电煤供应链碳排放过程及测度研究
2009年哥本哈根世界气候大会上,我国承诺到2020年单位GDP能耗比2005年降低40%-45%,并以问责制的形式强制执行。为了将国家级的约束性指标分解到各个行业和各个地区,企业层面的碳排放测度方法及减排影响评估应是首先要解决的问题。<br>  本文以电煤供应链直接碳排放为研究对象,全面综述了电煤供应链、电煤供应链碳排放过程、测度方法及指标等研究现状;提炼出电煤供应链成员企业碳排放的计量方法;提出了成本-收益双向指标的企业碳强度和脱钩弹性测度方法,论证其有效性;构建了电煤供应链碳排放全过程仿真模型,再现了电煤供应链碳排放源、碳排放量及其...
2009年哥本哈根世界气候大会上,我国承诺到2020年单位GDP能耗比2005年降低40%-45%,并以问责制的形式强制执行。为了将国家级的约束性指标分解到各个行业和各个地区,企业层面的碳排放测度方法及减排影响评估应是首先要解决的问题。
  本文以电煤供应链直接碳排放为研究对象,全面综述了电煤供应链、电煤供应链碳排放过程、测度方法及指标等研究现状;提炼出电煤供应链成员企业碳排放的计量方法;提出了成本-收益双向指标的企业碳强度和脱钩弹性测度方法,论证其有效性;构建了电煤供应链碳排放全过程仿真模型,再现了电煤供应链碳排放源、碳排放量及其与相应的成本-收益的关系,既解决企业碳排放测度方法的操作性,又可用于分析多种情景对碳排放测度指标及企业经济性的影响,可实现对电煤供应链减排给企业成本-收益带来的影响的动态监控,利于决策者制定减排对策。主要贡献如下:
  1.界定了煤炭供应链及电煤供应链的概念、内涵
  目前,煤炭供应链定义有煤炭企业供应链、煤炭行业供应链、煤炭供应链等,电煤供应链定义有煤电链、煤电产业链、电煤供应链等,并未统一。参考利丰集团及学者们对供应链的定义方法,给出了煤炭供应链和电煤供应链的概念,分析了概念的内涵(包括服务内容、边界和研究方法)及基本结构。此外,特别指出电煤供应链不应包括勘探环节及原因。
  2.提炼出电煤供应链各环节碳排放的计量方法
  电煤供应链包括煤炭生产、运输、消费三个环节,重点碳排放源的碳排放量可被较为准确的计量,但目前碳排放计量方法较多,核算标准有必要统一。
  生产环节煤层气排放的计量,若煤层气抽采统计数据完备,宜采用分源法,否则可依据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》(简称“2006IPCC清单指南”),将煤层气与煤炭产量挂钩的方法计算。
  运输环节CO2的计量,由于电煤运输网络有“三定”的特点(服务对象确定、主要结点确定、主要运输方式确定),宜采用“经验公式+统计分析+‘2006IPCC清单指南'”的方法,其中以经验公式确定电煤调运量,以统计分析方法确定三种运输方式(铁路、公路、水路)的占比,以“2006IPCC清单指南”确定碳排放因子。
  消费环节CO2的计量,若电厂脱硫装置排放数据完备,宜采用实测法,否则可采用排放系数法,依照锅炉效率及电煤碳排放系数计算。
  3.提出了成本-收益双向指标的企业碳排放测度方法,并论证了方法的有效性
  (1)近年来,以博弈论方法研究中央政府、地方政府、企业三者减排目标的文献较多,对当前研究成果的综述表明:在减排目标上地方政府和企业的利益具有较强的一致性,与中央政府则相对处于对立面;中央政府关注节能减排的效果,并采取关闭、罚款、停水停电等众多手段执行减排政策;地方政府更关注减排的影响,包括地方政府的经济增长,财政收入水平,地区人口的就业水平及地区稳定性;企业更关注减排对生产的影响,尤其对成本和收益的影响。
  (2)借鉴脱钩理论、投入-产出理论、碳强度概念,结合碳排放相关的成本-收益核算方法,提出了企业碳强度和脱钩测度方法。重点对电煤供应链成员企业碳排放相关的成本和收入构成进行分析,其中成本分析包括煤炭生产成本(不含电力)、煤层气发电成本、碳捕集和封存成本,收入分析包括煤层气发电收入、碳捕集和封存收入。以近年来我国电煤生产、运输、消费企业大量的实际数据,验证了测度方法的有效性,结果表明:
  ①电煤生产环节碳强度呈上升趋势,与煤层气排空量密切相关;成本脱钩弹性呈强负脱钩,原因是煤层气排空惩罚机制缺乏,煤层气排空与成本关联机制尚未建立;收入脱钩弹性呈扩张负脱钩,碳排放视角的解释是煤炭企业盈利能力增加是以煤层气排空为代价。
  ②电煤运输环节碳强度横向比较结果表明,电煤铁路运输碳强度远小于公路和水路运输方式,水路运输碳强度小于公路运输;公路收入脱钩弹性无明显规律,水路收入脱钩弹性呈脱钩状态。研究结果与电煤公路运输企业分散,节能减排管理薄弱,减排成效不明显,及水运领域减排取得卓越成效的现状吻合。
  ③电煤消费环节碳强度呈下降趋势,其中收入碳强度下降趋势较快,原因与发电煤耗率下降、电价提高密切相关;成本碳强度下降趋势较缓,原因是电煤价格上涨幅度过大,平抑了发电煤耗率下降的减排效果。成本脱钩弹性呈弱负脱钩,属不可持续状态,亟需国家出台相关政策来缓解;收入脱钩弹性呈强脱钩的良性状态。
  该部分研究成果证明了成本-收益双向指标的企业碳强度和脱钩弹性测度方法的有效性。
  4.构建了电煤供应链碳排放全过程仿真模型,并进行了实证研究
  (1)界定了电煤供应链整体投入-产出的边界,将煤炭企业电煤销售收入和运输企业运输收入内化为供应链内部收益;给出了模型建立的假设条件,包括电煤供应链收入假设、成本假设、碳排放假设;借助系统动力学方法,对碳排放计量方法、成本-收益核算方法、碳排放测度方法进行集成,构建了电煤供应链碳排放全过程仿真模型,再现了电煤供应链碳排放源、排放量及与其对应的成本-收益的相互关系及影响程度,解决了企业碳排放测度方法的操作性问题,也为后续实际应用奠定基础。
  (2)以晋城煤业集团寺河煤矿-大唐耒阳电厂电煤供应链为例,采用电煤供应链碳排放全过程仿真模型,分析了多种情景对碳排放测度指标及企业经济性的影响,并给出了针对性建议。
  实证研究结果表明:
  ①电煤供应链的减排应以提高煤层气利用率和降低火电厂发电煤耗率为主。若煤层气利用率达到典型电煤供应链水平,则可为供应链提供70%的减排潜力;若发电煤耗率年下降0.29g/kwh和0.45g/kwh,电煤供应链可实现到2020年单位GDP能耗降低40%和45%的目标。
  ②当前还不宜采用碳捕集和封存技术。在无国家补贴政策情况下,碳捕集和封存会使电煤供应链成本脱钩弹性和收入脱钩弹性均处于衰退脱钩状态。典型电煤供应链承受的最大捕集量为55万吨/年,若国家给火电企业发电补贴为0.028元/kwh,可弥补全部碳捕集和封存成本,此时碳强度下降幅度为5.03%。
  ③建立煤层气排空惩罚机制,健全煤层气补贴发放监督机制。目前,山西省1元/m3煤层气排空惩罚成本过低,典型电煤供应链建议煤层气惩罚成本不超过6元/m3。当前煤层气电厂国家补贴额度较为恰当,可使煤层气发电企业达到国际上的平均利润水平,重点应是保障补贴的发放。
  总的来说,本文比较深入的研究了电煤供应链碳排放过程及测度方法,论证了测度方法的有效性和可操作性,既在方法论上完善了企业碳排放测度方法,又在应用层面明确了电煤供应链减排的重点对象、重要环节及其承担的角色,拓展了碳减排的研究范围,为国家级减排指标向行业/企业层面减排指标的细分作了有益的探索和尝试。模型的运行结果还可为国家制定煤炭、电力等领域节能减排发展战略提供参考。
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作者: 姜庆国
学科专业: 物流管理与工程
授予学位: 博士
学位授予单位: 北京交通大学
导师姓名: 穆东
学位年度: 2013
语 种: chi
分类号: X322 X196
在线出版日期: 2014年2月25日