧化碳排放計入施工階段.計算方法為:E=,其中:L為鋼管總長(m);A為鋼管規格(kg/m);n為鋼管、鑄鐵周轉使用次數(取50次);為每千克鋼材二氧化碳總排放量(g);M為扣件的總重量(t);為每噸鑄鐵的標準煤耗,根據國家鑄造協會的統計數據,中國鑄鐵業平均能耗為800kgce/t;為每千克標準煤的二氧化碳排放量2.46kg.1.2.5運輸工程系統運輸工程系統主要考慮施工材料場內的垂直運輸,統計垂直運輸機械的電能消耗和原油消耗,即可得出相應二氧化碳的排放量.

2實例分析

2.1案例概況

西安市某棟高層住宅,總建筑面積21757m,地上18層,地下1層,建筑高度為58m,主體為鋼筋混凝土剪力墻結構,工期為352d,其中從地下室到主體結構完工耗時85d,近似記為6個月,材料耗用情況如表2所示.

2.2模擬結果及分析

該模型包含五個子系統,由于篇幅有限,僅以商品混凝土工程CO2排放子系統為例進行簡單的分析.在Vensim窗口中選擇“商品砼工程CO2排放變化量”變量,用鼠標雙擊該變量使之成為工作變量,再點擊分析工具欄中的“CausesTree”(因果樹圖)按鈕,便可得到如圖2所示的因果樹圖,從中可以較為清晰的了解該子系統中的影響因素,再點擊“Equations”(方程式)鍵,利用方程式編輯器來建立編輯模塊方程式,如圖3所示.其他變量依此操作逐步進行確定,最后點擊工具列中的“RunaSimulation”(執行模擬)便可得出相應的結果.商品混凝土工程CO2排放子系統狀態變量和速率變量的計算方程如下:狀態變量方程:商品砼工程CO2排放量=商品砼過去時刻排放量+商品砼過去至當前時刻排放變化量(1)速率變量方程:商品砼工程CO2排放變化量=商品砼生產排放量+用水量排放量+砼澆筑過程排放量(2)本案例的持續時間為6個月,計每段時間間隔為1個月,為了便于統計最終結果,可以在主體結構施工結束后,將各項消耗匯總輸入模型,再將商品砼工程CO2排放變化量除以六,即認為每月的輸入量相等,那么商品砼工程CO2排放量就會呈現線性增長,如圖4所示.將各變量的數值輸入模型,得出相應子系統所排放CO2量依次為:商品混凝土工程子系統排放2824210kg,鋼筋工程子系統排放538463kg,模板工程子系統排放754918kg,鋼管腳手架工程子系統排放3617kg,運輸工程子系統排放95220kg.各部分在CO2總排放量中所占比例如圖5所示.從圖5中可以看出,在主體工程施工階段商品混凝土工程所排放的CO2量所占比重最大,其次是模板工程和鋼筋工程,而腳手架工程和運輸工程排放量所占比重較小.因而在推行綠色施工時,要特別注重商品混凝土工程、模板工程及鋼筋工程的施工過程,嚴格控制材料的投入,減少材料在使用過程中的損耗率,大力推廣綠色施工材料,開發綠色替代材料,減少施工過程對環境的影響.

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二、模型構建和實證檢驗

(一)計量模型設定本文的計量模型首先將碳排放作為因變量,服務貿易開放度(服務貿易進出口額占GDP比重)作為自變量。為檢驗二者的非線性關系,加入服務貿易開放度的平方項作為自變量。其中,poll為環境污染,用二氧化碳排放量(人均公噸數)代替,X為影響碳排放的其他控制變量,為誤差項。根據已有研究,影響一國環境的因素包括經濟規模、技術進步、產業結構等。因此,添加外商直接投資占GDP比重(fdi)、技術水平(tech)、工業規模(scale)、收入水平(lngdp)作為控制變量。為減小異方差,對人均GDP取自然對數,其余指標為百分比,不做對數處理。因此,模型(1)擴展如下。

二)數據和變量解釋本文的計量分析數據使用的是1995~2009年50個國家的面板數據,其中包括高收入國家20個,中等收入國家30個,樣本總容量為750。選擇1995~2009年這個區間是因為1995年《服務貿易總協定》正式生效,服務貿易開始進入大發展時期。碳排放包括二氧化碳、一氧化碳等碳氧化物,本文選擇二氧化碳作為因變量(人均公噸),基于兩方面考慮:一是二氧化碳是最常見和最主要的溫室氣體,具有代表性;二是根據數據可獲得性原則。服務貿易開放度(open)用各國服務貿易進出口額占GDP比重代替。一般而言,一國服務貿易開放度指數越高,其第三產業在三次產業中的占比會越高,從而對環境的影響會越小。但是,服務貿易中的運輸服務所需的交通工具以及旅游服務等勞動密集型行業均會產生二氧化碳等氣體,對環境構成影響。fdi表示外商直接投資占GDP比重。國內外學者如郭沛等(2013)、Acharyya(2009)、Hajkova和Nicoletti(2006)、Grosse和Trevino(2005)等研究發現,FDI對環境具有影響,且以間接影響為主。如一國或地區所吸引的外資投向化工等易產生污染的行業,對環境造成影響;再比如,一國或地區吸引外資投向清潔行業,由于該行業的發展,帶動下游原材料或中間產品的發展,但其原材料或中間產品卻易對環境造成污染。因此,本文將FDI占GDP比重納入模型。技術水平tech用GDP單位能源消耗代替,指平均每千克石油當量的能源消耗所產生的按購買力平價計算的GDP。一般而言,技術水平的提高能夠有效地減少環境污染(曾波等,2006;李從欣,2009;李國璋等,2010)。收入水平用人均GDP代替,是國內生產總值除以年中人口數。現有研究結果趨于一致,即收入水平的提高能有效改善環境(陳紅蕾等,2007),但是在不同收入水平國家其作用并不一致(黃順武,2010)。經濟規模scale用工業增加值(占GDP比重代替),因為此處考慮的是經濟規模對環境的影響,因而工業增加值能很好地滿足模型的要求。此處的工業與《國際標準行業分類》(ISIC)第10~45項相對應,增加值為所有產出相加再減去中間投入得出的部門的凈產出。這種計算方法未扣除裝配式資產的折舊或自然資源的損耗和退化,增加值來源是根據ISIC修訂本第3版確定的。本文所有數據均來自世界銀行網站()和世界貿易組織統計數據庫(),數據的統計描述如表2。

(三)實證檢驗首先利用stata軟件對二氧化碳排放量(CO2)與服務貿易開放度(trade)、外商直接投資占GDP比重(fdi)、工業增加值占GDP比重(scale)、收入水平(gdp)、GDP單位能源消耗水平(tech)之間的關系進行了線性擬合。發現二氧化碳排放量與trade、scale、gdp呈顯著的正向線性關系,而與fdi的線性斜率則較小,與scale則呈負向的線性關系。由此形成如下預期:第一,服務貿易開放度與二氧化碳排放量呈正向線性關系。當加入服務貿易開放度的二次項時,預期呈倒U形,即服務貿易開放度與二氧化碳排放量之間符合環境庫茲涅茨曲線的關系。第二,GDP單位能源消耗水平、收入水平和外商直接投資占GDP比重對二氧化碳排放量具有正向影響,即tech、gdp、fdi的增加會引起二氧化碳排放量的增加。第三,工業增加值占GDP比重對二氧化碳排放量具有負向影響,即scale的增加會減少二氧化碳的排放。接下來,本文分別從全樣本、依收入水平分組的樣本對各變量之間的關系進行回歸分析,以檢驗是否與預期一致。1.全樣本面板數據的實證檢驗本部分利用軟件stata11.0對服務貿易開放度與碳排放之間的關系進行實證檢驗。依據前面設定的模型(2),對1995~2009年的跨國面板數據進行計量分析。我們在服務貿易開放度和服務貿易開放度平方項的基礎上逐步加入控制變量進行回歸。在計量方法上,經Hausman檢驗,拒絕采用隨機效應模型的原假設,因而采用固定效應模型。同時,我們還依次檢驗了模型的異方差、序列相關性和截面相關性,發現方程(1)~(5)均存在異方差、序列相關和截面相關。為消除上述影響,最終統一使用D-K①校正的固定效應模型對方程進行估計(易行健等,2013)。估計結果如表3所示。由表3可知,盡管不斷加入控制變量,但服務貿易開放度系數一直為正,并且在10%水平下均顯著,表明服務貿易開放度的提高對二氧化碳排放量的影響為正。這一結果與劉華軍和閆慶悅(2011)利用我國1995~2007年省級面板數據對貿易開放與二氧化碳排放的協整檢驗結果一致。可見,服務貿易并非傳統觀念中所認為的“清潔行業”,它與貨物貿易一樣會對環境造成污染。服務貿易開放度平方項的系數在5個方程中均為負數,且都在1%水平下顯著,說明服務貿易開放度與二氧化碳排放量之間是倒U型的非線性關系。即在服務貿易開放度較低時,隨著服務貿易開放度的提高,二氧化碳的排放量也會隨之上升;當達到一定臨界點時,服務貿易開放度的提高會減少二氧化碳的排放量。技術水平的系數為負,均在1%水平下顯著,這與我們線性擬合結果預期相左,但是與現實更趨一致,因為一國技術水平的提高會有效地降低碳排放。收入水平和經濟規模的系數均在1%水平下顯著為正,前者與我們的線性擬合預期一致,而經濟規模與預期相反。事實上,本文選取的衡量經濟規模的指標是工業增加值占GDP比重,因而占比越高,二氧化碳排放量也隨之增加,這是符合現實的。外商直接投資的系數為正,但是不顯著。2.依收入水平分組的實證檢驗本部分在計量方法上首先直接采用固定效應模型①進行實證檢驗,分高收入國家、中高收入國家和中低收入國家3組。此外,為檢驗模型的穩健性,本文在固定效應模型回歸的基礎上,還加入了OLS回歸。由表4可知,高收入國家服務貿易開放度對二氧化碳排放量有正向影響,但是不顯著,而服務貿易開放度的平方項卻與其呈顯著的負相關。可見,高收入國家的服務貿易與碳排放是非線性關系,且服務貿易能顯著地改善這些國家的碳排放。原因可能是高收入國家一般而言都是服務貿易進出口的大國,而且一般處于服務貿易的上游,即提供資本、技術密集型的服務,而傳統服務貿易占比較低。對中高收入國家而言,服務貿易開放度與二氧化碳排放量呈顯著的倒U型關系,即隨著中高收入國家服務貿易開放度的提高,其二氧化碳排放量呈先增后減的趨勢。對中低收入國家而言,服務貿易開放度對二氧化碳排放量的影響不顯著,但是經濟規模、收入水平和技術水平均在1%水平下顯著影響。這一結果與我們的預期是一致的,因為中低收入國家一般還處于工業化時期,與高收入國家相比,無論是在服務貿易的規模還是技術水平上均存在較大差距,影響其二氧化碳排放量的主要是工業,因而服務貿易開放度對其影響尚不顯著。此外,從穩健性檢驗可知,OLS回歸的結果與固定效應模型回歸的結果基本一致,表明本文回歸結果是穩健的,偏差較小。

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2建筑項目的全生命周期理論

我國也在運用不同的政策評價工具來衡量低碳政策的有效性。例如投入產出模型,凱恩斯系數等,希望能夠證明低碳建筑與社會經濟之間的積極關系。筆者認為,建筑的碳排放量表現在建筑全壽命周期的一次性能源消耗中,因此可以以建筑項目的全生命周期理論為基礎計算建筑各階段的碳排放量,通過各階段的碳排放量對比,使決策者明確低碳建筑。生命周期理論是指產品從興起到結束,即從自然中來再回歸自然的一個過程。建筑工程的生命周期是從建筑的起步設計、施工,再到使用,最后廢棄拆除為止的一個過程。由于建筑項目的技術復雜,建造周期較長,并且風險高,因此,對建筑進行生命周期劃分是至關重要的。本文將建筑劃分為4個階段,規劃設計階段,施工階段,運營維護,拆除階段。規劃設計階段,包括了建造前期的圖紙設計,建材選擇,交通運輸。施工階段和拆除階段可以由不同的施工方式來計算,運營維護階段包括了建筑使用過程中對各種類能源的消耗。近年來,國內相關領域通過運用生命周期碳排放量的計算方法,基本對四個周期做出了一定的評估。大多數學者認為建筑的整個生命周期中運營維護過程中的碳排放量是最高的,大約在81%左右,此階段的碳排放量大多集中于供暖,照明和燃氣等設備的運行。而其他階段所占的碳排放比例相對較低,規劃和施工階段,大約占10%~15%,而拆除階段的碳排比率不超過20%。低碳建筑的核心就在于碳排放量比普通建筑少,建筑材料也大多運用環保綠色材料。通過該種計算方式可以有效的證明一個建筑是否符合低碳建筑標準,以及低碳建筑的優勢所在。如果一個建筑在建造過程中運用了綠色環保材料,并且對其運營維護進行合理管理使得它的碳排放量低于其他的普通建筑,那么就可以有效證明該建筑屬于環保低碳建筑。因此以生命周期為理論基礎,可以幫助我們計算出每個環節的碳排放量,從而針對實際指標來研究相應的技術,制定相應政策法規。

3基于全生命周期理論的碳排放量計算

我們可以通過一棟建筑四個階段的碳排放量之和來計算該棟建筑的二氧化碳的排放總量。假設CO2排放總量是E,周期內的四個階段的碳排放量分別為設計規劃階段Em,建筑施工階段Ec,運行維護階段Eo和拆除階段Ed,那么就能得出:E=Ep+Ec+Eo+Ed由此可以得出單位面積的年碳排放量,即CO2排放量評價指標C:C=E/(S*Y)其中,S代表某棟建筑的建筑面積,Y代表使用年限。(大多數資料表示,我國普通房屋的使用年限均為50年,即Y=50)以上兩個等式,不僅可以讓決策者明晰的看出每一階段的碳排放量,并且根據此數據制定相關政策,同時也可以作為衡量普通建筑和低碳建筑差異的標準之一。由于低碳建筑的碳排放量比普通建筑要小,等式中的總排放量和單一階段的排放量成正比關系,所以假如在某一階段融入了低碳技術使得碳排放量下降,建筑的總碳排放量也會隨之下降。建筑周期過程中四個階段均屬于變量,我們可以通過針對每一個階段的碳排放量進行詳細的計算,來推斷出建筑的哪個階段需要引用低碳技術,可以得到更多的政策扶持。首先,在第一階段設計規劃中,我們可以將其Ep分為兩個部分,由于設計規劃階段主要包括建筑材料的選擇和運輸,因此,我們可以使:EP=Em+Et其中Em代表各種建筑材料在用量選擇上的CO2排放量,例如水泥,玻璃,混凝土等。Em=Σδmi*δiδmi表示第i種建筑材料的用量,表示第i中建材單位CO2的排放系數。由于運輸過程中,與材料的重量,運輸工具類型和運輸距離相關。因此Et代表運輸過程中運輸工具所釋放的CO2量。Em=Σδmi*Li*ηδmi同樣表示第i中建筑材料的用量,Li代表第i種建材的運輸距離,而η則表示建材相對應的運輸工具的CO2排放系數。第二階段,是建筑的施工制造階段,我們可以通過建筑施工量,以及建造過程中不同建筑方式的碳排放量來計算第二階段的碳排放總量,而此處的不同建筑方式是指在建造過程中所需的不同工種,例如打地基,施工地照明,樓層建設等。由此得出:Em=Σβci*σci表示該工程的建筑施工量,σci相應施工方式的單位CO2排放系數。第三階段則是當建筑建設完成之后,開始正式運營維護的階段。由于運營過程中,CO2的排放主要取決于建筑運行過程中的能耗,因此我們可以將能耗劃分為兩大類,第一類是電能消耗量,即針對照明,電器運行等一系列的消耗。另一類則是化石能源消耗量,即采暖,燃氣等一系列能源消耗。由此可以得出:Eo=Y*(Qe*fe+Qg*fg)Qe代表年耗電量,fe表示電力所產生的碳排放系數;Qg表示年耗氣量,同樣fg代表能源的碳排放系數。最后一個階段是拆除階段,與上述同理,也可以通過不同的拆除方式來劃分并且計算。Ed=Σβdi*σdi其中,βdi代表拆除建筑所需的施工量,σdi代表不同的拆除方式的單位CO2排放系數。

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生命周期評價(LifeCycleAssessment,簡稱LCA)由4部分組成:目標與范圍定義、清單分析、影響評價和結果解釋[8-10]。目標定義是定義評價的環境類型,需要根據評價對象的環境影響特點進行目標選擇。范圍定義,即系統邊界設置,需要在既有研究條件(時間、費用)下,定義適用、合理的研究范圍。清單分析和影響評價是研究的主要內容,清單分析是在目標和邊界確定的基礎上,針對研究對象的過程特點,建立與之相關的環境影響數據清單。影響評價又是在清單數據的基礎上進行與評價目的有關的計算和分析。最后需要對分析結果進行解釋,提供改善環境影響的建議。本文采用LCA方法對瀝青混凝土路面在建設期的能耗與碳排放進行分析計算評價。

1.2研究對象、范圍

本文的研究對象與范圍為建設期的半剛性基層瀝青混凝土路面,不包含路基及路面其他相關輔助設施(如標志標線、護欄、照明設施等)。

1.3過程法、邊界條件及假設

過程法(P-LCA)是對分析范圍內每個與系統相關聯的離散過程中的消耗和排放進行逐一量化,而后累計各個離散過程的數據得到總的環境影響[4]。然而,產品的每一個階段過程都包含復雜的上游過程,如材料運輸階段,除運輸過程以外,還包括運輸設備的生產,運輸設備生產又包括設備制造原料的開采、加工和運輸等。若進行如此深入細致的過程分析勢必費時費力,而這部份計算結果又僅占有極小的比例,分析效率低下,因此,需要把握分析重點,設定合理研究邊界及假設,舍棄細枝末節,提高分析效率。

1.4環境類型和功能單位

瀝青混凝土路面生命周期清單分析的環境影響類型為碳排放(以t當量CO2計)以及能耗(以GJ當量熱計)。功能單位設定為1km車道,車道道面寬度為3.75m。

2分析模型

2.1原材料生產階段

(1)生產階段能耗Ep。瀝青混凝土路面建材包括基本的筑路材料和道路輔助設施建材,如瀝青、水泥、碎石等,建材開采生產階段的總能耗計算模型見式(1)。再利用材料視為原材料,材料再利用過程即為其生產過程,并以使用歸屬為前提進行計算,即當考慮一種再利用材料、工藝或方法的能耗與排放是否計入某項工程時,以該種材料、工藝或方法是否使用于該工程來判定。例如,瀝青混凝土路面再利用包括舊路銑刨、舊料粉碎、篩分、運輸等工藝過程,由于銑刨形成新的工作面用于舊路施工,整個銑刨過程計入施工中,而舊料粉碎、篩分和運輸至堆放地的能耗和排放則視為其舊料的生產能耗及排放,有多少舊料得到再生利用則計入多少能耗與排放,其他工程使用本工程產生的舊料時,應將舊料生產的能耗與排放計入其他工程中。(2)生產階段排放Ipr。原材料生產階段排放的計算方法與其能耗計算方法相似,計算模型見式(2)。Ipr=∑i(1+φi)VirMi(2)式中:Vir為開采和生產單位材料時第r種污染物的排放質量;其他符號意義見式(1)。

2.2施工階段

施工階段的能耗和排放由兩個部分組成:一是原材料、廢棄材料的運輸;另一是施工機具設備的運行。(1)運輸能耗Ect和環境排放Ictr。施工過程中的運輸要分為長距離運輸和短距離運輸,長距離運輸包括原材料自產地到現場,以及廢棄材料由現場到處置地的運輸,短距離運輸是材料在施工現場的轉運。本文將長距離運輸歸入施工運輸過程中,短距離運輸歸入施工機具設備分析中。運輸過程考慮運輸方式、運輸距離、燃料類型、運輸質量以及返程運輸。鐵路和水路運輸不考慮返程,公路運輸考慮返程,設定返程運輸的基本流為滿載運輸的70%[1]。廢棄材料運輸一般采用公路運輸,處置場地固定,運輸距離設定為50km。(2)施工機具設備能耗Ece和環境排放Icer。瀝青混凝土路面施工的機具設備包括拌和設備、攤鋪機、壓路機等,施工過程能耗和環境排放的實質是各種機具設備運行能耗與排放的總和。機具運行的能源類型主要有三種:柴油、汽油和電能。計算中將各機具設備按單位工作量換算其能耗強度(MJ/工作量)和排放強度(t/工作量)。如拌和樓的能耗強度單位為MJ/t混合料,壓路機的能耗強度為MJ/m2。

3路面結構、分析清單及計算軟件

3.1瀝青混凝土路面結構

參照我國瀝青混凝土路面設計規范[11,12]以圖1所示的半剛性基層瀝青混凝土路面結構為典型路面結構,分析該路面結構在建設期的能耗及環境碳排放。

3.2分析清單

分析清單即計算所需的各類原材料、施工機具設備的能耗與碳排放強度數據,是通過對過程流的劃分及數據的收集和處理,得到的過程流中組成要素的環境數據。過程流的劃分一般采用過程法,將材料的生產和施工過程逐一分解至可計算的過程流。以瀝青為例:瀝青制煉和生產的流程主要由原油開采、運輸、提煉加工、存儲四個環節組成。根據前述確定的研究范圍,分析瀝青制煉加工的能耗與排放。我國道路瀝青生產用的原油主要來自國內和中東,2010年,我國約開采原油19000萬t,進口原油24000萬t,假定兩類原油用于生產道路瀝青的比例是相等,而國產原油的瀝青收率(即單位質量原油產出瀝青的比率)為25%,進口原油的收率為40%。原油提煉瀝青的生產能耗參考《清潔生產標準-石油煉制業(瀝青)》(HJ443-2008),該標準適用于以石油為原料用連續氧化法(養護瀝青裝置)和溶劑法。其中清潔等級三級為我國瀝青生產能耗的基本水平,取表3中清潔等級三級的平均值代表我國瀝青制煉的平均水平,得瀝青生產的平均能耗為34kg標油/t原油,按能耗將標油換算為標準煤,1kg標油=1.43kg標準煤,由標準煤的排放換算標油的排放。文獻[13]中采用上述過程法,收集并計算得到我國70余類相關原材料和施工機具設備的能耗與排放清單,為瀝青混凝土路面的LCA評價奠定了數據基礎。3.3計算軟件計算采用由上海市城市建設設計研究總院編制的《瀝青路面建設期能耗與碳排放計算軟件》軟件(軟件著作權號:2013R11L142356)。該軟件由網絡服務器、數據處理后臺和輸入頁面組成,輸入頁面為網頁形式,目前可供局域網用戶進行使用,后臺處理器為EXCEL軟件,結果以EXCEL文件形式輸出,清單數據主要來源于文獻[13]。

4計算結果與分析

4.1典型結構與材料組合的能耗、碳排放分析

將路面結構和材料參數輸入軟件中,各結構層在生產、運輸和施工階段的能耗與碳排放。典型瀝青混凝土路面結構中瀝青混凝土面層由上至下建設能耗占比分別為8.6%、11.2%和15.6%,基層由上至下能耗占比分別為27.9%、23.7%和11.9%,其中水穩碎石上基層能耗占比最大,基層材料能耗與碳排放整體占比約62%,面層材料占比約38%,層間材料能耗占比最小約1.4%,如圖2所示。路面各層在碳排放占比方面與能耗占比分布相似,但基層材料尤其是水穩碎石材料的碳排放占比明顯高于其能耗占比,水穩碎石基層的碳排放占比高達65%,表明以水泥為結合料的半剛性基層材料是瀝青混凝土路面建設期碳排放的主要來源,如圖3所示。各階段能耗與碳排放分布分析,原材料生產階段的能耗與碳排放占建設期能耗與碳排放的比例分別為65.0%和77.0%,施工階段占比分別為27%和18%,運輸階段的能耗與碳排放占比最小,分別為8%和5%,如圖4和圖5所示。說明原材料生產期間的能耗與碳排放是瀝青混凝土路面建設期能耗與碳排放的主要組成部分。而在原材料生產階段能耗與碳排放占比最高的是水泥,能耗占比為57.1%,碳排放占比達到73.4%,而集料和瀝青類結合料在這兩項指標中的占比分別為17.2%、25.7%以及10.5%、16.1%。水泥生產期能耗與碳排放,在瀝青混凝土路面建設期占比分別達到37.1%和56.6%,水泥摻量是影響半剛性基層瀝青混凝土路面能耗與碳排放的關鍵因素。根據路面結構設計壽命,算得路面結構承載標準荷載每百萬軸次作用的能耗為84.9GJ和9.9t碳排放。

4.2不同環保瀝青混凝土路面技術下能耗與碳排放的比較分析

將路面結構層材料的能耗與碳排放換算為1cm厚3.75m寬和1000m長的單位體積下的能耗與碳排放,結果見表6。單位體積下路面材料的能耗隨層位降低而下降,與材料的性能和費用成正比。其中SBS改性瀝青混合料的能耗達到70.7GJ,是各類材料中最高的,其能耗與碳排放高出普通熱拌瀝青混合料約15%,主要是因為SBS改性劑的生產,具有高能耗與高排放的特征以及成品SBS改性瀝青在生產和施工中存在二次加熱。水穩碎石的單位體積能耗低于瀝青混凝土,而6%水泥摻量的水穩碎石單位體積碳排放則高于SBS改性瀝青混凝土,達6.1t,相比4%水泥摻量其能耗與碳排放增加約30%,能耗增加約23.2%,進一步說明水泥摻量是影響水穩碎石能耗與碳排放的主要因素。選擇三類對與減少路面能耗與排放具有明顯效果的材料和技術進行分析,分別是:瀝青混合料溫拌技術、瀝青混合料再生技術以及替代部分水泥的脫硫石膏水穩碎石。分析設定:(1)溫拌技術,集料加熱、瀝青加熱溫度相比熱拌混合料降低30℃[14];(2)再生技術,以舊料替代集料及部分瀝青,不添加再生劑,舊料總量為30%,分別替代29%的集料及1%的瀝青,舊料往返運距為20km,考慮舊料破碎加工;(3)脫硫石膏水穩碎石,以7%的脫硫石膏替代2%的水泥及5%的細集料,脫硫石膏往返運距為20km。算得上述材料或技術單位體積材料建設期能耗與碳排放,見表6。(1)溫拌技術:瀝青混合料溫拌能耗降低約5.2~5.3GJ,碳排放減少約0.4t,能耗與碳排放降幅分為7.5%~8.6%和6.7%~8%。(2)再生技術:再生混合料能耗降低約5.6GJ,碳排放建設約0.5t,降幅分為9.3%和10%,另計算,當舊料往返運輸量相比集料多133km·t時,能耗優勢消失,當舊料往返運輸量相比集料多160km·t時,碳排放優勢消失,考慮舊料棄置的運輸時,在上述技術基礎上增加舊料運輸距離。(3)溫拌+再生技術:由表6可見,兩種技術同時使用時形成節能減排的疊加效果。(4)脫硫石膏穩定碎石:能耗降低3.2GJ,降幅約9.6%,碳排放減少1.2t,降幅約25.5%。三種技術中,脫硫石膏水穩碎石的環境友好性最好,尤其是對碳排放的減少起到良好效果。再生技術需考慮舊料運輸的距離,當舊料棄置的運距大于舊料利用的運距可認為舊料利用是有效的。

篇(11)

1.生產活動和需求模塊

對常規部門,生產要素(勞動力、資本、土地、能源)之間存在替代,通過多層的常彈性替代生產函數(CE5)描述;其他非能源商品則具有列昂惕夫函數(LEO)關系。對能源加工轉換部門、生產要素(勞動力、資本、土地)之間存在替代,但能源之間不能相互替代。

居民的收入來源于勞動力、資本、土地和來自其他機構的轉移收入,支出分為稅收、消費、儲蓄和轉移支出,消費結構按線性支出函數(LE5)分配。企業的收入來自資本、土地和轉移收入,支出分為儲蓄和轉移支出。政府的收入來源主要是稅收(營業稅、生產稅、所得稅、關稅、出口稅和碳稅),此外還有資本、土地和轉移收入。

2.進出口模塊

作為單區域模型,本模型假設世界商品市場價格是固定的,但匯率隨政策情景變化。本地生產的商品通過常彈性轉換函數(CET)分為本地消費和出口兩部分。本地消費的商品總量通過本地生產消費的商品、進口商品并通過阿明頓函數合成。

3.溫室氣體模塊

本文只考慮化石能源燃燒排放的COZ氣體,排放量可由能源消費量乘以排放因子獲得。COZ的減排措施包括碳稅、碳排放限制、碳交易、碳捕獲和儲存技術(CC5)、自主能效提高(ADEEI)等。

4.模型動態化設計

動態CGE模型是在靜態CGE模型的基礎上研究和模擬多時期(不同年份)的經濟變動。

1)勞動力增長率

勞動力的變化和人口數量呈正比關系,人口的變化是外生的。

2)資本增長率

每一年新投入到生產活動的總資本等于上一年的總儲蓄,然后按照各個生產活動擁有的資本比例分配到各個生產活動中。式(1)中,QFNO (A)表示生產活動A的新投資;QINV表示今年的總投資QF(A)表示A目前的總資本。

這是新資本的初始分配,再按以下兩種方式進行校正:

一是按資本的回報率校正,資本回報率越高的生產活動,投入的新資本就越多。式(2)中,L}F(F,A)表示生產要素F在生產活動A中的價格;L}F(A)是生產要素F在所有生產活動中的平均價格;二是效率系數。

二是按宏觀政策校正,2035年之前政府會對電子設備業、服務業等新型戰略產業增加財政支出。同時適當降低對煤炭發電的投資.鼓勵天然氣發電和新能源發電的投資 

經過校正后的新資本毋1V0 (A)需要做歸一化后再乘以總投資口INV,保證新資本總和不變。

 

5.全要素生產率(TFP)  全要素生產率(TFP)由勞動力、資本、GDP增長率等決定。式((6)中,。。表示TFP ; QVA萬‘(l+腳二,)表示今年預期的增加值;腳二,表示GDP增長率血州表示生產要素的增長率。

 

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