“双碳”背景下吉林省集中供...碳排放基准线及降碳潜力研究_林晓晟.pdf

2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 2作者简介:林晓晟(1 9 8 7-),女,博士,工程师,主要从事大气污染防治工作。“双双碳碳”背背景景下下吉吉林林省省集集中中供供热热行行业业碳碳排排放放基基准准线线及及降降碳碳潜潜力力研研究究林晓晟,史双铭,王 玉,于凤洋,刘 颖,孙大光(吉林省环境科学研究院,吉林 长春1 3 0 0 1 2)摘要:集中供热作为城市的基础设施,对人们的工作与生活具有重要影响。尤其是北方城市,冬季漫长,供热时间长达半年左右,开展行业二氧化碳排放基准线及降碳潜力研究,对实现“双碳”目标意义重大。为此,基于2 0 1 12 0 2 0年环境统计数据,核算了集中供热行业多年碳排放量,根据城市特征,探析了行业碳排放基准线及降碳潜力。结果表明:全省多年平均碳排放量为3 1 4 0.8万t/年,在研究时段内行业碳排放量整体呈上升趋势,并未达到峰值;行业碳排放的基准线选择“煤炭消耗排放情景”和“热电联产排放情景”,上述情景模式充分考虑吉林省集中供暖行业碳排放的变化特征,符合城市供暖需求;全省行业碳减排量为1 1 7 8.3 7万t/年,降碳潜力3 7.8%,主要以热电联产的供热方式为主导。关键词:集中供热;碳排放量;降碳潜力;基准线中图分类号:X 3 2 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 1 3 2-0 6R e s e a r c ho nC a r b o nE m i s s i o nB a s e l i n ea n dC a r b o nR e d u c t i o nP o t e n t i a l o f J i l i nC e n t r a lH e a t i n gI n d u s t r yU n d e r t h eB a c k g r o u n do f D o u b l eC a r b o n L i nX i a o s h e n g,S h iS h u a n g m i n g,W a n gY u,Y uF e n g y a n g,L i uY i n g,S u nD a g u a n g(J i l i nP r o v i n c i a lA c a d e m yo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s,C h a n g c h u n,J i l i n1 3 0 0 1 2,C h i n a)A b s t r a c t:A s t h eu r b a n i n f r a s t r u c t u r e,c e n t r a l h e a t i n gh a sa n i m p o r t a n t i m p a c to np e o p l e sw o r ka n d l i f e.E s-p e c i a l l y i nn o r t h e r nc i t i e s,t h ew i n t e r i s l o n ga n d t h eh e a t i n g t i m e l a s t s a b o u t h a l f ay e a r.I t i so f g r e a t s i g n i f i-c a n c e t oc a r r yo u t r e s e a r c ho n t h e i n d u s t r y s c a r b o nd i o x i d e e m i s s i o nb a s e l i n e a n dc a r b o nr e d u c t i o np o t e n t i a l t oa c h i e v e t h eg o a l o f d o u b l e c a r b o n.T h e r e f o r e,b a s e do n t h e e n v i r o n m e n t a l s t a t i s t i c s f r o m2 0 1 1t o2 0 2 0,t h i sp a p e rc a l c u l a t e st h ec a r b o ne m i s s i o n so ft h ec e n t r a lh e a t i n gi n d u s t r yf o r m a n yy e a r s,a n da n a l y z e st h ei n d u s t r y sc a r b o ne m i s s i o nb a s e l i n ea n dc a r b o nr e d u c t i o np o t e n t i a l a c c o r d i n gt ot h eu r b a nc h a r a c t e r i s t i c s.T h er e s e a r c hr e s u l t ss h o wt h a t t h ea v e r a g ea n n u a l c a r b o ne m i s s i o n so f t h ep r o v i n c ea r e3 1.4 0 8m i l l i o nt o n s/y e a r,a n dt h eo v e r a l l i n d u s t r yc a r b o ne m i s s i o n sd u r i n gt h er e s e a r c hp e r i o ds h o wa nu p w a r dt r e n d,n o t r e a c h i n gt h ep e a k;T h eb a s e l i n eo f i n d u s t r yc a r b o ne m i s s i o ni ss e l e c t e da s c o a l c o n s u m p t i o na n de m i s s i o ns c e n a r i o a n d c o g e n e r a t i o ne m i s s i o ns c e n a r i o.T h ea b o v es c e n a r i of u l l yc o n s i d e r st h ec h a n g ec h a r a c t e r i s t i c so fc a r b o ne-m i s s i o n i nJ i l i nc e n t r a l h e a t i n g i n d u s t r y,w h i c hm e e t s t h eu r b a nh e a t i n gd e m a n d;T h ec a r b o ne m i s s i o nr e d u c-t i o no f t h ep r o v i n c e s i n d u s t r y i s1 1.7 8m i l l i o nt o n s/y e a r,w i t hac a r b o nr e d u c t i o np o t e n t i a l o f 3 7.8%,w h i c hi sm a i n l yd o m i n a t e db yh e a t a n dp o w e rc o g e n e r a t i o n.K e yw o r d s:c e n t r a lh e a t i n g;c a r b o ne m i s s i o n s;c a r b o nr e d u c t i o np o t e n t i a l;b a s e l i n e1 引言集中供热的概念是将热能通过热网管路进行传输,由热源分送到用户室内的系统。相比于分散供热,集中供热的优势十分明显,在燃料的使用量方面,集中供热比分散供热需要的燃料少,这样就能提高燃料的利用率、降低成本1。在对环境的保护方面,集中供热能够减少排放污染气体,锅炉的体量更大、更集中2。然而,新时期的集中供暖也暴露出了一些弊端,这些弊端造成了资源的浪费与对环境的破坏3。汤亚龙4提出当前集中供热存在锅炉运行效率低,污染物排放量大和自动化节能效果较差的问题,231DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.002 林晓晟,等:“双碳”背景下吉林省集中供热行业碳排放基准线及降碳潜力研究环境与安全需要从更新集中供热设备、积极调整和优化供热结构、提高过滤热效率、引进先进设备等方面解决问题。连慧敏5认为,在保证温度与管网使用效率的基础上,增加绿色环保材料的应用。朱光伟6则系统的阐述了城市集中供热节能技术包括热源节能技术和热网节能技术两类。高光跃7认为单一清洁能源对传统能源的替代不能完全满足实际需求,传统的单一热源供热向清洁能源多能互补、综合能源利用转型。已有学者的研究从集中供热技术环节的节能入手,以期更好的降低碳排放量,但对于吉林省来说,应该根据省情及行业现状来提出行业降碳技术的建议,因此,亟需对吉林省集中供热行业碳排放现状及降碳潜力开展研究,为实现行业碳减排提供科学依据。为了实现“双碳”目标,在能源结构转型、环境保护与污染治理的现实要求下,2 0 2 0年4月,吉林省新基建“7 6 1”工程方案 提出吉林省供热改造项目总计3 1 5项,总投资2 2 8.9 6亿元,其中2 0 2 0年计划投资7 6.8 3亿元,“十四五”期间计划投资1 3 1.0 7亿元。截至2 0 2 0年底,吉林省全省现有2 0t/h以上锅炉集中供热企业共计2 7 0余家,随着节能减排淘汰落后产能政策在我省的全面推广,以及大气污染治理设施的不断完善,一定程度上的缓解了S O2、NOX、PM2.5、PM1 0等大气污染物的排放压力,环境空气质量改善明显8。目前,吉林省还没有开展集中供暖行业二氧化碳排放量的核算工作,以“碳达峰”“碳中和”的“双碳”为背景,开展吉林省集中供热行业碳排放基准线和降碳潜力研究,对实现行业的低碳发展具有理论与实践的借鉴价值。2 行业多年碳排放特征研究2.1 计算方法本文基于I P C C国家温室气体清单指南(2 0 0 6)提供的相应参考方法,其基本操作逻辑是通过能源消耗量与对应的碳排放因子的乘积进行计算,对集中供热碳排放量展开核算。化石燃料燃烧产生的碳排放量计算公式如下:C=ENC VsC E CC O F4 41 2(1)式(1)中:C为燃料燃烧产生碳排放总量,单位为万t;E为燃料消费量,采用折标煤系数折算成标准煤表示,单位为万t标煤;NC Vs为燃料净发热值,单位为T J/G g;C E C为碳排 放因 子,单 位 为k g/G J;C O F为燃料的碳氧化率,I P C C推荐为1;4 4和1 2分别为C O2和碳的分子量。相关参数的取值见表1。表1 相关参数能源种类燃料净发热值/(T J/G g)碳排放因子/(k g/G J)折标煤系数二氧化碳排放系数煤2 6.72 6.80.7 1 4 3k g标准煤/k g2.6 2注:数据来源于I P C C报告 和 综合能源计算通则(G B T2 5 8 92 0 0 8)。2.2 行业多年碳排放量研究全省多年均碳排放量的计算结果为3 1 4 0.8万t/年,碳排放量呈逐年递增趋势,2 0 1 12 0 1 6年的排放量趋于平稳,在2 0 1 7年开始大幅上升,到2 0 2 0年上升到7 2 9 0.5万t/年。由此可见,在未来一段时间里集中供热仍是北方城市主要的供暖方式,行业碳排放量并未达到峰值(图1