面向協(xié)同減排的城市能流-碳流系統(tǒng)分析模型及實(shí)例研究.pdf

1、大氣污染防治工作不僅是環(huán)境保護(hù)的需要，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，更是一項(xiàng)民生工程。面向我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施和區(qū)域大氣復(fù)合污染防治的迫切需求，以大氣污染物總量控制和低碳發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，開展面向協(xié)同減排的城市能流-碳流系統(tǒng)分析模型及實(shí)例研究，為提供清新空氣，優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變生活消費(fèi)方式，提供科學(xué)、準(zhǔn)確、量化、有效的模型工具和決策依據(jù)，為加速城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)和持續(xù)改善進(jìn)程，保障公眾健康和生態(tài)安全

2、，提供全面的科技支撐。
　　本論文深入挖掘城市能流-碳流系統(tǒng)的內(nèi)在運(yùn)行機(jī)理，描繪城市能量流動(dòng)和碳流動(dòng)的過程，以及在此過程中的大氣污染物排放，辨識(shí)影響排放的因素，并確定關(guān)鍵性影響因素，建立系統(tǒng)優(yōu)化方案，并建立模擬實(shí)驗(yàn)室，通過系統(tǒng)仿真模擬預(yù)測(cè)大氣污染治理調(diào)控措施對(duì)減排效果的響應(yīng)機(jī)理。
　　首先，為直觀體現(xiàn)城市系統(tǒng)中能量的輸入、加工轉(zhuǎn)換、輸出過程，本文研究了城市能流-碳流圖的繪制方法，在能流圖的基礎(chǔ)上，加入低碳發(fā)展的要求，依據(jù)溫室

3、氣體排放清單中提供的CO2排放量的計(jì)算方法，繪制了能流-碳流圖，清晰地表現(xiàn)碳在工業(yè)行業(yè)中的流動(dòng)過程。
　　其次，通過對(duì)SO2、NOX、CO2三種污染物排放的源和匯的分析，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境方面，本文列出了經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)、能源結(jié)構(gòu)、人口、綠化共6方面21項(xiàng)影響因素，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和主成分回歸分析法，相互彌補(bǔ)，相互驗(yàn)證，獲得內(nèi)在影響機(jī)理的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，由此建立辨識(shí)關(guān)鍵性影響因素的通用模型。同時(shí)，依托人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通

4、過函數(shù)逼近方法，獲得關(guān)鍵性影響因素對(duì)三種污染物排放量影響的靈敏度。
　　再次，采用多目標(biāo)規(guī)劃方法，確定了環(huán)境目標(biāo)函數(shù)、投資目標(biāo)函數(shù)、總能耗目標(biāo)函數(shù)共8個(gè)目標(biāo)函數(shù)，以及需求約束、資源約束共2個(gè)約束條件，建立了城市能流-碳流系統(tǒng)協(xié)同減排優(yōu)化模型，并根據(jù)我國實(shí)際情況設(shè)定了模型的參數(shù)。該模型可為大氣環(huán)境污染治理措施提供簡(jiǎn)單、易操作、可視性強(qiáng)的決策工具，通過非劣解集空間的確定，獲得治理投資成本與排放量之間的最優(yōu)空間。
　　第四，本文采

5、用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，構(gòu)建了城市能流-碳流系統(tǒng)協(xié)同減排決策模擬實(shí)驗(yàn)室。在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中，根據(jù)城市系統(tǒng)中能源輸入、輸出過程中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、機(jī)動(dòng)車保有量調(diào)整行為對(duì)大氣污染物排放的影響機(jī)理，建立了城市能流-碳流系統(tǒng)，其中包括產(chǎn)業(yè)子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和生活消費(fèi)子系統(tǒng)四部分，并通過煤炭占能源消費(fèi)的比例、天然氣占能源消費(fèi)的比例、電力熱力行業(yè)天然氣消費(fèi)的比例、第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比例、冶金行業(yè)占工業(yè)的比例、石化行業(yè)占工業(yè)的比例、電

6、力行業(yè)占工業(yè)的比例、機(jī)動(dòng)車保有量等控制變量的調(diào)控，仿真模擬系統(tǒng)中SO2、NOX、CO2三種大氣污染物排放的演變趨勢(shì)，以此為城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整提出最優(yōu)調(diào)控方案，以及措施方案的環(huán)境績(jī)效評(píng)估的工具。
　　最后，以天津市為例，繪制了天津市能流-碳流圖，并構(gòu)建了天津市大氣主要污染物排放影響機(jī)理分析模型；通過多目標(biāo)規(guī)劃方法，得到天津市SO2、NOX、CO2排放量控制的最優(yōu)決策空間；采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)構(gòu)建了天津市城市能流-碳流系統(tǒng)協(xié)