碳消耗量（精选4篇）
碳消耗量 篇1
1 概述
自2008年以来, 我国天然气汽车行业得到了快速的发展, 天然气汽车在道路运输行业得到了广泛应用, 但是我国天然气汽车气耗量的检测缺乏统一有效的方法, 气耗量检测设备的缺乏是重要原因。近年来, 国家不断出台相关的标准来规范天然气汽车的使用, 其中GB/T 23335-2009《天然气汽车定型试验规程》是天然气汽车生产准入管理的重要依据, 其对压缩天然气、液化天然气、两用燃料和双燃料等不同类型的天然气汽车的排放性、动力性、经济性、操稳性、可靠性以及专用装置等均提出了性能要求, 并规定了相应的试验方法。但因受到测量技术的限制, 对于天然气汽车的燃料经济性测量并没有完全执行。因此研究适用于不同类型天然气汽车燃料消耗量检测方法可以为我国天然气汽车的规范管理提供一个科学的、有效的手段, 为整车生产企业开发天然气汽车提供技术依据, 能够进一步推动道路运输行业天然气汽车的应用, 实现道路运输行业能源的多元化和清洁化, 降低企业运营成本, 减少尾气排放[1]。
本文通过分析我国天然气汽车行业发展现状, 借鉴利用碳平衡法燃油消耗量测量的原理, 建立基于碳平衡原理的天然气汽车燃料消耗量计算模型;对比分析闭式和开式碳平衡检测系统的结构工作原理及适用范围, 确定采用开式稀释采样方式进行天然气燃料消耗量检测系统开发;结合天然气汽车燃料消耗量计算模型中技术参数需求, 设计开发了碳平衡气耗仪。
2 基于碳平衡原理建立气耗量测量模型
依据质量守衡定律, 燃料在发动机气缸内燃烧, 不论燃料的燃烧状况如何, 燃料燃烧后生成的尾气中碳元素质量应等于燃料燃烧前的碳元素质量。因此, 可建立基于碳平衡原理的天然气汽车燃气消耗量的测量模型:燃气燃烧前的碳质量总和等于燃气燃烧后尾气中碳质量总和[2]。
车用天然气主要由碳氢化合物 (烃) 组成, 不同地区所供应的天然气组分含量有所差异。通过对多家天然气供应企业的调查研究发现, 天然气中各成分所占质量分数的范围为:碳质量75.3%~76.2%, 氢质量23.8%~24.7%, 其它物质质量远小于1%。当燃气密度d G (kg/m3) 以及燃气中的碳质量分数MGC确定时, 即可确定该燃气单位体积的碳元素质量MGC (kg) 。
天然气在汽车发动机气缸内燃烧时, 燃气中的碳与空气中的氧反应生成二氧化碳 (CO2) 。燃气中的氢与氧反应生成水蒸气 (H2O) 。当气缸内供氧不足时, 天然气燃烧不完全就会有一氧化碳 (CO) 和碳氢 (HC) 生成, HC是未燃烧完全的天然气分解产生的气体。因此, 天然气汽车尾气中含碳气态为CO2、CO以及HC[3]。当单位体积天然气燃烧后, 测得排放尾气中的CO2、CO、HC气体平均质量为MCO2、MCO、MHC (kg) , 计算可得CO2、CO的碳元素质量分数分别为0.273、0.429, 假设HC气态化合物的碳质量分数为mHC, 单位体积的天然气燃烧后排放气体的碳质量为:
依据碳平衡原理, 燃料燃烧前的含碳元素质量总和等于燃料燃烧后生成物碳元素质量总和, 即天然气燃烧前后碳质量守恒, 则有:
假设天然气汽车行驶里程为S (km) , 平均气耗为Gs (km/m3) , 则车辆行驶里程为S所消耗燃气中碳质量为:
车辆行驶S后, 再由实验测得数据计算排放气体中CO2、CO、HC的平均排放质量MCO2''、MCO''、MHC'' (kg/km) 。可由以上公式推算车辆行驶历程S所耗天然气燃烧后, 排放气体中碳质量和∑MC'' (kg) 为:
同理, 依据碳平衡原理有:
当用百公里燃气消耗量表征车辆燃气消耗量时, 上式可转换为:
其中, 燃气密度d G的取值定为天然气平均密度0.654 kg/m3 (288.15 K、101.33 k Pa) ;燃气中的碳质量分数m GC的取值为平均值75.75%;取目前国内使用最为广泛的车用天然气进行组分测量, 测得其主要碳氢组分CH4、C2H6、C3H8的平均含量分别为94.13%、3.253%、0.637%, 再根据这三种组分所含的碳质量分数分别为75%、80%、82%, 对应相乘相加得到未燃碳氢气体中碳质量分数m HC约为0.737。则有:
因此, 当燃气密度d G (kg/m3) 与燃气中的碳质量分数m GC确定时, 只需测得尾气中二氧化碳、一氧化碳以及未燃碳氢气体的质量即可由上式计算出天然气的消耗量。
3 基于碳平衡原理的气耗检测系统分析
基于碳平衡原理检测在用天然气汽车的燃气消耗量的具体步骤是先测得燃气燃烧后排放的CO2、CO和HC气体质量, 计算出其中的碳元素质量的总和, 最后依据碳元素质量守恒推算出天然气消耗量。目前尚无直接测得含碳排放气体中碳元素质量, 只能通过先测取含碳排放气体的体积和浓度, 再由相应的关系计算得到含碳排放气体中碳元素质量总和。显然, 这种方法测量燃气消耗量的准确度就直接取决于含碳排放气体体积和浓度的测量准确度[4,5]。
用于测量在用天然气汽车燃气消耗量的碳平衡气耗仪的基本功能是测取车辆排放尾气的体积和浓度, 基本组成部分是排气体积测量系统以及浓度测量系统。排气体积的测量通常是利用流量计测量排气流量, 再依据测得的排气流量, 计算得到在测试时间内汽车排放气体的体积, 而气体浓度则是用相应的气体浓度测量仪直接测得。测取汽车排气流量和浓度的元器件类型、规格、型号较多, 不同的方式组合形成各有特点的测量系统。组成系统的好坏评价标准是测量汽车含碳排气气体浓度和体积的数据准确度、系统结构的繁简和操作的方便程度。
目前, 利用碳平衡原理测量在用天然气汽车含碳排气气体浓度和体积的方式主要是以下两种:
(1) 直接测取车辆的排气体积和排气中的含碳气体浓度, 将检测装置的采样管与汽车排气管密闭连接。
(2) 不通过将检测装置的采样管与汽车排气管直接连接来收集排气, 而是测取由环境空气稀释过的排气体积, 从原始排气采样或者从稀释排气采样测取含碳气体浓度。
第一种系统为闭式碳平衡排气测量系统, 第二种系统为开式碳平衡排气测量系统。基于碳平衡原理的天然气汽车闭式气耗检测系统由闭式碳平衡排气测量系统和检测工况模拟系统构成, 开式碳平衡气耗检测系统由开式碳平衡排气测量系统与检测工况模拟装置构成。针对开式碳平衡气耗检测系统测取排放气体含碳浓度的方法不同, 又将其分为开式直接采样气耗检测系统和开式稀释采样气耗检测系统。
开式稀释采样气耗检测系统并非通过直接从原始汽车排气中采样来测量原始排气含碳量, 而是通过测取稀释排气流量及稀释排气含碳气体浓度来确定原始排气含碳量, 由此可见, 开式稀释采样气耗检测系统不仅排除了开式直接采样气耗检测系统中不可变稀释比的测定误差对气耗量检测准确度的影响, 并且结构也相对简单, 可以利用流量控制器调控风机风量 (调控稀释比) , 实现对各种排量天然气汽车燃气消耗量的检测[2], 其工作原理如图1所示。本文选用开式稀释采样气耗检测系统继续进行天然气汽车尾气采样。
碳平衡气耗仪的硬件系统主要由3个测量子系统和1个控制子系统组成, 分别用于测量稀释排气流量、稀释排气流量、排气含碳气体浓度以及对测量子系统的协调控制。
1.汽车原始排气2.环境空气3.排气稀释管4.风机5.压力传感器6.温度传感器7.流量传感器8.排入大气的稀释排气9.稀释排气含碳气体浓度取样探头10.含碳气体浓度测量装置11.稀释排气流量处理器12.稀释排气流量控制器13.测控子系统14.主控计算机15.底盘测功机加载控制系统16.司机助17.底盘测功机
由开式稀释采样气耗检测系统, 和底盘测功机构成的碳平衡气耗检测系统的工作流程, 如图2所示。
4 试验验证
基于碳平衡气耗仪结构工作原理分析结果, 本文设计开发了试验样机。为了分析设计开发的碳平衡气耗仪测量结果的准确性, 分别选用LNG宇通客车和东风危险品运输车, 在苏州狮山机动车检测中心进行了燃料消耗量的对比测试试验, 试验过程如图3和图4所示。试验过程中, 采用科里奥利力质量流量计的测量结果作为对比[6], 对比试验结果如表1和表2所示。
通过对比试验分析可得:设计开发的天然气气耗仪与采用科里奥利力质量流量计的测量结果相对误差为5%左右, 基本满足在用天然气汽车燃料消耗量测试需求。
5 结论
本文通过分析天然气组份, 基于碳平衡原理建立了天然气汽车燃料消耗量计算模型。针对天然气汽车排放的尾气中CO2、CO和HC采样问题, 对比分析闭式和开式碳平衡检测系统的结构工作原理及适用范围, 确定采用开式稀释采样方式进行天然气燃料消耗量检测系统开发, 提出了天然气气耗仪结构工作架构图。
结合天然气汽车燃料消耗量计算模型中技术参数需求以及天然气气耗仪结构工作原理架构, 设计开发了碳平衡气耗仪试验样机。为了分析设备工作的可靠性和测量的准确性, 选用LNG宇通客车和东风危险品运输车作为试验样车, 利用科里奥利质量流量计对其进行标定。
通过对比试验可知:碳平衡气耗仪与科里奥利质量流量计相对误差为5%, 基本满足在用天然气汽车燃料消耗量检测的需求。
参考文献
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北京市工业能源消耗碳排放分析 篇2
关键词：工业,能源消耗,碳排放,北京
1 引言
中国政府于2009年提出“到2020年, 万元GDP碳排放将比2005年下降40%~45%”的节能减排新目标。这是我国政府根据国情, 为应对全球气候变化, 所做出的战略性规划。北京作为中国的首都, 经济社会快速发展, 一直致力于探索转变经济发展方式, 积极推广节能减排工作, 以实现低碳发展。
目前国内学者做一些关于工业能源消耗与碳排放相关的研究。张征华等认为研究工业碳排放对低碳城市建设具有重要意义[2]。赵冠伟等指出开展能源消费碳排放研究, 对了解碳排放机理、制定碳排放政策也具有重要意义[12]。邵帅等人开展了工业能源消费碳排放影响因素分析, 认为研发强度和能源效率对其均表现出显著的限制作用, 而投资规模对碳排放规模和强度分别具有显著的促进和抑制作用[11]。吴滨做了工业碳排放与能源消耗研究[10];赵敏等人对上海市能源消费碳排放进行了分析[3]。北京工业快速发展, 但对其工业能源消耗与碳排放的研究极少。因此, 本文通过对近年来北京市工业能源消耗与碳排放量开展研究, 明确工业二氧化碳排放现状, 在此基础上确定工业低碳发展路径。
2 研究方法与数据来源
工业是我国国民经济的主体, 工业碳排放是我国人为二氧化碳排放的主要来源[2], 而能源消耗导致的二氧化碳排放是工业碳排放的主要排放源。工业能源主要包括原煤、焦炭、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气、热力和电力等。由于统计年鉴没有直接提供二氧化碳排放量, 必须对工业总体的二氧化碳排放情况进行估算。本文采取如下公式估算工业二氧化碳排放总量[4]:
式中:C为能源消费碳排放;Ei为第i种能源消费量;Ai为第i种能源二氧化碳排放系数;n为能源种类数。
在计算工业能源消费碳排放量时, 本文采用分行分品种能源消耗量折算成标准煤的形式进行估算。按照国家发改委推荐值, 标准煤折算系数是2.4567万tCO2/万t标准煤。为进一步了解碳生产率, 本文引入碳排放强度。碳排放强度等于碳排放量与GDP的比值[5], 由于本文主要研究工业能源碳排放, 因此用规模以上工业总产值代替GDP进行计算[3]。本文规模以上工业总产值以2005年为基期, 通过北京市当年的CPI进行折算, 得到基期的工业生产总值。文中的工业能源消费总量及分行业不同能源消费量数据全部来自北京市统计年鉴 (2006~2012) 。
3 北京市工业能源消耗及碳排放分析
新中国成立后, 北京凭借其独特的优势, 在短时期内建立起以钢铁、化工、棉纺等为主的独立完整的工业体系。1949年到1978年期间, 北京用于发展工业的建设投资约占总投资的45%, 其中重工业占工业投资总额的88%[8]。改革开放以来, 北京市规模以上工业总产值实现了从1984年的276亿元到2011年突破14000亿元的快速发展[1], 已建成投产工业用地总面积由2003年的约250km2增长到2010年的300km2以上[9]。北京市经济快速发展, 二氧化碳排放量也逐年增加。本文着重分析北京市2005~2011年规模以上工业企业二氧化碳排放量。
3.1 工业能源消费分析
工业能耗是北京市能源消耗的重点, 北京市工业能源综合消费趋势见图1。2005~2011年, 全市工业能源消耗总量先增后降, 2007年达到期间最高数额2685万t标准煤, 2011年降至2329.70万t标准煤。2005年~2011年, 北京市单位GDP (按当年价格计算) 能耗逐步下降, 从0.79t标煤/万元减少至0.43t标煤/万元 (图1) , 下降46%。
3.2 工业能源消耗结构分析
通过把北京市工业各行业所消耗的能源品种, 折算成所消耗的标准煤数量, 可以得出2005~2011年北京市工业能源消耗结构。能源折标准煤系数参考2008年6月1日正式实施的最新国家标准GB/T 2589-2008《综合能耗计算通则》。北京市工业能源主要品种消耗量所占工业能源总量的比例详见表1。可以发现北京市工业能源消费很大程度上仍然依赖于煤炭, 属于高碳经济运行, 可再生能源、清洁能源的消费比例偏低。近年来, 随着节能降耗工作的推进和清洁能源的推广, 北京市工业能源化石燃料所占比例有所下降, 取而代之的是天然气和电力消费比例不断上升。
%
注:数据来自北京市统计年鉴
3.3 工业碳排放分析
经计算, 2005~2011年期间, 北京市工业能源消耗二氧化碳排放总量分别为:6393.79万t、6568.45万t、6605.10万t、5979.77万t、5885.30万t、6296.86万t、5731.06万t。北京市工业二氧化碳排放总量先增后降, 2007年达到6605.10万t, 因奥运会期间政府严厉控制工业污染, 2008~2009年碳排放量快速下降, 2011年碳排放量降至5731.06万t, 期间降幅达13.23%。
根据统计数据整理, 可以看出北京市工业耗能最大的行业是制造业, 制造业2005年耗能占工业耗能总量的88.34%, 2010年降至63.53%。电力、燃气及水的生产和供应消耗能源量逐年增加, 由2005年的10.70%增加到2011年的18.26%。
2005~2011年间主要细分行业碳排放量详见表2。
3.4 工业碳排放强度分析
北京市工业能源消耗碳排放量先增后降, 由2005年的6393.79万t降低到2011年的5731.06万t, 降幅10.37%。2005~2011年北京市工业总产值从6946.20亿元增长到12548.19亿元, 增长80.65%, 年均增长11.52%, 高于期间北京地区GDP年均增速11.04%[1]。针对一个地区的发展, 碳排放强度可以反映其在经济发展的同时对减缓气候变化的贡献, 从某种程度上碳排放强度下降率可反映能源利用和相应碳排放的经济效益提高程度[5]。2005~2011年北京市工业碳排放强度逐步降低, 期间碳排放强度分别为:0.92t/万元、0.81t/万元、0.71t/万元、0.62t/万元、0.57t/万元、0.50t/万元、0.46t/万元, 期间降幅达到50%。可知北京市能源利用率在不断提高, 节能减排工作举得较好成绩。
4 北京市工业能源消耗及碳排放变化成因分析
从以上分析可知, 2005~2011年北京市工业碳排放总量从最高的6601.10万t降至5731.06万t, 单位GDP能耗逐步下降;煤炭消费所占的比例逐年降低, 天然气和电力的消费量逐年提高, 2011年天然气和电力消费占工业能源消费总量的31.95%;碳排放强度从2005年的0.92t/万元降低2011年的0.46t/万元。北京市工业碳排放得到有效控制, 节能减排取得一定效果, 主要原因如下。
万t
注:数据来自北京市统计年鉴
(1) 北京市政府高度重视节能减排工作。在北京市“十一五”规划中, 对节能降耗减排目标、措施和手段上都做了比较完善的安排。把“十一五”目标进行分解, 每年都要制订节能降耗减排、发展循环经济的行动计划。另外, 出台一些政策, 所有大型基本建设项目在审批过程中都要进行能耗评估[7]。北京市还关停了焦化厂、三热等一批高耗能工业企业, 完成首钢主流程全面停产, 淘汰关闭了85.6万kW小火电机组和200余座小煤矿[6]。同时, 政府部门还增加投资, 支持各种节能降耗减排的新技术、新产品、新工艺的研发和推广[7]。
(2) 工业能源结构调整, 清洁能源使用量逐步增加。自2004年以来, 北京市净调入电力、天然气、油品等优质能源迅速增加, 到2010年优质能源供应比重已达到69.7%, 提高了近14个百分点 (2004年是56%) [6]。2011年煤炭消费量占工业能源消费总量的比重为50.82%, 比2005年降低近10个百分点;天然气和电力比重分别提高到17.42%和14.53%。清洁能源利用量逐年增加, 化石燃料的使用量逐步减少。
(3) 积极主动调整产业结构。北京市积极发展第三产业, 退出一些高耗能工业企业, 发展现代制造业和高科技制造业, 产业结构进一步优化。在2007年上半年, 三产比重已经超过70%, 达到71.7%。到2007年1~5月份, 规模以上工业增加值的增速为13.3%, 其中现代制造业增长了19.2%, 高技术制造业增长了25.5%[7]。
5 北京工业低碳发展存在的主要问题
(1) 能源资源供给不足, 新能源使用增长缓慢。北京市主要能源都是靠外部供给, 经济快速发展对能源需求持续增加, 能源供给不足将长期存在。“十二五”时期能源发展规划提出, 天然气消费比重达到24.4%, 消耗总量将达到每年180亿m3, 供应压力持续增大。北京市规划约30%的电力靠本地供应, 如果都靠煤来发展, 碳排放量将很大。北京市经济社会进入更高水平的发展阶段, 对能源特别是优质清洁能源的需求将保持较快增速。
(2) 调整优化能源结构还需较长时间。从工业能源品种结构看, 优质能源占本市工业能源消费总量中的比重不高。全市工业能源消费总量中一半是煤炭, 大部分直接用于终端消费, 导致碳排放量很难短期快速下降。新能源和可再生能源在工业领域应用较少, 产业化规模不大, 能源结构调整还需较长时间。
(3) 节能减排工作遇到发展瓶颈。经过几年的节能减排调整工作, 部分高耗能工业企业已经关闭或转移, 新型节能减排技术和企业技术升级改造需要时间, 工业产业结构调整空间变小。今后北京工业企业关闭搬迁调整的余地已不大, “以退促降”的节能潜力大幅减少。在短期内快速降低能耗的工作力度有限, 节能减排工作更多需要依靠技术改造升级完成。
6 北京工业低碳发展的建议
由于我国长期能源结构以煤为主, 低碳能源资源的选择有限。工业部门在新的碳减排形势下面临严峻形势, 在工业总产值持续增长的现状下, 对能源的需要也不断增加, 迫切需要为应对碳减排要求提出有效对策。
(1) 优化能源结构。鼓励工业企业使用清洁能源, 积极开发新能源, 完成企业能源改造。政府一方面应当从政策、价格机制及税收优惠等方面引导工业企业消费天然气、煤层气及页岩气等新能源, 另一方面则应鼓励新能源技术开发提高燃料使用效率, 满足企业对的能源需求。同时, 政府应关注电力热力工业。近年来, 电力、热力的生产和供应耗能快速增加, 相应碳排放量快速增长, 改变这个行业的能源结构迫在眉睫。北京市根据现实需求, 需适度发展风能、太阳能和核能, 以满足经济发展需要。
(2) 依托产业结构调整来优化能源消费结构。北京市应进一步加大电子信息、通讯设备及生物制药等低耗能、低污染、高附加值的技术密集型行业的比例, 降低高能耗产业的比重。要加快对高耗能行业的改革, 尤其是能源加工制造业, 提高其产品的技术含量, 促进技术进行升级换代, 抑制其碳排放增长。同时, 改变依托工业发展经济的思路, 大力推动第三产业, 调整产业结构, 降低工业产值在GDP中所占比重。
碳消耗量 篇3
关键词：能源消耗,节能,CO2排放
0 引言
广东省“十一五”实施“上大压小”,加快淘汰落后产能,关停小火电、小水泥、小钢铁等,节能减排工作取得显著成效:广东省单位GDP能耗从2005年的0.794 t标准煤下降到2010年的0.664 t标准煤,累计下降16.42%,超额完成国家要求广东省下降16%的任务[1],全省单位工业增加值能耗累计下降29.4%。
2009年11月,中国政府提出到2020年实现单位GDP CO2排放比2005年下降40%到45%的目标[2]。为落实这一目标,“十二五”期间,国家确定不仅单位GDP能耗下降16%,还要进行能源消费总量控制,并将非化石能源占一次能源消费比重、单位GDP CO2排放等指标首次作为约束性指标纳入“十二五”规划[3],并将分解到地方[4],到2015年,广东省单位GDP能耗下降18%,而单位GDP CO2排放下降19.5%[5]。广东省“十二五”节能减碳任务更加艰巨、工作更加复杂。
2010年7月,国家在包括广东在内的五省八市开展低碳省区和低碳城市试点工作[6],探索和积累在不同地区推动低碳发展的有益经验。2011年3月,全国人大批准了《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,提出要逐步建立碳排放交易市场,推进低碳试点示范[7]。这将进一步给广东省“十二五”节能减碳工作加大难度。
鉴于此,从广东省三次产业结构入手,分析广东省终端能源消费及构成、单位GDP能耗和单位工业增加值能耗等能源消费特征,挖掘广东省具有节能减碳潜力的工业行业,估算广东省2005年至2010年的CO2排放情况,预测广东省“十二五”期间的终端能源消费和CO2排放量,为广东省完成“十二五”节能减碳目标和开展国家低碳试点工作提供基础数据和决策依据。
1 广东省经济和能源消费特征
1.1 广东省经济发展情况
2010年广东省GDP为46 013.06×108元,占全国GDP的11.50%[8],“十一五”期间广东省GDP年平均增长率为15.3%。2010年一、二、三产所占比重为5:50:45,同比2005年第一产业、第二产业下降1个百分点,第三产业上升2个百分点(见图1)。
1.2 广东省能源消费情况
作为能源消耗大省的广东,却又是能源缺乏的省份,能源自给率低。2006年始广东省停止了原煤生产(见图2),“十一五”期间广东省能源生产主要由原油、电力和天然气组成,能源生产结构有所优化,核电、水电、风电和太阳能等清洁能源逐步开发利用,规模逐渐扩大。2010年广东省能源生产总量为4 858.07×104 t标准煤,比2005年增长2.1%,年均增长0.4%[8,9,10,11,12,13]。能源生产总量约占能源消费总量的17.86%,外省调入量占能源消费总量的62.18%,可见广东省的能源自给率相当低。
如表1所示,终端能源消费量从2005年的17255.84×104t标准煤上升到2010年的26 344.85×104 t,年平均增长率为8.83%。“十一五”期间,终端能源消费量中占据首位的电力比例总体呈下降趋势;而原煤消费比例先升后降,2008年达到最大值13.8%,2010年降为11.4%;油品的消费比例逐步下降,由2005年的23.6%下降至2010年的18.9%,下降了4.7个百分点。由此可见,广东省“十一五”期间终端能源结构得到了较明显的改善。
2010年广东省能源消费总量(分为三部分,即终端能源消费量、能源加工转换损失量和损失量)为2.74×108t标准煤,一、二、三产和生活消费占能源消费总量比重分别为2.98%、66.79%、19.11%、11.11%,能源消费总量同比2005年增长了1.5倍,年均增长率为9.1%。
1.3 广东省单耗情况
1.3.1 单位GDP能耗
2005年以来,广东省单位GDP能耗[8,9,10,11,12,13]逐年下降,降幅呈减缓趋势(见图3)。2010年广东省单位GDP能耗为0.794 t标准煤/×104元,居全国第二低位(仅高于北京市),同比2005年下降了16.4%,超额完成了国家要求的“十一五”期间单位GDP能耗下降16%的节能目标[1]。2010年广东省一、二、三产单位增加值能耗分别为0.358 t标准煤/×104元、0.795 t标准煤/×104元、0.253 t标准煤/×104元。同比2005年,第一产业能耗强度变化不大,第二产业能耗强度下降最明显,第三产业略有下降,二、三产业单位增加值能耗值的下降共减少能耗5 366×104 t标准煤,是广东省“十一五”五年总节能量(4 000×104 t标准煤)的1.3倍。产业能耗强度的下降对广东省“十一五”节能减排贡献巨大,同时,正是“十一五”期间节能减排的显著效果使得“十二五”期间节能减碳空间与潜力逐步减小,增加了节能减碳工作的难度与压力。
由图4可知,2010年低于广东省单位GDP能耗值的前五大城市有深圳、汕尾、珠海、汕头和广州,其中湛江和中山略低于广东省单位GDP能耗值,高于广东省单位GDP能耗值的前五大城市有韶关、清远、云浮、潮州和梅州[8]。
1.3.2 单位工业增加值能耗
2005年以来,广东省单位工业增加值能耗[8,9,10,11,12,13]逐渐下降,见图5。2010年单位工业增加值能耗为0.753 t标准煤/×104元,居全国第一低位,同比2005年下降了29.4%。2005年、2010年单位工业增加值能耗排名前十的行业名称见表3,2010年前十大行业的能耗占全省能源消费总量的37.3%,增加值仅占全省GDP的11.2%。平均单位工业增加值能耗由2005年的3.918 t标准煤/×104元下降到2010年的1.781 t标准煤/×104元,且同一行业2010年单位工业增加值能耗大大低于2005年数值,如非金属矿物制品业(水泥、石灰、陶瓷)由2005年的6.9 t标准煤/×104元降低至2010年的3.6 t标准煤/×104元,下降了47.8%;黑色金属冶炼及压延加工业(钢铁)由2005年的7.1 t标准煤/×104元降低至2010年的3.1 t标准煤/×104元,下降了56.3%。
2010年单位工业增加值能耗居前十行业对比2005年相同行业,这十大行业单位工业增加值能耗的下降共减少能源消耗3 242×104 t标准煤,是广东省“十一五”五年总节能量(4 000×104 t标准煤)[14]的81%。可见,高耗能行业单位增加值能耗的降低对广东省“十一五”节能减排目标完成的贡献占据着主要地位。
由图6可知,广东省单位工业增加值能耗在全省各市存在很大差距,中山最低,云浮最高,且是中山的10倍。2010年单位工业增加值能耗指低于广东省平均水平的城市只有中山、佛山、深圳、东莞,其中广州和珠海接近省平均水平,而高于省平均水平的前五大城市有云浮、韶关、梅州、茂名和汕尾。
2 广东省碳排放情况
根据广东省能源消费量及构成,参考《省级温室气体清单指南》(试行)和IPCC指南[15]的方法及相关参数,计算出由终端能源消耗产生的CO2排放量(当量),再根据能源领域CO2排放量(当量)约占排放总量的80%,扣除碳汇后得到广东省2005年至2010年CO2排放总量(当量)(见表4)。
根据历年广东省终端能源消费和CO2排放量(当量)情况,采用时间序列回归分析法预测了广东省“十二五”期间终端能源消费量和CO2排放量(当量),预测结果见表5。到2015年,广东省终端能源消费量为3.5×108t标准煤(能源消费总量为3.6×108 t标准煤),CO2排放总量(当量)为7.5×108 t。
3 结语
a)广东省“十一五”期间产业结构调整取得了一定成效,第二产业单位增加值能耗值下降。2010年广东省三次产业结构为5:50:45,同比2005年第一产业、第二产业下降1个百分点,第三产业上升2个百分点。2010年广东省一、二、三产单位增加值能耗分别为0.358 t标准煤/×104元、0.795 t标准煤/×104元、0.253 t标准煤/×104元。同比2005年,二、三产业单位增加值能耗值的下降共减少能耗5 366×104 t标准煤。其中,工业的十大高耗能行业(单位增加值能耗居前十行业)能耗强度的下降共减少能源消耗3 242×104 t标准煤。能耗强度下降对广东省“十一五”期间节能减排贡献巨大;
b)广东省“十一五”期间单位GDP能耗下降明显,2010年广东省单位GDP能耗为0.794 t标准煤/×104元,居全国第二低位,同比2005年下降了16.4%;2010年单位工业增加值能耗为0.753 t标准煤/×104元,居全国第一低位,同比2005年下降了29.4%。但工业行业能耗强度差异巨大,能耗强度前十的行业增加值占全省GDP的11.2%,却消费了全省37.3%的能源。因此,在不影响经济发展的情况下,大力发展低能耗制造业,降低高耗能行业比重,是“十二五”期间实现节能减碳目标的重要途径;
碳消耗量 篇4
2009年, 国务院办公厅发布了《电子信息产业调整和振兴规划》, 指出信息产业是当今中国经济社会发展的重要驱动力, 电子信息产业是国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业。信息产业较之传统产业, 能耗低、排放少, 是低碳经济下大力发展的高新技术产业。
重庆位于西部内陆地区。由运输距离形成的物流成本, 会抵消任何劳动力、土地、煤电油低成本的优势, 没有办法像沿海城市那样, 依靠便利的水运条件做来料加工。这也是20多年来, 我国已形成上万亿元的加工贸易规模中99%集中在东部沿海地区, 很少向内陆成功转移的制约因素所在。“一头在外, 一头在内”的“垂直整合一体化模式”随即浮出水面, 即沿袭销售市场“一头在外”的同时, 将原材料、零部件等生产全部实现本地化, 聚集在同一城市和地区, 大大降低了进项物流成本。此举以创新模式解决了物流成本、产业配套等问题, 形成全产业链的近距离紧密且稳固联系的IT产业聚集, 为重庆发展笔记本电脑产业开辟了一条具有启示意义的路径。
近年来, 笔记本产业快速发展, 信息产业在国民经济中比重迅速增大, 信息产业特别是信息设备制造业的能耗和碳排放如何变化, 对重庆节能减排带来哪些好处和压力?这些问题的回答都依赖于进一步深入的研究。
本文基于2007-2012年信息设备制造业发展的能耗数据, 在研究信息设备制造业能源消耗特征与碳排放特征的基础上, 分析了其发展对于重庆工业和全市整体能源效率水平的影响, 分析了其碳排放与产业总产值的变化趋势和关系, 以期为未来企业和政府制定信息产业发展政策提供依据。特别说明, 本研究中的碳排放均指二氧化碳排放。
2 信息设备制造业能源消耗分析
2.1 能耗总量增长迅猛, 未来将给重庆带来不小的能源压力
研究采用的数据均来自于2008-2013年《重庆市统计年鉴》。基于数据的可获得性, 在分析重庆市信息设备制造业能耗和碳排放时主要以通信设备、计算机及其他电子设备制造业的数据代替。能源种类选用年鉴中归纳出的主要部分, 包括原煤、焦炭、汽油、煤油、柴油、天然气和电力, 各年份能源消耗数据见表1。在计算信息设备制造业能耗时, 根据《中国能源统计年鉴》中各种能源折标准煤参考系数把除电力之外的各能源单位统一成标准煤, 各种能源折标准煤参考系数见表2。电力的折算按照电力等价值折标准煤系数计算, 其折标准煤系数为0.404千克标准煤/千瓦时。2007-2012年信息设备制造业能源消耗总量如图1所示。
由图1可知, 重庆市信息设备制造业的能耗总量逐年增加, 从2007年的2.797万吨标准煤上升到2012年的29.839万吨标准煤。特别是2009年之后, 信息设备制造业的能耗总量增长尤其迅猛, 2010年同比增长117%, 2011年同比增长132.6%, 2012年同比增长40%。其能耗总量占全市能耗总量的比例从2007年的0.058%增长到2012年的0.36%, 占全市工业能耗总量的比例从2007年的0.11%增长到2012年的0.85%。可见, 信息产业的快速发展带动了能耗比例的不断增加。按照重庆“十二五”规划的笔电产业产值将突破1万亿的发展目标, 信息设备制造业的能耗将占工业能耗比较大的比重。
从主要能源消耗来看, 电力和天然气增长相对快速, 尤其是电力的消耗从2007年的6351万千瓦时增长到2012年的67490万千瓦时, 年均增长60.43%。而重庆本身电能供给不足, 全市电能消费的30%需从市外送入。加上水电是季节性电能, 与重庆电网缺电特性不一致, 持续性不强。随着笔电产业的发展, 能源消耗的进一步增大, 必定给重庆带来不小的能源压力。
2.2 能耗强度远小于工业、全市能源消耗强度
研究选取万元产值能耗为能耗强度指标来分析信息设备制造业能耗强度变化特征。万元产值能耗指每万元工业产值所消耗的能源总量, 用能耗总量与总产值的比值来表示, 万元产值能耗越低, 说明能源的使用经济效益越高, 利用效率越高。2007-2012年信息设备制造业、工业、全市能源消耗强度对比分析如图2所示。
由图2可知, 2007年到2012年中, 信息设备制造业的能耗强度呈下降趋势, 且远小于全市、工业的能耗强度。2012年, 三者的能耗强度分别为0.02、0.886、0.27t/万元。这说明, 信息设备制造业的能源效率水平高于工业整体水平, 也高于全国能源效率总体水平, 因此提高信息设备制造业所占比例有助于提高重庆工业和全市整体能源效率水平。
虽然信息设备制造业的能耗强度很小, 但是相对发达国家还有一定的差距。2007年, 美国和加拿大的能耗强度就已经低于0.02t/万元, 表明该行业仍存在一定的节能空间, 充分利用东部沿海地区产业转移环境, 在引进外资的同时广泛引进国外先进生产技术和管理理念, 培育自身企业的创新能力是重庆提高信息设备制造业能源效率的重要途径。
3 重庆市信息设备制造业碳排放分析
本研究采用IPCC介绍的关于温室气体指导方针的方法计算信息设备制造业能源消耗的碳排放量, 数据来源和转换标准与能源消耗的计算相同, 具体计算公式如下:
式中:Cfuel表示燃料类能源消耗的碳排放量;Ei为第i种能源消耗量, 单位为104t标准煤;P为标准煤热值, 104t标准煤为2.93×105GJ;Ai为第i种能源二氧化碳排放系数, 见表3;i为能源种类。
式中:Celec表示电力消耗带来的碳排放量;Eelec电力的消耗量;EF为电力消耗的碳排放因子, 电力的碳排放系数来源于2008年国家发展和改革委员会应对气候变化司公布的数据, 重庆市电力碳排放因子为0.5802t/ (MW·h) 。
这两类能源消耗碳排放之和即生产过程中能源消耗总碳排放量。
kg/TJ
由表4可知, 重庆市信息设备制造业能源消耗碳排放量逐年增长, 信息设备制造业2012年碳排放总量为43.682万t, 比2007年增加了942.3%, 年均增长59.8%。特别是2010年和2011年增长尤为迅速, 同比增长115.9%、130.2%。用通信设备、计算机及其他电子设备制造业总产值代替信息制造业总产值, 对比能源消耗碳排放与总产值。由图3可知, 两者表现出非常类似的变化趋势, 2009-2012年间, 随着信息设备制造业总产值的增长, 碳排放增长尤为迅速。虽然碳排放总量是逐年增长的, 且增长幅度比较大, 但是其碳排放强度是逐年下降的, 如图4所示。从2007年的0.077t/万元下降到2012年的0.029t/万元, 下降了62.3%, 年均下降17.7%。结合其能源消耗来看, 这与其天然气与电能消耗大幅增长是分不开的。
重庆信息设备制造业2012年的碳排放强度为0.029t/万元, 远小于工业整体的碳排放强度, 可见信息产业低排放的产业优势, 重庆借助东部沿海地区产业转移, 大力发展信息产业, 提高其在国民经济中的比例, 有助于重庆能源消耗碳排放的控制以及减排目标的实现。
4 结论及其新一轮发展对策研究
4.1 积极采取措施, 确保能源供应
尽管重庆市信息设备制造业能耗强度远小于全市、工业的能耗强度, 但随着以笔电产业为代表的信息设备制造业总产值的不断增长, 能源消耗总量在较长时期内, 仍将呈现出快速增长的趋势, 尤其是电力和天然气消耗量的增长。能源是经济持续稳定增长的重要推动力, 为经济发展提供重要的物质保障, 应积极采取措施, 确保能源供应:一是加大电力建设力度, 增强自产电力保障能力;二是开发可再生能源和新能源, 增加可使用能源的多样性, 减少如电能不足所带来的能源压力;三是加大节能降耗新技术研究开发, 如风力发电成套设备、大型输变电设备、超临界火力发电机组、天然气净化等。
4.2 推动产业升级, 进一步提高能耗和碳减排强度
信息设备制造业能耗强度和碳排放强度远小于工业、全市能源消耗强度和碳排放强度, 属于低能耗、低排放的行业。但也要看到其与发达国家相比, 还有一定的节能空间。以PC产业为例, 设计、生产芯片和基础软件是利润高、能耗低的一头, 应用和系统集成也是利润高、能耗低的一头, 整机的加工组装附加值低、能耗高。其中, 电子真空器件、光电源、印制电路板、信息化学材料等细分领域能耗均高于信息设备制造业平均水平。重庆在产品的研发设计这一块, 企业R&D投入强度低于全国平均水平, 设有研发机构的规模以上企业比例仅为18%。企业生产应向“微笑曲线”的两头延伸, 进一步提高能耗、碳减排强度。此外, 改进产业引进方式, 在引进外资的同时要广泛引进国外先进生产技术和管理理念, 也能不断提高产业能源效率。
4.3 鼓励创新, 保持信息产业对节能减排的良性作用
信息设备制造业的发展可以提高重庆工业和全市整体能源效率水平。但也要看到, “垂直整合”模式的成功离不开人力资源、生产资料的比较优势。随着产业的发展, 会造成比较优势的消失, 为保持其对能源效率水平的良性作用, 要从以下几个方面着手:一是增强信息设备制造业企业的创新能力;二是依托信息设备制造业的基础大力发展如云计算、物联网、软件服务外包等信息服务业;三是利用信息产业的高渗透性, 与传统工业技术相融合, 为信息设备制造业未来的发展开辟了新的增长空间。
4.4 制定优惠政策, 助力信息制造业节能减排的发展
一是加快制定和完善企业节能减排的税收优惠政策。通过税收政策引导、形成有效的激励机制。对投资节能减排项目、对购买节能减排设备、对有关研发投入、因节能减排增加的经济效益等在税收方面给予大幅度的减免优惠等等。二是进一步加大资金投入。大力支持企业新上的节能环保项目, 引导和带动企业、社会资金的投入, 加快推进大型节能环保工程项目。三是建立信息和数据分析系统, 建立碳排放等重要信息的数据库, 牢固掌握信息产业节能减排标准化的数据。提高节能减排标准化技术服务机构的相关服务能力, 为企业提供整体的能源解决方案, 助力落实和开展节能减排的各项工作。
摘要：基于“垂直整合”模式, 近年来, 重庆信息产业在国民经济中的比重迅速增大。及时把握信息产业尤其是信息设备制造业的能源消耗和碳排放特征, 分析其对重庆节能减排带来的好处和压力, 有助于为未来企业和政府制定信息产业发展政策提供依据。研究结果表明:信息设备制造业能源消耗迅猛增长, 未来将给重庆带来不小的能源压力;能耗强度和碳排放强度远小于工业、全市水平, 但是相对发达国家还有一定的差距。重庆借助东部沿海地区产业转移, 大力发展信息产业, 提高其在国民经济中的比例, 有助于重庆能源消耗碳排放的控制以及减排目标的实现。
关键词：信息设备制造业,能源消耗,碳排放
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