中国主要农作物生物质能生态潜力及时空分析

[目的]农业生物质能资源可开发潜力的估算是农业生物质能科学开发利用研究的关键和基础。同时农作物秸秆还田具有维护和增强土壤功能的作用,因此对农业生物质能生态潜力的评估,是实现农业生物质能可持续开发的重要前提。基于此,考虑土壤生态要求,研究不同还田比情景下中国主要农作物的生物质能生态潜力,并对其时空间特性和结构构成进行分析,为中国农业生物质能的开发利用提供参考。[方法]首先,结合相关历史统计数据,运用线性回归法、文献调研和专家预测等方法,对未来全国农作物播种面积、各省(市、自治区)播种面积占比、主要农作物种植比例和单产进行预测;其次,在分析已有相关研究的基础上,对秸秆的草谷比、工业比、饲料比和燃烧比进行设计,并从保护土壤功能的角度,结合相关研究文献,运用情景分析法,设计高、中、低三种秸秆还田比情景;最终,从空间分布和时间分布的角度,对中国主要农作物最终可利用生物质能潜力进行分析说明,并提出相关发展建议。[结果](1)到2050年,低还田比(0.3)、中还田比(0.5)和高还田比(0.75)情景下中国主要农作物最终可利用生物质能分别为1.86亿吨标煤、0.93亿吨标煤、0.15亿吨标煤,且随着时间的推移,中国主要农作物最终可利用生物质能会发生空间、时间和种类构成集聚的现象;(2)在低、中还田比情景下,中国主要农作物最终可利用生物质能主要分布在东北、华东、华中,其中河南、黑龙江、山东、新疆等地占比较大;从时间分布上来看主要集中在8月、9月和10月,从构成上来看主要是由稻谷、小麦和玉米秸秆构成;(3)在高还田比情景下,从空间上来看则主要集中在华东、华中、华南和西南,其中广西、云南、河南、黑龙江等地占比较大,时间上则集中在1月、2月、11月和12月,在构成上则仅由小麦、豆类、薯类和甘蔗构成。[结论]在主要农作物生物质能开发方面,可优先考虑河南、黑龙江、新疆、山东等地。在构建区域农作物秸秆集散基地、农业生物质能开发利用产业基地、大型秸秆直燃发电基地等大型综合农业生物质能开发项目,可优先考虑东北和华中区域。此外,可通过农作物种植结构调整、提高农业管理水平等措施,进一步提高西南、西北地区主要农作物最终可利用生物质能潜力。

中国主要农作物秸秆可新型能源化生态经济总量分析

【目的】如何在保护生态环境和考虑秸秆资源开发成本的基础上,实现秸秆资源的合理开发,对中国农业生物质能发展规划有着重要的意义。因此,从保护生态环境和开发成本角度,对可新型能源化利用秸秆资源的生态经济总量进行评估,为生物质能产业布局、优先发展区域、优先发展技术以及政策制定提供参考。【方法】采用文献调研法对研究秸秆还田量与水土流失、土壤有机质和农作物单产关系的文献进行梳理,在此基础上提出土壤生态保留量的概念,并归纳出不同农作物的基础土壤生态保留量;根据基准年农作物单产、种植结构和草谷比系数,考虑土壤生态保留量和秸秆用途,对区域秸秆生态总量和资源密度进行计算;对政府政策和相关项目成本进行分析,设计发展情景和项目成本参数,并以项目投资回报率为变量,计算不同回报率下项目的经济收集半径;根据秸秆资源密度和经济收集半径,计算项目的经济收集量,并与项目理论需求量进行比较,整理出不同项目可用秸秆生态经济总量。【结果】中国主要农作物可新型能源化利用秸秆生态总量约8 661.31万t,主要分布在广西、四川、山东和河南,主要由薯类、甘蔗和油菜秸秆构成。当投资回报率(ROI)为0时,现有技术水平和政策下,6 MW、25 MW直燃发电项目,12 MW气化发电项目,年产5 000 t和10 000 t燃料成型项目可用秸秆生态经济总量分别为8 658.24×10~4、8 655.29×10~4、8 658.24×10~4、3 314.69×10~4和8 661.31×10~4 t。当ROI为5%时,6 MW、25 MW直燃发电项目,12 MW气化发电项目,年产5 000 t和10 000 t燃料成型项目可用秸秆生态经济总量分别为7 943.15×10~4、8 347.38×10~4、8 347.38×10~4、260.45×10~4和8 661.31×10~4 t。当ROI为10%时,6 MW、25 MW直燃发电项目,12 MW气化发电项目,年产5 000 t和10 000 t燃料成型项目可用秸秆生态经济总量分别为1 853.29×10~4、7 023.24×10~4、7 068.07×10~4、0和8 661.31×10~4 t。在现有技术水平和政策下,不同ROI下纤维素乙醇项目的可用秸秆生态经济总量均为0。【结论】(1)现有政策对发电类项目有显著的激励作用,可适当降低对年产10 000t燃料成型项目的补贴力度,提高发电类项目的补贴力度;(2)在生物质能产业布局方面,现阶段可优先发展年产10 000 t秸秆燃料成型项目,可优先在广西、湖北、广东、安徽、河南等地规划建设12 MW秸秆气化发电项目,其次可考虑在广西、湖北、广东和安徽规划建设25 MW秸秆直燃发电项目,最后可考虑在广西规划建设6 MW秸秆直燃发电项目。

基于土壤功能的中国主要农作物可能源化秸秆生态潜力分析

秸秆生态还田对我国生态农业的发展以及秸秆能源化的可持续发展有着重要的意义。据此,从防止水土流失、维持土壤有机质和长期作物产量的角度,提出了土壤生态保留量的概念,并设计了不同农作物秸秆的3种生态保留量情景(低情景、中情景和高情景);综合运用灰色神经网络、线性回归等方法对上述因素进行预测,构建了自下而上的动态评价模型,对中国各区域可能源化秸秆资源的生态潜力进行评价分析,并提出了相关发展建议。研究发现:1在低、中、高农作物秸秆生态保留量情景中,2030年可能源化秸秆生态总量分别为22 796万t、13 718万t和7 756万t,秸秆资源密度分别约为172 t·km?2、103 t·km?2和58 t·km?2;在秸秆资源构成方面,低、中情景均以稻谷、薯类、小麦秸秆为主,而高情景则以薯类和甘蔗秸秆为主;3种情景中,可能源化秸秆资源均主要分布在河南、山东、黑龙江、四川等地。2在低情景中,仅北京、天津、上海和西藏不能发展直燃发电项目和燃料乙醇项目;中情景中,年产5万t燃料乙醇项目仅适合规划在福建、广东、广西、海南和重庆;高情景中,仅福建、广东、广西、海南和重庆可规划25 MW直燃发电项目或年产5万t的燃料乙醇项目。

基于土壤功能和粮食安全的后备耕地可能源化秸秆生态总量分析

后备耕地土壤生态脆弱,秸秆还田具有维护土壤功能的作用。基于此,提出了土壤生态最小保留量的概念,并综合考虑粮食安全、作物单产、种植结构和草谷比,运用情景分析法评价了后备耕地可能源化秸秆的生态总量。研究发现:(1)受耕地后备资源影响,秸秆理论量较小。在高、中、低单产情景下,2050年理论秸秆总量分别为2658.69、1772.46和886.23万吨;(2)考虑土壤功能和粮食安全,高发展情景下2050年可能源化秸秆生态总量能够达到2066.40万吨,低情景仅10.70万吨;其中,新疆可能源化秸秆生态总量较大;(3)土壤生态最小保留量和区域作物单产,对可能源化秸秆生态总量影响较大;可构建农业生物质能开发生态补偿机制,进一步提高后备耕地农业生物质能生态潜力。

电力行业碳减排情景设计与分析评价

电力行业碳减排潜力是研究如何把单位GDP碳减排总量目标分解到各个行业的重要基础工作之一。研究综合考虑产业结构优化、电源结构优化、节能政策和节能减排技术进步对电力行业碳减排的影响,提出了一种对不同的碳减排情景设计与分析评价模型。以重庆市电力行业为案例设计了3种情景,研究认为产业结构优化对电力行业碳减排影响较大,但投资额巨大;水火电资源限制电源结构优化的碳减排潜力;电力节能减排技术推广应用对碳减排影响显著,且投资成本适中;产业结构变化与电力行业供电量达到倒"U"型顶点之前对电力生产进行强制调整,将对经济有较大损害。

以炼油行业为例对石油化工行业碳减排进行情景设计与分析评价

提出了一种碳减排情景设计与分析评价模型,分别从需求和技术发展两个方面分析了石油化工行业碳减排潜力。结合碳减排成本、社会效益、环境效益、经济效益等因素,以炼油行业为例,对不同碳减排情景进行评估。结果表明,以2009年为基准,到2020年,能源结构优化对炼油行业碳减排影响较大,基准情景和强化情景下的碳排放分别比锁定情景增加1121.9、641.1万t;产业结构优化在基准情景和强化情景下的碳排放分别比锁定情景下增加79.7、95.4万t;技术进步对炼油行业碳减排效果明显,基准情景和强化情景下分别减排717.7、774.6万t;行业结构优化在基准情景和强化情景下分别减排453.4、604.5万t;到2020年炼油行业碳排放的总体呈增加趋势,减排压力巨大,要加大产业结构优化和节能减排技术的推广使用。

产业结构优化下电力行业碳减排潜力分析

电力行业是我国二氧化碳排放最多的行业之一。本文建立了基于成分数据降维的政府干预产业结构预测模型,结合灰色预测法,依据不同的发展阶段,从单位GDP用电量增长率的角度,研究了2011年—2040年产业结构优化对电力行业碳减排的影响,研究发现:(1)在现有情景下,仅通过产业结构优化调整,单位GDP用电量的临界点将提前出现,在基准情景下(保持现有发展速度),2012年出现临界点,强化情景下(提高第三产业发展速度),2017年达临界点。(2)由于电力是高品质能源,仅通过产业结构优化,而不考虑技术进步,未来2040年以前,达不到耗电峰值;(3)由于第二产业基数较大,短期内产业结构优化效果并不明显,在临界点出现之前,减少碳排放的关键在于加大对电力行业节能减排技术的投入和使用,同时大力发展风电、光伏发电、生物质能和核能等清洁电源,改善我国电源结构。

基于TOPSIS的合同能源管理利益分配方式研究

通过分析我国EPC主要运作模式,结合利益分配的影响因素和TOPSIS基本原理,提出了基于TOPSIS的合同能源管理利益分配模型。并根据我国EPC实际实施情况,设计出不同的项目背景情景,拟从不同的营运模式、项目规模等角度,对EPC利益分配方式进行研究。研究发现:EPC最终项目收益分配取决于运作模式,而项目投资额对收益结构影响不大;在节能量保证型运作模式下,风险和贡献程度是企业和ESCo收益的主要影响因素;在能源费用托管型运作模式下,企业收益结构比较稳定,主要受投入和贡献因素的影响,而ESCo的收益主要受风险因素的影响;在节能收益分享型运作模式下,企业收益主要受到投入因素的影响,而ESCo则主要受到风险和贡献程度的影响。

基于维护土壤功能的大豆秸秆生物质能开发潜力分析——以黑龙江省为例

为衡量大豆秸秆的生物质能潜力,使其得到合理的可持续开发,采集大豆秸秆时,要考虑为维护土壤功能所保留的秸秆量。综合相关文献研究,得到黑龙江省各类型土壤的大豆秸秆保留量的最小值、中间值和最大值,设计出大豆秸秆最高保留、适中保留和最低保留3种不同的情景。基于上述设计,考虑大豆秸秆可收集率、燃料比率等因素综合运用线性回归的方法,计算出不同情景下的大豆秸秆能源潜力。研究结果发现:假设未来无秸秆燃烧,在最高保留情景中,黑龙江省在2020年、2030年、2050年的大豆秸秆可开发利用的潜力分别是213.49、237.82、296.75万吨;在最低保留情景中,相应年份大豆秸秆可开发潜力将会达到353.14、373.27、431.54万吨。可以看出,维护土壤功能时,可开发的大豆秸秆潜力虽然有限,但对农业的发展有益,也利于生物质能的可持续性开发。

电力企业实施合同能源管理的融资模式选择

采用层析分析法(AHP)对我国电力企业实施合同能源管理的融资模式进行研究。构建了以融资成本、机会成本、风险成本、效益分享额、国家政策因素、电力企业自身因素为准则的层次结构模型,通过专家问卷调查得到模型中各准则之间的权重关系,运用Yaahp软件构建了各准则之间的两两判断矩阵,并进行了矩阵的一致性检验。研究发现:与保证节能量结构的融资模式相比,共享节能量结构的融资模式具有相对优势,但两者权重相差不大;电力企业实施EPC时融资模式的选择不仅受到六个准则因素的影响,而且与投资及可能实现的收益规模也有一定的关系。

基于量子遗传聚类算法的入侵检测

针对传统入侵检测算法当面临未知攻击时所缺乏的自适应性和智能化日益突出的问题,提出一种新的无监督、自适应的检测算法——量子遗传聚类算法(CQGA)。该算法利用各实例之间的欧氏距离作为相似度量标准,通过量子遗传算法寻找聚类中心以达到在无监督的条件下对数据集自动分类的目的。实验仿真结果显示,该算法能较为准确地对测试数据集进行分类,有效地解决自适应性和智能化问题。

钢铁行业运输环节碳减排情景分析与评价研究

我国钢铁行业碳排放量约为全国碳排放总量的15%,而运输耗能约占物流环节总耗能的5/6。实现钢铁行业中运输环节的节能减排,成为实现我国碳排放总量目标的重要环节。研究钢铁行业中运输环节的碳排放总量与不同碳减排途径及其组合在不同情境下的碳减排潜力,提出基于运输环节碳排放影响因素的碳排放总量测量模型、基于不同减排途径的低碳化分析模型及基于不同途径水平的情景仿真模型。与传统的累计模型不同,低碳化分析模型考虑碳减排途径间的相互影响作用,采用累积形式对减排途径组合进行分析与评价。最终以重庆某钢铁集团20万吨船用钢材作为案例进行情景仿真分析与评价,研究表明:在现有的运输条件下,可通过改变车辆运输方式直接实现0.7到3.9个百分点的碳减排;甩挂运输与混合动力系统改造,可作为优先发展技术,减排效果可达到30%;通过情景仿真分析得知,提高减排途径水平,减排效果将进一步增强。

重庆市人均医疗卫生费用影响因素的计量研究

为了探究地方性医疗卫生费用的影响因素,以重庆市为研究对象,采用重庆市1997—2014年时间序列数据,通过协整分析、误差修正模型等方法研究变量之间的长期和短期关系。结果表明:重庆市人均医疗卫生费用与人均总收入、每千人口卫生技术人员之间存在长期的均衡关系,而短期影响不大;重庆市人均总收入与人均医疗卫生费用之间具有正相关关系,而每千人口卫生技术人员与人均医疗卫生费用之间具有负相关关系。

基于ECM模型和库兹涅茨曲线的区域能源消费峰值研究——以重庆市为例

以重庆市为例,选取1997—2013年的GDP、人均GDP、城镇化率和工业比重等统计数据,研究影响能源消费和经济发展相关因素的关系,结合协整检验、Granger因果检验、误差修正模型(ECM)和库兹涅茨曲线,运用定量分析方法进行分析,预测能源消费峰值,揭示能源消费与经济发展动态关系。结果表明:能源消费与人均GDP、城镇化率、工业比重分别有着单向、双向、单向的因果关系。根据长期均衡方程和ECM预测出2020、2025、2030年重庆市的能源消费情况,结合GDP和能源消费的库兹涅茨曲线,重庆市能源消费将在2028年达到峰值。研究结果与我国总体能源消费目标吻合,能够为我国城市能源消费规划及政策制定提供参考依据。

电煤供应过程碳足迹分析

基于生产流程分析法和生命周期法,对电煤供应过程中的碳足迹进行分析评价。结合电煤供应跨组织的特点和现有主流碳足迹分析评价方法,构建了基于碳源有限组织边界的碳足迹评价分析法。研究分析了在电煤生产、运输、采购等环节中碳排放的特征,提出了有针对性的解决办法。

电价补偿对生物质发电厂经营发展的影响

中国生物质资源丰富,经济环境和发展水平使生物质能技术的发展处于比较有利的阶段。虽然生物质发电被认为是优质的发电方式,但由于生物质发电项目的燃料费用过高,生物质发电产业的整体效益不容乐观。用系统动力学的方法构建以单个生物质直燃发电厂为例的经营发展模型,分析生物质发电厂的生存现状,在此基础上建立对生物质发电厂实施电价补偿的经营发展动力学模型,研究电价补偿对生物质发电厂的经营发展的影响。结果表明:目前的常规生物质发电厂难以盈利的情况普遍存在,电价补偿对生物质发电厂发展的激励作用明显,分段电价补偿模式比定值电价补偿模式更有利于生物质发电厂的发展。

基于IPAD的货币创造实验教学平台研究

货币创造是西方经济学、金融学等课程教学中的重要知识点之一。但是其理论的枯燥无味以及其难以理解的重点一直困扰着学习者,并对其他内容的学习产生不利影响。本文设计了基于IPAD实验仿真平台货币创造实验方案,通过仿真实验让学习者参与到货币创造过程中,且通过实验数据直观地反映出货币是怎样创造的,以帮助学习者更加直观、深刻地理解货币创造这一经济学理论。

基于行为异质性的农业生物质能仿真平台研究

为从机制设计、政府补贴和价格决策角度解决生物质能生产企业秸秆收集不足问题,考虑决策偏好,采用玻耳兹曼学习算法对农民在劳动力市场和生物质能市场中的决策进行建模,构建了基于行为异质性的农业生物质能仿真平台。运用该平台研究了农民行为异质和运输成本对秸秆收集量的影响。发现农民类型和运输成本是影响秸秆收集量的重要因素。考虑农民行为异质性时,理论收集量与实际采集量存在很大差异。该仿真平台可研究采集机制、政府政策对农业生物质能收集量的影响。

基于PEP系统的寡头市场实验研究

信息技术的发展为实验经济学实验的开展提供了新的保证。文章综合相关网络式及卡片式实验方法的不足,提出了基于移动通信技术的PEP系统,并以寡头市场作为实验案例进行教学实验模拟,在探究寡头垄断的实验原理及垄断者的心理价位的同时,证明系统的可行性。实验过程中印证PEP系统具有交互、可控、移动、便携等优点,这不仅为我国实验经济学的发展提供了有利的工具,更为突破传统实验方法、场地、形式等方面的局限性做出重要贡献,而且也推动了我国经管类课程开放式教育的发展。

基于PEP系统的西方经济学比较优势理论实验研究

传统的比较优势理论教学方式是数学推导方式,较为抽象且不易调动学生积极性。而课堂实验则可以很好地解决传统教学的缺点,所以开展课堂实验教学成为了越来越多大学经管类教学引进的新式教学法。PEP系统具有便携、交互性强和图表自动生成的优点,可以利用其开展课堂实验。本文设计基于PEP系统的课堂实验案例,使学习者可以通过参与式学习,理解比较优势理论的要义和实质,减轻教师的教学负担和提高学生的效率与积极性。