烏魯木齊市煤炭消費的CO
導(dǎo)讀:：中國目前的能源工業(yè)主要以煤炭為主。烏魯木齊市煤炭消費CO2排放時空分析。烏魯木齊市是新疆的經(jīng)濟(jì)中心。
關(guān)鍵詞：煤炭，CO2排放，時空分析，烏魯木齊市
1.前言
全球溫室氣體增加的主要來源是化石能源消費，其所導(dǎo)致的CO2排放在全球碳排放中占據(jù)主導(dǎo)地位[1]。在當(dāng)前全球環(huán)境問題中，控制和減少CO2等溫室氣體排放是世界各國環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策的重要導(dǎo)向[2]。中國目前的能源工業(yè)主要以煤炭為主，大量燃燒煤炭排放的CO2會導(dǎo)致區(qū)域及全球的溫室效應(yīng)增強(qiáng)，從燃料品種看，煤炭是中國礦物燃料CO2的主要排放源，占總排放的90%以上[3]。煤炭長期以來一直是我國的第一大能源，不論是在能源的生產(chǎn)還是消費領(lǐng)域，煤炭始終占據(jù)較高的比重。
目前國內(nèi)的研究主要在于崔麗麗、王燦等應(yīng)用可計算一般均衡模型(CGE)對不同碳減排政策的經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行分析[4]、以及煤化工行業(yè)煤焦化和煤氣化過程中CO2排放問題[5]、對未來排放量的估算、CO2減排的建議和對策、CO2減排技術(shù)、能源利用的碳排放和生態(tài)足跡分析等等。
烏魯木齊市是新疆的經(jīng)濟(jì)中心，也是全疆人均能源消費和人碳排放量水平最高的地區(qū)之一。“十五”以來，烏魯木齊市經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持快速增長，2006年GDP達(dá)到683.7億元，比2005年增長16.7%。烏魯木齊市是西北地區(qū)的特大城市之一，煤炭、石油等能源資源豐富(因地處準(zhǔn)噶爾儲煤帶的中部，煤炭儲量在100億噸以上，故有“煤田上的城市”之稱[6])時空分析，在西部大開發(fā)和追求城市經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展過程中，技術(shù)落后，造成能源消耗大，CO2 的排放量大。同時烏魯木齊市在我國西部地區(qū)，冬季氣溫比較低，對工業(yè)生產(chǎn)用熱和居民生活采暖用熱也有很大的需求。
圖1 烏魯木齊市2001-2009年單位GDP的煤消耗量變化圖
如圖1所示，烏魯木齊市煤炭的單位GDP能耗逐年遞減，2001年的單位GDP能耗是2009年的1.66倍，這說明烏魯木齊市市煤炭使用效率正在不斷提升，而且還是有很大的提高空間，有利于CO2的減排。
“十二五”規(guī)劃摘要：把大幅降低能源消耗強(qiáng)度和二氧化碳排放強(qiáng)度作為約束性指標(biāo)，有效控制溫室氣體排放。因此掌握烏魯木齊市的CO2 的排放現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行削減措施的研究是非常有必要的。本文通過對2001-2009年烏魯木齊市煤炭消費CO2的排放量進(jìn)行測算分析，并對烏魯木齊市主要城重點污染源工業(yè)企業(yè)煤炭消費的CO2的變化狀況進(jìn)行動態(tài)分析，一方面為科學(xué)合理地制定減排目標(biāo)提供依據(jù)，另一方面有助于在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和建設(shè)低碳城市的過程中做到有的放矢，進(jìn)而爭取以高效率實現(xiàn)減排任務(wù)。
2.研究方法
2.1 CO2排放量測算方法(IPCC，2006)
表觀能源消耗量估算法(參考方法)。該方法由IPCC推薦使用，也成為參考方法。其基本的計算式為：排放量=(分品種燃料的實際消費量×單位能源含碳量-非能源利用固碳量)×燃料的氧化率×44/12
具體步驟如下：
第一步：消費量的計算。表觀消費量=能源產(chǎn)量+全部能源進(jìn)口量-全部能源出口量-國際航班加油量-庫存變化量。
第二步：換算成熱量計量單位。熱量=表觀消費量×能量換算系數(shù);轉(zhuǎn)換系數(shù)：原煤凈發(fā)熱值為20.9(TJ/Gg、Mm3)[7]。
第三步：計算含碳量：含碳量=表觀消費量(熱量)×碳排放系數(shù);碳排放系數(shù)采用《IPCC指南》缺省值數(shù)據(jù)，原煤缺省排放系數(shù)26.8(Kg/GJ)[7]。
第四步：計算凈碳排放量。凈碳排放量=燃料含碳量-固碳量。其中固碳量=含碳量×固碳量。燃料作為非能源使用，如作為化工原料、工業(yè)或建筑材料用等，此時計算凈碳排放量時，要考慮固碳率。
第五步：計算碳實際排放量。實際碳排放量=凈碳排放量×氧化率;根據(jù)《2006年IPCC指南》，氧化率均為1。
第六步：計算CO2的實際排放量。CO2的實際排放量=實際排放量×44/12。
此法是IPCC國家溫室氣體清單指南推薦的缺省方法，需要數(shù)據(jù)不多，易于收集，計算工作量不大，是估算排碳量的最低要求。由于不是分部門、分設(shè)備的精確計算，采用的參數(shù)只能是總和參數(shù)，加上未計及各種損失和統(tǒng)計誤差，計算結(jié)果不可能很精確。但此法采用的是能源宏觀數(shù)據(jù)，因而可用它檢驗別的方法計算結(jié)果的準(zhǔn)確程度[7]。
2.2數(shù)據(jù)來源
本文選取了烏魯木齊市“十五”、“十一五”期間煤炭消費CO2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時空分析，由于這兩個階段是烏魯木齊市大發(fā)展階段，也是CO2排放的主要增加時期之一，其研究將為烏魯木齊市以至于新疆在溫室氣體減排的工作上提供有益的信息和指導(dǎo)。煤炭的消費數(shù)據(jù)來自《烏魯木齊市統(tǒng)計年鑒》(2002-2010)、《烏魯木齊市年鑒》(2002-2010)、《新疆能源統(tǒng)計年鑒》(2007)。
3. 結(jié)果與分析
3.1 烏魯木齊市煤炭消耗現(xiàn)狀分析
煤炭是新疆社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和動力，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高起到至關(guān)重要的作用[7]。歷年來，從地區(qū)消費結(jié)構(gòu)和增長趨勢看，新疆煤炭消費量最大、增加最快的地區(qū)是烏魯木齊市。如下圖所示烏魯木齊市2001-2009年煤炭消費量變化情況。
圖3-1 2001-2009年烏魯木齊市煤炭消費量、
煤炭占總能源消費比例、煤炭年增長率及GDP年增長率相互關(guān)系
(1)2001-2008年烏魯木齊市煤炭年消費量逐年增加，其年均增長率為12.22%，但到2009年又有所下降。其中2001年煤炭消費量最低，為693.02萬噸，2008年煤炭消費量最高，為1388萬噸，大約增長了2倍左右。2001、2002這兩煤炭消費增長率最大，高于年均增長率，分別為24.71%、12.83%怎么寫。2009年煤炭消費量較上一年有所下降，年增長率為-0.2%。
(2)2001和2009年烏魯木齊市煤炭在總能源消費結(jié)構(gòu)中的比重分別為44.19%、48.30%，在這期間煤炭的比重先增加，在2003年出現(xiàn)下降趨勢后又開始上升，而至2009年又開始下降。其中2005-2008這三年煤炭占總能源消費比例，均在50%以上，2007年所占比重最高為52.08%？偟膩碚f，在這九年煤炭消費量在總能源消費量中，雖有下降趨勢，但主要還是占有較高比例，可見在相當(dāng)長的一段時間里，煤炭都是烏魯木齊市經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依靠的基礎(chǔ)能源。
(3)GDP年增長率曲線與煤炭消費年增長率曲線大致有相同的趨勢，同增同減。對于正處在工業(yè)化發(fā)展階段的地區(qū)來講，第二產(chǎn)業(yè)的增長是經(jīng)濟(jì)增長的主要組成部分，GDP增長的速度幾乎與能源消費的增長一致，甚至低于能源消費的增長[8]。烏魯木齊市這九年總體上GDP增長的速度幾乎與能源消費的增長一致，因此可知烏魯木齊市在這一階段正處于工業(yè)化發(fā)展階段;其中2002-2003年較特殊，煤炭消費年增長率下降而GDP增長率卻有所提高，這是因為一些大型企業(yè)停產(chǎn)或破產(chǎn)時空分析，大型企業(yè)用煤量相對減少，這樣工業(yè)用煤就從總用煤量中減少了相當(dāng)大的一部分;再有就是小鍋爐的減少，在烏魯木齊市委與相關(guān)部門的大力整頓下，目前烏魯木齊供熱大都采取集中供暖，這樣在治理大氣污染的同時，也大大減少了用煤量[9]。
3.2 烏魯木齊市煤炭消費CO2排放時空分析
3.2.1 2001-2009年烏魯木齊市煤炭消費CO2排放分析
多年來，烏魯木齊市能源消費一直以煤炭為主，由于煤炭消費比重較大，單位熱量燃煤引起的CO2 排放比使用石油、天然氣分別高出約36%和61%，造成煤炭消費的CO2 排放強(qiáng)度也相對較高。如下圖所示，烏魯木齊市2001-2009年CO2 變化情況。
圖3-2 2001-2009年烏魯木齊市煤炭消費的CO2排放量與單位GDP CO2排放量
(1)烏魯木齊市2001-2009年煤炭燃燒CO2排放量的變化趨勢和煤炭消耗量趨勢基本一致，均呈上升態(tài)勢。2001年以來煤炭消費CO2排放量顯著增長，從2001年的1423.31萬噸增長到2008年的2850.64萬噸，增長了100.28%，近2倍左右，再下降到2009年的2844.93萬噸，年均增長率為10.84%。“十一五”期間，烏魯木齊市CO2排放年增長率低于“十五”期間年均增長率6個百分點左右。
(2)盡管CO2排放總量在增長，但CO2排放強(qiáng)度(萬元GDP CO2排放量)總體呈較快下降趨勢。萬元GDP CO2排放量從2001年的4.34噸下降到2009年的2.62噸，年均下降4.40%。單位GDP CO2排放反映了經(jīng)濟(jì)增長過程中的碳排放強(qiáng)度，也即經(jīng)濟(jì)增長在多大程度上依賴于高能耗產(chǎn)業(yè)[10]。這幾年烏魯木齊市單位GDP CO2排放降幅較明顯，其經(jīng)濟(jì)的能源依賴性還是比較大，且其排放強(qiáng)度基數(shù)大，減排任務(wù)依然艱巨。經(jīng)濟(jì)增長是CO2排放量增長的最主要因素，煤炭占能源消費總量的比重過高對CO2排放量增長有重要影響且烏魯木齊市CO2排放還處于較快增長階段。
3.2.2烏魯木齊市主要城區(qū)重點工業(yè)污染源企業(yè)煤炭消費的CO2空間分析
CO2的空間分布變化反映在不同區(qū)域的CO2排放量的變化即變化幅度上，本文通過SPSS軟件對2001-2009年烏魯木齊市主要城區(qū)重點工業(yè)污染源企業(yè)煤炭燃燒CO2排放量的進(jìn)行分組，并劃分CO2排放區(qū)域，具體如下: ①低排放區(qū)域，指CO2排放量介于0.21-102.28萬噸的區(qū)域;②較低排放區(qū)域，CO2排放量介于125.34-285.17萬噸之間的區(qū)域;③中排放區(qū)域，CO2排放量介于364.75-537.80萬噸的區(qū)域;④高排放區(qū)域，CO2排放量介于791.50-896.53萬噸的區(qū)域。因米東區(qū)這九年的統(tǒng)計口徑不同而未納入本文分析范圍時空分析，由于2002年，3月9日經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，南山礦區(qū)更名遷址，成立達(dá)坂城區(qū)，故文中2001-2002達(dá)坂城區(qū)的數(shù)據(jù)為南山礦區(qū)。圖3-3代表2001-2009年烏魯木齊市主要城區(qū)煤炭燃燒CO2的低排放、中排放和高排放區(qū)域的變化狀況。
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低 |
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較低 |
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中 |
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高 |
圖3-3 2001-2009年烏魯木齊市主要城區(qū)重點工業(yè)污染企業(yè)煤炭燃燒CO2變化情況
(1)從不同區(qū)域的年變化狀況來看，呈現(xiàn)不同的變化趨勢。研究區(qū)重點工業(yè)污染源企業(yè)煤炭燃燒的CO2大致呈逐年上升然后下降趨勢，同時天山區(qū)和頭屯河區(qū)CO2排放量最高，其次是沙依巴克區(qū)和水磨溝區(qū)，新市區(qū)、達(dá)坂城區(qū)和烏魯木齊縣CO2最少。從總體增長速度看，低排放、較低排放區(qū)、中排放和高排放區(qū)域的碳排放量年平均增速分別為平均9.09%、13.09%、8.46%和-0.49%，說明低排放、較低排放區(qū)域的差異性在逐漸擴(kuò)大，較低排放區(qū)與中排放區(qū)、高排放區(qū)域之間的差異呈不斷減少趨勢。
(2)2001-2005年沒有高排放區(qū)，CO2年平均排放中值出現(xiàn)在天山區(qū)，低值在烏魯木齊縣、達(dá)坂城區(qū)和新市區(qū)。天山區(qū)2001-2005年CO2排放量大致處于中排放區(qū)，之后快速增長，自2006年開始CO2排放量占全區(qū)最高，為CO2高排放區(qū);頭屯河區(qū)2001-2004年一直處于CO2排放較低值區(qū)，而至2005年開始就處于CO2排放中值區(qū);沙依巴克區(qū)、水磨溝區(qū)大部分年間CO2排放均處于較低排放區(qū)，2001年沙依巴克區(qū)CO2排放處于低排放區(qū)，2002年就開始快速增長，2006年水磨溝區(qū)CO2排放也處于低排放區(qū)，2007年同樣開始增長;新市區(qū)、達(dá)坂城區(qū)及烏魯木齊縣大部分年間均處于低CO2排放區(qū)，且總體CO2排放量相對于全區(qū)最低。新市區(qū)CO2排放處于年增長態(tài)勢;2001年南山礦區(qū)CO2排放量低，主要由于南山礦區(qū)自成立以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，已成為烏魯木齊市財政狀況最差的地區(qū)之一，大型企業(yè)少，人口也不斷銳減，為了徹底改變這一現(xiàn)狀，2002年底南山礦區(qū)搬遷至達(dá)坂城，之后達(dá)坂城區(qū)的CO2排放開始逐年增加;烏魯木齊縣，2007年以前CO2排放量非常低，之后開始快速增長怎么寫。
新市區(qū)和頭屯河區(qū)第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重比較大時空分析，頭屯河區(qū)是大中型企業(yè)集中的工業(yè)重區(qū)，也是烏魯木齊市發(fā)展第二產(chǎn)業(yè)的重要戰(zhàn)略接替區(qū);新市區(qū)一直開展大氣污染防治與清潔燃料的推廣使用，減少CO2排放量;天山區(qū)和沙依巴克區(qū)主要以第三產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，天山區(qū)的CO2排放量在烏魯木齊市主要城區(qū)中是最高的，它的面積僅占烏魯木齊市的1.74%，人口卻占到26.8%，是烏魯木齊的核心區(qū)域和老城區(qū)[11]，全市十大重點污染企業(yè)中有4家在天山區(qū);烏魯木齊縣主要以城郊農(nóng)業(yè)和城郊畜牧業(yè)為主，能源消耗主要為冬季采暖燃煤，CO2排放量相較于其他區(qū)低[12]。
(3)2008-2009年的減排效果較為突出，各區(qū)均呈CO2排放降低趨勢？赡苤饕从2008年是烏魯木齊市實施環(huán)境保護(hù)“十一五”計劃重要的一年，烏魯木齊市政府將200家重點排污企業(yè)確定為嚴(yán)管單位，并成立了“烏魯木齊市污染物控制中心”。天山區(qū)和頭屯河區(qū)排放強(qiáng)度較高，雖然近年有所下降，但降幅不大，經(jīng)濟(jì)增長仍伴隨著較高的碳排放水平。
4. 結(jié)論與對策
本文通過計算烏魯木齊市2001-2009年CO2排放量，并對烏魯木齊市煤炭燃燒CO2排放現(xiàn)狀及主要城區(qū)的重點工業(yè)污染源企業(yè)煤炭消費的CO2進(jìn)行綜合空間分析，得出一些結(jié)論和建議:
烏魯木齊市的煤炭在能源消費總量中所占的比重變化不大，雖有下降趨勢，但主要還是占有較高比例，在相當(dāng)長的一段時間里，煤炭都是烏魯木齊市經(jīng)濟(jì)發(fā)展所依靠的基礎(chǔ)能源。這不僅與烏魯木齊市煤炭資源豐富有關(guān)，究其原因煤炭在烏魯木齊市能源消費結(jié)構(gòu)中占有很大比例。但由于政策和經(jīng)濟(jì)等其他原因的制約，使得烏魯木齊市天然氣等清潔能源的推廣進(jìn)展緩慢[13]，因此，烏魯木齊市應(yīng)該提高煤炭的回采率，減少浪費，節(jié)約能源;提高洗選環(huán)節(jié)在源頭上控制煤炭的污染，提高煤炭的利用效率，實現(xiàn)清潔化利用煤炭，少排CO2等溫室氣體。
(2)
2001-2009年烏魯木齊市，煤炭燃燒CO2排放量的變化趨勢和煤炭消耗量基本一致時空分析，均呈上升態(tài)勢。“十一五”期間，烏魯木齊市CO2排放年增長率低于“十五”期間年均增長率6個百分點左右。由于居民冬季采暖是空氣污染物和溫室氣體的重要來源，因此拆并鍋爐，實行集中供熱是減排CO2的最有效措施。
烏魯木齊市主要城區(qū)在這九年中，CO2的分布變化明顯。重點工業(yè)污染源企業(yè)煤炭燃燒的CO2均呈逐年上升趨勢，天山區(qū)和頭屯河區(qū)CO2排放量最高，其次是沙依巴克區(qū)和水磨溝區(qū)，新市區(qū)、達(dá)坂城區(qū)和烏魯木齊縣CO2最少。天山區(qū)和頭屯河區(qū)排放強(qiáng)度較高，雖然近年有所下降，但降幅不大。經(jīng)濟(jì)增長仍伴隨著較高的碳排放水平。因此，烏魯木齊市應(yīng)著重天山區(qū)和頭屯河區(qū)的減排力度，減少或淘汰沙依巴克區(qū)和水磨溝區(qū)的一些重點污染源工業(yè)企業(yè)，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)替代傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);其次對于2004年起，市政府將天山區(qū)、沙依巴克區(qū)、水磨溝區(qū)及新市區(qū)列為高污染燃料禁燃區(qū)這一措施，進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，采用低污染、低能耗設(shè)備力爭實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式;最后，烏魯木齊市應(yīng)采取一些鼓勵政策，激勵企業(yè)推廣使用潔凈煤，減少碳排放。
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