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化工行业碳排放核算及影响因素

期刊:技术与信息DOI:10.19900/j.cnki.issn1008-4800.2024.20.025

文章概述

这篇科学文章的题目是《化工行业碳排放核算及影响因素》(Carbon Emission Accounting and Influencing Factors in Chemical Industry)。文章的主要作者为么长慧、马朝君、冯早、彭巨擘,分别隶属于云南锡业集团研发中心和昆明理工大学信息工程与自动化学院。其于2024年第20期发表于某学术期刊,文章编号为1008-4800(2024)20-0096-04,DOI为10.19900/j.cnki.issn1008-4800.2024.20.025。

本文章是一篇综述性论文(类型b),旨在对化工行业碳排放核算的方法、研究现状、驱动因素及分析模型进行系统性总结与讨论。文章对现有研究进行了深入分析,剖析了化工行业在减少温室气体排放的背景下所面临的挑战与研究者已提出的具体方法和方向。


主要观点及论述

1. 化工行业碳排放的背景与重要性

文章开篇详细介绍了全球变暖问题以及化工行业对碳排放的巨大贡献。全球变暖主要由二氧化碳(CO₂)等温室气体(Greenhouse Gas, GHG)的排放驱动,化工行业作为主要的能源消耗和排放来源之一,其重要性不容忽视。据统计,化工行业不仅占全球CO₂排放量的5.5%,同时占工业CO₂排放总量的17%。尤其是在后“双碳”政策时代,化工行业被认为是实现碳达峰和碳中和这一国家目标的关键领域。文章强调,准确核算化工行业的碳排放量并探讨影响其排放的因素,是制定有效碳减排策略的基础。


2. 碳排放核算方法的分类及应用

文章归纳了几种主要的碳排放核算方法及其各自的特点、适用场景和局限性:

  1. 实测法(Direct Measurement Method)
    实测法通过专业设备直接测量空气中的气体参数(如流速、浓度等),再结合监测数据计算煤炭、汽油及天然气的排放量。这种方法具有较高的精确性,但依赖于设备和数据支持,工作量大。例如,刘晋宏等人用该法研究了燃煤电厂的超低排放特性。

  2. 物料衡算法(Mass Balance Method)
    基于质量和能量守恒原理,系统研究碳排放的各个来源。它适合研究复杂生产过程中碳的流动。文章举例描述,刘胜军利用物料衡算法对工业中挥发性有机物进行了精确核算。

  3. 生命周期法(Life Cycle Assessment, LCA)
    生命周期法全面评估产品在整个生命周期中的碳足迹。该方法已广泛用于探索燃料生产过程中温室气体的排放。文章特别提到,日本Kikuchi等人用此法证明生物质基材料可显著减少排放。

  4. 排放因子法(Emission Factor Method)
    这是一种简便易行的核算方法,尤其适用于不同规模的化工企业。通过设定排放因子、结合产值或产量数据,计算出整体排放。然而文章指出其在化工制造复杂过程中应用的局限性。

作者进一步总结现有核算方法的局限性:实测法过于依赖检测设备,物料衡算法需要庞大数据支持,而生命周期法则难以适应所有产品的标准化核算。


3. 碳排放影响因素及影响分析方法

(1)碳排放影响因素的分析模型方法

文章对三种主流分析模型进行了介绍:

  • IPAT模型(Impact-Population-Affluence-Technology Model)
    该模型揭示了人口增长、经济发展和技术进步对环境的影响,被广泛用于二氧化碳排放预测研究。
  • 指数分解分析法(Index Decomposition Analysis, IDA)
    IDA将变量的变化分解为不同因素的组合,对直接影响因素进行量化,但无法反映间接因素。
  • 结构分解分析法(Structural Decomposition Analysis, SDA)
    SDA基于输入-输出表,利用经济迭代关系分析直接及间接的影响。然而,其对数据要求较高,计算过程复杂。

(2)影响化工行业碳排放的具体因素

研究总结了化工行业的重要驱动因素,包括: - 能源结构:调整能源结构(如减少煤炭比重、增加清洁能源使用)对降低温室气体排放意义重大。
- 产值和工艺:经济规模扩大一般导致碳排放上升,而工艺改进可以减少排放。
- 区域及行业特点:例如,原油和煤炭是化工行业的主要排放源,而不同地区温室气体排放结构不尽相同。

此外,文章特别提到,秦等人利用决策树及随机森林等机器学习算法,精确识别了CO₂排放的关键影响因素。这种创新方法为未来研究提供了潜在方向。


4. 化工行业碳排放核算边界与研究状况

文章指出,在化工行业碳核算中,明确的边界划分十分关键。但现有研究对核算边界的定义缺乏一致性,例如各案例间对排放源的划分标准不同,造成研究结果缺乏可比性。部分研究集中于企业层级,较少探讨行业整体温室气体排放。

此外,文章还综述了对化工行业碳排放的区域分析、工艺分析及减排策略研究进展: - 区域研究:许多学者已经对特定区域的碳排放特点进行了讨论,例如炼油企业和煤化工过程中的排放特点。
- 减排途径:包括脱碳技术和节能技术等,也对化工行业制定合理的减排策略提供了宝贵经验。


5. 文章的意义与建议

文章指出,化工行业碳排放问题是全球减少温室气体排放的核心领域之一。为了推动低碳转型,未来研究应: 1. 建立统一的核算边界标准,提高研究结果的可比性;
2. 在核算方法上,结合排放因子法和物料衡算法的优点,完善生命周期模型的行业适应性;
3. 深化对化工行业温室气体排放驱动因素的研究,尤其在企业层级上应用更多数据挖掘工具;
4. 发展绿色工艺和技术,从源头减少温室气体排放。

这篇文章对温室气体研究者和化工企业都有重要参考价值,为实现“双碳”目标和绿色发展提供了理论支持和数据依据。

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