水泥行业CO2排放特征及治理技术研究

我国水泥行业的二氧化碳排放量仅次于电力行业、钢铁行业。因为水泥工业本身的工艺特性,对于一般的硅酸盐水泥生产来说,仅凭借提高生产能效、使用清洁能源、使用熟料、燃料替代技术,在实际条件下,基本难以帮助水泥工业达成碳中和的目标。这也是水泥行业当前亟待解决的问题。本文首先分析水泥行业CO2排放特征,其次从燃料替代技术、低碳水泥技术、碳捕获与封存技术、减少熟料用量、水泥生产能效提升技术等方面深入说明并探讨水泥行业CO2的治理技术,以供参考。

稻田CO2排放对大气CO2浓度升高的响应

利用FACE(free-air carbon dioxide enrichment)平台,采用静态暗箱-气相色谱法,研究了大气CO2浓度升高对稻田土壤CO2通过土壤-大气(土气)和植被-大气(植气)界面排放的影响。在整个水稻生长季中,土气界面CO2排放通量与土壤表面水层深度指数负相关,且在中期烤田和收获前排水阶段出现较大值;而植气界面CO2排放通量与根系生物量的变化趋势基本一致。在低氮(N 125 kg/hm2)和常氮(N 250 kg/hm2)水平上,高浓度CO2(对照大气CO2浓度+200μmol/mol)有提高水稻生物量、降低土气和植气界面CO2累积排放量的趋势。在水稻的拔节、抽穗和成熟期,较高的施氮量显著增加水稻地上部分生物量,促进植气界面CO2的排放。研究结果表明,未来大气CO2浓度升高的环境下,稻田生态系统有增加CO2的固定(增加水稻生物量),减少CO2的排放(土气和植气界面CO2的排放)的趋势,可能发挥着碳汇的作用。

钢铁企业物质流、能量流及其对CO2排放的影响

将复杂的大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造工序物质流图,并建立物质流模型;针对能量流动过程,构造工序能量流图,并建立能量流模型;在分析钢铁企业CO2排放影响因素的基础上,建立了吨钢CO2排放量的计算模型及物质流、能量流对CO2排放的影响模型,分析了钢铁生产过程中各种物质流、能量流的变化对CO2排放的影响;将模型应用于具体企业,通过对比分析,指出了我国钢铁企业CO2减排的努力方向:①增加各生产工序的外加物质流,减少各生产工序的排放物质流和循环物质流;②降低转炉铁钢比;③提高电炉钢比;④提高自发电的比例和发电水平,发展"只买煤、不买电"能源结构模式;⑤加强余热、余能的回收利用水平.

上海市居民出行方式与城市交通CO2排放及减排对策

以上海市居民出行方式为研究对象,利用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)温室气体排放计算指南中关于交通能源消费碳排放量的计算方法,探讨2002—2006年上海市居民出行选择的不同交通方式对CO2排放的影响和规律,并提供应对策略.结果表明,2002年以来上海市因居民出行导致的交通CO2排放总量呈显著增长趋势.私家车的CO2排放量增加速度最快,截至2006年私家车CO2排放量约相当于出租车、轨道交通和公交车3种公共交通方式之和.公共交通中,出租车的CO2年排放量和人均CO2排放量都最大,轨道交通的CO2年排放量和人均CO2排放量最小.公交车和出租车的CO2排放量所占比例减少,轨道交通的CO2排放量所占比例增加,这种排放结构的变化有利于减少CO2排放总量.CO2减排的具体措施包括限制私家车数量,设计合理的道路交通方案,使汽车尽可能接近其经济车速,改变汽车燃料种类等,其中限制私家车数量最为关键.

典型制浆造纸厂的CO2排放及碳强度的算法和分析

以在我国造纸工业最具代表性的一家制浆造纸联合工厂为研究对象,采用“造纸和纸制品生产企业温室气体排放核算方法与报告指南”和温室气体核算体系计算工具的方法,研究了温室气体种类、核算边界和方法、工厂能耗和碳排放总量以及碳强度。结果表明,2014年该工厂碳排放总量为430496.772tCO2,不包含生物质能源产生的碳排放;基于工厂的纸浆碳强度为0.228tCO2/t风干浆,为基于产品获得的各种纸浆碳强度的7.4%~56.9%;基于国民生产总值(GDP)的碳强度为1.08tCO2e/1000USD,为我国造纸工业平均水平的56.3%;基于销售额的碳强度为0.301tCO2e/1000USD,约为国际纸业公司的52.6%。结果也表明,影响企业碳强度的主要因素有原材料种类、能源结构、产品结构等,以及为在碳排放交易市场中获得更多的碳排放交易权空间,企业应进一步进行节能减排。

培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO2排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要。基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥(CK)、氮肥(NF)、有机肥(OM)、秸秆(ST)、有机肥结合无机肥(OMNF)5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO2排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0~30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO2排放速率的关系。结果表明:1)与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO2排放平均速率提高了42.72%、30.82%和29.79%,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO2排放量显著提高36.35%、32.45%(P<0.05),有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10%(P<0.05);2)有机物料处理均能显著提高0~5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0~30 cm土壤碳库管理指数提高127.41%,99.33%(P<0.05);3)结构方程模型表明,环境因子对土壤CO2排放速率的总解释度为53%,对土壤CO2排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度(2.36)、微生物量碳(1.59)和土壤水分(1.18),且均间接地影响着土壤CO2排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加。综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施。

1971-2005年中国CO2排放影响因素分析

利用Kaya恒等式结合宏观经济背景的变迁,对1971—2005年期间影响中国CO2排放量的因子展开分析。结果表明:经济的快速发展和人口的增长是CO2排放增加的主要驱动因素;能源强度的改善和能源结构的低碳化不仅是减少CO2排放的重要选择,也对中国实现"十一五"期间单位GDP能耗降低20%的目标具有重要的现实意义。

不同耕作方法和施氮量对旱作农田土壤CO2排放及碳平衡的影响

全膜双垄沟播技术是近年来黄土高原旱作玉米主要的生产技术之一,其采用的耕作方法包括深松耕、免耕、旋耕和翻耕,因此,研究不同耕作方法下旱作玉米农田土壤CO2排放特征对农田生态系统固碳减排的综合评价和管理措施的选择具有一定的重要意义。本研究采用田间定位试验,研究4种耕作方式(深松耕、免耕、旋耕和翻耕)结合两种传统施氮量(300和200 kg·hm-2)处理下旱作玉米农田土壤CO2的排放规律及碳平衡。结果表明,土壤CO2日排放速率最大值和最小值分别出现在12:00-14:00和4:00-6:00,趋势与大气温度变化一致;生育期内各处理土壤CO2排放速率均随生育进程呈先增后降的变化趋势,各处理波动规律基本一致,峰值出现在拔节期、大喇叭期与花期交替期,谷值出现在成熟期,翻耕措施下土壤碳排放总量和作物碳排放效率均显著高于其他耕作方式(P<0.05),其他耕作方式间差异不显著(P>0.05);施肥量为300 kg·hm-2时土壤CO2排放总量显著高于200 kg·hm-2(P<0.05);农田净生态系统生产力、固碳潜力在耕作方式间差异显著,深松耕处理显著高于其他处理(P<0.05),施氮量间差异不显著(P>0.05)。综上,从固碳减排的角度,深松耕措施和传统施氮量(200 kg·hm-2)相结合是黄土高原旱区玉米较好的管理模式。

UV-B增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法测定CO2排放通量,研究了人工模拟UV-B辐射增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响.结果表明,在相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强对CO2排放的季节变化模式无明显影响.在植株结荚前,UV-B增强对CO2排放通量没有显著影响,但从植株结荚到成熟,CO2排放通量显著降低,2004和2006年分别降低了49.03%和48.13%;并显著降低了整个生育期的CO2累积排放量,2004和2006年分别降低了43.26%和44.79%.收割实验表明,在分枝开花期,UV-B增强降低了土壤CO2排放,但对植株地上部分的CO2排放没有明显影响;从结荚到成熟,UV-B增强主要通过降低植株地上部分CO2排放通量来降低土壤-大豆系统的CO2排放.UV-B辐射增强降低了大豆生态系统碳固定量,在分枝开花-结荚阶段的固定碳量减少了352.73g/m2CO2,在结荚-鼓粒阶段固定碳量减少了1456.25g/m2CO2.

湖南省CO2排放因素的灰色关联分析

在冰川融化、全球气候变暖的情况下,以CO2为主的温室气体的排放越来越引起人们的关注。2009年12月在丹麦首都哥本哈根召开的联合国气候变化大会更是要求各国落实CO2减排目标,采取应对气候变化的行动。在建设＂两型社会＂背景下,采用灰色关联分析方法研究湖南省CO2排放的影响因子,通过关联度比较,得出能源消费、居民消费和GDP是影响湖南省CO2排放的最主要因素,提出了改善能源结构、引导消费方向、调节投资方向等对策建议。

京津冀地区电力部门CO2排放因素分解分析

基于LMDI(Logarithmic Mean Divisia Index Method)方法分析2001-2016年京津冀地区电力部门CO2排放的8个影响因素,考虑了京津冀地区电力部门从生产投入、转换、传输到消费的整个过程;并分析了2001-2016年影响京、津、冀各地区CO2排放的各因素贡献值。结果表明,1)2001-2016年京津冀地区电力部门CO2排放总体呈现递增趋势,2012年出现负增长;河北省电力部门对京津冀电力部门CO2排放贡献最大,2001-2016年累计CO2排放变化量为145.70 Mt,但河北省电力部门的减排潜力巨大;2)人均GDP效应和人口规模效应是促进京津冀地区电力部门CO2排放增长的主要因素,2001-2016年累计贡献值分别为261.86 Mt和36.47 Mt;3)用电效率效应和电力输入输出效应是京津冀地区电力部门CO2排放量增长的主要抑制作用,2001-2016年累计贡献值分别为-49.40 Mt和-47.93 Mt;4)造成京、津、冀电力部门CO2排放差异的主要因素是人均GDP、化石能源转换效率和用电效率。

铺料厚度对双孢蘑菇栽培过程酶活性和CO2排放的影响

通过设置不同铺料厚度的双孢蘑菇箱栽实验,评价铺料厚度对产量和绝对生物学效率的影响,并监测分析不同阶段培养料CO_2排放通量以及羧甲基纤维素酶、木聚糖酶和淀粉酶活性的动态变化。结果表明,随着铺料厚度的增加,双孢蘑菇子实体产量呈现增加的趋势,而其绝对生物学效率呈现降低的趋势。整个栽培过程中4个处理的羧甲基纤维素酶、木聚糖酶和淀粉酶活性的动态变化规律相似,第一个峰值出现在菌丝生长后期,第二个峰值在子实体形成阶段,其中菌丝生长后期(15 d)20 cm铺料厚度处理的羧甲基纤维素酶活性最高,分别比10、15、25 cm处理高135.7%、104.6%和97.6%,淀粉酶活性分别高25.0%、19.4%和31.7%,且20 cm铺料厚度处理与其他3个处理间的差异达显著性水平。不同处理CO_2排放速率没有明显的日变化规律,但随着铺料厚度的增加,CO_2排放速率增加,其中25 cm处理CO_2平均排放速率分别比10、15、20 cm处理高19.3%、18.7%和11.4%。

寡头电力市场中CO2排放规制的微分对策模型

针对CO2排放权无法单纯依靠市场机制来实现有效配置的问题,利用微分对策理论研究了寡头电力市场中的CO2排放规制问题,并提出了一个多方竞争下的Stackelberg微分对策模型。运用逆向归纳法和汉密尔顿—雅可比—贝尔曼方程求解该微分方程,得到分散式决策下政府的最优碳税率和CO2排放配额交易价格,以及市场售电电价和发电企业排放权分配比例。同时分析了均衡解的经济含义及决策启示。最后,以一个包含6个发电企业参与的电力市场为例进行仿真计算。结果表明,微分对策的均衡结果是在不考虑发电企业理性反应、政府单方最优控制时的均衡结果的Pareto改进。

基于生产侧和消费侧的京津冀地区电力工业CO2排放因素分解分析

基于消费者责任原则计算京津冀地区电力工业的CO2排放量,利用对数平均迪氏指数分解法(LMDI)分析2001-2016年京津冀地区电力工业CO2排放生产侧和消费侧九个影响因素的贡献值和贡献率,认为发电量效应、碳强度效应、人均GDP效应和人口规模效应是京津冀地区电力工业CO2排放量增长的主要促进因素;电力生产结构效应、化石能源转换效率和用电效率效应是主要抑制因素;发电量效应、化石能源转换效率和人均GDP是造成三地电力工业CO2排放差异的主要因素。

中国2030年CO2排放情景预测与减排潜力分析

建立了中国CO2排放情景预测与调控路径优化的集成分析框架,分情景预测了中国CO2排放趋势,测算了各部门的减排潜力并给出了相应的调控路径.研究表明,深度能源转型情景下中国CO2排放将在2025年实现达峰目标(102.54×10^8 t)并在2030年实现强度减排目标(0.65t/万元),同时煤炭消费将在2020年达峰(28.11×10^8 tce).未来中国CO2减排的关键在于挖掘经济增长、能源技术进步与能耗结构优化的减排潜力,特别是提高第二部门的能源效率,优化第一部门和第二部门的能耗结构,以及调整第二部门、第四部门和第六部门的经济发展模式.此外,推进能源结构转型和能源技术创新也是实现中国2030年CO2减排双重目标的重要保障.

三江平原毛苔草沼泽CO2排放通量日变化研究

利用静态暗箱/气相色谱法,在毛苔草(Carex lasiocarp)4个生长期(开花期、果熟期、果后营养期和立枯期),对三江平原毛苔草沼泽CO2排放通量的日变化进行了观测实验。结果表明,在开花期和果熟期,沼泽CO2日平均排放通量较大,分别为1 286.79 mg/(m2.h)和829.28 mg/(m2.h),在果后营养期和立枯期,沼泽CO2日平均排放通量较小,分别为472.54 mg/(m2.h)和237.27 mg/(m2.h);在开花期、果熟期和果后营养期,沼泽CO2排放通量的日变化与温度的相关性不明显,而在立枯期,沼泽CO2排放通量的日变化与气温和地表温度(水温)呈显著正相关(n=11,p<0.05)。各生长期的沼泽CO2日平均排放通量之间具有显著差异(n=4,p<0.01)。从整个生长季来看,CO2日排放通量与气温、地表温度(水温)、5 cm地温和10 cm地温呈显著正相关(n=40,p<0.01),与15 cm地温也呈显著正相关(n=40,p<0.05)。

基于城镇化视角的收入不平等对CO2排放的影响研究

基于2001-2016年我国省市面板数据,运用STIRPAT模型探讨了城镇化进程中人均收入与CO2排放之间的关系。研究表明:城镇化与我国CO2排放存在负相关,CO2排放随着人均收入的增加而增加。通过对各省份以收入不同水平进行分组研究,发现人均收入、城镇化水平与CO2排放的弹性系数显示出很大差异。高收入组中,城镇化与CO2排放存在正相关,而较低收入组中,城镇化与CO2排放存在负相关。在较低收入组中,人均收入对CO2排放的弹性系数要远远高于全国平均水平,弹性系数高达1.7298。因此,在较低收入群体中,随着人均收入的提高,将带来更多的CO2排放。减少地区CO2排放不仅需要缩小收入差距,还需合理布局城镇化发展,倡导低碳生活。

中国工业能源消耗与CO2排放影响效应研究

本文利用改进的指数分解法LMDI对我国1994-2003年工业能源消耗带来的CO2排放的影响效应进行了实证研究.结论表明样本期间工业经济增长效应和能源强度效应分别是加剧和减缓工业CO2排放的主要原因,工业子行业结构效应、子行业能源消耗结构效应和CO2排放系数效应对工业CO2排放影响较小.在此基础上提出了下一步工业CO2的减排措施.

水分变化对若尔盖高寒湿地木里薹草（Carex muliensis）枯落物分解及CO2排放的影响

枯落物分解是湿地生态系统物质循环和能量流动的重要环节,是调控全球碳平衡的关键过程之一。深入探究枯落物分解对水分变化的响应,对于了解湿地生态系统碳动态及其对气候变化的反馈至关重要。以若尔盖高寒湿地优势植物种木里薹草(Carex muliensis)枯落物为研究对象,设置不同水量和频率的干湿交替变化试验,测定枯落物失重率以及CO2排放量,研究枯落物分解对于水分变化的响应。结果表明,培养期间水分变化对木里薹草枯落物失重率没有显著影响。不同干湿交替处理下枯落物失重率的变化范围为31.64%~34.26%。水量、频率及两者交互作用对枯落物CO2排放均有显著影响(P<0.05)。与低水量相比,高水量处理增加了木里薹草枯落物CO2排放量。在高水量处理下,降低降水频率可显著增加CO2排放(P<0.05),高、低频率下CO2排放量分别为(5.28±0.24)和(10.77±0.64)g·kg^-1。因此,未来降水格局变化(包括降水量和降水频率变化)将对若尔盖高寒湿地木里薹草枯落物分解过程中的CO2排放产生重要影响。

燃油与纯电动汽车流通过程中CO2排放分析

随着社会生产技术的不断进步及汽车保有量的不断增加,环境与能源问题日益凸显。结合国内2016年石油资源的消耗量及国家电网能源结构,对传统燃油车及纯电动汽在流通过程中CO2的排放情况进行计算。研究结果表明:若2016年全年汽车燃油消耗量的一半由电能取代,则需要新增发电量为809.6×10^9kW·h,新增部分电量占2016年全年发电总量的13.18%;为使CO2排放量降至一半,且主要把汽油车替换为电动车,需要新增电动车1.9×10^8辆,新增充电功率为570.06×10^6kW,将对现在的电网负荷提出了更高的要求;相对于传统燃油车电动化,合理减少电网结构中煤炭的使用量对于降低CO2排放有更积极的意义。