環(huán)境學(xué)院陳呂軍、田金平團(tuán)隊在中國工業(yè)園區(qū)低碳發(fā)展研究中取得重要進(jìn)展
清華新聞網(wǎng)2月27日電 2月20日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院陳呂軍、田金平團(tuán)隊在《自然·通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表題為《基于能源基礎(chǔ)設(shè)施的中國工業(yè)園區(qū)碳減排》（Managing energy infrastructure to decarbonize industrial parks in China）的研究論文。研究首次構(gòu)建了中國工業(yè)園區(qū)的能源基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)了綜合評價模型以量化園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施的溫室氣體減排潛力、減排成本和協(xié)同環(huán)境效益，為我國工業(yè)園區(qū)低碳發(fā)展提供了清晰有力的決策依據(jù)。
應(yīng)對氣候變化是當(dāng)今人類社會面臨的共同挑戰(zhàn)，中國政府承諾在2030年左右二氧化碳排放達(dá)峰。工業(yè)是應(yīng)對氣候變化的重點(diǎn)領(lǐng)域，中國有2543家國家級和省級園區(qū)，貢獻(xiàn)了50%以上的工業(yè)產(chǎn)出，是國家重要的生產(chǎn)空間。《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》提出為控制溫室氣體排放，部分園區(qū)應(yīng)率先達(dá)到碳排放峰值。園區(qū)綠色低碳循環(huán)發(fā)展已成為國家打好污染防治攻堅戰(zhàn)、建設(shè)生態(tài)文明的迫切需求。研究園區(qū)溫室氣體（GHG）排放特征與控制，具有重要科學(xué)價值和現(xiàn)實(shí)意義。
中國工業(yè)園區(qū)數(shù)量多、種類廣、發(fā)展各異，園區(qū)GHG排放特征與控制方法一直未有系統(tǒng)、充分地揭示。本研究建立了中國工業(yè)園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施的大樣本、高分辨地理信息數(shù)據(jù)庫，涵蓋了中國1604家省級及以上園區(qū)的能源基礎(chǔ)設(shè)施（截至2014年），在役機(jī)組共計4542個，總?cè)萘繛?15 GW，占同年全國發(fā)電裝機(jī)容量的38%。研究分析了園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)特征、能源效率、溫室氣體排放（圖1）等，發(fā)現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施存量中燃煤機(jī)組占總?cè)萘康?7%，單機(jī)30MW及以下小機(jī)組占總數(shù)量的59%，能源基礎(chǔ)設(shè)施溫室氣體排放占園區(qū)排放量的75%左右。能源基礎(chǔ)設(shè)施提高能效、減少溫室氣體排放對于園區(qū)低碳發(fā)展意義重大。
研究提出了園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施溫室氣體減排5種針對性技術(shù)途徑：燃煤鍋爐改造為燃?xì)忮仩t(M1)；垃圾焚燒爐替代燃煤鍋爐(M2)；抽凝/純凝汽輪機(jī)升級為背壓汽輪機(jī)(M3)；大容量燃煤機(jī)組替代小容量燃煤機(jī)組(M4)；天然氣聯(lián)合循環(huán)機(jī)組替代小容量燃煤機(jī)組(M5)。
圖1 園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施溫室氣體排放
進(jìn)一步地，本研究構(gòu)建了能源基礎(chǔ)設(shè)施溫室氣體減排“年份-存量”綜合評價模型，建立了在役設(shè)施與減排技術(shù)途徑的優(yōu)選匹配方法，揭示了不同減排技術(shù)情景及能效提升目標(biāo)下，園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施的溫室氣體減排潛力、減排成本和協(xié)同環(huán)境效益。2014年，1604家中國省級及以上園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施的溫室氣體排放、淡水消耗、二氧化硫排放和氮氧化物排放分別占同年全國總量的18%、5%、12%和15%。基準(zhǔn)情景下，園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施存量在其剩余服役時間（平均跨度為2015~2032年）的累積溫室氣體排放為462億噸CO2當(dāng)量，相當(dāng)于政府間氣候變化專門委員會《全球升溫1.5℃特別報告》中全球碳預(yù)算的11%。綜合情景下將M1-M5進(jìn)行組合實(shí)施，相比基準(zhǔn)情景可實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排8~16%，并可協(xié)同節(jié)水、減排二氧化硫和氮氧化物34~39%、24%~31%和10%~14%；同時，減排具有一定經(jīng)濟(jì)效益，綜合情景下單位減排成本為-519元/噸CO2當(dāng)量（2015年可比價）。
圖2 各減排技術(shù)作用情景下的環(huán)境效益
環(huán)境學(xué)院2019屆博士畢業(yè)生郭揚(yáng)為論文第一作者，田金平副研究員和陳呂軍教授為論文共同通訊作者。研究團(tuán)隊長期致力于中國工業(yè)園區(qū)的綠色低碳循環(huán)發(fā)展研究，在園區(qū)物質(zhì)能量代謝調(diào)控、資源環(huán)境效率提升、可持續(xù)水資源管理、綠色發(fā)展系統(tǒng)優(yōu)化等方面開展了長期深入的研究和實(shí)踐，為生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部、科技部、工信部等推進(jìn)園區(qū)生態(tài)化、綠色發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。本研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14805-z
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：呂 婷
