基于LEAP模型的林漿紙產(chǎn)業(yè)碳排放情景模擬

　　摘要：針對(duì)林漿紙行業(yè)碳減排情景進(jìn)行模擬分析。以2016年為基準(zhǔn)年，設(shè)定了1個(gè)基準(zhǔn)碳排放情景和縮減產(chǎn)能、技術(shù)推廣以及和碳交易市場(chǎng)3個(gè)政策情景。從宏觀經(jīng)濟(jì)視角出發(fā)，采用情景分析法，運(yùn)用LEAP模型模擬不同情景下的能源需求與碳排放趨勢(shì)。結(jié)果表明：碳交易市場(chǎng)政策對(duì)于造紙產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的效果最好，其次為縮減產(chǎn)能政策，再其次為技術(shù)推廣政策，最后為基準(zhǔn)情景。

　　關(guān)鍵詞：林漿紙產(chǎn)業(yè),LEAP,碳排放,情景分析

　　1概述

　　最近世界氣象組織發(fā)布的《2018年全球氣候狀況聲明》顯示，2018年全球的二氧化碳排放量比上年增加了1.6%，全球溫室氣體濃度創(chuàng)下紀(jì)錄，導(dǎo)致海平面上升，南北兩極冰面消融，而這一趨勢(shì)在2019年仍將持續(xù)。面對(duì)如此嚴(yán)峻的事實(shí)，人類應(yīng)對(duì)全球變暖的努力趕不上氣候變化的速度，必須盡快找到可持續(xù)的解決方案。我國的經(jīng)濟(jì)體量大、增速快，作為溫室氣體排放大國，必須切實(shí)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，找到一條綠色經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展道路，以負(fù)責(zé)任的姿態(tài)履行發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的承諾。

　　在此背景下，碳排放的影響因素、碳排放的潛力預(yù)測(cè)等方面受到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，主要的研究思路圍繞因素分解法以及計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)兩種展開。在研究碳排放影響因素方面，主要有Dietz等在Kaya模型基礎(chǔ)上建立的IPAT方程的隨機(jī)模型——STIRPAT模型;灰色關(guān)聯(lián)度分析、對(duì)數(shù)均值迪式分解法LMDI以及向量自回歸VAR模型。

　　在碳排放的潛力預(yù)測(cè)方面，主要有基于長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)模型LEAP的情景分析、蒙特卡洛動(dòng)態(tài)模擬研究等。LEAP模型是一種能對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行情景分析和計(jì)算的能源技術(shù)模型。目前LEAP模型得到了國內(nèi)外許多學(xué)者的應(yīng)用。于灝[1]等通過利用LEAP模型構(gòu)建了北京市客運(yùn)交通能源環(huán)境模型，測(cè)算了北京市在未來不同政策下CO2的排放趨勢(shì)，最后認(rèn)為改善交通結(jié)構(gòu)并限制私家車的使用對(duì)降低北京市客運(yùn)交通能源需求和CO2排放起很大作用。

　　楊順順[2]通過構(gòu)建長江經(jīng)濟(jì)帶分區(qū)域碳排放LEAP模型，核算了現(xiàn)狀排放量，并對(duì)2015-2030年碳排放變化進(jìn)行情景分析，結(jié)果表明長江經(jīng)濟(jì)帶空間上東部區(qū)域排放占比最高，貢獻(xiàn)源上以終端能耗碳排放為主，并指出2030年左右碳排放將達(dá)到峰值，中部區(qū)域?qū)⒊蔀樘寂欧诺淖罡甙鍓K。劉艷艷[3]運(yùn)用LEAP模型對(duì)江西省2010-2030年的交通運(yùn)輸業(yè)排放進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，結(jié)果表明必須將不同的能源合理分配到交通運(yùn)輸?shù)母鱾�(gè)部門中，才能緩解能源供應(yīng)壓力，減少碳排放。國外學(xué)者Di.Sbroiavacca等[4]利用LEAP模型評(píng)估各種氣候變化控制政策對(duì)阿根廷2010-2050年期間的一次能源消耗、末端能源消耗、電力部門發(fā)展和能源部門的CO2碳排放影響。

　　Safaai等[5]采用LEAP模型對(duì)馬來西亞的電力部門、交通運(yùn)輸部門、工業(yè)部門和建筑部門的CO2排放進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，結(jié)果表明2020年馬來西亞的碳排放量將達(dá)到2.853億t，且電力部門是最大的碳排放行業(yè)，約占43.4%。對(duì)于林漿紙產(chǎn)業(yè)碳排放的研究，趙慶建、溫作民等[6]基于林漿紙供應(yīng)鏈的多次層次投入產(chǎn)出模型，建立隱含碳流與碳排放模型，對(duì)各層次和部門的隱含碳流與碳排放進(jìn)行計(jì)算和描述，找出了熱點(diǎn)碳排放源與碳流路徑，幫助企業(yè)從生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化、設(shè)備技術(shù)改造、新能源替代、低碳原材料使用等方面探索可持續(xù)發(fā)展的路徑。陳誠和邱榮祖[7]基于我國制漿造紙工業(yè)特點(diǎn)，從供應(yīng)鏈的視角對(duì)我國制漿造紙工業(yè)的能源消耗和碳排放量進(jìn)行估算，提出了一種在遵守IPCC指導(dǎo)方針的前提下，既能區(qū)分進(jìn)口和國產(chǎn)不同的供應(yīng)鏈投入，也能考慮到供應(yīng)鏈上能源原料本質(zhì)及多用性的計(jì)算方法。

　　ShabbirI,MirzaeianM[8]從節(jié)能減排的視角對(duì)巴基斯坦的制漿造紙工業(yè)的能源效率與CO2減排潛力開展研究，結(jié)果表明，熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)相當(dāng)于軋機(jī)實(shí)際熱能需求16.9%的節(jié)能潛力，使目前的碳排放水平降低14.3%。根據(jù)對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的分析，可以發(fā)現(xiàn)已有的研究多是針對(duì)工業(yè)中如交通運(yùn)輸業(yè)、電力部門等高污染、高排放的某些公眾熟知的行業(yè)開展，林漿紙行業(yè)也是一個(gè)高能耗、高排放的行業(yè)，但是由于其更具有專業(yè)性，技術(shù)和管理領(lǐng)域也不為公眾熟知，針對(duì)該行業(yè)碳排放的深入研究也相對(duì)缺乏。

　　基于此，本文對(duì)中國林漿紙行業(yè)的能源需求與碳排放開展了調(diào)研，以2016年為基準(zhǔn)年，設(shè)定了1個(gè)碳排放基準(zhǔn)情景和縮減產(chǎn)能、技術(shù)推廣以及碳交易市場(chǎng)3個(gè)碳減排政策情景。從宏觀經(jīng)濟(jì)視角出發(fā)，采用情景分析法，運(yùn)用LEAP模型模擬各情景下的能源需求與碳排放情況，旨在為我國林漿紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)能減排尋找一條可持續(xù)發(fā)展的道路。

　　2LEAP模型與碳排放情景設(shè)定

　　2.1LEAP模型概述

　　LEAP(Long-rangeEnergyAlternativesPlanningSystem)，即長期能源替代規(guī)劃系統(tǒng)，由美國波士頓大學(xué)與斯德哥爾摩環(huán)境研究所共同開發(fā)，是一種以情景分析法為基礎(chǔ)的自下而上分析的能源—環(huán)境核算工具。LEAP模型一般基于能源建模軟件LEAP實(shí)現(xiàn)，LEAP軟件包含了能源需求預(yù)測(cè)、能源轉(zhuǎn)換、生物質(zhì)資源、環(huán)境影響預(yù)測(cè)及成本分析等模塊，這些模塊通�？梢曰ハ嘟M合，形成一個(gè)或若干個(gè)具體的方案。然后通過在模塊中建立相應(yīng)模型、設(shè)置相關(guān)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)所研究對(duì)象對(duì)環(huán)境的影響以及成本預(yù)測(cè)等[9]。

　　相比于其他模型，LEAP具有容易使用、輸入數(shù)據(jù)后自動(dòng)運(yùn)算分析的優(yōu)勢(shì)，是一個(gè)很好的構(gòu)建能源需求與供給的量化模型，使結(jié)果具體化、可視化;同時(shí)模型設(shè)置了不同情景參數(shù)以改變最終結(jié)果，方便決策者從不同情景中選擇系統(tǒng)最佳方案;另一方面，LEAP模型提供了環(huán)境數(shù)據(jù)庫，決策者既可鏈接使用軟件自帶數(shù)據(jù)庫，也可以自行輸入數(shù)據(jù)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行費(fèi)用效益分析，同時(shí)優(yōu)化選擇。最后，LEAP模型可以讓用戶根據(jù)現(xiàn)有的能源需求與數(shù)據(jù)進(jìn)行能源預(yù)測(cè)，有助于制定和實(shí)施減少溫室氣體排放、節(jié)約能源等能源政策。

　　2.2能源需求與CO2排放計(jì)算

　　2.2.1能源需求

　　該模塊用于預(yù)測(cè)將來的能源需求。一般需先建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常包括部門、子部門、終端使用以及設(shè)備四個(gè)層次。例如，本文的研究部門是工業(yè)，則它的子部門就是林漿紙產(chǎn)業(yè)，熱電站動(dòng)力鍋爐是其中一個(gè)終端，而煤鍋爐就是終端使用的設(shè)備之一。能源需求通常由部門的活動(dòng)水平以及活動(dòng)水平所對(duì)應(yīng)的能源強(qiáng)度決定。

　　2.2.2碳排放

　　本參考聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)發(fā)布的碳排放計(jì)算指南，用碳排放系數(shù)法主要核算林漿紙行業(yè)能源活動(dòng)消耗煤炭、石油、天然氣一次電力以及其他燃料產(chǎn)生的二氧化碳排放量。

　　3模擬結(jié)果分析

　　3.1能源需求情景模擬

　　根據(jù)假定的情景，借助LEAP軟件進(jìn)行政策的模擬，可以得出在四種不同的假設(shè)情景、下的能源需求。中國林漿紙產(chǎn)業(yè)能源需求在四種假設(shè)情景下都呈下降趨勢(shì)，其中基準(zhǔn)情景下能源需求量由13.9億吉焦減少到12.5億吉焦;縮減產(chǎn)能情景下需求量下降到6.6億吉焦;技術(shù)推廣情景下能源需求量下降到7.5億吉焦;碳交易市場(chǎng)情景下能源需求量下降到4.9億吉焦。綜合看來，碳交易市場(chǎng)情景對(duì)于林漿紙產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排效果最好。

　　4結(jié)論與建議

　　4.1結(jié)論

　　通過建立四種假設(shè)的政策情景，采用情景分析法模擬分析政策推行效果，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：中國林漿紙產(chǎn)業(yè)具有很大的節(jié)能減排潛力，政府通過建立節(jié)能減排政策對(duì)林漿紙產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展是十分有效的。根據(jù)LEAP模型軟件模擬的結(jié)果可以看出，文中假設(shè)的4種政策情景對(duì)于節(jié)能減排的效果不一，其中碳交易市場(chǎng)政策對(duì)于造紙產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的效果最好，其次為縮減產(chǎn)能政策，再其次為技術(shù)推廣政策，最后為基準(zhǔn)情景。通過排序可以得出：政府如果想通過政策的建立促進(jìn)高能耗、高排放的林漿紙企業(yè)向節(jié)能減排的綠色方向發(fā)展，應(yīng)優(yōu)先考慮建立碳交易市場(chǎng)政策，其次為建立有效化解產(chǎn)能政策或淘汰落后產(chǎn)能政策，最后為推廣國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)政策。

　　如果政府在林漿紙行業(yè)推廣《國家低碳節(jié)能技術(shù)(2017年版本)》中相關(guān)的先進(jìn)節(jié)能低碳技術(shù)，國內(nèi)林漿紙產(chǎn)業(yè)的能源消耗會(huì)大幅降低，且二氧化碳等溫室氣體的排放也將得到有效控制。通過控制國內(nèi)林漿紙產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能，能夠緩解產(chǎn)能過剩的問題，同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能減排的效果。落后產(chǎn)能的淘汰有利于推進(jìn)林漿紙行業(yè)的“供給側(cè)”改革，推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)向著高技術(shù)水平方向發(fā)展。

　　模擬結(jié)果表明，通過建立碳交易市場(chǎng)政策在林漿紙產(chǎn)業(yè)中的減排效果是最為有效的。碳交易市場(chǎng)政策的建立，二氧化碳排放的外部成本將直接成為企業(yè)的內(nèi)部成本，這一轉(zhuǎn)變將有效推動(dòng)林漿紙產(chǎn)業(yè)向著節(jié)能減排方向努力改進(jìn)，通過設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)升級(jí)改造來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，碳排放交易政策將有效推動(dòng)國內(nèi)林漿紙產(chǎn)業(yè)向著綠色發(fā)展方向發(fā)展。

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