温室气体排放现状范文
时间:2023-12-22 17:48:31
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篇1
中图分类号:TE08 文献标识码: A
一、污水处理过程中温室气体排放研究的意义
污水处理厂主要温室气体的排放源是能量消耗、药品消耗和生物转化,其中能量消耗及药品消耗引起的GHG(温室效应气体)排放量占总排放量的50% -70%。在典型的二级城市污水处理厂电耗中,污水提升占10%-20%,污水生物处理(主要用于曝气供氧)占50%-70%,污泥处理占10%-25%。污水处理的生物处理阶段的能源消耗最多,引起的温室气体排放量最高。
根据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》将N2O排放量折算为CO2当量排放量,则2003一2009年污水处理的N2O排放量约占温室气体排放总量的50%。污水处理中产生的N2O 90%来源于生物处理的脱氮过程,且脱氮过程的需氧量占生物处理过程总需氧量的50%,曝气供氧类能耗也将占生物处理过程总曝气供氧类能耗的50%。因此脱氮过程是污水处理厂的温室气体的排放主要来源。
分析传统脱氮过程温室气体的排放来源和产生途径,可以明确脱氮过程中温室气体排放的关键因素,提出降低温室气体排放的措施。分析各种新型脱氮工艺的特点,并结合脱氮过程温室气体排放的关键因素,可得出各种新型脱氮工艺的温室气体排放情况,通过比较选出温室气体排放量较低的脱氮工艺,指导污水处理行业的低碳运行。
污水处理温室气体排放研究的最终目的是寻求温室气体减排途径,但污水处理温室气体的排放问题不可能仅通过一项措施的实施得到根本解决,需要根据实际情况,综合考虑当地的自然地理及经济条件、实际的污水水质水量情况、污水处理工艺类型及运行条件等因素,确立合理可行的温室气体减排方案。
二、污水处理过程中的温室气体排放现状
1、污水处理中N2O的排放
目前污水脱氮过程中排放的N2O总量约为(0.3-3)×109t/a,已知的污水处理过程中的N2O源与汇不能平衡,约有40%的源还不清楚;Kampschreu等对前人研究的总结表明,小试污水脱氮可能有0%-90%的氮转化为N2O释放,污水厂污水脱氮中转化为N2O释放的氮为0%-14.6%;N2O是不完全硝化或不完全反硝化的产物,影响N2O产生与释放的因素有DO、C/N及微生物种群等,同时污水厂的设计与运行条件对N2O的释放也有很大的影响。
污水厂N2O的排放主要是活性污泥单元,其它可能排放N2O的单元包括沉砂池、初沉池和二沉池。研究表明,污水厂排放的N2O中活性污泥单元、沉砂池和污泥储存池分别占90%、5%和5%。其中,沉砂池排放的N2O随下水道污水中NO2浓度增加而增加。
污水厂排放N2O产生于处理工艺中的缺氧阶段。在缺氧阶段,小部分N2O直接排放,大部分溶解于水中;在曝气阶段,溶解的N2O因曝气作用而逸出,但由于N2O在水中有相对较高的溶解度,从水中逸出速率很慢,其整个释放过程会延续至出水流入河流后,且曝气阶段的释放量远小于出水释放量。
2、污水处理中CH4的排放
污水厌氧处理产生的污泥量少,能耗低,而且所产生的CH4可以回收利用。采用厌氧工艺的污水厂排放的CH4按其来源可分为进水中溶解的CH4和厌氧环境生成的CH4,其中进水中溶解的CH4主要来自于污水在管道输送过程中的厌氧反应。
污水厂郊区化造成污水输送距离长,管道中的厌氧环境会在污水输送过程中产生大量CH4。Guisasola等和Foley等研究了污水管道中CH4的形成,发现水力停留时间HRT越长或污水接触管道的表面积与体积比(A/V)越大,污水管道中产生的CH4越多。污水溶解性COD=200 mg/L,当A/V=26.7 m-1,HRT=8.5 h,甲烷产量27.5 mg/L,HRT=4.5 h,甲烷产量25mg/L;A/V=13.3 m-1,HRT=4.5 h,甲烷产量22.5 mg/L,CH4的产生减少了污水中的可生物降解COD,加剧了生物脱氮与除磷间的碳源竞争,对后续生物处理不利;而由于产甲烷菌和硫酸盐还原细菌对有机物的竞争,CH4会影响污水管道中硫化物的产生。但关于污水厂进水溶解CH4含量的研究却鲜有报道。
污水厂CH4的排放主要来源于厌氧区、污泥浓缩区和污泥储存区。对于有污泥厌氧消化装置的污水厂,污泥厌氧消化是污水厂CH4的主要来源。污泥中溶解的CH4部分从消化池、污泥浓缩池和储存罐逸出释放,剩余的CH4将在后续处理过程中逸出释放,例如消化污泥脱水过程。曝气阶段,水中溶解的CH4在机械曝气作用下会促使溶解态CH4逸出释放,或者被活性污泥中的微生物氧化。关于活性污泥系统氧化CH4的报道不多。表1为几个实际污水厂的CH4排放情况,由表1可知,污水厂无污泥消化时CH4排放量一般低于有污泥消化。无污泥消化时平均CH4排放量为0.0070 kg/(kg进水COD),有污泥消化时则为0.0085kg/(kg进水COD)。Kralingseveer污水厂10月的CH4排放量高于4月,这是因为其10月平均温度(19℃)高于4月(10℃ ),低温下产甲烷菌活性较低,且CH4溶解度高,所以CH4排放量低。
3、人工湿地温室气体排放
人工湿地利用自然生态系统中的物理、化学和生物的协同作用来实现对污水净化,使水质得到不同程度的改善,实现污水生态化处理,比较适合于处理水量不大,管理水平不高的城镇污水和分散式污水处理。人工湿地在去除污水中的有机物和重金属方面具有优势,但也是温室气体的排放源,其温室气体排放量是天然湿地的3-11倍,所造成的温室效应甚至会抵消脱氮除磷所带来的环境效益。影响人工湿地污水处理过程温室气体排放的因素有湿地植物种类、污水性质、曝气量等。
4、CO2的产生与排放
在整个污水处理厂的运行过程中,温室气体的排放包括两部分:一是直接排放,包括污水处理和污泥处理过程中产生的温室气体;二是间接排放,主要是污水处理过程中消耗的能量和物料引起的温室气体排放。污水处理过程中CO2的产生包括直接排放和间接排放两个方面。在目前国际上的碳核算标准中,将生物分解产生的CO2归为生源碳( bio-gen-is carbon),沼气和污泥归为生物燃料或可再生能源,无论是生物分解还是沼气或污泥燃烧产生的CO2都不纳入碳排放的计算与平衡。而一些学者认为,城镇污水中的一部分碳素源于化石燃料,应将其产生的CO2纳入碳排放计算,因此污水中有机物降解而产生的CO2是否计入碳排放存在争议,目前还没有形成一致的意见或成熟的计算办法。污水生物脱氮过程中,参与反应的碳源被生物分解将会引起CO2的直接排放,而该碳源中无机碳源部分并非来源于生物质碳,因此本文将把污水生物脱氮过程中,无机碳源造成的CO2的直接排放计入温室气体排放量中。
三、减少污水处理过程中温室气体排放的具体措施
1、引入CH4转化技术,使少量的无法经济回收利用的CH4转化为其他低GWP物质。CH4作为外部碳源反硝化的机理有:好氧甲烷氧化耦合反硝化(Aerobic methane oxidation coupled to denitrification简称AME-D)、厌氧甲烷氧化耦合反硝化(Anaerobic methane oxidation coupled to denitrification简称ANME-D)和甲烷氧化耦合同步硝化反硝化(Methane oxidation coupled to SND,简称ME-SND)。以CH4为外部碳源的反硝化转化技术,可使CH4转为CO2的同时使NO3-还原为N2,能在减少CH4排放的同时,去除污水中的氮,尤其适用于处理高氮、低碳源的污水,如填埋龄长的垃圾渗滤液。以含60%CH4的填埋气为外部碳源处理垃圾渗滤液,SBR、滴滤池、流化床反应器,反硝化速率以NO3--N计,分别为60、150和550mg/(L・d)。
2、兴建污水处理设施,提高污水处理率,以厌氧消化池代替厌氧塘处理污水,回收污水和污泥处理过程产生的CH4。当污水处理率接近100%时,城市污水处理所排放的温室气体的GWP呈下降趋势。
3、采用温室气体产生量少的污水处理技术。对于含氮浓度高的污水,如污泥脱水上清液、垃圾渗滤液、工业污水,一般采用以下两种方法脱氮:一是自养硝化接异养反硝化;二是部分亚硝化接自养厌氧氨氧化。两种方法脱氮率均达90%,但异养反硝化会产生N2和相当量的NO2与N2O,厌氧氨氧化工艺排放的气态氮较少,还会减少CO2排放。采用第二种方法处理含氮浓度高的污水,可大大减少CO2排放。
4、紫色非硫光合菌在厌氧条件下将污水中的有机物同化为生物质,作为动物饲料、肥料或提取聚经基链烷酸酷(可降解塑料)的原料,同时吸收CO2而无温室气体产生,开发利用紫色非硫光合菌处理污水的新技术值得重视。
结束语
综上所述,污水处理过程中温室气体的排放在很大程度上严重影响着空气质量,因此,需要采取措施减少温室气体排放,实现污水处理的节能减排,随着经济以及科学技术的发展,污水处理过程中温室气体排放逐渐科学化合理化,真正意义上实现节能环保。
参考文献:
[1]彭洁。 城市污水污泥处置方式的温室气体排放比较分析[D].湖南大学,2013.
[2]华佳,张林生。 污水处理过程中的温室气体减排探讨[J]. 环境科学与技术,2013,12:223-227.
篇2
关键词:火电企业;温室气气排放;减少
中图分类号:X16 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2012)35-0012-03
一、我国火电企业温室气体排放现状
我国经济正处于一个蓬勃发展的状态中,同时,随着经济的增长,各种环境问题也应运而生,并显得日益严重。其中,降低温室气体的排放成为当今国际社会面临的重要问题之一。有关数据显示,在我国有近80%的二氧化碳排放来自煤炭的燃烧,而50%左右的煤炭是用于火力发电,在火电企业中绝大部分是利用燃烧煤炭来进行发电的。因此,怎样减少火力发电企业的温室气体排放,以实现“十二五”计划期间单位国内生产总值能耗比2010年下降16%的目标,成为当前我国节能减排的重点之一。由于火电企业燃煤量的比例之大,因此减少温室气体排放成为我国火电企业实现竞争力提升的重要举措。
图1中的数据是利用火电企业供电耗煤量,根据马宗海(2002)提供的计算温室气体排系数的方法:
其中,根据经验,发电运行量占比大约为78%。
根据上述公式算的火电企业排放系数如图1。从趋势图1可以看出,我国火电企业温室气体排放系数在逐渐减少,即生产单位千瓦时所排放的温室气体数量在不断的减少的通道中,但离“十二五”的目标还有一定的距离。
关于怎样减少火电企业的温室气体排放的问题,国内一些学者已经做了一些研究。刘丽娟等(2012)通过建立火电企业的节能减排系统动力学模型,对火电企业节能减排进行分析,并用实际例子模拟调控不同参数对体统的影响,为政府实施节能减排政策提供了参考。冯明等(2010)以节能减排信息化应用的共性需求为出发点,提出了一种新的节能减排信息化框架,并对关键技术进行的进一步的展望。这些研究给我国火电企业减少温室气体排放提供了一定的参考。也有学者提出要通过调整产业结构,提高水电、风电及核电在电力产业中的应用,以降低火力发电的比重,从而减少煤炭消耗,降低温室气体的排放。虽然其他来源的电能具有很大的发展潜力,而且发展的速度很快,但是由图2可以发现,在近10年中,我国火电企业发电量的比重并没有减少,始终保持在总发电量的80%以上,火电发电的重要地位并没有动摇。因此,在调整电力产业结构的同时,开发水电、风电等从长期而言具有战略意义,但就目前在火电企业发电量仍占主导地位的情况下,直接减少火电企业自身的温室气体排放量,依旧是当前需要面临的重要挑战,也是解决当前温室效应的最有效途径之一。
二、火电企业信息化减排构架
企业信息化建设从20世纪80年代开始,此时主要用于数据的基本处理和分类等。20世纪90年代至20世纪末,是计算机用于企业管理的探索阶段,企业管理的信息化概念逐渐被提出,针对发电企业的管理信息系统只是刚刚涉及,并没有被完整的提出。从上世纪末开始,大量的发电企业纷纷建设各自的管理信息系统,从而大量的节约了搜集数据的成本,劳动生产率也有了很大提高,降低了运行工人的劳动强度。
图1所显示的单位千瓦时所排放的温室气体数量在不断减少这一趋势,一方面原因是由于燃烧技术、热电转化技术以及电传导技术的提高。但技术的发展终究会遇到一定的瓶颈,此时优化整个生产、管理和营销流程成为重中之重。信息化的出现使的火电企业优化了内部资源配置、提高了完成信息加工处理和能力,从而直接或者间接地减少了温室气体的排放。
图3给出了火电企业信息化对温室气体排放的构架图。火电企业的信息化包括两个部分:一是建立生产控制信息化系统。该系统包括设备管理系统、运行管理系统、任务管理系统、生产技术管理和安全监察管理系统。通过该系统,火电企业的运行和管理人员可以监测到大量发电机组实时数据,掌握系统运行动态,自动的对各种动态指标进行统计,同时也为之后提出进一步优化方案提供数据支持,为提示各种定期工作,记录各种日志的检查提供方便;对设备进行技术监督,及时掌握各类设备的技术状况,为预防性检修提供科学依据;在完成主要的功能之余,也可以辅助管理人员对安全工作进行指导、统计和考核。更重要的是,在生产过程中建立可控制生产流程的系统,可以在既定的技术水平下,从非技术角度促使工艺优化、降低能耗。这种优化往往比直接改进技术要更有效果。如在企业制定的生产指标和生产计划中,通过作业计划、作业标准、工艺指标等自动控制系统,在通过对原始数据的汇总、分析,促进火电企业在发电过程中的中提优化和全面控制,提高生产效率,降低生产成本。同时该系统可以对与电厂的设备维护和维修工作紧密相关的主要业务过程进行管理,从而提高设备的可靠性及可利用率。总之,该系统优化了在发电过程中的工艺流程,提高劳动生产率,降低物料损耗,最终有实现直接减少温室气体的排放的目的。二是建立生产计划、目标和资金管理系统。该系统从企业管理的整体角度出发,着力于生产计划、目标和资金的管理,强调事前计划和事中控制。火电企业借助该信息系统,可以平衡在有限资源、煤炭价格变化和社会需求等多方压力下的生产计划,达到一个企业的优产目标。同时在优产和减少温室气体排放的过程中,可以更加合理的使用有限的资金,使其发挥更大的作用。通过信息化手段,合理地对企业的各种资源进行配置,最终可以间接达到减少生产过程中温室气体的排放量。
三、火电企业信息化建设自身对温室气体排放的影响
火电企业信息化建设后会对该行业的温室气体排放有着积极的作用已经显而易见,但是,在信息化平台的建设过程中也会产生能源损耗,并排放温室气体。因此,火电企业进行信息化建设,一方面增加了火电企业温室气体排放的来源,另一方面也有效地解决了传统发电工艺中资源配置不合理的缺陷,对于全球变暖而言,它是一把双刃剑。火电企业信息化建设是否具有经济性,也是值得考虑的重要问题。最新研究表明,信息行业基础设置建设及相关产品制造越占全球温室气体排放的2.5%。同时,全球电子可持续发展推进协会(GeSI)了《智慧2020:建立信息时代的低碳经济》报告。报告中指出,到2020年,全球碳脚印将达到519亿吨二氧化碳当量,其中有信息与通信技术行业本身直接产生的二氧化碳14亿吨。但是,通过其他企业的信息化建设可以使总排放量减少78亿吨,占全球二氧化碳排放的15%,这是信息与通信技术行业本身所造成的二氧化碳排放的5倍以上。从该报告的分析结果可以看出,虽然信息化建设本身会产生温室气体排放,但其企业有效地使用信息与通信技术可以大大减少其他行业温室气体的排放。火力发电是我国电力的主要来源,本身具有很大的规模效应,很多生产工艺过程和数据采集等只通过人工管理很难达到最优水平,信息化建设可以利用先进的计算机技术代替人工管理,不仅能达到减少人工成本的目的,还能是温室气体排放处于实时监控之中,其对减少温室气体排放的效果比小规模行业更好。
四、火电利用企业信息化减少温室气体过程中注意的问题
虽然信息化建设可以优化企业生产工艺与生产管理,但该系统的建立并不是一蹴而就的。国外已经有了比较先进的信息化系统,但我国对其建设还需要不断的探索,最终找到适合我国火电企业的信息化构架。在这条利用先进技术的曲折道路上,也应注意以下一些问题。
(一)领导层的高度重视
我国火电企业信息化建设要求遵循“统一领导、统一规划、统一标准”的三统一原则,同时信息化所建设的生产控制信息化系统和生产计划、目标和资金管理系统是领导决策层管理思路、管理理念一起工程师的具体实现,领导层对于减少温室气体排放的节能减排理念也会在信息化系统建设中得到充分的体现。因此,所有信息化系统从规划、调研、分析、设计开始,必须得到企业相关领导的重视和参与,领导层对于企业管理的认识和对未来发展的把握,对社会责任的理解与执行力度,决定了管理信息系统的建设水平和发挥其减少温室气体排放效能的大小。同时,信息系统的建设对整个企业的管理会带来岗位的调整、工艺流程的转变,这些都需要领导层的大力支持再能得到坚持不懈地贯彻。
篇3
【关键词】能源消费结构,温室气体排放,新能源
我国近几年气象问题频发,如:酸雨,雾霾等,严重影响了人们的日常生活。那么是什么导致全球变暖呢?温室气体排放问题出现在我们眼前,而能源消费结构与温室气体排放息息相关。因此,基于能源消费结构的我国温室气排放问题的统计分析显得尤为重要。研究能源消费结构与温室气体排放的关系也为我国调整能源战略,引导我国国民经济朝着新的能源消费结构方向理性发展提供了理论支持。
一、我国能源消费结构现状
2010年至今,我国不断优化能源消费结构,持续加快推进大型煤炭基地、大型煤电基地建设,并着重推进大型核电、西电东送、西气东输工程等方面的建设,加强新能源的开发和利用。
本文主要研究的能源有:煤炭,石油,天然气,水电、风电、核电。
如表1所示,2010-2012年, 中国煤炭消费量占能源消费总量均占66%以上, 虽然在2012年有所下降,但是从能源消费结构来看, 煤炭依然在中国能源消费总量中占主导地位,这与中国煤炭资源丰富有着必然的关系。随着中国天然气工业和水电、核电、风电事业的发展, 煤炭消费比例呈下降的趋势,但是全国能源消费总量都超过32000亿吨, 逐年增长, 从能源消费总量环比增长速度来看,增长趋势不明显,但仍应引起重视,一个事实即是:能源消费总量在持续增加,能源消费结构仍有优化的空间。
二、能源消费结构与温室气体排放的关系
与能源消费结构相关的温室气体主要包括三种气体:二氧化碳,甲烷,氧化亚氮。下面分别分析了能源消费结构与这三种主要温室气体排放的关系。
(一)能源消费结构与二氧化碳
如表2所示,2011-2012年,随着煤炭消费比重的下降,新能源消费比重的增加,我国二氧化碳平均浓度下降,温室气体排放情况有所改善。CO2是最重要的温室气体,对温室效应的贡献约占全部温室气体的67%,目前在大气中浓度已达389.6ppm,比工业革命前的浓度(278ppm)高41%,在2011年至2012年间,二氧化碳浓度约390ppm,是造成气候变暖的主要原因,也是目前全球最关注的温室气体。现在普遍认为,人类活动造成了大气中二氧化碳的快速增长,其中一次能源燃料是产生二氧化碳的最多来源,一次能源燃烧中以含碳量最多的煤炭燃烧贡献最大,中国作为发展中国家,虽然与美国、日本、德国等发达国家相比,中国人均能源消费量和由此而产生的人均二氧化碳排放量远低于这些国家,但单位能源所创造的产值也仍处于较低的水平,这就是中国能源消费总量始终保持较高的水平的原因。
(二)能源消费结构与甲烷
如表3所示,2011-2012年随着天然气消费比重的增加,我国甲烷平均浓度增加,说明甲烷的排放与天然气的消费比重有关,随着天然气消费比重的增加而上升。甲烷是仅次于二氧化碳的重要温室气体,甲烷的浓度继续保持着稳定的增长,浓度达到1809ppb,目前大气甲烷浓度已达到如此高的水平,并且仍在继续增加。现在甲烷对温室效应的贡献约为26%仅次于二氧化碳,且相对增温潜力却为二氧化碳的21倍。在甲烷气体的各种排放源中,一次能源的开发和利用是重要来源。从全球范围来看,人为源约占总释放量的58%~79%,而其中的21%左右又与一次能源燃料的生产和使用有关。总体来说全球能源方面,甲烷在空气中排放主要来源于煤矿、石油、天然气开采过程的泄漏。,生物质燃烧排放是中国能源领域的第二大甲烷排放源。生物质燃烧排放的甲烷主要来自于生物体的不完全燃烧过程。甲烷排放到空气中是多方面的,我们需要控制其源头,防止其排放超标。
(三)能源消费结构与氧化亚氮
如表4所示,2011-2012年,随着煤炭消费比重的下降,石油消费比重大致不变,我国氧化亚氮平均浓度下降,说明氧化亚氮的排放会随着一次能源消费比重的下降而减少。氧化亚氮也是大气的微量气体成分,其平均浓度有所下降。且氧化亚氮对温室效应的贡献同样有所下降。氧化亚氮在大气中的浓度相对较低。但它对全球变暖的贡献不可小视。因此,应高度重视氧化亚氮在大气中浓度的增加。氧化亚氮排放同样来自一次能源。虽远小于自然土壤、水体等天然排放源,但它也是主要排放源,并且进行氧化亚氮减排较调控天然源见效更快。中国对一次能源燃烧和生物质燃烧过程氧化亚氮排放量约占全国氧化亚氮排放量的12.4%和1.9%。总的来说,中国对能源领域氧化亚氮排放量研究较其他两种气体要薄弱得多,目前关注较多的是循环流化床燃烧过程氧化亚氮的排放研究,对于其它氧化亚氮排放源则研究相对较少,因此,在利用有限数据进行氧化亚氮排放量的估算时存在着很大的不确定性。因此,我国一方面与要需要精确氧化亚氮排放量,一方面要减少及控制氧化亚氮排放量。
三、结论
由于我国经济的飞速发展,我国不暇顾及能源消费结构的优化问题,导致能源消费结构未能适应当前新能源、可再生能源及清洁能源开始大力开发和利用的情况,从而使得我国温室气体排放问题日益严重。综合上述研究,得出结论:能源消费结构与我国温室气体排放问题有关,2012年与2011年的能源消费结构的变化使二氧化碳平均浓度(ppm)、甲烷平均浓度(ppb)上升, 氧化亚氮平均浓度(ppb)有所下降。
四、能源消费结构优化措施
中国能源消费结构的优化主要在于能源系统的优化,能源系统优化是一个长久工程,也是一项非常艰巨而繁琐的工作。
大力开发和完善风电、水电、核电技术,进一步发展风电、水电和核电工程。我国这方面的经验丰富,且具有丰富的资源。现在我国各方面技术取得了长足的进步,但仍需要各方面的支持和广大民众的理解。核电虽然有泄漏的危险。但只要做好安全措施,并有效的利用,都是利国利民的。水电是我国长久以来比较关注,我国水电工程日趋完善。大力发展这三种能源,提高其消费比重,降低煤炭、石油的消费比重,可以减少温室气体排放。
着重研究和推广煤清洁技术。我国煤炭消费比例常年高居不下,那么我们可以从降低污染的角度出发,降低其对空气的污染。煤炭的清洁处理主要是煤净化。煤净化后,温室气体排放量就能得到有效控制。不管是从近期还是从长远来看,都能够实现能源消费结构优化。
参考文献:
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关键词 系统动力学;温室气体排放;低碳;重庆市
中图分类号 Q148:X321 文献标识码 A
文章编号 1002-2104(2012)04-0072-08 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.014
中国是世界上温室气体排放增长最为迅速的国家,2001-2006年间中国的碳排放增长了近两倍。城市作为人类生产和生活的中心,在经济社会发展中起着举足轻重的作用,其人均能耗是农村地区的3.5倍,超过75%的温室气体从城市产生[1]。因此,在全球气候变暖和快速城市化的背景下,开展城市温室气体减排研究十分迫切。
系统动力学模型作为一种综合的仿真模型,适用于模拟能源部门间的供给与消费关系,并实现经济增长、技术进步、环境排放等诸多因素相互作用的因果影响,在对能源供应和需求技术详细表述的基础上,通过外生的情景假设驱动,有效协调人口、经济、资源与环境间的复杂动态反馈问题。因此,系统动力学模型已广泛应用于国家、区域或城市以及行业等多尺度下能源消费、供需调控、产业结构调整、温室气体排放与管理的综合研究中。
国家层面:李明玉[2]和宋世涛等[3]都对国家尺度能源供给与消费的供需关系进行了系统动力学建模的综述与分析,就影响国家能源供需关系的子系统结构和过程模拟进行阐述。朱勤等[4]建立分析人口-消费-碳排放的系统动力学模型, 对人口发展、经济增长、居民消费及碳排放进行动态仿真,定量考察未来人口发展与居民消费对碳排放的影响,量化人口发展与居民基本生活需求的合理碳排放空间。秦钟[5]等人运用系统动力学模型分析了GDP增长、产业结构调整与能源消费总量及煤炭、石油、天然气、水电消费量之间的关系,并在此基础上对中国能源需求和CO2排放量进行预测。Guan等人[6]在结合生产、生活、碳捕捉与封存和能源利用效率综合考虑的基础上,基于系统动力学原理模拟不同政策和技术条件下中国未来20年CO2排放的变化趋势,并提出大力发展碳捕捉与碳封存技术是未来减排的最有效方式。
区域城市层面:Li和Huang等人[7-9]构建了能源规划利用与温室气体排放的动态系统模型,以反映不确定条件下能源可持续利用与碳减排程度的综合实现效果,并将该模型应用到加拿大Waterloo市的能源管理与决策分析中。周宾等[10]基于系统动力学方法,构建甘南藏族自治州区域累积碳足迹模型并仿真,研究区域的累积碳足迹演替情况。由此可见,系统动力学为研究能源经济系统内CO2排放的动态模拟仿真,提供了科学可行的分析工具。李玮和杨钢[11]以能源富集区中国山西省为研究对象,运用系统动力学方法构建能源消费系统的区域子系统协调发展动力学模型,通过模拟调控得出该省能源消费科学发展的最佳方案。吴建新[12]提出独立区域净碳排放的系统动力学模型,以简洁综合的系统结构和数据需求综合估算碳排放量,并在天津滨海新区的案例研究中得到与事实比较贴近的仿真结果。
部门行业层面:Stepp等人[13]评估美国交通部门温室气体减排政策的成效,在考虑政策行动的直接反馈以外,也兼顾复杂的社会经济系统产生的间接影响。Anand等人[14]开发了印度水泥工业二氧化碳排放系统动力学模型,并综合考虑了人口稳定增长、公寓节能和水泥生产工艺结构管理的政策选择对CO2减排影响。此外,系统动力学的研究方法还在废弃物处置、畜牧林业、工业等多个部门的CO2排放核算中得到应用[15-21]。
由此可以看出,系统动力学仿真模拟是综合研究复杂能源供需系统关系,模拟温室气体排放研究的有效手段,能够为科学、合理的预测与保障能源供给、促进经济可持续发展和温室气体减排提供参考依据,对实现地区社会可持续发展具有重要意义。同时,能源消费与温室气体排放的系统动力学研究在城市和行业双重层面的考虑下,目前研究还不够系统全面,对城市的能源消费与排放只有通过多行业完整的解析过程才能达到完整与接近现实,这也是本研究的出发点。
本文选择重庆作为案例城市。作为中国西部地区唯一的直辖市,重庆是全国统筹城乡综合配套改革试验区,在促进区域协调发展和推进改革开放大局中具有重要的战略地位。与地处东部、经济相对发达的城市相比,在重庆这类老工业基地探索低碳经济发展与低碳城市建设的实现模式对于广大西部地区具有较强的示范意义。而低碳城市的发展要求对城市温室气体排放进行定量核算,制定城市温室气体排放清单,掌握温室气体排放结构的基础。本研究通过系统动力学方法,对城市产业结构、经济发展因素和温室气体排放间的响应关系进行梳理与动态模拟,并预测重庆市未来温室气体排放量趋势,从而对未来重庆市发展低碳经济和低碳城市建设进行情景分析和评价,最终提出相应减排依据和政策措施。
1 重庆市温室气体排放模型构建
1.1 模型边界与建模目的
本研究将温室气体排放的系统动力学模型边界确定为重庆市行政区域范围内,综合考虑包括重庆市行政区域内部的能源消费(不包括火力发电导致的氧化亚氮的排放)、工业部门非能源消费、农牧业过程、废弃物处置过程、碳汇等过程的社会-经济-生态环境子系统及其内部变量对能源消费产生的影响以及由此产生的温室气体排放。根据重庆历史统计数据和未来发展目标、规划确定模型参数,并采用STELLA软件进行如下仿真:①模拟重庆市2011-2020年间温室气体排放系统主要变量动态变化趋势;②调控模型决策变量并进行模拟,了解不同政策情景对温室气体排放的影响。
1.2 模型系统结构分析
将重庆市温室气体排放系统分为能源供给、能源消费、温室气体排放、经济、人口、碳汇六个子系统。这六个子系统间相互联系、相互影响,形成因果反馈关系。各子系统影响关系见图1所示。
图1 重庆市温室气体排放各子系统结构关系图
Fig.1 Structural relationship among different subsystem of
greenhouse gases emission in Chongqing City
由图1可以看出能源供应子系统和能源需求子系统是模型的两大主体,CO2的排放量主要取决于能源数量和使用的能源类型。各经济部门中,普遍使用的一次能源是煤炭、石油和天然气。电作为二次能源来源于燃煤热电站、水电站、核电站等。不同类型的电站生产相同电能时排放的温室气体数量不同,因此模型把电能供应纳入研究范围。能源需求主要来自第一产业、工业、建筑业、第三产业和家庭生活。该模型重点预测经济部门和人口规模的发展情况。
1.3 模型因果关系分析
在重庆市温室气体排放系统动力学模型边界之内,着重分析对能源系统产生影响的关键因素,包括能源消费和经济发展的各个子系统,如生活能源消费、一产能源消费、工业能源消费、建筑业能源消费和三产能源消费,并对各个子系统内部及相互影响要素和联系进行分析。将温室气体排放系统各个子系统中的关键要素都包含在边界之内,相互之间发生作用,形成复杂关系网;利用反馈组成闭合回路,通过正负反馈关系来反映不同信息与动作之间的相互影响结果[22]。另外,本研究还将经济计量学的柯布―道格拉斯生产函数、奥肯定律悖论和资本存量永续盘存法融入到系统动力学模型构建中,以提高系统动力学模型解决社会经济问题的精确性和可信度。
模型中主要反馈关系环和因果关系总结如下(带有“+”号的箭头表示正反馈关系,带有“-”号的箭头表示负反馈关系):
反馈关系环:
1)能源消费一+GDP总量一+人均GDP一+生活水平一+人均生活能源消费一+能源消费
2)能源消费一+GDP总量一+工业GDP一+工业能源消耗一+能源消费
3)能源消费一+GDP总量一+建筑业GDP一+建筑业能源消耗一+能源消费
4)能源消费一+GDP总量一+第三产业GDP一+第三产业能源消耗一+能源消费
5)能源消费一+GDP总量一+固定资产投资一+资本存量一+GDP总量一+能源消费
6)能源消费一+GDP总量一-就业率一+就业人口一+GDP总量能源消费
因果关系:
1)常住人口一+就业人数一+GDP一+能源消费一+温室气体排放
2)常住人口一+固体废弃物一+温室气体排放
3)常住人口一+废水一+温室气体排放
4)建筑行业GDP一+建筑面积一+水泥消费一+温室气体排放
5)工业GDP一+工业固体废弃物一+温室气体排放
6)工业GDP一+工业废水一+温室气体排放
1.4 模型参数及方程确定
本模型的模拟时间段为2011-2020,模拟时间步长为1年。参数确定过程中所需要的历史数据主要来源于《重庆市统计年鉴1998-2009》、《中国能源统计年鉴1998-2009》、《中国农村统计年鉴1998-2009》等资料[23-26],部分模拟参数主要依据重庆市相关规划如《重庆市“十二五”规划前期研究成果汇编》、《重庆市城市总体规划》、《重庆森林工程总体规划》[27-29]等。
系统动力学模型中参数类型主要包括初始值、速率值、常数值、表函数、辅助变量值5种类型。不同类型参数及方程,主要采用以下几种方法确定:
(1)经验公式法。对于GDP与生产要素投入之间的关系,已有很多研究,得到一些经验公式值得借鉴。本研究中主要采用了道格拉斯经验生产函数,资本永续盘存,奥肯定律悖论三个经济学观点。
(2)回归分析法。对存在较大相关性的变量间的方程,借助SPSS软件,采用数学最小二乘法统计方法进行二元或多元线性回归分析,发现历史数据之间的相互规律,并进行拟合优度检验和显著性检验,进行回归分析确定回归方程。如第一产业GDP比例与城市化率关系、水泥消费量与建筑业GDP关系、人均生活能源消费与人均GDP关系等。
(3)多年算术平均值。模型中不宜采用回归分析来拟合的参数,可以采用长时间数列的历史数据的算术或几何平均值来表示参数的平均水平,规避使用数学方程牵强拟合而出现不合理的数据偏差;
(4)表函数法。模型中有些变量之间不是简单的线性关系,不能代数组合得到,而表函数作为系统动力学建模的一个重要工具,具有方便操作、易于运用等优点[30],可以处理不能通过回归分析等数学方法来确定参数的情况,实现对参数变化的精确描述。如减少林地面积、万元建筑业GDP能耗、万元工业GDP固废生产量等。
(5)参考相关文献的研究成果确定参数。如人口出生率、死亡率等数据。
1.5 模型有效性检验
系统动力学模型建立后,需要对该模型进行检验以判断模型和实际系统的符合程度,以保证模型的有效性和真实性。常用的系统动力学模型检验方法包括直观与运行检验、历史检验和灵敏度分析。
本研究在模型正常运行的基础上,选择2006-2008年重庆的历史数据和模拟数据进行历史检验。检验的变量包括常住人口、GDP、能源消费总量和温室气体排放量共四个重要数据,结果如表1所示。可以看出,4个变量各年份的模拟值与历史值均基本吻合,相对误差
表1 模型有效性检验结果
Tab.1 Validity test results of model
源消费量、废弃物处置过程温室气体排放量、农业过程温室气体排放量、畜牧业温室气体排放量、碳汇,温室气体排放量;16个参数分别为:自然增长率、机械变化率、城市化率、固定资产投资率、工业产值比例、建筑业产值比例、万元一产能耗、万元工业GDP能耗、万元建筑业能耗、万元三产能耗、煤炭比例、天然气比例、石油比例、电力比例和新造林面积。每个参数年取值变化10%,考察其对8个输出变量的影响。8个灵敏度值的均值可代表某一特定输出变量对某一特定参数的灵敏度;通过灵敏度分析计算出8个变量对某个特定参数的平均灵敏度(见图2)。
可以看出:固定资产投资率、工业产值比例、万元工业能耗的灵敏度较高,分别为15.5%、12.6和14.7%,大于10%,说明这三个参数为系统的关键因素。另外,煤炭比例、新造林面积的灵敏度大于5%,其他参数灵敏度较低,说明系统对大多数参数变化是不敏感的。模型具有良好的稳定性和强壮型,能够用于对实际系统的模拟。
图2 重庆市温室气体排放系统动力学模型参数灵敏性分析
Fig.2 Sensitivity analysis of the greenhouse gases emission dynamic model in Chongqing City
注:1:自然增长率;2:机械变化率;3:城市化率;4:固定资产投资率;5:工业产值比例;6:建筑业产值比例;7:万元一产能耗;8:万元工业GDP能耗;9:万元建筑业能耗;10:万元三产能耗;11:煤炭比例;12:天然气比例;13:石油比例;14:电力比例;15:新造林面积。
2 重庆市温室气体排放情景预测
重庆温室气体的排放与经济发展、能源需求、能源结构、碳汇能力等有关。因此,本研究中对经济发展考虑了由于投资率不同带来的高、中、低三种发展情景,并在此基础上设置节能情景和低碳情景,分别考虑节能水平的提高和能源结构的改善、碳汇能力增强对未来重庆温室气体排放变化趋势的影响。
2.1 节能情景设置
节能情景的设置主要考虑经济发展和单位GDP能耗水平降低两方面。
2.1.1 经济发展
为了保证经济的高速增长,重庆固定资产投资占GDP的比重相应维持在较高水平。本研究考虑不同的投资率和城市化带来的高、中、低三种经济发展速度及其对能源消耗和温室气体排放的影响。
2.1.2 单位GDP能耗
“十二五”期间,重庆市将发展产值达1.2万亿元的七大新兴产业,并将发展低碳经济列入规划,确保“十二五”末全市单位GDP能耗下降16%。将重庆2008年各产业单位产值能耗与全国其他地区相比发现,重庆一产、工业、建筑业能耗水平均有较大节能潜力和空间(见表2)。三产能耗水平已处于国内较好水平[28]。因此本研究中,假设“十二五”期间,通过产业结构调整和节能效率的提高,重庆每年单位产值能耗下降3.2%,三产能耗水平保持现状不变。
表2 2008年各地区万元产值能耗(1997年不变价)
Tab.2 Energy consumption per 104 Yuan output
in different regions in 2008 (Constant Prices of 1997)
2.2 低碳情景设置
在节能情景的基础上,本研究考虑能源结构、清洁能源、碳汇能力三方面的影响,构造重庆低碳情景。
2.2.1 能源结构
(1)煤炭供应能力预测。
重庆市在“十二五”期间年产煤维持在4 000万t左右,若重庆能源消费结构仍维持目前比例,则2011年其缺口为672万t,到2015年为1 999万t。因此重庆未来的发展,应该减少对煤炭的需求,保障煤炭能源供应安全。
(2)电力供应能力预测。
2010年全市装机容量将达到1 200万kW,2012年将达到1 600万kW,2015年将力争达到2 200万kW。另外,2012年电量缺口120亿kWh,2015年电量缺口180亿kWh。重庆市在“十二五”期间地方电源供电将可以满足全市约81%的电量需求,其余电量缺口可从外部购入。
(3)油料及天然气供需能力预测。
受到自然资源的限制,重庆市不出产石油,所需成品油全部靠外部调入。重庆市是天然气主产区,天然气资源丰富,但是中国天然气配额是全国统一分配和调度,因此本研究中天然气消费比例缓慢上升,2015年结构比例达到15%。为保证天然气替代工程顺利推行和优化重庆能源结构,重庆市应向国家争取川气东送项目在重庆的留存份额。“十二五”期末重庆市能源消费品种结构变化见表3。
表3 “十二五”末重庆市能源消费品种结构变化百分比
Tab.3 Change percentage of energy consumption construction
in
Chongqing city by the end of “twelfth fiveyear”
2.2.2 低碳能源
本研究中的低碳能源主要是指相对于传统能源,温室气体排放较少或者不排放的能源。重庆市新能源和可再生能源的开发与利用将以水电、太阳能等为主,对风力发电给予扶植政策和导向。水电方面:重庆市境内主要有长江、乌江、嘉陵江、涪江等河流及其支流,水能资源理论蕴藏量2 298万kW,理论年发电量2 013亿kWh。单机装机容量500 kW及以上的技术可开
发电站共有420座,总装机容量982万kW,年发电量446亿kWh;太阳能发电方面:重庆市正加大太阳能使用的普及程度,进一步增强光伏发电产业在重庆的竞争力和产业规模,以实现2015年、2020年重庆市太阳能利用可分别替代当年总耗电量的2%、3%;风电方面:重庆属于风能资源较贫乏地区,但一些山口、河谷地区,特别是盆地边沿的东北部山区风能资源较丰富。根据重庆市气象台站10米高度测风资料统计,重庆市风能总储量2 250万kW,可技术开发的风能在10-50万kW左右。
2.2.3 碳汇
(1)森林碳汇。
根据重庆市森林工程规划[13],2012年新造林1 100万亩,森林覆盖率达到38%;2017年新增森林面积1 500万亩,森林覆盖率达到45%。
(2)碳捕捉和封存。
CO2捕集与地质封存(CCS)技术比较适合于像火电、钢铁、水泥等大型工业CO2固定集中排放源,也可应用于大规模产生低碳或无碳的非电力和运输行业及分散的小规模企业。目前,重庆将CCS技术研发纳入“十二五”科技规划,对企业和科研单位CCS技术提供持续的支持,并协助争取国家、欧盟的技术和资金支持。2015年前,对合川双槐电厂关键设备和吸收剂性能进行改进,降低运行能耗和捕集成本,扩大烟气捕捉总量,做好碳捕捉技术推广的前期工作。2020年前,选择水泥厂、常规火电厂以及钢铁、合成氨、烧碱等高耗能工业作为试点行业,应用CO2捕获装置并给予经济和政策支持。因此,本研究中假设2015年重庆碳捕捉和封存能力为2万 t,2020年增加到10万 t。
3 重庆市温室气体排放预测结果分析
按照节能情景,本研究确定不同固定资产投资率和能耗强度下重庆市常住人口、地区国民生产总值、能源需求总量、温室气体排放总量和温室气体排放强度。
3.1 常住人口
按照重庆“十二五”规划,重庆常住人口增长较快(见图3),主要是因为重庆外出打工人口回家就业或创业,导致常住人口比例的增加。
图3 重庆市常住人口情况
Fig.3 Predicted permanent resident population in Chongqing City
3.2 地区生产总值GDP
图4表示了不同情景假设条件下GDP预测值。可以看出GDP(1997年不变价)总量继续保持增长势头。由模型可知,对GDP影响最大的变量是资本存量。由于重庆目前的资本积累比例非常高,与此对应,“十二五”GDP增
图4 重庆市节能情景经济发展情况(1997年不变价)
Fig.4 Predicted economic development under
energy saving scenario in Chongqing City
长率保持15%-12%的高速水平。自“十二五”末起,考虑重庆投资率降低的实际情况,GDP增长率也对应略有下降,不同情景减缓速度不一致。
3.3 重庆能源消费
如图5所示,2011-2020年重庆市能源消费呈现出上升趋势。在经济上较有可能实现的中情景
下,节能情景下,能源需求逐年增加,2020年达到13 419万吨标煤,是2008年能源消费总量的2.7倍。
图5 重庆市能源消费预测
Fig.5 Predicted energy consumption in Chongqing City
3.4 温室气体排放
图6、7分别显示了节能情景和低碳情景下,2011-2020年重庆市温室气体排放量。在经济上较有可能实现的中情景下,节能情景下,温室气体排放量逐年增加,2020年达到36 482.92万 tCO2,是2008年的2.6倍;低碳情景下,温室气体排放量逐年增加,2020年达到34 552.55万 tCO2,是2008年的2.5倍。
图6 重庆市节能情景温室气体排放预测
Fig. 6 Predicted greenhouse gases emission under
energy saving scenario in Chongqing City
在经济上较有可能实现的中情景下,对比节能情景和低碳情景温室气体排放强度(见图8),温室气体减排强度呈现明显下降趋势。2020年,节能情景温室气体排放强度为2.053 tCO2/万元,比2005年下降43%;低碳情景温室气体排放强度为1.944 tCO2/万元,是节能情景的947%,比2005年下降46%。因此,产业能耗水平降低,即节能情景,是温室气体减排的主要途径。
图7 重庆市低碳情景温室气体排放预测
Fig.7 Predicted greenhouse gases emission
under lowcarbon scenario in Chongqing City
图8 重庆市中速经济下节能情景与低碳情景碳排强度对比
Fig.8 Comparison of greenhouse gases emission
intensity between energy saving scenario and
lowcarbon scenario with intermediate
speed economy
4 结论与对策
本研究综合考虑包括重庆市行政区域内部的能源消费(不包括火力发电导致的氧化亚氮的排放)、工业部门非能源消费、农牧业过程、废弃物处置过程、碳汇等过程的社会、经济、生态环境子系统及其内部变量对能源消费产生影响以及由此产生的温室气体排放。依据所建立的重庆市温室气体排放系统动力学模型,对重庆市不同经济发展水平下2011-2020年节能情景和低碳情景温室气体排放情况进行模拟预测。
模拟结果表明,中速经济下,2020年,节能情景温室气体排放强度为2.053 tCO2/万元,比2005年下降43%;低碳情景温室气体排放强度为1944 tCO2/万元,是节能情景的94.7%,比2005年下降46%。产业能耗水平降低,即节能情景,是温室气体减排的主要途径。重庆必须以降低单位产值能耗为首要任务,加快调整产业结构,推进产业节能减排工作,优化能源结构,积极推进森林工程建设,按照低碳情景发展,才能保证2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。
在重庆市温室气体排放现状评价和预测基础上,提出以下重庆市低碳经济发展的对策和建议:
(1)经济结构优化。优化第二产业结构,限制高碳产业发展。限期淘汰达不到节能基本要求的火电、钢铁、水泥、化工、氧化铝、煤矿六大高耗能产业的落后产能和高能耗生产设备。提高行业准入门槛,限制“高碳”行业发展制定行业碳排放强度准入的标准,逐步实行更加严格的产业政策,控制高能能耗、高污染项目审批和建设。(2)能源结构调整。一方面,结合重庆本地资源优势,大力发展天然气开发与利用,另一方面,有序发展水电,扶持太阳能、风能、地热能,大力减少碳排放。因地制宜利用可再生能源,集约开发和帮扶区域太阳能、风能和地热的发展。
(3)积极增加碳汇。在稳定现有森林覆盖率的同时,对有提升潜力的区域进一步通过造林和再造林稳步提升森林碳汇的质量和效果;建立健全重庆森林生态效益补偿机制,对林地的占有、开发、使用和消费,制定合理的生态和经济补偿措施和实施标准;大力发展CCS技术,支持引进先进CCS技术,加大推广执行力度,逐步由试点企业向重点行业推开。
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System Dynamics of Greenhouse Gases Emission in Chongqing City
CHEN Bin JU Liping DAI Jing
(State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)
篇5
中国碳排放交易立法现状
中国也是《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的缔约国之一,但中国的碳排放交易立法明显滞后。(一)缺乏统一的碳排放交易立法中国目前关于碳交易的立法极其匮乏,仅有的立法是2011年国家发改委颁布实施的《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》、《温室气体自愿减排交易审定与核证指南》。《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》主要规定了温室气体自愿减排交易应遵循的基本原则、主管部门、参与主体、管理方式等内容。国家对温室气体自愿减排交易采取备案管理方式。包括自愿减排项目管理、项目减排量管理、减排量交易、审定与核证管理等四项主要内容,确立了备案制度和核证自愿减排量等(CCER)。《温室气体自愿减排交易审定与核证指南》主要规定了温室气体自愿减排交易审定与核证工作的原则、程序和要求。审定机构应按照规定的程序进行审定,主要步骤包括合同签订、审定准备、项目设计文件公示、文件评审、现场访问、审定报告的编写及内部评审、审定报告的交付等七个步骤。核证机构应按照规定的程序进行核证,主要步骤包括合同签订、核证准备、监测报告公示、文件评审、现场访问、核证报告的编写及内部评审、核证报告的交付等七个步骤。中国的碳交易立法层次低,这些碳交易立法目前都属于部门规章,缺乏全国统一适用的碳排放交易法。由于采用备案方式,政府主管重点在审定与核证管理,忽视了交易规则、交易条件、交易效果等规制碳排放权交易的重要内容。(二)碳交易立法操作性不足,不利于碳排放交易的实施当前中国的碳排放交易主要限于自愿减排,所交易的减排量基于具体项目。缺乏法律强制性的自愿减排,使得企业缺乏积极性去实施碳排放交易,进而无助于碳排放交易立法的完善。比如,中国的碳排放交易立法中始终没有明确碳交易主体如何获取合法的碳排放权,碳排放交易实践中往往根据政策和政府计划完成碳排放权的无偿性初始分配,即政府相关管理机构依据交易主体的历史数据来对其进行碳排放权配额的无偿分配,历史数据通常包括交易主体过去的能源投入、能源产出及废气的排放量,这种分配方法容易造成交易主体间的“歧视性分配”现象和交易主体为了获得更多的无偿初始配额而向碳排放权的分配者进行贿赂等“寻租”行为[1]。(三)碳排放交易立法监督不到位碳排放交易是涉及全体公民切身利益的大事业,仅仅依靠政府主导远远不够,但中国在碳排放交易立法中,明显缺乏公众参与、信息公开、社会监管,社会团体参与不足,这是造成中国碳排放交易立法滞后发展的一个重要原因。比如,中国仅有的《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》中没有对公众参与碳排放交易的监督做出规制,虽然在第8条规定,“在每个备案完成后的10个工作日内,国家主管部门通过公布相关信息和提供国家登记薄查询,引导参与自愿减排交易的相关各方,对具有公信力的自愿减排量进行交易。”但该条规定显然不是从公众参与的角度进行信息公开,而是为了完成交易。
欧盟碳排放交易立法对中国的启示和借鉴
(一)尽快制定全国统一的碳排放交易立法欧盟的碳排放交易立法首先是在欧盟范围内统一适用的。欧盟在2003年制定并颁布了碳排放交易指令(Directive2003/87/EC),该指令是欧盟碳排放交易的基础立法,此后,根据碳排放交易法实施中出现的问题,欧盟陆续制定了一系列指令、规定和决议。如2009年12月的“确定有碳泄漏重大风险的企业名单的决议”,2010年1月的“修正2003碳排放交易指令附录一列举的航空企业名单以及在2006年1月1日或之后每个航空经营者的指定主管国家名单的规定”,2010年11月的“关于温室气体削减配额拍卖的时间、管理和其他方面的规定”等。中国应该尽快制定碳排放交易的全国统一示范立法,该立法应包含碳排放交易的主要内容,并形成全国统一的碳排放交易法体系。(二)总结经验,制定和修改详细的实施细则欧盟碳交易立法非常严谨,注重法律的连续性和配套实施,注重法律术语的准确性和适用性。比如,2003年《碳排放交易指令》明确该指令的立法目的是以符合成本效益和经济可行的的方式促进温室气体减排,并进一步明确该指令无偏见地适用于1996年第61号指令(限制温室气体排放的指令)的任何要求。该指令对相关术语进行了准确界定。如所谓“配额”是指在指定期间排放一吨的二氧化碳当量,而该当量只有在为满足本指令的要求时才是有效的,并且该当量根据指令是可以交易的。所谓“设施”是指一个静止的技术设备,附录一所列出的行为和其他直接相关的行为与该设备有直接的联系,而该行为会对排放和污染产生影响。中国的碳排放交易立法注重程序规制,比如对碳排放交易的审核,规定“核证机构应按照规定的程序进行核证”,但对于获得核证的条件并没有详细地规定,仅仅只规定一些原则性的条件。如对“核证机构应通过现场访问来确认项目活动所有的物理设施是否按照备案的项目设计文件安装,项目业主是否按照项目设计文件实施项目”。但如何进行现场访问却没有规定。应在碳排放交易立法中迅速完善实体性规定,注重法律的可操作性和适用性,针对实施中出现的问题,及时出台实施细则,细化技术性规范。(三)强化碳排放交易的信息公开、公众参与和社会监督欧盟在其碳排放交易立法中普遍确立了信息公开、公众参与的内容。如2003年《碳排放交易指令》第17条规定“:有关的决议信息应该公开,包括与碳排放交易配额分配有关的,以及与排放许可证规定的和政府持有的排放报告有关的。”2004年修正指令进一步规定了该条规定。2009年《提高和扩展温室气体排放交易机制的指令》第15a条则规定:“成员国和欧委会应确保所有的决议和报告,包括碳排放配额数量和分配,以及对碳排放的监测、报告和核查,能够立即无歧视地以一种有序的方式披露。”中国要建立自己的碳排放权交易机制就必须建立碳排放信息披露制度,要求参与主体都积极、主动地对碳排放信息在行政主管部门登记、披露和报告[2]。碳排放交易是否完成规定的减排量,是否达成自愿减排的目标,不能只靠政府和企业决定,还需要社会监管和公众参与。中国应在相关立法中明确规定公众有权获取碳排放交易信息,赋予公众监督权,发挥社会监管作用,以监督企业是否切实完成减排目标,对没有完成减排目标的企业,可以诉诸法律或者诉求行政监管。
本文作者:谢伟工作单位:广东商学院
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太湖流域农业结构现状
农业产业结构
总体现状农业是苏锡常三市的传统产业,近年来呈现出逐步衰落的态势,在地区经济中比重较小。调查显示,农业产生的生产总值仅为区域GDP的1%~3%左右。2010年,太湖流域(特指苏锡常)第一产业增加值为240.68亿元,第二产业为7999.12亿元,第三产业为5083.22亿元,三次产业结构为1.81∶60.04∶38.15。苏州市第一产业增加值为108.86亿元,第二产业为4155.54亿元,第三产业为2436.89亿元,三次产业结构为1.60∶62.00∶36.40,其中第一产业增加值占太湖流域第一产业增加值的45.23%。无锡市第一产业增加值为63.50亿元,第二产业为2546.07亿元,第三产业为1809.93亿元,三次产业结构为1.40∶57.60∶41.00,第一产业增加值占流域第一产业增加值的26.38%。常州市第一产业增加值为68.32亿元,第二产业为1297.51亿元,第三产业为836.4亿元,三次产业结构为3.10∶58.92∶37.98,第一产业增加值分别占流域第一产业增加值的28.39%(图1)。从农业产业结构来看,太湖流域苏锡常三市的种植业和渔业是支柱产业类型,其次为畜牧业、林业(表1)。具体三市均以传统种植、生态农业、水产养殖、畜禽养殖等为主,其中常州利用溧阳和金坛等丘陵地带在经济果林、花卉苗木等领域有了一定的发展,成为当地农业产业发展的重要方向。
农业产业内部结构现状
(1)种植业。太湖流域农作物主要有粮食作物、油料、棉花、麻类、糖料、药材和蔬菜瓜果。根据资料统计,太湖流域共有农作物种植面积68.207万hm2,其中苏州27.242万hm2、无锡17.613万hm2、常州23.352万hm2,分别占流域种植总面积的39.94%、25.82%和34.24%。在农作物品种上,太湖流域共有粮食作物44.416万hm2,占种植总面积的65.12%,在三市的空间分布比重为36.57∶27.32∶36.11;油料作物4.976万hm2,占7.30%,三市空间分布比重为35.57∶16.40∶48.03;蔬菜瓜类14.813万hm2,占21.72%,三市空间分布比重为52.07∶27.37∶20.56;其余棉、麻、糖、药等作物种植面积占5.86%,主要分布在苏州和常州(表2)。
(2)林果业。太湖流域林果业主要有蚕桑、茶叶和梨、橘、桃、苹果、葡萄等多种水果。从产业产值上来看,太湖流域林果业虽然不是整个流域农业产业的主要支撑,但凭借流域优越的自然水土条件,林果业成就了太湖流域一批特色产品,如无锡水蜜桃、苏州丝绸、茶叶等。根据资料统计,太湖流域共造林14245hm2、四旁植树2395万株、育苗15795hm2,年末拥有各类桑园、茶园、果园面积分别为7104hm2、15326hm2、30270hm2;全年共收获蚕茧3530t、茶叶11012t、水果299915t。在空间分布上,桑园主要分布在苏州和常州,分别占流域桑园总面积的54.24%和40.92%;茶园主要分布在无锡和常州,分别占流域茶园总面积的37.34%和48.26%;果园分布较为均衡,三市均在30%左右(表3)。
(3)畜禽养殖业。畜禽养殖是太湖流域农业产业中相对重要的产业,“十一五”期间,太湖流域畜禽养殖业发展较快,产业产值年均增长率为9.29%。根据资料统计,太湖流域畜禽养殖年产值为87.25亿元,占流域农林牧渔总产值的35%。全流域全年共出栏牛6100头、猪约290万头、羊约23万只、家禽约8698万只、兔约30万只,至年末尚存栏牛5.22万头、猪178.86万头、羊12.52万只、家禽2151.45万只、兔子6万只(表4)。
(4)水产养殖业。凭借太湖流域丰富的水资源,水产养殖是太湖流域农业的第二大支撑产业。根据资料统计,太湖流域共拥有淡水养殖面积14.393万hm2,年收获各类淡水产品53万t,会同少数海水产品共实现产值115亿元,占当年农林牧渔总产值的25.65%。在养殖品种上,整个流域淡水产品较为丰富,有青、草、鲢、鳊、鳜等多种淡水鱼和河蟹、青虾等甲壳类水产品,此外,“太湖三白”、“太湖珍珠”等水产品已成为整个流域的特色水产品。
气候变化对江苏农业产生的影响
根据江苏省气候变化中心1961—2007年全省气象观测资料综合分析,气候变化已成为客观事实。全省年平均气温每10年上升0.16~0.45℃。由北向南增加的幅度加大,苏北每10年上升0.16~0.39℃,苏中每10年上升0.19~0.45℃,苏南每10年上升0.21~0.43℃。按照二氧化碳当量计算,江苏省年温室气体排放总量约为82445.71万t,农业生产过程排放的温室气体约为43.9万t甲烷,折算为922.4万t二氧化碳当量;固体废弃物和废水处理排放温室气体总量为43.9万t甲烷,折算为921.5万t二氧化碳当量。其中,全省稻田甲烷排放量为36.2万t,动物肠道发酵甲烷排放量为6.2万t,动物粪便管理系统甲烷排放量为1.5万t。气候变化增加了农业生产的不稳定性,由于受温、光、水、气及其变化的影响,农作物的产量和品质呈不稳定变化趋势,冬季变暖将导致病虫害大暴发,极端天气气候事件还可能会给农业基础设施造成重大破坏。同时,会对生态系统造成影响,如春季气候变暖会导致湖泊蓝藻大规模暴发,影响生态系统平衡,进而影响农业生产。资料显示,太湖流域平均气温每升高1℃,农作物生育期缩短10~15d,导致产量降低。以水稻为例,双季稻区早稻平均减产约为16%~17%左右,晚稻减产平均14%~15%[4]。
太湖流域发展低碳农业对策分析
低碳农业是在农业生产、经营中排放最少的温室气体,同时获得最大收益的农业发展方式,以减缓温室气体排放为目标、以减少碳排放、增加碳汇和适应气候变化技术为手段,通过加强基础设施建设、产业结构调整、提高土壤有机质含量、做好病虫害防治、发展农村可再生能源等农业生产和农民生活方式转变,实现低耗能、低污染、低排放、高碳汇、高效率的农业。从理论而言,低碳农业是一种资源节约型、效益综合型和生态安全型农业,与其他农业发展实施相比,除具有生产功能、生活功能之外,还具有生态涵养功能、气候调节功能、农业碳汇功能。因此,在太湖流域经济发达地区应当大力发展低碳农业。低碳农业的实现途径分析农业既是温室气体的主要排放源,也是温室气体的吸收主体。农业如何实现由高碳向低碳的发展方式转变,如何在生产管理过程中最大限度地趋利避害,减少对资源的过度依赖,减少对气候的负面影响,减少对生态环境的面源污染,对农业的持续健康发展和应对气候变化具有重要意义[3-6]。根据调研结果以及碳的源汇理论分析[1-3],江苏太湖流域低碳农业的实现途径从宏观上可以分为减少碳排放和增加碳储备两大类途径,其中减少碳排放途径又可以分为直接减少碳排放和间接减少碳排放的2种途径,增加碳储备途径又可以分为直接增加碳储备和间接增加碳储备的2种途径;从微观上可以分为生态健康养殖途径、农用化学品替代途径、立体复合种养途径、农村清洁能源途径、废弃物循环利用途径、新型农作物育种途径、农田间歇灌溉与清洁栽培途径、节水节能途径、平衡施肥途径、提高反刍动物饲料利用率途径、污水生态净化循环利用途径、病虫害综合防治途径、植树造林生态屏障途径、草地保护性管理途径、加工与营销环节清洁生产途径、农业低碳消费途径等16种具体的实现途径。不同低碳农业模式对温室气体二氧化碳当量减排效果作为东部沿海发达地区省份,江苏省在低碳农业发展方式上进行了大胆尝试,在本省原有的循环农业、生态农业和现代农业发展模式的基础上,探索实践和发展创新了一批具有江苏特色的低碳养殖和低碳种植的低碳农业新模式,在促进农业转型升级、积极应对气候变化、减少温室气体排放上取得了一定程度的实践成效。这些低碳农业模式主要包括:生态健康养殖模式、农业面源污染物生态拦截模式、乡村生活污水生态净化模式、农业有机废弃物资源化利用模式、种养复合生态循环模式、三品生产基地模式、环湖生态农业圈模式、农用化学品替代模式等(表5)。
太湖流域低碳农业发展的政策建议
(1)强化低碳农业发展的科技创新。科技创新是低碳农业发展的源源不竭动力,也是江苏省低碳农业得以不断发展创新的原动力。一是要鼓励低碳农业关键技术的研究与创新;二是要加强低碳农业的技术集成和模式创新;三是要加大低碳农业示范点的建设与规范;四是要开展农业应对气候变化的国际合作;五是要加强低碳农业发展的金融支持研究;六是要加强低碳农业发展的政策支持研究。
(2)完善低碳农业发展的政策机制。加快研究和建立适合江苏省低碳农业发展的政策保障机制,从制度上规范和引导江苏省低碳农业的发展。一是要加快制定与低碳农业发展要求相适应的地方政策法规,建立健全相应的政策体系;二是要建立促进低碳农业发展的市场碳汇机制;三是要制定低碳农业发展的扶持政策,设立低碳农业建设财政专项扶持资金和财政贴息资金。
(3)加强低碳农业的金融支持。发展低碳农业需要本省各级政府通过多种渠道提供资金支持,同时还要建立适宜本省低碳农业发展的资金投入长效机制。一是要加大低碳农业建设项目的投入力度,支持高碳农业的低碳农业基础设施改造、基本建设项目和种植养殖方式与耕作制度调整;二是要建立低碳农业的生态补偿机制,支持因高碳农业向低碳农业发展形成的部分产量损失和经济投入;三是要通过投资、税收和价格等优惠政策引导社会、企业、农民积极投资低碳农业,发挥市场在资源配置上的作用。
(4)加强低碳农业的宣传培训。通过舆论宣传、技术引导、典型引路和示范推广,逐步推进本省低碳农业健康、快速发展。一是要利用现代宣传舆论工具,广泛开展低碳农业知识宣传,大力宣传建设发展低碳农业的重要意义;二是要通过多种途径,广泛开展低碳农业科技培训;三是要鼓励企业和农民尝试低碳农业措施,培育低碳农业建设示范企业、示范产业和示范村镇;四是要增强公众参与发展低碳农业的积极性和创造性,提高广大干部群众的认识。
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各利益相关方、非政府组织、管理机构和消费者均要求获得信息,了解气候变化对于企业的实际和潜在影响。政策制定者和管理机构制定了温室气体(GHG)的强制性报告,开展排放权交易计划,并公布披露规则和相关解释。气候变化相关报告的政府指导工作也正在展开。在对109个国家进行调查后,德意志银行最近指出,有270项政府决策为减少温室气体排放设立了目标。
全球各国环境部长在监控与测量温室气体排放方面制定了相关规则,同时,各国财政,安全和商务部长也积极参与,制定措施和予指导意见,以获取信息,了解气候变化的风险和对企业的影响。
法令披露
丹麦、法国和瑞典金融监管机构现在要求企业在财务报告中披露相关环境问题。在英国和日本,公布环境问题在年度申报中已成为必须。美国证券交易委员会(USSecurities and Exchange Commis-slon)明确表示,现行证券法应该适用于披露气候变化带来的风险。安大略省证券委员会(ontario Secu-rities Commission)也被要求表明立场,是否支持加拿大证券法适用于披露气候变化带来的相关问题。
气候报告对于企业也愈发重要。这不仅为了应对当前和未来监管工作,也可以管理风险,增强品牌力和获得竞争优势。全球60个国家数以千计的大型企业都向碳信息披露项目(CDP)报告了气候变化风险、机遇、战略和温室气体排放情况。2009年,82%的全球500强企业按照CDP的要求公布了相关信息。可持续发展报告的公布也成为普遍。超过1.000家公司按照全球报告倡议组织(GRI)的G3指南,正式和登记了可持续发展报告。在主财务报告中,公司报告了更多的非财务问题,包括气候变化问题。
在英国,德勤2010年11月了对于英国上市公司碳报告情况的调查结果。调查显示,在受调查的100家英国上市公司中,超过半数(57%)的公司公布了一些碳信息,超过三分之一(37%)为公司碳足迹提供了相关数据。五分之一(20%)的公司正式报告了减排的确切目标。
但是德勤调查同时发现,报告缺乏一致性;没有第三方对数据进行核实(只有8%的受访者支持第三方核实);同期相比的具体信息不够充分,这些都使大多数报告的读者难以评估企业碳足迹减少的成绩。调查结果并非表明企业不愿意监督和报告气候对于它们的影响,而反映了可用工具的不成熟,气候报告现状的复杂性以及(多数可能情况下)报告以及计量标准的缺乏。
气候披露标准委员会(theClimate Disclosure Standa rdsBoard)最初致力于世界商业和会计领域的工作,该委员会对于保证一致性极为重视。但是,科学和技术(尤其是度量学和计量科)也可以发挥关键作用。所以,英国国家物理实验室(NDL)也参与进来。
NPL是英国国家测量基准研究中心,也是世界实验室网络的一员,为测量提供技术系统支持。英国所有经济与社会活动都依赖NPL的测量工作,而NPL使得这些测量保持统一,并满足活动目标。NPL开展研发工作,开发测量技术,提供咨询,维护标准,并确保国家间标准的一致性。
一百多年来,NPL致力于保证计量系统可以推动经济发展和提高我们的生活质量。
最近,NPL与企业、政府和国际同行们展开了协商,以了解应当如何支持国际社会减缓气候变化带来的努力。这次协商指明了一系列方法,帮助测量系统更好地参与进来,尤其是支持低碳技术的发展、更加精确的气候数据的收集,努力实现“碳”报告、税收、贸易和监管目标的统一评估。
过去十年里,各国政府和其它组织创造了一种叫做“碳”的商品,代表温室气体对全球变暖的影响。众多市场、税务,报告和管理工具都得到发展,旨在为该商品制定一个实际或虚拟价格,以减缓大气中温室气体含量的增长速度,继而最终降低我们生存的地球的温室气体的存量。为了使这些工具有效,实施对象――“碳”商品必须与实际数量相联系,而我们也正努力创造一种受理解、可控制的方式对数量加以测量。
现实可行的全球碳价格
当前,在制定可行、一致的全球碳价格问题上,我们只是刚刚起步。这是因为,受到影响的企业与活动数量非常有限;并不是所有的温室气体都被涵盖在内;有效价格低廉。现在,我们需要建立碳与实际排放量或减排量之间的合理联系。我们现行的税收、交易政策和管理工具为建立这种联系提供了可能。现行工具大体上可以满足目标的实现。
然而随着我们不断前进,如果可以带着紧迫性前进的话,情况将变得有些不同:更多的企业和活动将参与进来;更大范围的温室气体种类将被列入其中;新的低碳技术受到引进;碳价格上涨。我们需要确保碳与实际温室气体排放量或减排量的关系也随之变化。一旦它对企业有经济上的利好,使得企业改变生产活动,从而产生了1%的碳成本变化,我们需要保证,该变化也将减少1%的温室气体排放量。如果碳与排放间的联系未得到建立,操作层面的变化便毫无影响力,甚至使情况变得更糟。而我们的税收、交易政策和监管工具便不能达成目标。
这至少将产生四种后果:
1.在其它商品的交易、监管中(例如天然气与污染物),我们常常忽视透明度的重要性。但是现在,我们需要确保这个碳计量系统继续满足透明度的需求。
2.假如我们需要选择与融合监测和报告,就必须确保碳与实际排放量紧密联系。
3.随着监管工具的发展,我们需要以一种可控、统一的方式重新回顾科学、技术和协议,确保该联系能准确地维持在既定水平。甚至,当技术不再适应需要时,我们可以改变测量与报告方式。尽管很难,但改变也许是必须的。
4.我们需要发展新的科学技术来支持测量工作,满足新情况。例如,怎样测量碳捕获与封存中的长期泄露量,这是一个需要解决的技术难题。
国际测量体系有利于解决这个难题。NPL寻求继续在测量科学、技术和标准领域发挥国际领导作用。
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关键词:CCS,火电行业,温室气体自愿减排项目方法学
中图分类号:TV文献标识码: A
Abstract:Power industry in China is mainly dominated by fossil-fired power capacity installation and power generation, as one of the main emitters, it is regarded as the biggest GHG reduction potentiality and attract attentions throughout climate change and emission reduction action. CCS is just only one new technology that can realize the increasing fossil fuel utilization and climate change target simultaneously. However, until now there is no approved CCS methodology in UNFCCC EB and NDRC. The paper briefly introduce CCS technology and voluntary CCS methodology development, hopefully it could provide reference for organization to develop GHG voluntary emission reduction methodology.
Key Words: CCS, Fossil-fired Power Industry, GHG Voluntary Emission Reduction Methodology
近年来,由于人为温室气体大量排放导致全球气候变化加剧已成为国际社会关注和讨论的热门话题。2012年12月,多哈气候大会通过《京都议定书》修正案,其中包含7种温室气体,除二氧化碳之外,还有甲烷、氧化亚氮、六氟化硫、氢氟碳化物、全氟碳化物、和三氟化氮[ UNFCCC, 对《京都议定书》的多哈修正[EB/OL] unfccc.int/files/kyoto_protocol/application/pdf/kp_doha_amendment_chinese.pdf,2012.12],尽管CO2的温室效应潜能(GWP)最小,但由于其排放量大、且生命周期可长达200年,对气候变化的影响最大,因此被认为是全球气候变暖的首要肇事者,成为全球减缓温室气体排放的首要目标[ 刘嘉,李永,刘德顺. 碳封存技术的现状及在中国应用的研究意义[J]. 环境与可持续发展. 2009(2):1]。
要实现温室气体减排,一方面,可以采用提高能效,减少化石燃料使用,开发可再生能源项目等减少排放产生的减排路径;另一方面,根据国际能源署(IEA)研究,到2050年把全球温室气体浓度限制在450ppm的所有减排技术中,仅CCS项目就需贡献20%。当前,包括IEA在内的全球主要能源研究机构和主要碳减排积极倡导组织和国家已一致将CCS技术作为未来主要碳减排技术[ 韩文科等. 当前全球碳捕集与封存技术进展及面临的主要问题[J]. 专家论坛.2009(10):6-7]。
1 CCS技术简介
CCS技术由捕获、运输和封存3个部分组成,具体是指将CO2从工业或相关能源的源头分离出来,输送到封存地点并长期于大气隔绝的过程[ IPCC. Carbon Dioxide Capture and Storage [M]. New York: Cambridge University Press, 2005: 111-159]。
1.1碳捕集技术
目前,火电厂最主要的碳捕集技术有3种:分别是燃烧后脱碳、燃烧前脱碳和富氧燃烧技术[巢清尘,陈文颖. 碳捕获和存储技术综述及对我国的影响[J]. 地球科学进展,2006,21:291-298.]。其中燃烧前捕捉技术只能用于新建发电厂,而另两种技术则可同时应用于新建和现有发电厂。
1.1.1燃烧后脱碳
燃烧后脱碳是从烟气中分离二氧化碳。二氧化碳的收集方法主要有化学溶剂吸收法、吸附法和膜分离等方法。当前最好的收集法为化学溶剂胺吸收法。胺与二氧化碳发生化学反应后形成一种含二氧化碳的化合物。然后对溶剂加温,化合物分解,分离出溶剂和高纯度的二氧化碳。
1.1.2 燃烧前脱碳
燃烧前脱碳主要应用于以气化炉为基础的发电厂。首先,化石燃料与氧气或空气发生反应,产生由一氧化碳和氢气组成的混合气体。混合气体冷却后,在催化转化器中与蒸汽发生反应,使混合气体中的一氧化碳转化为二氧化碳,并产生更多的氢气。最后,将氢气从混合气中分离。二氧化碳从混合气体中分离并被捕获和储存,氢气被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机,进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。煤气化联合循环发电技术(IGCC)就是将煤变成合成气的一项技术,是一种典型的燃烧前捕集CO2 的技术[ 潘一等. 二氧化碳捕捉与封存技术的研究与展望[J]. 当代化工,2012,41(10):1072-1078]。
1.1.3 富氧燃烧技术
富氧燃烧捕集是指燃料在氧气和二氧化碳的混合气体中燃烧,燃烧产物主要是二氧化碳、水蒸汽以及少量其他成分,经过冷却后二氧化碳含量在80%~98%。通常,氧气由空气分离方法产生,少部分烟气再循环与氧气按一定比例进入燃烧室。使用氧气和二氧化碳混合气的目的是为了控制火焰温度。如果燃烧发生在纯氧中,火焰温度就会过高。在富氧燃烧系统中,由于二氧化碳浓度较高,因此捕获分离的成本较低,但供给的富氧成本较高。
1.2CO2运输
二氧化碳的运输方式主要有公路、铁路、管道和船舶运输四种方式。考虑到输送量过大,管道和船舶运输较为合适。
1)管道运输:适合大运量的输送,但运输方向受到限制;适用于陆地封存,但对防腐保温要求很高;
2)船舶运输:同样适合大运量的输送,但运输方向相对灵活,成本较低,适用于海底封存。
1.3 CO2封存
目前国内外研究的CO2封存方式主要有海洋封存和陆地封存两种方式[ 任相坤等.煤化工过程中的CO2排放及CCS技术的研究现状分析[J]. 神华科技.2009(2):68-72.]。
1.3.1 CO2海洋封存
海洋封存有两种方法:一种是将CO2输送到深海中,使其自然溶解后进入自然界,进入到碳循环中;另一种是采用特种设备将其注入到海平面以下3000米,使其形成液态CO2以达到阻止CO2进入自然界的目的。
对于扩容的改造项目,由电厂提供额外电量捕集CO2,电厂新增容量运行产生的排放,可能会导致项目整体排放量增加。基准线排放(BEy)的计算基于现有电厂的排放量减去电厂新增容量产生的未被封存的排放量。
对于2.5.2部分,基准线排放计算方法如下:
对于新建火电CCS项目,由于其产生的CO2排放量全部被封存,这种情况可视为新建零排放的火电厂,基准线排放等于以化石燃料发电为主的电网提供同等电量产生的温室气体排放。
2.8 项目排放(PEy)
项目排放源来自于以下三种情况:
1)辅助化石燃料燃烧产生的项目排放;
2)电力消耗产生的项目排放;
3)渗透产生的项目排放。
2.9 泄漏(LEy)
CCS项目活动的泄漏考虑以下几个排放源:
1)上游燃料循环排放:包括由于CCS致使能源损耗进而导致额外能源消耗产生的排放;
2)强化驱油或采气:包括由于项目活动增加采出的油或气燃烧产生的CO2排放;
3)额外材料消耗:包括处理捕集CO2所用化学溶剂所产生的排放;
4)项目生命周期:在项目最后一个计入期结束后,考虑环境完整性后,项目可能泄漏到大气中CO2。
2.10 减排量(ERy)
ERy=BEy-PEy-LEy
其中:
ERy: y年份CCS项目的减排量(tCO2);
BEy: y年份CCS项目的基准线排放量(tCO2);
PEy: y年份CCS项目排放量(tCO2);
LEy: y年份CCS项目泄漏(tCO2)。
2.11 监测方法学
对于CCS项目方法学,监测方法学需考虑以下几方面内容:
1)监测项目边界内各种能量和CO2流量,以此为基础,测量与项目相关的地上安装设施的项目排放;
2)监测项目边界内各种能量和CO2流量,以此为基础,测量项目在CCS前产生的CO2,事后测量作为基准线排放;或改造项目产生的上网电量,乘以电网系统排放因子,事前测量作为基准线排放;
3)监测与泄漏相关的数据和排放因子;
4)监测项目边界内地下部分的各种参数用于评估封存的永久性,以及封存场地是否有渗漏。这部分相关的因素如下:
计入期内项目排放的计算;
计入期之外,封存场地排放量的计算;
国家温室气体清单预估的排放;
封存场地渗漏给当地带来的健康、安全和环境影响的管理。
所有收集到的数据保存至计入期结束后两年。
3 结语
篇9
一、碳排放会计内涵
(一)相关概念认识中的模糊性 与碳排放会计概念相关的主要是碳会计和碳交易,而其中的模糊性是指把碳交易等同于碳会计不作明确划分。早在2008年,Stewart Jones教授等在美国会计学会年度会议上就提出将与碳排放、交易及鉴证等会计问题称之为碳排放与碳固会计,即碳会计[ ]。报告同时提出两种规范碳会计的思路:一是在京都协定框架下,所有机构或组织对产生于碳汇的碳信用的会计规范与IPCC(政府间气候变化专门委员会)的原则相协调;二是在有关温室气体议定报告内分别计量和披露二氧化碳排放的相关会计问题。这里我们也可以得出这样的结论:碳排放会计概念范畴属于碳会计。而另一方面,碳交易(即GHG排放权交易)实际上是一种基于合同的购买机制,即合同的一方通过货币交易获得另一方在温室气体排放中的减排额用以满足自身的排放需求。早期的碳会计研究主要局限在传统财务角度下,并且由于在各种资料中呈现的有关“碳”及“碳排放权”的表述距今时间较短,部分学者认为其基本概念和相关原理与“排污权”、“排放权”、“排污许可证”和“排放许可证”等是相同或类似的。因而在论述碳会计时只是讨论了碳交易活动中的额外排放权的授予、交易和取得的会计确认、计量、记录和披露等问题,忽略了碳会计中的重要组成部分――碳排放会计。随着碳会计理论的发展和完善,上述的这种等同性愈发显得模糊。在理论研究中对碳排放会计和其他概念的划分就显得尤为必要。
(二)碳排放会计内涵的划定 企业引入碳排放会计核算之前,必须明确碳排放会计从属于碳会计的这一概念范畴,并与碳交易有所区分。借鉴绿色会计的理念:单一会计主体内部的环境、交易或非交易事项以及多个会计主体之间相互联系的事项都应纳入企业会计核算中来;同时考虑本会计主体内上、下代人的生存与发展,寻求不同代人之间的环境资源公平合理的分配。根据碳会计的定义,如果说碳汇会计主要是有关自然介质对碳吸收能力的核算,与企业关联度较小。而碳排放权会计又是不同企业主体间有关交易事项的核算的话,那么碳排放会计就是在排除企业间碳排放交易的相对独立主体分析下的有关会计核算问题。另一方面,这种划分也是基于现行碳交易政策的不完善和非普遍性所决定的。企业在未被要求或未能引入碳交易机制时,也应当对生产、运营中产生的碳排放进行相应核算,方便管理者对来源于企业的碳排放污染进行控制管理。因而,笔者大胆将碳排放会计定义为,企业会计人员借助专门的技术方法,对相对独立企业主体拥有或控制的来源所产生的碳(温室气体)排放进行核算,旨在加强企业内部碳排放控制的行为。
二、碳排放会计核算
(一)碳排放会计假设 会计假设是从事会计工作和研究会计问题的前提。但现有文献中并没有对碳排放会计假设的明确界定。笔者认为现阶段下,碳排放会计假设应在依据传统财务会计四大假设中的会计主体、持续经营、会计分期的基础上,充分考虑以下两种假设:
(1)多元计量。由于碳排放会计的主要核算对象――温室气体具有其特殊的物理属性,因此很难把排放量和排放对环境污染的贡献值予以货币计量。现阶段,可以把二氧化碳当量作为度量温室效应的基本单位,即碳排放会计核算中的基本计量单位。该假设实际上包含了两层意义,即将不同计量对象和计量单位的统一化以及将碳排放会计主要核算对象中排放因子的无差异化。不可否认,天气环境、测算手段和工具甚至测算时间等不确定性因素都将造成各企业温室气体的排放因子的差异性,但是这种统一的计量口径使得企业碳排放量和排放度具有了横向可比性。同时,企业会计人员也可依据管理者需求以经济指数、图表甚至文字等开放形式提供多元单位的计量方式。
(2)可持续发展假设。可持续的概念已经深入人心,在此不作过多论述。尽管企业的经营活动存在诸多差异,但就碳排放会计进行核算的正常程序和方法而言,都应当立足于可持续发展。在一定计量期间内,碳排放会计主体应在自然环境中资源充沛和生态资源不降级的基础上,保证可持续发展。该假设实际上也是一种影响企业经营活动的约束条件:当企业在生产运营中对自然资源造成了过度开发和耗用,其结果必然导致碳排放量的加剧,那么该主体的经营活动将可能因此迫于多方压力而停止;反过来,如果企业在发展同时对碳排放进行了良好的管理和控制,该主体的经营活动必然可长久地进行下去。
(二)核算标准的选用 企业会计人员在进行碳会计排放核算之前应对选取标准加以确认。目前,开发主体比较权威的碳排放核算标准主要有以下三类:第一类是国际标准化组织的温室气体系列标准,如ISO14064《温室气体温室气体排放和移除的量化和报告指南性规范》从组织、项目、声明确认和验证三部分作出了较为详尽的规范指导,并且制定组织认为其可独立或作为一个系列方法使用。继该标准之后,ISO14065《温室气体认证要求标准》和ISO14066《温室气体审定团队与核查团队的能力要求》也作为其补充相继出台以满足GHG测量与验证的需求。此外2011年,ISO 14067《产品碳足迹标准》。所谓碳足迹,是从企业自身、为企业提供能源部门和企业所处整个供应链三方面考虑的碳直接排放和间接排放路径。第二类是WRI(世界资源研究所)与WBCSD(世界可持续发展工商理事会)联合开发的GHG Protocol(温室气体核算体系);第三类是BSI(英国标准协会)的PAS(公众可用规范),即PAS 2050《商品和服务生命周期温室气体排放评估规范》和PAS 2060《碳中和证明规范》。其中,碳中和一般是指计算二氧化碳的排放量,通过植物吸收,人工分解等方式把这些有害排放量吸收掉,以达到环保的目的过程和结果。引申到企业层面上,就是经济主体的特定标的物温室气体排放导致大气中温室气体排放量净增长为零的一种状态。该标准可以为企业外部利益相关者提供相关依据,用于甄别企业实现“碳中和”的程度。
综合比较来看,国际标准化组织开发的标准涵盖方面较广,层次丰富,在系统性上有更好的表现。而BSI和WRI、WBCSD等机构侧重点有所不同,注重碳排放核算方法学的开发与应用。其GHG Protocol属于基础性的方法论,专业性和公众接受度均较强,因而成为目前大多数温室气体排放标准制定组织(包括PAS)开发所参考的主要方法学之一。而由于受到地域、开发周期、既有公众认知度等因素的限制,PAS标准在文献中都很少被提及和应用。但是,考虑到碳排放会计核算涉及企业内外部多方主体需求,PAS标准系在一定程度上可以满足消费者对企业碳中和信息的需求,并且企业在标准中体现的关于碳减排的承诺也将刺激企业本身在控制管理中采取更多有效措施。因此该标准也具备一定适用性。近期内,我国企业特别是有一定碳排放核算数据和经验基础的企业,可以参考ISO14064和GHG Protocol等标准为基础,构建温室气体排放清单,为基础碳排放数据信息披露做准备。同时结合ISO 14067等标准,会计人员应尝试量化企业整个运营过程中的碳足迹,使核算体系更加细化;远期企业碳排放会计核算体系中,可以把PAS2050和PAS2060标准纳入参考,旨在更大程度上地实现企业碳中和与温室气体的实质性减排。
(三)核算对象的转换与范围的界定 (1)核算对象。碳排放会计核算对象是二氧化碳和其他含碳物。根据京都议定书,企业应将以下六种气体作为主要核算对象:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。我们可以把不同气体的排放量统一成二氧化碳的排放量。笔者查阅相关文献,发现对于其中各气体间具体关系并没有清晰的表述,只有文桂江在文章中有过如下的简单表示:1吨甲烷=3.67吨二氧化碳;1吨四氟化碳=6.5吨二氧化碳,并且未列明具体的衡量过程。考虑到该方面非碳会计排放核算的主要点,笔者在参考IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)给出的关于GWP(全球增温潜势头指标)的定义,认为短期内,可以20年各气体GWP值为基础计算,1单位二氧化碳=62单位甲烷=275单位氧化亚氮=9400单位氢氟碳化合物=3900单位全氟碳化合物=15100单位六氟化硫。
(2)范围界定。根据GHG Protocol的提议,企业在确定碳排放核算范围时应主要考虑两个范围的排放量,即通常所指的直接排放和间接排放。直接排放包括:企业生产时所耗用的原材料、燃料、电能的排放;企业运送材料、商品、废弃物的排放;企业拥有或控制的建筑物、设备的自由固定排放和因员工使用、生产所带来的排放量;因泄露而产生的额外排放等。范围二中的间接排放主要指进口或外购的电、热以及蒸汽的消耗所带来的温室气体的排放。其特征是碳排放结果在核算主体内发生,但其来源并非由主体拥有或控制。对于范围三,例如外购原材料和受托加工材料的生产排放;报告公司不具有控制或重大影响的化石燃料燃烧排放、车辆运输排放;外包形式中的排放;报告企业生产产品和服务脱离生产阶段后在使用和终止阶段的排放等,制定者只鼓励有条件的企业可依据重要性和可计量的原则选用,并没有作出明确要求。在我国,2011年有资料表明,在有限数量的企业参与的统计中,只有27%的企业能提供范围1要求的直接温室气体排放数据,9%的企业提供了范围一中间接温室气体排放数据,只有9%的企业表示已经完成了对范围1排放额的验证或审验工作。笔者认为,为了提高核算数据的透明度,与范围一相关的排放量核算不应当独立出来或是从范围二中故意剥离、遗漏。例如对许多企业来说,外购电力所产生的碳排放很可能是核算中最大的来源,企业如果在核算时未加考虑,很有可能使得企业管理者在碳排放管理决策中出现严重偏差和错误。因此,核算主体应尽量将范围一和范围二一同纳入,并在未来逐渐吸收范围三的内容。
(四)核算方法的选择 在核算方法的选择问题上,由于各企业具有不同的行业属性和生产运营特性,很难选用一个统一的方法对每种企业的碳排放进行准确核算。笔者列出以下三种方法,各有优劣。在现阶段下,企业可酌情选用,并在未来不断加以完善。
(1)简单计量方法。根据IPCC报告中所提供的碳排放系数表,可以对不同燃料类别中的细分燃料的碳排放量作出简单的计算:企业碳排放量=IPCC碳排放系数×耗用燃料量。财会人员可收集不同时期内企业耗用的燃料总量,并计算出相应的碳排放总量。该计量方法虽然计算过程简单,现阶段也具有可操作性,但核算结果单一且范围过于狭隘,能反映的企业会计信息和经济信息十分有限,只能为管理者决策提供一个大致的判断依据。目前在计量方法的问题上,基于碳足迹的方法论研究较为广泛和深入,其中最具有代表性的就是生命周期法和EIO-LCA法。
(2)生命周期法。又称瀑布法,是目前国内外较为流行的信息系统开发方法。应用于碳足迹核算中,可描述某一产品或服务在其整个生命周期中包括生产、耗用、报废以及回收再利用的碳排放。生命周期法在阶段划分的基础上,对研究对象整个过程中的数据如原材料、能源输入、中间品输出,废弃物输出、再利用输入等全部输入输出数据列出详细清单进行核算,进而跟踪碳足迹的整个过程。约瑟夫(Iosif)等采用生命周期法,利用软件分析,对钢铁工业从炼焦到热轧的整个过程的温室气体排放进行了核算。张清文等结合生命周期评价(LCA)方法与我国纸产品生产现状,提出了一套适合我国纸产品碳足迹评价的方法。等把研究视角延伸到住宿产品上认为其同时具有服务的特性,利用该方法对我国昆明市四星级酒店住宿产品的碳足迹进行了计算和分析。
生命周期法应用于碳排放会计核算中的优点在于,过程的细分和量化使得计算结果具有一定科学性,便于管理者达到对于产品和服务的过程控制。但阶段的划分具有一定主观性,容易造成误差,且整个核算过程较为复杂,工作量大,对核算人员素质要求较高。
(3)EIO-LCA法。本质上是EIO(经济投入产出)与生命周期法的结合物。利用投入产出表进行计算,通过平衡公式或矩阵反映投入与产出之间的关系。Berners-Lee等阐述了中小企业如何利用投入产出数据计算自己的碳足迹。国内也有学者将该方法表述为“黑箱法”,通过碳质量平衡法核算组织的年碳排放量。EIO-LCA法最重要的特点是其无须对系统边界进行划分。但其计算较为宏观,无法对产品或服务链中的碳排放重点予以反映。
(五)碳排放会计账户处理 涉及到具体的账户处理,会计人员可考虑增设如下几个账户,对碳排放信息进行基本的归集和分类,转换为传统的财务信息,为管理者提供内容更丰富的决策依据。
(1)增设碳排放资产账户。企业有必要设置“碳排放固定资产”、“碳排放固定资产折旧”等账户核算企业为减少碳排放而进行的固定资产投资;设置“碳排放源”账户用以核算企业生产经营活动所需的要素包括化石能源、含碳材料以及电能等;运用碳足迹计量方法的企业可以在产品生产过程中对碳排放的汇集――含碳产品的产出作出反映,在借方和贷方分别以“碳汇集”和“碳排放源”予以反映;
(2)增设碳排放负债账户。当企业决策者意识到需要增强碳排放控制力度时,该负债项目的确认时点也就随之形成。增设短期碳排放负债和长期碳排放负债用以核算企业为治理碳排放而需偿还的专项资金,区分标准以偿还期是否超过一年为界。
(3)增设碳排放支出账户。将与企业碳排放活动有关的能以货币计量的支出,划分为碳排放费用支出和碳排放恶性支出。碳排放费用支出是指企业控制碳排放中所发生的不能构成碳排放资产的费用项目,这类支出属于良性支出;碳排放恶性支出是指由于企业违反有关规定所导致的各项非必要支出。
(六)碳排放会计披露 现阶段,企业可尝试应用一定方法仅对其运营中所产生的二氧化碳量的数值作出披露。企业管理者可参考国家政策和企业实际情况设定比较基期,并在外部条件变化时作出相应调整。例如,我国承诺至2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%,企业可以把基期设置为2005年。假设甲企业基期碳排放量为200万吨二氧化碳当量,2011年并购乙企业,其基期排放量为100万吨二氧化碳当量,那么甲企业的基期排放量同时应调整为300万吨二氧化碳当量,并且在2020年将二氧化碳当量控制在180万吨以下。从长远来看,笔者认为,企业碳排放信息应与传统会计披露相融合,其形式无论是在原有主要报表寻找到扩充的位置,还是另起炉灶编制新型的碳排放会计报表,都将有助于满足各方主体对碳排放信息的多层次需求。
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关键词:低碳经济,产业结构;能源结构;保障体系
中图分类号:F127 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2013)11-0-01
一、低碳经济研究综述
“低碳经济”概念源于英国2003年《我们未来的能源――创建低碳经济》白皮书,在全球应对气候变化大背景下,低碳经济作为一种以减少温室气体排放为目标的新型经济发展范式,越来越被世界各国广泛重视和关注。围绕低碳经济,各国学者已经开始了相关方向的分析与研究,研究内容主要集中在发展低碳经济的经济与技术的定量研究、及各区域选择发展低碳经济路径和模式的规范研究等领域。
其中,国外学者作了大量关于实证方面的分析,通过对温室气体排放与经济增长关系的定量研究,论证发展低碳经济的必要性。代表性观点有:(1)Nicolas(2006)在《气候变化的经济学》中对全球气候变暖可能造成的经济影响进行评估,认为如果不采取任何遏制温室气体排放的措施,未来10年内气候变化将给全球带来GDP5%-20%的损失;(2)Grossman(2000)、Friedl (2003)、Ankarhem(2005)等学者对各自所在国家温室气体排放与经济发展的环境库兹涅茨曲线进行检验,认为温室气体排放总量与经济增长长期关系是呈倒“U”型的关系;(3)APIO(2005)等学者则对经济增长与温室气体排放同时进行相关的脱钩研究,并对环境压力指标与经济驱动力指标的各种可能组合给出了合理的定位。除此,欧美日等先进发达国家在关于发展低碳经济实践操作层面也做出卓有成效的研究,且提出保障发展低碳经济的各项国家行动计划,例如:英国的《气候变化法案》、美国的《低碳经济法案》、澳大利亚的《碳污染减排计划绿皮书》、以及日本提出《面向低碳社会的12大行动》等。
相较之下,国内学者研究很多都集中在规范分析方面,主要包括对国外发展低碳经济经验的介绍,中国发展低碳经济的现状,中国低碳经济发展道路、模式与机制初探等。(1)国外发展低碳经济的经验。赵娜(2007)全面介绍了英国在发展低碳经济方面的举措与成就;胡淙洋(2008)介绍了发达国家近几年的低碳经济发展历程,并分析了对中国低碳经济发展的启示。(2)中国发展低碳经济的现状。庄贵阳(2008)对中国发展低碳经济所面临的机遇和挑战进行了分析;洪大用(2010)从社会学角度讨论当前人类社会面临的气候变化问题,探讨中国建设低碳社会的复杂性以及存在的体制优势。(3)中国低碳经济发展道路、模式与机制初探。陈英姿(2009)通过实现不同地区相应的能源强度改善和能源结构低碳化目标,实现中国低碳经济发展道路;杨万东(2010)从金融危机后产业结构调整的角度,分析中国发展低碳经济的政策选择;陈文婕(2010)在分析低碳经济的重点是培育和发展新兴低碳产业的基础上,提出构建低碳产业创新系统和低碳产业集群的低碳经济发展模式。此外国内还有不同学者分别从倡导低碳消费(陈晓春,2009)、建设低碳城市(陈文艺,2009)、发展低碳技术(杨芳,2010)等视阈,探讨实现中国实现低碳经济的发展模式和途径等。
总的来说,低碳经济概念提出,到开始应用实践至今,学术界对发展低碳经济的实质可以总结为以下三个方面:一是建立低碳产业结构和低碳技术体系;二是优化能源结构和提高能源利用效率,减少碳排放;三是建立与低碳发展相适应的政策、法律保障体系。同样由于低碳经济发展会涉及到经济、社会、政治、环境、技术等各层面,低碳经济发展模式需要针对区域经济系统现实状况,才能提出有效的低碳经济发展模式及路径。
二、黑龙江经济的低碳转型
随着经济社会发展与资源环境矛盾的不断深化,我国各省份都致力于推进低碳经济发展,黑龙江在提高区域经济整体竞争实力,努力缩小与经济发达省份差距同时,也在积极探索一条符合本省实际的低碳经济发展道路和模式。黑龙江省是我国的老工业生产基地,高耗能、高污染的经济产业结构在当地仍然占主导地位,这导致本地区经济发展一直锁定在粗放型增长模式中,是造成黑龙江碳排放一直高居不下的主要原因。通过合理调整和优化本省区域经济结构系统,加快促进低碳经济转型,已成为黑龙江省发展低碳经济、实现节能减排目标的重要手段。然而,黑龙江目前经济的低碳转型受到产业基础和经济发展的双重约束,黑龙江在调整产业结构过程中,既要考虑原有的产业基础与能源结构,还要不影响区域经济增长。基于此,我们主要提出以下对策:
1.加快发展第三产业,增加在区域产业经济结构中的比重。已有研究表明,第三产业在能源消耗方面为最少,同时又对经济贡献的拉动不低于第二产业。因此政府应大力发展第三产业,提高第三产业所占比重,优化产业整体结构,将有利于促进黑龙江省产业结构整体低碳化和碳减排的实现。
2.加快对第二产业,特别是传统重工业的改造和升级。黑龙江省的产业结构中,第二产业尤其是重化工企业存在技术落后、设备老化和生产条件较差等特点,这些都是制约黑龙江发展低碳经济的重要因素。因此,面对传统重工业,应用低碳技术改造高碳传统产业,提高产能效率,是实现黑龙江产业结构低碳转型升级的主要对策。
3.调整能源消费结构,减少温室气体排放。黑龙江省的能源消费结构目前以煤炭、原油和天然气等传统化石能源为主,其中煤炭的消费比重占近70%,是黑龙江省的主要能源。而煤炭存在利用率低、污染重的特点,如何解决黑龙江能源消费结构高碳化是黑龙江省从高碳转向低碳经济发展的主要难题。加速能源调整步伐,一方面,黑龙江省应坚持以新能源和可再生能源代替传统能源和化石能源,逐步提高清洁能源在能源结构中的比重,另一方面,当前更可行的是提高当前传统能源的综合利用效率,例如,优化煤产业的组织与产品结构;促进煤炭、原油等能源的深加工转化等。
4.建立健全适应低碳经济发展模式的政策法规保障体系。由于碳经济发展模式刚刚兴起,我省乃至我国支持低碳经济发展采取的政策工具主要是财政补贴,而在其他相关方面政策法规基本还是空白状态,例如法律措施、政府采购、转移支付等手段。因此,黑龙江省必须尽快制定出台黑龙江省低碳经济发展的有关战略规划,以及探求在政策法规方面的创新保障路径,从而保证低碳经济得以顺利推行。
参考文献:
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精品范文
10温室气体排放现状