文摘

中国提议的“双碳目标,”作为一个高能耗行业,采矿业的当务之急是采取低碳发展战略。因此,为了更好的提供合理的建议和参考的低碳发展矿业,指的方法和参数2006年联合国政府间气候变化专门委员会国家温室气体清单指南和中国的省级温室气体清单编制指南(试行),建立碳排放估算模型来估计中国能源消费的碳排放的采矿行业从2000年到2020年。然后使用扩展,岩石的身份,采矿业的碳排放影响因素分解为能源碳排放强度、能源结构、能源强度、产业结构、和输出值。在此基础上,构造一个LMDI模型分析五个因素对碳排放的影响从矿业。研究表明,能源消费的碳排放和碳排放强度在中国矿业先上升,然后下降,然后略有上升。最近三年碳排放强度约为2吨/ 10000元。输出值的增加是增加碳排放的主要因素。能源强度的降低是减少碳排放的项目。现行的矿业能源结构不利于碳减排。

1。介绍和文献综述

中国不仅是世界上最大的能源生产和消费,但也碳排放量最大的国家1]。自2006年以来,中国一直是世界上最大的碳排放国,2020年总碳排放99亿吨(2]。2020年9月,中国对世界做出了庄严的承诺,将努力实现碳排放峰值,2030年到2060年实现碳中和(3]。这吸引了世界各地的广泛关注,进一步加速了全球碳减排的步伐。在中国提出“碳排放峰值的目标”和“碳中和”提出了更高的要求,中国矿业碳减排和低碳发展4]。根据中国的历史统计数据,平均能源消耗强度、非金属矿石开采和加工行业,黑色金属矿石开采和加工行业,煤炭开采和加工业、有色金属矿石开采和加工工业、矿业、石油和天然气都是高能耗行业,排名2日3日,7日,11日和12日在38个工业分支工业,分别为(5]。作为高能耗行业,它具有重要意义研究中国矿业能源消耗和碳排放的影响,其影响因素的绿色转型和采矿行业的低碳发展。

从能源消耗碳排放的计算及其影响因素是近年来的热点问题6]。目前,碳排放评估方法主要采用的方法,计算公式和基本参数2006年IPCC的国家温室气体清单指南(联合国政府间气候变化专门委员会的指导方针在短)并给出了具体估计方法结合国家和地区之间的差异和不同的研究对象(7]。结构分解方法或指数分解方法主要用于分析碳排放的影响因素8]。Yoichi岩石,一个日本学者,提出了著名的岩石身份在联合国政府间气候变化专门委员会的一个研讨会上,分解到产品碳排放的五个因素:能源碳排放强度、能源结构、能源效率、人均GDP、人口规模,这也解释了碳排放变化的影响因素和被广泛认可9]。从那时起,许多学者进行了很多研究碳排放的影响因素基于岩石身份(10]。Ang et al。11)的分解影响各种方法相比,发现对数平均本指数法可以分解多个因素没有残余(12]。自那时以来,该方法已广泛应用领域的因子分解(13]。

不同的学者有不同的碳排放影响因素在不同地区(14]。郭朝鲜族(15)认为,经济规模的扩张的主要原因是中国快速增长的碳排放,减少能源消耗强度使得减排最伟大的贡献。谢Shouhong et al。16,17)表明,对减排技术有重大的影响,而结构在减排的影响小18]。对工业碳排放的研究主要集中在农业(19)、化工(20.)、施工(21)、运输(22,旅游23)等。通过分析相关文献,发现研究矿业能源消费碳排放的影响因素较少,不深入。大多数类型的研究只考虑能源消耗煤炭、原油、天然气(24]。

更全面反映矿业行业的碳排放,本研究认为不仅19种主要能源,而且两种二次能源。这避免了只考虑能源消耗带来的直接碳排放,而忽略二次能源消费带来的间接碳排放。充分考虑二次能源消费碳排放计算的特殊性,能源消费的碳排放估算模型矿业。同时,充分考虑采矿行业的特殊性,使用扩展的岩石和影响因素分解的身份。构造LMDI模型在此基础上,分析了行动方向和影响的五个因素对碳排放的影响,为了提供一个精确的参考制定矿业行业的低碳发展战略。

2。研究方法和数据来源

2.1。建筑碳排放的测量模型

他指的是政府间气候变化专门委员会的指导方针,表明人类活动的发生程度的信息被称为活动数据,和系数用于量化人类活动造成的排放或删除单元被称为排放因素(25]。

因此,二氧化碳排放量计算的基本思想是碳排放活动数据和排放因素的产物。

2.1.1。活动数据

在能源消耗碳排放的计算,活动数据是各种能源的消耗。基于没有重点,没有泄漏的原理,考虑中国矿业能源消费的特点,本研究选择21种能耗计算碳排放。这包括19 2主要能源和二次能源。

2.1.2。排放因子

排放因子指的是公司₂发射所产生的单位能源消耗,实际上指的是有限公司₂排放因子。为了比较不同种类的能源的消耗,本研究使用标准的各种能源煤当量单位。指政府间气候变化专门委员会指南,有限公司₂排放因子与燃烧技术。假设能源燃烧的碳氧化率是100%,有限公司₂排放因素主要取决于类型的能量,也就是说,能量的碳含量和平均热值较低的能量。标准的低热值煤采用中国29307 kJ每公斤标准煤(7000千卡),即0.029307 TJ /t。由于二次能源消耗不直接排放二氧化碳,外包的方法被用来计算碳排放。在这项研究中,二次能源包括热能和电能。购买二氧化碳排放的热量和电力使用企业会计的排放因子计算碳排放中指定中国碳交易市场。购买了热量的排放因子是0.11 tCO₂/ GJ,购买了电网的排放因子是0.6101 tCO₂/兆瓦时(26),如表所示1。

考虑一次能源和二次能源的区别在计算碳排放,本研究计算一次能源消费的碳排放和二级能耗分开,最后将它们添加在一起。是能源消费的碳排放总量之和,这是计算使用公式(1);公式(2)是用来计算主要能源消费的碳排放,公式(3)是用来计算热碳排放,和公式(4)是用来计算碳排放的电力消耗。的计算公式如下: 在哪里T_二氧化碳指的是总有限公司₂排放造成的能耗,单位是吨二氧化碳(tCO₂);T¹_二氧化碳指的是总有限公司₂排放造成的主要能耗,单位是tCO₂;T_CO2R指的是总有限公司₂排放造成的热能消耗,在吨二氧化碳(tCO2);和T_CO2D指的是总有限公司₂排放造成的电力消耗,吨二氧化碳(tCO₂)。在这项研究中,热能和电能被视为二次能源、煤炭、石油、天然气被视为主要能源。 其中T¹_二氧化碳指的是总有限公司₂排放造成的主要能耗,单位是吨二氧化碳(tCO₂);E_kj指第j能源的消费领域k吨标准煤(TCE);C_j指的是碳含量单位热值的j能量,在tc / TJ,如表所示1;H是指标准单元的平均低热值煤,即。0.029307 TJ /t;和O_kj指的碳氧化率j能源部门k。在这里,所有能源的碳氧化率在所有部门默认为100%;12 C的原子量,44岁的分子量是有限公司₂。 在哪里T_CO2R指的是总有限公司₂排放造成的热能耗,单位是吨二氧化碳(tCO₂);E_{基米-雷克南}指的是热能的消耗部门k吨标准煤(tce);和射频指热排放因子0.11 tCO₂/ GJ,如表所示1。 在哪里T_CO2D指的是总有限公司₂排放造成的电力的使用,和单位是吨二氧化碳(tCO₂);E_kD指电能的消费领域k,在兆瓦小时(MWh);和DF是指电力有限公司₂0.6101 tCO的排放因子₂/兆瓦时,如表所示1。

2.2。构建模型的影响碳排放的影响因素

2.2.1。引入LMDI方法

对数平均本指数法(LMDI方法)是一种指数分解法。1998年提出和解决最初的残值和新鲜感问题指数分解分析方法(11]。LMDI方法是基于以下功能:

对于任何分解,C_t=X_t×Y_t,关联函数l(x,y)有以下:

在这里,C表示目标函数,X和Y代表的影响因素,X_t,Y_t,C_t分别代表的值X,Y,和C在t期(当t= 0,它代表的价值基准期),和⊿C_X和⊿C_Y分别代表C的作用下的变化值X和Y。通过比较⊿C_X和⊿C_Y,重量的影响X和Y在C可以被获得。

2.2.2。建设LMDI效应分析模型

(1)分解的碳排放影响因素。原始岩石的身份对碳排放的影响因素进行了分解为五个因素:能源碳排放强度、能源结构、能源效率、人均GDP、人口规模。考虑采矿工业作为一种基础工业的特殊性,本研究的碳排放影响因素分解矿业能源消耗使用扩展卡亚的身份,由以下公式表示: 在哪里C二氧化碳排放的能源消费总量,C_kj二氧化碳排放的课吗j工业能源消耗kE_kj是类j工业能源消耗k,E_k是行业的能源消耗k国内生产总值,_k是行业的产值k,国内生产总值是所有行业的总产值。

同时,以下定义:T_kj=C_kj/ E_kj是能源的碳排放强度,表明公司吗₂发射的j类型的能源消耗k产业与能源生产技术。年代_kj= E_kj/E_k是能源结构,指示的比例j类型的能源消耗在能源消费总量k行业。V_k=E_k/国内生产总值_k能源强度,表明单位产值能耗的k行业。米_k=国内生产总值_k/ GDP是产业结构,表明的比例k工业总产值的输出值。G=国内生产总值(GDP)的总输出值,这意味着所有行业的总产值。

(2)建设LMDI分析模型。LMDI方法用于分析能源消费的碳排放的变化引起的上述五个因素单独行动。总碳排放在t - 1和假设t周期是Ct-1和Ct分别碳排放的综合效益⊿C表示如下:

在这里,⊿C_T,⊿C_年代,⊿C_V,⊿C_米,⊿C_G分别代表T的影响_kj,年代_k,V_k,米_k在碳排放和G。

根据LMDI分解原理,在碳排放⊿五个因素的影响C_T,⊿C_年代,⊿C_V,⊿C_米,⊿C_G分别可以表示:

2.3。数据源和数据处理

2.3.1。研究对象和数据范围

研究时期是2000 - 2020,总共21年。

研究行业五大行业在中国矿业:煤炭开采和洗涤,提取石油和天然气、采矿和加工黑色金属矿石、有色金属矿石的开采和加工,和非金属矿石开采和加工。输出值数据的原因是“其他矿石开采”开始计算2003年,产值占不到0.1%,和终端能源消费占不到2%,而“采矿专业和支持活动”在2012年才出现,和输出值占很低的比例。

能源类型研究的定义:21种能源被认为是在计算碳排放。有28种能源在终端能源消费的数据在2010年之后中国能源统计年鉴》,但能源消耗的石油焦、石蜡、溶剂油、石油沥青、和其他能源非常小,可以忽略。同时,除了焦炉煤气、高炉煤气,剩余的气体被归为其他气体,如表所示1。在LMDI分析方法、能源类型分为四类:煤炭、石油、天然气、和二次能源。其中,煤包括原煤、精煤、其他洗煤、焦炭、焦炉煤气、高炉煤气,其他气体,和其他焦化产品。石油包括原油、汽油、柴油、煤油、燃料油、液化石油气、炼厂干气、石脑油和其他石油产品。天然气包括天然气和液化天然气。二次能源包括电力和热能。

2.3.2。数据源

工业产值来自规模以上工业企业主营业务收入的行业中国统计年鉴(28]。原因是工业生产总值的统计数据,在整个时间段是不连续的,而且因为有一定比例关系的主要业务收入和工业产出价值,主要业务收入是采用统计数据的一致性。

能源消耗值都来自行业的能源消耗中国能源统计年鉴(29日]。为了避免重复计算和不清楚标准煤的转换系数,采用统计年鉴的标准煤。

2.3.3。数据处理

为了使不同时间的输出值具有可比性,工业产值受到固定基础治疗,和基本周期是基于各种行业的工业生产者出厂价格指数在2000年。

使用LMDI方法分析过程,该行业分为五个行业:煤炭开采和洗涤,提取石油和天然气、采矿和加工黑色金属矿石、有色金属矿石的开采和加工,和非金属矿石开采和加工。能源类型分为四类:煤炭、石油、天然气、和二次能源。

如前所述,根据LMDI分解原理,这五个因素对碳排放的影响⊿C_T,⊿C_年代,⊿C_V,⊿C_米,⊿C_G具体表示如下:

3所示。计算结果分析碳排放能源消耗中国的采矿业

根据最终的工业分支工业能源消耗中国能源统计年鉴从2000年到2020年,结合碳排放因素表1,矿业能源消费的碳排放计算使用公式(1)- (4)。总碳排放的计算结果如表所示1。

从2000年到2016年,能源消费的碳排放总量在中国矿业增加然后减少,如图1。从2000年的2478.089万吨二氧化碳,2478.089万吨,2013年2013年的排放成为了历史上最高的。在2014年迅速下降到3717.986万吨,与2013年相比减少15.72%,如表所示2。的整体变化趋势碳排放与能源消费的变化是一致的。与碳排放的变化相比,滞后于产值的变化。输出值的最高点是659 3540亿元2014年,但它只在2015年略有下降。这可能是由于本研究使用的主要业务收入来代替工业产值。因为市场需求没有改变,企业库存占产值的减少。2016年,碳排放量为3.342亿吨,成为历史上最低的。之后,碳排放略有波动,反弹至3.521794亿吨,到2020年,如图1。

矿业的产业结构而言,煤炭开采和洗涤是最大的贡献者采矿工业的碳排放。自2003年以来,它的碳排放占40%以上。第二个是石油和天然气开采行业,但比例波动很大。先下降然后略有增加。其比例达到45.37%,2000年下降到2020年的27.57%。非金属工业的碳排放是第三个,黑色金属行业第四,有色金属行业是最后,如图2。

中国矿业行业的碳排放强度一般显示从2000年到2020年呈下降趋势,如图3。从4.98吨/ 10000元到2000年的1.34吨/ 10000元,2016年2016年碳排放强度是历史上最低的。2016年与2000年相比,下降了73.1%,2017年之后的碳排放强度略有增加。2.18吨/ 10000元2020年,减少41.56%,在2005年3.73吨/ 10000元。应对气候变化国家方案(2014 - 2020)(30.)提出了减少碳排放强度的目标40%与2005年相比2020年的-45%。与国家目标相比,碳排放强度下降的矿业仍然太小。从每个分支工业的角度来看,煤炭行业碳排放强度下降较快,而从2000年的768吨/ 10000元下降到2014年的109吨/ 10000元,然后反弹到2020年的1.8吨/ 10000元。非金属行业从2000年的8.18吨/ 10000元下降到1.37吨/ 10000元,然后增加到2012年的3.17吨/ 10000元2020年,成为最高的行业碳排放强度在采矿业。有色金属行业的碳排放强度大幅增加后,在整个生产过程中略有下降,最终增加而不是减少。碳排放强度的变化的石油和天然气工业是最小的,3.86吨/ 10000元于2000年2020年和2.32吨/ 10000元。相比之下,石油和天然气行业最大的行业减排的压力。

在这项研究中,热能和电能被视为二次能源、煤炭、石油、天然气被视为主要能源。据图分析3,二次能源的碳排放持续增加。到2014年,二次能源的碳排放超过了主要能源,和不同的是变得越来越大。根据能源消耗的统计数据,二次能源的比例继续增长,2014年达到33.93%,超过煤炭能源的比例。到2020年,二次能源的比例将达到39.28%。研究数据表明,二次能源的碳排放强度高于初级能源,如图4。

4所示。碳排放的因素分解分析中国矿业行业的能源消耗

本研究使用占据软件计算根据公式(五碳排放的影响因素14)- (18)LMDI分析模型。根据这个模型,每年每个因素的影响计算,然后计算每年每个因素的累积效应。

4.1。年度影响因素分析

采用LMDI方法,碳排放的变化⊿C在当前年度分解为五个因素的影响效应通过前一年的基本期。⊿C_T⊿代表了能源碳排放强度C_年代⊿代表了能源结构C_V⊿代表了能源强度C_米代表了产业结构和⊿C_G代表了总产值。计算结果如表所示3。

从每年的碳排放总量的变化,每年碳排放量从2001增加到2013,2006年除外。2009年,最高的价值增加了40113700吨。在其它年份从2014年开始,碳排放减少,除了在2017年和2019年,如表所示3。对碳排放的影响是最大的产出价值效应和能源强度的影响。输出值的效果是驱动力增加碳排放。这是一个积极的影响从2002年到2014年,和效应值一直非常稳定,在2010年达到6144.057万吨的最高价值;输出价值效应是负面的从2015年到2020年,并在2017年最高的负面影响是-.7608057亿吨。减少碳排放的数据显示,在最近五年里主要是由于减少输出值。

能源强度的主要因素是促进碳减排。从2002年到2016年,能源强度效应基本上是负面的和稳定的。然而,在2017 - 2019年能源强度效应是正的,积极的和最高的价值效应在2017年是8695.16万吨,这反映了矿业行业的单位产值能耗不是减少而是增加了近年来。与此同时,能源碳排放强度因子对减少碳排放也有积极的影响。能源碳排放强度效应已经从2001年到2009年,消极和积极的和消极的价值观经常波动在2010年之后。能源结构效应基本上是消极的2009年之前,在后期出了较大的波动,如图5。产业结构效应显示阶段性变化。产业结构效应是积极的从2001年到2008年,-从2009年到2013年,2018年-2945200吨,和积极的在其他年份,如表所示3。

4.2。因素累积效应分析

以2000年为基期,每年各种因素的影响是累积计算的累计影响能源消费的碳排放因素中国矿业行业从2001年到2020年,如表所示4。从2001年到2020年,碳排放的累积值先增加,然后下降,最后达到一个稳定的阶段,如图6。累积2013年碳排放1.933206亿吨,成为历史上最高的价值,和累积值下降到2020年1.0437006亿吨,表明采矿业的减排效果在最近十年是相对重要的。

4.2.1。准备输出值的分析效果

从2001年到2020年,产值的累计价值效应增加,然后降低,如图6。2014年,输出值的累积效应是5518.242万吨,成为最高的价值。因为2015 - 2020年年度产值的影响是负面的,输出值的累积效应在2020年下降到3782.121万吨,如表所示4。分析数据显示,输出值的增加是最大的贡献者的增加碳排放。中国矿业的主要措施减少碳排放在2015年之后是减少输出值。

4.2.2。能源强度效应的分析

从图可以看出6的最大因素促进碳减排的矿业能源强度。累积的负面影响能源强度也增加了价值,然后从2001年到2020年下降。的最大累积负面影响价值2016−4.730154亿吨。累积的负面影响能源强度下降的价值从2017年到2019年,这证明了近年来能源强度增加了。总之,降低单位产值能耗是衡量可持续减排的关键。因此,我们必须高度重视能源强度的增加。

4.2.3。能源碳排放强度效应的分析

能源碳排放强度是采矿业的第二个因素,以减少碳排放。累积的负面影响能源碳排放强度稳步提高−0.535吨2001−3540.25万吨在2009年。在以后的阶段,略有减少,累积的负面影响和累积效应将由2020−2550.46万吨。一般来说,能源碳排放的累积效应是相对稳定。能源碳排放强度相当于为每个特定的能源,碳排放系数和碳排放系数通常是固定的。因为能量在本研究分为四个类别进行分析,每种类型的能源包括许多特定的能量,如煤炭,包括原煤、洗煤、其他洗煤、焦炭、焦炉煤气、高炉煤气,其他气体,和其他焦化产品。因此,当有一个特定的能量的变化在大类别的能量或能源开发和生产技术的提高,这将导致能源碳排放强度的变化。最后,通过数据研究,认为能源碳排放强度对碳排放的影响非常有限。

4.2.4。分析能源结构效应

能源结构的累积效应对碳排放的正面和负面的影响。从2002年到2013年,它基本上是一个负的累积效应。2008年,最大负的累积效应是-.205183亿吨。从2014年到2020年,累积效应是积极的。2020年,能源结构的累积效应是2119.1万吨。总的来说,能源结构对碳减排的效果不稳定,特别是2009年以后,能源结构的影响导致矿业行业的碳排放的增加。2009年,采矿业的消费降低煤炭和天然气的消耗增加。石油能源消费变化不大,二次能源的消耗增加。2020年,二次能源消费的比例为39.28%,超过煤炭和石油能源消耗的总和,和二次能源的碳排放在2014年超过了主要能源,如图2和4。可以看出,当前能源消费结构的矿业依靠增加二次能源不减少碳排放,但增加。因此,矿业需要改进目前的能源消费结构,减少碳排放。

4.2.5。产业结构效应分析

产业结构是促进碳排放的第二个因素。产业结构的累积效应是积极的从2001年到2020年,展示了一个增加的趋势。产业结构的累积效应从2001年的1143.8万吨增加到2020年3628.22万吨,如表所示4。在中国矿业、煤炭开采和石油和天然气开采一直占很大比例,基本上达到了70%以上,但其他行业的比例增加了近十年,和其他行业的碳排放强度高于煤炭,如图3,所以产业结构一直是一个因素,促进碳排放。因为矿业的产业结构大大受到国家宏观经济环境的影响,产业结构调整的空间是非常有限的。

5。结论

首先,从2000年到2020年,能源消费的碳排放和碳排放强度在中国矿业先增加,然后下降,然后略有反弹。采矿工业的碳排放强度一直稳定在2吨/ 10000元在最近三年。最近三年,从高到低碳排放强度是非金属工业、有色金属工业、石油和天然气行业,黑色金属行业,煤矿行业,煤矿行业减少最快的和非金属行业碳排放强度的增加,而不是减少。

采矿和洗涤的煤炭工业是最大的贡献者矿业产业的碳排放,其次是石油和天然气开采行业、非金属行业是第三个,黑色金属行业是第四,有色金属行业是最后一个。从能源结构的角度来看,二次能源的碳排放一直是最高的,和它的碳排放超过了2014年一次能源总。在碳排放的煤炭消耗量排名第二,但它自2014年以来已大幅减少。最近三年,天然气消费的碳排放名列第三,和石油消费的排放。

第二,增加输出值是最大的贡献者的增加碳排放。输出值的累积效应在2014年5.518242亿吨,这是历史上最高的价值,从2015年到2020年每年的产值的影响是负面的。这些数据表明,减少碳排放的主要手段在中国矿业近年来减少输出值。

第三,能源强度减少碳排放是最大的驱动力。的最大累积负面影响能源强度在2016年-4.730154亿吨,从2017年到2019年,一年一度的效果是积极的,如表所示3。这表明,单位产值能耗的增加,近年来非常不利于减少碳排放。降低单位产值能耗不仅是减少碳排放的一个重要因素,也是一个重要的矿业产业的低碳发展道路。

第四,能源结构对碳排放的影响是不稳定的。的累积效应在2020年是2119.1万吨,表明矿业行业的能源结构不利于近年来减少碳排放;,提高二次能源消耗不减少碳排放。

第五,能源碳排放强度和工业结构对碳排放的影响有限,矿业,因为这两个因素的调整空间非常有限,及其对碳排放的影响是有限的。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是财务支持的13日山东省教育科学的五年计划(批准号2020 zc225)和山东省社会科学规划研究项目(批准号。cjjj09 17和18 cjjj25)。