地市級碳污同源清單編制方法及協同減排關系.pdf

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1、地市級碳污融合清單編制方法及協同效應 程金平1 覃桂妹1 劉啟貞2 段玉森2 伏晴艷2 李芳2 1上海交通大學，2上海市環境監測中心 一概述三高精度碳污清單目錄CONTENTS二編制方法四碳污協同效應五總結與展望一、概述 大氣源清單：（1）關于開展源排放清單編制試點工作的通知環辦201514號（2）上海市2023年大氣與噪聲污染防治工作要點(滬環氣202338號)（3）大氣細顆粒物一次源排放清單編制技術指南（試行）（4）大氣可吸入顆粒物一次源排放清單編制技術指南（試行）（5）道路機動車大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）（6）非道路移動源大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）（7）生物質燃燒

2、源大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）（8）揚塵源顆粒物排放清單編制技術指南（試行）（9）大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）（10）大氣氨源排放清單編制技術指南（試行）（11）民用煤大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）（12）城市大氣污染物排放清單編制技術手冊（2017）（13）上海市工業企業揮發性有機物排放量通用計算方法（試行）溫室氣體清單：1.上海市區級溫室氣體清單編制技術系列文件（試行）2.省級溫室氣體清單編制指南（試行）3.2006年IPCC國家溫室氣體清單指南（2019年修訂）4.2005中國溫室氣體清單研究等相關文件一、概述指南依據一、概述清單范圍 大氣源清單：十大

3、污染源：固定燃燒源、工藝過程源、道路移動源、非道路移動源、開放揚塵源、溶劑使用源、廢棄物處理源、油氣儲運源、農業源、餐飲油煙等污染源。十種污染物：SO2、NOX、CO、V O C s、N H3、TSP、P M1 0、PM2.5、BC、OC。工業過程排放 溫室氣體清單：以行政管轄區為物理邊界核算所轄區域的溫室氣體排放量。一、概述排放源分類分級（大氣）大氣源清單：一、概述排放源分類分級（溫室氣體）溫室氣體清單：能源活動溫室氣體清單能源活動溫室氣體清單部門CO2（噸）CH4（噸）N2O（噸）溫室氣體（噸當量）能源活動總計1.化石燃料燃燒小計能源工業電力生產油氣開采固體燃料工業和建筑業工業鋼鐵有色金屬

4、化工建材其他建筑業交通運輸服務業居民生活2.生物質燃燒（以能源利用為目的）3.煤炭開采逃逸4.油氣系統逃逸5.非能源利用排放間接排放廢棄物處理溫室氣體清單部門類型二氧化碳（噸）甲烷（噸）氧化亞氮（噸）合計二氧化碳當量（噸）所占百分比固體廢棄物固體廢棄物填埋處理管理未管理深的5米淺的清單系統調研排放因子選擇省級指南、文獻調研溫室氣體物種：甲烷生活污水處理/工業廢水處理氧化亞氮排放：計算公式區別于省級指南，對點源的氧化亞氮排放進行估算注：E-排放量；N-氮；EF-氧化亞氮排放因子活動水平數據來源年處理量、污染物進排口濃度及工藝等：環統數據清單系統調研排放因子選擇文獻調研溫室氣體物種：氧化亞氮通過污

5、水處理廠的運行數據，計算點源排放三、高精度碳污清單三、高精度碳污清單排放時間分配方法 通過獲取重點工業企業(石化、化工、涂裝、其他、橡塑、印刷、有色行業)的每日用電量數據，來建立溫室氣體排放時間分配因子，將工業源的年排放量（包含能源使用和IPPU部門排放）分配至日排放。工業企業分行業用電量日變化三、高精度碳污清單重點源高分辨率碳排放清單技術方法 基于道路卡口實測數據、重型車GPS實時在線數據、道路交通流量、實時加油量等監測數據，完成動態交通數據與靜態交通模型路網匹配，應用IVE模型建立分車型機動車二氧化碳排放因子庫，實現上海市9種車型10萬個路段的網格化實時二氧化碳排放核算；進一步優化已有的船

6、舶AIS數據的處理效率，突破高精度船舶識別關鍵技術，綜合國內外船舶溫室氣體排放測試及研究現狀，形成船舶溫室氣體排放因子庫，實現高精度11類船舶二氧化碳網格化排放清單核算；基于飛機在地面階段的實際運行數據，結合ICAO參數，構建本地化的飛機發動機與APU排放因子庫，實時核算飛機在上海領空的二氧化碳排放情況。突破高精度船舶識別關鍵技術，形成船舶溫室氣體排放因子庫建立基于進近、滑行、起飛和爬升，LTO循環的二氧化碳排放系數三、高精度碳污清單溫室氣體清單空間網格化分配方法 在網格分辨率選擇上，研究表明縣域尺度內的最佳空間分辨率為200 200 m。點源：由唯一經緯度確定 線源：根據路網信息和車流量數據

7、分配 面源：根據不同土地利用類型分配200 200 m的高分辨率網格化溫室氣體排放圖的流程排放源面源分配方法商業能源使用商業服務業設施用地面積居民生活能源使用、生活污水處理城鎮村住宅用地面積農林漁牧的能源使用、生物質燃料燃燒耕地面積稻田CH4排放耕地種類中水田的面積畜禽養殖農業設施用地面基工業廢水工業用地面積建筑業能源使用、非道路移動機械、油氣系統逸散由于缺乏建筑工地和油氣管道設施的相關數據，按城鎮村用地進行分配。三、高精度碳污清單溫室氣體清單空間網格化分配方法氮氧化物二氧化碳氮氧化物氮氧化物二氧化碳二氧化碳三、高精度碳污清單溫室氣體排放的工業特征不同能源類型和工業部門的溫室氣體排放及能源流向

8、 研究區域包含24個工業行業，其中，工業能源使用（IEU）占所有能源消耗GHG排放的88.5%。從能源結構看，排放最多的能源品種是原煤，原煤燃燒的溫室氣體排放占IEU溫室氣體排放的76.78%，主要來自發電行業和石化工業。第二大來源是天然氣燃燒，占IEU排放的18.16%，主要來自發電行業。從工業部門來看，IEU溫室氣體排放主要來自發電行業和石化工業，分別貢獻了IEU排放的65.94%和30.44%，第三大排放源是化學原料和化學制品制造業（2.44%），是石化工業的下游產業。1、工業能源使用排放三、高精度碳污清單溫室氣體排放的工業特征2、工業過程及產品使用排放 就行業而言，石化工業對IPPU部

9、門溫室氣體排放的貢獻最大，占該部門排放的55.78%，其次是化學原料和化學制品業，占該部門排放量的44.22%。就產品而言，乙烯生產過程中的溫室氣體排放占IPPU的82.3%，氫氣生產和丙烯腈生產過程也是溫室氣體排放的重要來源，分別占IPPU排放總量的10.1%和7.6%。IPPU部門不同產品和不同行業的溫室氣體排放分擔率石化行業極其依賴化石碳，石腦油是生產烯烴的主要化石原料。石化工業在能源利用和IPPU兩大部門中的溫室氣體排放貢獻了PID溫室氣體排放總量的36.1%，因此石化行業對該地區的溫室氣體排放貢獻十分顯著。三、高精度碳污清單高精度溫室氣體網格化空間分布14945個網格中13個超高排放

10、網格（均包含排放超過1萬tCO2eq的工業點源）的溫室氣體排放占據溫室氣體排放的90.17%，應作為溫室氣體排放管理的目標。中排放網格主要分布在居民和商業地塊，而低排放網格主要分布在農業地塊。中排放網格和低排放網格的面積占全區總面積的98.34%，但只排放了8.14%的溫室氣體。高分辨率網格化溫室氣體排放空間分布圖（a）和四類網格的溫室氣體排放貢獻（b）The high-resolution gridded spatial distribution map of GHGs emission in PID(a)and GHGs emission contributions of four gri

11、d classifications(b).分類含義超高排放網格排放10000噸CO2eq高排放網格排放100010000噸CO2eq中排放網格排放1001000噸CO2eq低排放網格排放100噸CO2eq四、碳污協同效應評估四、碳污協同效應評估重點行業碳污協同減排分析化學原料和化學制品制造業 CO排放與CO2排放表現出最強的正相關性，相關性系數r達到0.99 其次NOx排放與CO2排放表現出較強的正相關性 VOCs、TSP、PM10、PM2.5排放與CO2排放相關性較差四、碳污協同效應評估重點行業碳污協同減排分析造紙和紙制品業 NOx、CO、TSP、PM10、PM2.5排放與CO2排放表現出極

12、強的相關性，相關性系數r均達到0.9 VOCs排放與CO2排放相關性較強，相關性系數為0.7907四、碳污協同效應評估重點行業碳污協同減排分析食品制造業 NOx、CO排放與CO2排放表現出最強的相關性，相關性系數r均達到0.9 TSP、PM10、PM2.5排放與CO2排放相關性均較強 VOCs排放與CO2排放相關性較差四、碳污協同效應評估重點行業碳污協同減排分析非金屬礦業制品業 NOx排放與CO2排放具有最強的相關性 CO排放與CO2排放表現出中等程度相關 VOCs、PM2.5、PM10、TSP排放與CO2排放相關性較差四、碳污協同效應評估工業固定燃燒CO2與大氣污染物排放相關性發電鍋爐指用于

13、公用電力、熱力供應的電廠鍋爐。CO2排放與SO2排放呈現較大的線性相關（R2=0.7583），其他大氣污染物與CO2排放的線性關系不明顯，因為CO2未實行末端控制措施。按不同鍋爐類型1、發電鍋爐四、碳污協同效應評估工業固定燃燒CO2與大氣污染物排放相關性 工業鍋爐大氣污染物排放與CO2排放相關性相對更強，NOx、VOCs與CO2的呈現較強的線性相關（R2=0.9217，R2=0.9240）使用的燃料不同呈現出的趨勢不同，以原煤為燃料的工業鍋爐排放SO2、CO、TSP、PM2.5與CO2比值顯著高于使用其他燃料的工業鍋爐。按不同鍋爐類型2、工業鍋爐四、碳污協同效應評估工業固定燃燒CO2與大氣污染

14、物排放相關性 工業窯爐的大氣污染物排放與CO2排放相關性較小，由于爐窯種類的多樣性和燃料使用類型的不同。按不同鍋爐類型3、工業窯爐四、碳污協同效應評估工業固定燃燒CO2與大氣污染物排放相關性燃氣鍋爐NOx、CO、TSP、PM2.5排放量與CO2排放量有很強的線性相關性（R20.90），燃氣鍋爐VOCs排放量與CO2的排放量線性相關性稍弱（R2=0.1690）。按燃料使用類型1、燃氣鍋爐四、碳污協同效應評估工業固定燃燒CO2與大氣污染物排放相關性CO、VOCs排放量與CO2排放量呈現出強烈的線性相關（R2=0.9958），SO2、NOx、TSP和PM2.5排放量與CO2排放量之間的明顯呈現出不同

15、的趨勢走向，這與工業企業是否安裝并使用脫硫、脫硝、除塵處理設施有較大關系。按燃料使用類型2、燃油鍋爐四、碳污協同效應評估工業固定燃燒CO2與大氣污染物排放相關性燃煤鍋爐根據技術類型可細分為煤粉爐和流化床爐。煤粉爐SO2/CO2排放量比值明顯高于流化床爐。CO、TSP、PM2.5排放與CO2排放呈現出較強的線性相關性（R2均大于0.60），而NOx、VOCs排放與CO2排放相關性較弱。按燃料使用類型3、燃煤鍋爐四、碳污協同效應評估溫室氣體和大氣污染物排放當量 不同溫室氣體通過乘以全球增溫潛勢（GWP）轉化為二氧化碳排放當量，從而得到溫室氣體排放總量。各種大氣污染物和造成的環境影響存在差異，為了合

16、理比較不同大氣污染物綜合減排效果，不同大氣污染物通過環境稅和原排污收費的相關規定折合為綜合大氣污染物（IAP）排放當量。污染物折算系數來源SO20.95中華人民共和國環境保護稅法 NOx0.95CO16.7一般性粉塵4煙塵2.18BC0.59NH39.09VOCs1VOCs未納入征稅范圍，按本市關于開展揮發性有機物（VOCs）排污收費試點工作的通知，每公斤排放量為一個污染當量不同大氣污染物排放當量折算系數不同大氣污染物排放當量折算系數由燃燒產生的顆粒物按照煙塵處理，其他顆粒物按照一般性粉塵處理。四、碳污協同效應評估排放變化分解與驅動源識別四、碳污協同效應評估排放變化分解與驅動源識別 溫室氣體和

17、大氣污染物排放變動的主要驅動源集中在工業化石燃料燃燒和生產過程排放。其中工業化石燃料燃燒既貢獻了GHG和IAP的削減，也貢獻了72.1%的IAP排放增長。道路交通源是GHG和IAP增長的另一主要驅動源（12.9%和12.0%），農業源、餐飲油煙源對IAP的削減有一定驅動貢獻。工業源主導了多數溫室氣體和大氣污染物的削減或增長，尤其是電力熱力生產和供應業和石油、煤炭及其他燃料加工業。電力熱力生產和供應業的燃料燃燒對CO2、SO2、CO的排放削減的驅動貢獻得益于電廠不斷深化的節能減排和超低排放改造，但對NOx、VOCs、BC的增排表現了末端脫硝措施去除效率降低造成的巨大影響，應繼續加緊對大型鍋爐的管

18、控，持續保障末端處理設施的高效運行。石油、煤炭及其他燃料加工業化石燃料燃燒對CO2、CH4、N2O、NOx、CO、VOCs、TSP、PM10、PM2.5、BC的減排均有的驅動貢獻。石油與化工工業過程排放對VOCs削減的驅動貢獻達到49.8%，源于揮發性有機物總量控制計劃，實施源頭替代、存儲過程揮發性有機物治理等措施。道路交通源是除了工業源以外對IAP增排貢獻最大的來源，主要原因是機動車保有量的不斷增加。四、碳污協同效應評估溫室氣體與大氣污染物協同效應評估評估方法協同減排彈性系數協同控制坐標系 協同控制坐標系是在二維或多維歐氏空間坐標系中，以不同的坐標表達某減排主體（或某減排措施）對于不同大氣污

19、染物或溫室氣體的減排效果。彈性系數是指一個變量變動的百分比相應于另一變量變動的百分比來反映變量之間變動的敏感程度。EGHGEIAP協同狀態 彈性系數 描述000協同增排 0,0.8)溫室氣體增排速度慢于大氣污染物增排速度0.8,1.2溫室氣體增排速度與大氣污染物增排速度相當(1.2,+)溫室氣體增排速度快于大氣污染物增排速度0不協同(-,0)溫室氣體減排，大氣污染物增排00不協同(-,0)溫室氣體增排，大氣污染物減排表表 彈性系數分析法的等級劃分彈性系數分析法的等級劃分=/（5-8）位于第三象限則同時減排溫室氣體與大氣污染物四、碳污協同效應評估溫室氣體與大氣污染物協同效應評估 整體來看，GHG

20、與IAP排放總量的彈性系數為-2.56，即大氣污染物每減少1%的排放，溫室氣體就增加2.56%的排放，呈現減污降碳不協同的結果，這符合我國大部分區域暫時還未能做到減污降碳協同發展的情況。僅大氣污染物SO2、NOx與溫室氣體CO2、CH4、N2O呈現不協同狀態，這可能與大氣污染物末端治理技術會產額外的碳排放有關。大氣污染物溫室氣體CO2CH4N2OGHGSO2-0.17-0.06-1.10-0.19NOx-0.11-0.04-0.68-0.12CO12.044.0976.6413.25VOCs0.890.305.650.98NH30.190.071.230.21TSP0.540.183.410.

21、59PM100.230.081.470.25PM2.50.250.091.610.28BC0.220.071.390.24OC0.140.050.900.16IAP-2.33-0.79-14.80-2.56表表 溫室氣體與大氣污染物排放的彈性系數溫室氣體與大氣污染物排放的彈性系數四、碳污協同效應評估溫室氣體與大氣污染物協同效應評估圖5-2 驅動源GHG與IAP協同減排效應評價Fig.5-2 The evaluation of synergistic emission reduction effect of GHG and IAP from driving sources 結合排放變化分解結果，

22、僅針對碳污同源排放部門中具有減排協同性的驅動源進行協同效應評估，相應的點均落于第三象限，圓點大小顯示了碳污協同減排彈性系數的大小。僅8個驅動源做到了GHG和IAP總量協同減排。僅石油、煤炭及其他燃料加工業的化石燃料燃燒的GHG的減排速度與IAP相當，而其他7個驅動源均慢于IAP減排速度。四、碳污協同效應評估溫室氣體與大氣污染物協同效應評估 電力行業實現CO2與SO2、CO和TSP的協同減排，未實現NOx、VOCs和PM2.5的協同減排。石化行業實現了NOx、CO、VOCs、TSP、PM2.5與CO2的協同減排，其協同減排彈性系數普遍高于電力行業。由于電力行業燃料消耗相對穩定，通過末端治理技術減

23、排，而石化行業則從源頭減少了煤炭使用量。實現CO2和VOCs協同減排的1、驅動源CO2與大氣污染物協同減排效應評價9個驅動源實現協同減排四、碳污協同效應評估溫室氣體與大氣污染物協同效應評估 電力行業實現甲烷與SO2、CO和TSP的協同減排，未實現NOx、VOCs和細顆粒物的協同減排，石化行業實現了NOx、CO、VOCs、TSP、PM2.5與CH4的協同減排。生物質燃燒唯一實現了CH4與NH3協同減排，源于工業企業生物質成型燃料使用量的降低。2、驅動源CH4與大氣污染物協同減排效應評價8個驅動源實現協同減排四、碳污協同效應評估溫室氣體與大氣污染物協同效應評估 石化行業實現了NOx、CO、VOCs

24、、TSP、PM2.5與N2O的協同減排。生物質燃燒實現了N2O與SO2、NOx、CO、VOCs、PM2.5協同減排，主要源于生物質成型燃料使用量降低。3、驅動源N2O與大氣污染物協同減排效應評價6個驅動源實現協同減排整體而言，電力行業和石化行業作為當地最大的能源消耗部門，實現了大部分溫室氣體和大氣污染物的協同減排，仍存在許多的工業部門以及交通部門未實現碳污協同減排。由于工業和交通的巨大能源消耗，應重點關注該部門的碳污協同控制。四、碳污協同效應評估區域減污降碳的耦合協調度2020年減污降碳耦合協調度呈現嚴重失調狀態，到2021年耦合協調度改善為勉強協調狀態。2020-2021年研究區域溫室氣體與

25、大氣污染物排放的耦合度和耦合協調度均上升，但仍未達到良好協調水平，當地在繼續深化大氣污染治理的同時，應更加注重與應對氣候變化的協同管理。評估方法D值描述D值描述0，0.1）極度失調（0.5，0.6勉強協調（0.1，0.2嚴重失調（0.6，0.7初級協調（0.2，0.3中度失調（0.7，0.8中級協調（0.3，0.4輕度失調（0.8，0.9良好協調（0.4，0.5瀕臨失調（0.9，0.10優質協調表表5-6 系統間耦合協調度（系統間耦合協調度（D）的等級劃分）的等級劃分評估結果 耦合協調度模型用于綜合評價多個系統的協調發展水平，包含3個指標值：C值（耦合度），T值（協調指數），D值（耦合協調度）

26、：=2 121+2 （5-9）=1 1+2 2 （5-10）=（5-11）年份耦合度C協調指數T耦合協調度D2020年0.02000.50010.10002021年0.61100.54820.5787表表5-7 研究區域減污降碳的耦合協調度及對比研究區域減污降碳的耦合協調度及對比 采用公式（5-12）進行標準化處理=max max min +(1 )（5-12）五、總結與展望五、總結與展望研究的實際應用 作為區級溫室氣體清單編制試點工作，助力上海市區級溫室氣體清單編制技術指引系列文件（試行）的出臺。研究成果被生態環境部公眾號作為減污降碳協同增效典型案例進行推廣。感謝各位老師指導！THANKS！