工业园区碳排放多因素分解及其与经济发展的脱钩关系.pdf

第 卷第 期 年 月应 用 化 工 .收稿日期:修改稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目()作者简介:周东朋()男山东临沂人高级工程师硕士主要从事能源节约与生态环境保护、碳排放管理的研究 电话:.通信作者:王梦玉()女在读博士研究生主要从事废水处理与资源化的研究 :.工业园区碳排放多因素分解及其与经济发展的脱钩关系周东朋王梦玉李俊杰李青云李久义(.中国空间技术研究院北京.北京交通大学 环境学院北京)摘 要:综述分析了工业园区碳排放核算范围和基于一维或二维脱钩模型的工业园区碳排放与经济发展脱钩关系并讨论了基于 分解方法和 脱钩模型构建的脱钩效应模型中各因素对脱钩关系的影响程度为工业园区碳排放清单确立、脱钩程度分析、驱动因素识别和综合评估等方面提供参考 在此基础上建议工业园区应合理制定碳排放清单多维度考量碳排放驱动因素构建更为全面的指标体系关键词:工业园区碳排放脱钩关系 分解中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.:工业园区是全球经济发展的共同模式指一定地域空间范围内共享基础设施、产业集群的特定分区 截至 年 月国家级和省级工业园区共有 家 工业园区实现了全国以上的工业产出是我国经济发展的重要支撑 然而工业园区粗放式发展也使其成为中国能源的主要消费者(占全国能源消耗的)和温室气体排放源(占温室气体排放的)造成了能源的过度消耗和环境的严重污染一些国家层面的方案旨在升级现有的工业园区以减轻工业园区开发和运营的负面影响在保护生态环境的同时增强经济活力以期实现经济发展与环境压力脱钩促进工业园区绿色转型 但不同工业园区在经济、产业、环境和社会影响方面具有不同特点造成园区发展类型和发展阶段差异显著 因此基于工业园区自身发展阶段因地制宜地制定减排路径对于我国向低碳经济转型并实现减排目标具有重要意义 本文探讨了工业园区碳排放清单的建立、碳排放脱钩状态的判断和碳排放驱动因素的识别以期为中国工业园区走可持续发展道路提供行动指导与决策支持 工业园区碳排放清单建立构建工业园区碳排放清单是分析园区排放模式并进一步确定其驱动因素和制约因素的第一步基于空间边界和生命周期视角工业园区碳排放核算主要涉及三个范围见图 范围 排放是由化石燃料燃烧、工业生产、废物处置引起的工业园区边界内排放范围 排放是指边界内外购热力、电力消耗引起的排放范围 排放反映了边界外通过供应链所引起的排放如进口产品、航空和船舶的燃料燃烧等 范围 和范围 的排放分别从生产和消费的角度出发描述了工业园区边界内排放的可以为减排路径提供行动指导 范围 的排放从消费的角度提供了对园区供应链进一步的了第 期周东朋等:工业园区碳排放多因素分解及其与经济发展的脱钩关系解但范围 的排放对于特定工业园区探索低碳发展路径没有很强的指导意义日本工业园区大多建立了比较成熟的碳核算体系如川崎生态城其碳排放核算涉及范围、范围 和范围 的排放这主要是因为川崎生态城侧重于从全生命周期的角度计算碳足迹 韩国工业园区更加重视能源共生网络建设其碳排放核算范围主要关注范围 的排放 等为我国工业园区制定的碳排放清单主要关注范围 和范围 的排放 其中范围 的排放包括 种化石燃料燃烧产生的直接排放和热力、电力的能源输入范围 的排放以净外购热力/电力计算以避免与范围 的排放造成双重核算图 工业园区碳排放核算范围.工业园区碳排放脱钩程度分析排放与经济增长脱钩意味着两者呈非正相关 一个工业园区的低碳水平和可持续发展能力可通过园区 排放与经济增长的脱钩程度判断 目前 脱钩模型是衡量碳排放与经济发展脱钩状态的最广泛应用方法.一维脱钩模型分析 于 年引入脱钩指数来量化经济增长与环境压力的异步变化排放与经济增长的脱钩指数可通过式()计算:/()式中 为脱钩指数其对基准年的选择不敏感也不受统计维度差异的影响 为基准年与目标年之间碳排放变化量 为基准年与目标年之间经济效益变化量为基准年碳排放量为基准年经济效益依据脱钩指数的临界值排放与经济增长之间的关系可细分为 种脱钩状态(图)包括绝对脱钩、相对脱钩、增长耦合、扩张负脱钩、强负脱钩、弱负脱钩、衰退耦合和衰退脱钩 绝对脱钩是理想状态即经济效益增加同时碳排放量减少属于挖潜发展型 相对脱钩状态表明碳排放与经济同步增长且碳排放增长速度低于经济增长速度属于集约扩张型 增长耦合状态下碳排放和经济产出均呈增长趋势且增速大致相等属于低效扩张型 扩张负脱钩状态的经济增长以增加碳排放为代价且碳排放增长速度高于经济增长速度属于低效扩张型强负脱钩是最不利的发展状态即经济衰退碳排放量增加属于粗放扩张型 弱负脱钩状态意味着碳排放与经济同步下降且碳排放减少速度低于经济衰退速度属于发展迟滞型 衰退耦合状态下碳排放和经济产出均呈下降趋势且降速大致相等属于发展迟滞型 在衰退脱钩状态下碳排放与经济产出同步下降且碳排放减少速度高于经济衰退速度属于发展迟滞型 等采用一维 模型对我国 个绿色工业园区进行碳排放与经济发展脱钩状态评估研究发现其中有 个园区处于绝对脱钩状态 但这些园区仅在碳排放减少或经济增长的单方面表现出较大优势没有园区在两个方面均表现出色表明我国工业园区在实现减排目标方面还存在较大差距图 一维脱钩模型脱钩状态判断标准.二维脱钩模型分析一维脱钩模型不能区分经济发展水平对工业园区碳排放脱钩状态的影响 若只以脱钩指数判断工业园区的可持续发展状况便不能准确区分工业园区的发展类型和发展阶段 基于此夏勇和钟茂初、等结合 模型(公式)和 脱钩模型推导出人均生产总值()与 脱钩指数之间的关系(公式)构建以人均 为横坐标轴 脱钩指数为纵坐标轴的直角坐标系 将人均 加入脱钩状态的判定标准进一步对脱钩状态进行全新分类 ()()()式中代表 年人均 排放量代表 年人均代表常数项和分别表示人均的一阶和二阶系数且 应用化工第 卷基于 提出的脱钩理论将 .和.设为纵坐标轴的临界点 同时 将对应的、.、.设为横坐标轴的临 界 点 分 为 低 收 入(.)、中 低 收 入(.)、中高收入(.)种经济发展水平将 分为增长和衰退两种情景讨论 利用二维脱钩模型可得到 种脱钩状态(图)为更好地将二维脱钩模型的 种脱钩状态与一维脱钩模型的 种脱钩状态进行比较 等和 等对每种脱钩状态进行了评分具体评分见图 图 二维脱钩模型脱钩状态判断标准.当一个工业园区的经济发展水平处于增长期时绝对脱钩是最理想的脱钩状态其在一维脱钩模型中被赋予最高分值 分 见图 二维脱钩模型的高收入状态与一维脱钩模型相同状态的分值相当且 种经济发展水平的得分依次递减在相同经济发展水平下对角线以上的脱钩状态劣于一维脱钩模型的脱钩状态而对角线以下的脱钩状态优于一维脱钩模型的脱钩状态 同一经济发展水平对应脱钩状态的得分沿纵坐标轴依次递减当一个工业园区的经济发展水平处于衰退期时衰退脱钩是相对理想的脱钩状态 由于经济发展是工业园区可持续性发展的驱动因素所以衰退脱钩 在 一 维 脱 钩 模 型 中 被 赋 予 分 见图 二维脱钩模型的高收入状态与一维脱钩模型相同状态的分值相当且 种经济发展水平的得分依次递减 在相同经济发展水平下对角线以上的脱钩状态优于一维脱钩模型的脱钩状态而对角线以下的脱钩状态劣于一维脱钩模型的脱钩状态同一经济发展水平对应脱钩状态的得分沿纵坐标轴依次增加 工业园区碳排放驱动因素识别有效识别驱动碳排放变化的因素对工业园区寻求低碳转型路径至关重要 碳排放因子的分解分析方法主要有 模型、生产分解分析()、结构分解分析()和指数分解分析()模型最早由 等提出用于分析环境压力的驱动因素 等通过扩展 模型揭示了经济因素、能源结构、产业结构和技术水平对我国 个绿色工业园区碳排放的影响程度 研究表明经济因素、能源结构和产业结构是低耗能园区碳排放的驱动因素而高耗能园区更有必要发展高新技术产业提高技术水平以减少 排放 但 模型具有残差项会对结果的分析不完整 方法主要从生产理论的角度揭示生产技术和技术效率等与生产相关的因素对碳排放的影响但其缺乏能源结构和产业结构等驱动碳排放变化的重要因素 方法基于投入产出表从经济的角度分析影响 排放因素但数据采集的难度限制了其应用 与 和 相比 方法更易于操作可用于任何级别的分析 方法有多种衍生形式其中对数均值 指数()以其分解无残差、计算简单等优点成为应用最广泛的因子分解方法并在国家、省和行业层面进行了大量研究 依据 等和 等的研究工业园区可以采用 方法将影响碳排放量变化的因素分解为碳排放系数效应、能源结构效应、能源强度效应、研发效率效应、研发规模效应和人口规模效应 碳排放系数一般不会发生显著变化因此碳排放系数的影响可不纳入研究 因子之间的关系如公式()所示 ()式中 为碳排放系数效应 为能源结构效应 为能源强度效应 为研发效率效应 为研发规模效应 为人口规模效应各因素对 排放量的贡献分别由式()式()计算 若其值为正值则表示该因素导致 排放增长若其值为负值则表示该因素减缓了 排放增长 将 脱钩模型与 方法结合可进一步评估能源结构效应、能源强度效应、研发效率效应、研发规模效应和人口规模效应对脱钩指数的贡献值如公式()所示 当 时贡献值越小表示对脱钩过程的贡献度越大而当 时贡献值越大表示对脱钩过程的贡献度越大第 期周东朋等:工业园区碳排放多因素分解及其与经济发展的脱钩关系 ()()()()()()()()()()()()()式中 表示能源类别包括煤炭、石油、天然气、核能、水电、可再生能源、热力和电力等表示能源 的 排放量 表示总能耗 表示园区总人口表示能源 的能源消耗比例为 表示能源消耗强度为 表示研发效率为 表示研发规模为()/()式中为总脱钩指数、和分别为能源结构效应、能源强度效应、研发效率效应、研发规模效应和人口规模效应对脱钩指数的贡献值 结束语本文围绕工业园区的碳排放来源、脱钩状态、驱动因素等开展全方位分析 碳排放清单建立利于摸清工业园区排放现状 在此基础上采用脱钩模型进行碳排放与经济增长的脱钩程度判断并基于指数分解分析明确能源结构、能源强度、研发效率和研发规模等因素对脱钩程度的贡献 工业园区在实现减排目标方面还存在较大差距为其量身定制减排路径需要在碳排放清单制定方面付出巨大努力 在碳排放因素分解方面目前研究侧重于能源和技术水平对碳排放的影响 未来可增加生产过程、回收利用等维度考量构建更为全面的指标体系参考文献:.():.():.刘晓宇周长波任慧等.工业园区清洁生产审核推进现状与建议.中国环境管理():.:.:.:.赵若楠马中乔琦等.中国工业园区绿色发展政策对比分析及对策研究.环境科学研究():.():.:.:.():.傅俊越周启刚.重庆市碳排放及主要污染物的环境库兹涅茨曲线特征研究.应用化工():.曹磊刘珊董小林等.城市工业“三废”与经济发展的 联合分析.应用化工():.:.:.():.():.夏勇钟茂初.经济发展与环境污染脱钩理论及 假说的关系 兼论中国地级城市的脱钩划分.中国人口资源与环境():.:.:.():.:.(下转第 页)第 期王昆伦等:丙烯酸基高吸水性树脂的研究进展:.牛育华赵轩张昌辉等./膨润土增强型保水剂的制备与性能研究.现代化工():.():.王国贺于洁李平等.(/)高岭土耐盐性高吸水性树脂的制备及性能研究.化工新型材料():.季赛舒梦婷许永静等.聚丙烯酸/高岭土复合高吸水树脂的制备及结构性能研究.合成纤维工业():.刘立华刘冬莲沈玉龙等.聚丙烯酸钠/高岭土复合高吸水性树脂的制备及性能研究.南开大学学报(自然科学版)():.王钰轩俄胜哲袁金华等.凹凸棒石在农业及环境领域的研究现状及进展.磷肥与复肥():.彭勇刚纪俊玲汪媛等.海藻酸钠聚丙烯酰胺/凹凸棒土复合水凝胶的吸附性能研究.印染助剂():.刘忠魏葆婷周芮等.羧甲基纤维素/聚丙烯酸/坡缕石高吸水树脂的制备和性能.塑料科技():.王松杨勇.凹凸棒土/聚丙烯酸钠保水保肥树脂制备及性能.安徽农业科学():.刘韩王倩张帆.丙烯酸基水凝胶处理重金属废水的研究进展.化学通报():.:.():.:.().():.():.:.黄强.一种新型土壤改良剂的制备及性能研究.环境污染与防治():.:.:.(上接第 页).:.:.:.:.:.():.:.:.:.:.:.:.():.:.:.:.:.:.:.