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当前位置: 首页 > 新闻中心 > 亿博官网 - 亿博电竞随着可持续发展的呼声高涨,全世界各国政府、相关机构和组织正积极开展低碳研究[1-4]。在这种大环境下,低碳建筑是近10年来提出的一种新概念,通常认为低碳建筑是在满足人类居住要求的同时,通过减少传统能源的使用,提高能源利用效率,降低CO2排放量的建筑。低碳建筑在设计阶段以及全寿命期内对减少温室气体排放有着明确要求,其目标是在建筑全寿命期内节能减排,减少对气候变化的影响。本文拟通过回顾总结低碳建筑的设计原理、研究进展及在国内外的工程应用,探讨了该项技术的发展前景。
其目标是在建筑全生命周期内尽量节能减排,减少对气候变化的影响。低碳建筑的内涵要求建筑具备可持续发展特性,即在实现建筑节能的同时,尽可能降低碳排放,以减少建筑对周围环境的影响;此外,低碳建筑还要求与自然环境和谐共处,实现人类、自然和建筑的可持续发展。综上,低碳建筑会在设计阶段制定详细的减排方案,而在建筑的各使用期内会通过采用节能技术、回收再利用等手段减少碳排放,其能耗与排放均小于常规建筑。
总体来说,低碳建筑主要有4个特点:节能、环保、绿色、低排放。与节能建筑和绿色建筑不同,低碳建筑的概念更广,它考虑了建筑对环境的影响,也将低碳技术作为考量标准之一,尽可能使两者在一定条件下达到最优。由于低碳建筑不仅包括建筑自身,还与交通和市政配套等相关,因此,可认为其包含了节能建筑与绿色建筑,相当于它们的进一步延伸。从设计理念上看,除了达到节能的目的,低碳建筑还将提高空气质量、增加居住的舒适性和安全性作为设计目标,最终使建筑与自然和谐共处,尽可能降低建筑对环境的影响。随着低碳建筑研究的深入,其与节能建筑、绿色建筑的最终目标反而更接近。由此可见,低碳建筑相当于建筑领域的一次新革命,其意义已经远超节能、绿色等目的,最终形成可持续发展要求的设计理念。
近几十年来,英国、美国、德国、日本等国家在节能减排相关方面的工作一直处于领先地位。从政策和法规上看,英国在2007年公布了《气候变化法案》草案,承诺了2020年以及2050年的温室气体减排目标,2年后,英国又了《英国低碳转换计划》,该计划涵盖全国土木、工业等多个领域,表明该国开始向低碳经济转型;在美国,政府在2003年的《能源部能源战略计划》中提出未来要进一步提升能源利用率,此外,美国还在各个州采用减税的形式支持低碳建筑的发展;德国在2002年制定了建筑能耗标准《能源节约法》,对国内所有节能材料和设施均作出统一规定和节能要求,新法规可使能耗较之前的规定进一步降低约30%;在日本,节能减排已经形成了完善的体系,降低能耗甚至覆盖到节能管理工作中,且政府会对节能减排效果进行跟踪。除上述国家外,其他欧美国家也有使用一些节能减排手段来建造低碳建筑并与节能减排经验丰富的国家合作。从节能技术上看,英国主要运用常规节能技术和创新节能技术,前者从护结构和新能源利用出发,主要利用节能材料、设施、清洁能源等实现节能减排,后者从智能角度对传统电器进行改造,制造出智能空调、绿色洗衣机、节能灯等;美国、德国等国家则将节能技术划分为建筑本体的节能、建筑设备的节能和建筑热环境的节能,其实质和英国的节能技术划分基本相同。
在哥本哈根世界气候大会上,中国向世界承诺2020年的能耗减排量将比2005年的进一步减少约40%。在政策上,我国当前有两部关于节能减排的法律:《节约能源法》和《可再生能源法》。此外,国家和地方均颁布了许多法规和鼓励性政策,对部分建筑进行了强制规定和采取了相应的惩处措施。随着科技发展与深化合作,我国在建筑节能领域有了长足的发展。科技含量高的技术主要有以下方面:1)计算机仿真技术与智能控制技术相结合。这项技术从控制角度出发,能极大提高能源的利用率从而减少能源的消耗;2)热泵应用技术。这项技术的实质在于采用少量电能来完成热量的转移,其利用对象为水热源和空气源。如能量桩技术,通过在桩身布置一定数量和长度的地埋管,利用电能循环液从地表流向深层并返回地面,由于地表以下一定深度的土层温度较稳定,基于换热条件,夏天可降低循环液的温度,冬天可提高循环液的温度,再辅以空气压缩技术,则可完全实现建筑的制冷和供热,同时保证环境的清洁;3)变频空调技术。这项技术实质在于根据电量负荷变化智能调节送风量,该技术可大幅降低风机动力以达到降低能耗的目的;此外,空调余热回收技术、热电联产技术、太阳能热利用技术等也已经在建筑中使用[5-8]。
本文介绍了低碳建筑的研究背景、设计原理以及国内外研究现状和工程应用。低碳建筑是一种新兴产业,尽管相关法规和政策还有待进一步完善和补充,但随着科技进步以及国家、政府的推动,低碳建筑未来必定会得到更加广泛的应用。
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碳排放主要集中在人口、工业、交通、建筑相对集中的城镇地区,城市的不断膨胀带来能源消费和碳排放的激增,“低碳城市”这一概念正是在低碳经济理念的基础上提出来的。关于低碳城市的内涵,夏堃堡(2008)认为低碳城市就是在城市实行低碳经济,包括低碳生产和低碳消费,建立资源节约型、环境友好型社会,建设一个良性的可持续的能源生态体系。付允等(2008)认为低碳城市就是通过在城市发展低碳经济、创新低碳技术、改变生活方式,最大限度减少城市的温室气体排放,彻底摆脱以往大量生产、大量消费和大量废弃的社会经济运行模式,形成结构优化、循环利用、节能高效的经济体系,形成健康、节约、低碳的生活方式和消费模式,最终实现城市的清洁发展、高效发展、低碳发展和可持续发展。姚为克(2008)认为低碳城市的核心是经济创新和制度创新,以低碳经济为发展模式,市民以低碳生活为理念和行为特征,政府以低碳社会为建设标本和蓝图,建设低碳城市。张换波(2010)概括出低碳城市是市政府以低碳理念为指导,通过一定的制度和管理措施推动,以低碳技术和创意为基础,以能源生产和使用为主要对象,由公众广泛参与,通过发展当地经济生产和提高人民生活质量而为全球碳排放减少作出贡献的城市发展活动。
关于低碳城市的发展路径,付允等(2008)提出主要分为四个系统:一是能源低碳,主要提倡减少煤炭使用,充分利用各类新能源和可再生能源;二是经济低碳,主要优化产业结构,严格限制高耗能产业的发展,积极发展第三产业;三是社会低碳,主要通过调整交通战略和空间战略来促使人们养成依赖步行、自行车及公共交通的绿色交通方式,同时改变以往高消费、高浪费的生活方式;四是技术低碳,主要是通过发展二氧化碳捕捉以及清洁能源开发等技术来作为发展低碳城市的支撑体系。
对于工业化进程中的城市来讲,当前的主要任务就是:提高能源效率、发展低碳产业、低碳交通、低碳建筑,引导低碳消费,形成低碳化生产和生活方式,促进城市经济快速增长与生态环境保护的和谐,实现城市可持续发展。
一是产业政策引导,构建低碳产业政策工作协调机制、低碳产业发展联动机制、低碳产业发展引导规范机制、低碳产业投入稳步增长机制等,有效配置低碳产业资源,重点发展节能减排产业;保护幼小低碳产业成长;减少低碳经济发展中的震荡,减少生产和消费过程中的碳排放,转变经济发展方式。
二是技术创新激励,形成良好的低碳技术创新激励机制,构建低碳能源替代机制、企业自主研发与应用低碳能源技术的政策导向机制、低碳技术创新的激励机制、促进低碳技术创新的采购机制,形成有利于自主创新的组织制度和组织体系。
三是低碳标志约束,给从原材料采购、生产到使用和废弃全过程排放的温室气体量低于国家标准的产品发放低碳标志,增强消费者和生产者的社会道德和责任感,引导企业努力生产低碳排放型产品,诱导消费者积极选购“低碳商品”。
四是废物回收强化,构建城乡一体生活垃圾处理机制、废物处理产业化运作机制、城市废物管理市场化运行机制、废物处理投入多元化机制。把清洁生产和废弃物综合利用融为一体,使物质资源得到充分,把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。
五是低碳理念培育,“低碳”理念要贯穿于城市制度、技术、经济、社会、文化、环境等各个领域,即在政府的规划、政策和制度的推动下,以引进和发展低碳技术为核心,研发低碳产品、生产低碳能源,全社会广泛参与,推行低碳文化,走资源节约型和环境友好型的城市可持续发展道路。
根据统计数据显示,2009年,武汉市实现地区生产总值(GDP)4620.18亿元,比上年增长13.7%,三次产业比重为3.2∶46.4∶50.4,产业结构逐步调整优化。2009年,武汉市单位GDP能耗1.11吨标准煤,比上年下降6.04%。规模以上工业万元增加值能耗1.59吨标准煤,下降18.6%。通过测算,2009年武汉市能耗为5128.4万吨,碳排放量约为13333.84万吨,万元GDP碳排放为2.89吨。
若要实现武汉市2020年碳强度下降40%和45%,即万元GDP碳排放分别为2.12吨和1.94吨,则武汉市碳强度年递减率必须达到3.35%和3.9%。通过测算,2008年武汉市单位GDP能耗下降6.2%,2009年下降6.04%,若武汉市碳强度从2005年开始保持6%的递减率,那么到2015年武汉市的碳强度为1.905吨/万元,2020年碳强度为1.398吨/万元,即实现了2015年比2005年下降46%,2020年比2005年下降60%,该数据远远高于国家提出的40%~45%减排目标。但是,在“十一五”期间碳强度递减率实现6%的基础上,“十二五”和“十三五”期间中,由于基数变小,减排难度会更大,而且武汉市作为以重化工等高耗能产业为支柱的特大城市,工业化不断向纵深推进,人们消费水平要不断提高,碳强度的下降难度会不断加大。
武汉市是中部地区和武汉城市圈的龙头城市,是国家“两型社会”的试点城市,武汉打造低碳城市,要充分利用国家发展战略带来的机遇,挖掘武汉市自身发展的潜力,力争把武汉市打造成中部地区和武汉城市圈发展低碳经济的示范城市、生态宜居和旅游城市。发挥武汉低碳城市的辐射作用,带动中部地区和武汉城市圈的低碳经济发展,为全国其他城市建设低碳城市提供经验和支持。
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打造武汉低碳城市的总体目标是:通过能源结构调整,促使武汉市从“碳基能源”向“低碳能源”和“氢基能源”转变,改变以往高消费、高排放的生活模式和生产模式,提倡低碳建筑和公共住宅,大力发展公共交通和轨道交通,建构多中心、紧凑型、网络化的城市空间格局,以实现城市经济社会的低碳发展,最终建立以低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益为特征的低碳城市模式。近期目标为降低武汉经济活动的碳排放强度,超额实现国家规定的节能减排目标。长期目标是城市社会经济活动的碳排放总量的降低,争取到2050年城市人均二氧化碳排放达到届时的世界平均水平,甚至更低。
提高能源效率是武汉市控制温室气体排放的首要选择。武汉市可以选择冶金、石化、建材、电力、钢铁等行业中年耗能总量10万吨标煤以上的重点耗能企业开展节能工作,发挥其示范和带动作用,进而推动高能耗行业乃至各工业部门的节能降耗,使合成氨、烧碱、水泥、铝冶炼、磷化工、石化等重点行业的年节能率达到或超过4%。
(1)推动以钢铁、石化、汽车和电力产业为主的重化工业的节能减排。对于钢铁产业,要关停和淘汰落后工艺、技术和设备;应用成熟技术回收和循环利用二次能源,提高能源利用效率;优化调整企业用能结构;加大投入,加快节能减排技术改造和实施能量系统优化系统节能工程。
对于石化产业,提高轻质油收率以降低能耗;解决炼化业规模经济问题;建立加工劣质原油的技术创新体系;加快推行炼化一体化和加快推广热电联产技术。
对于汽车产业,一是要调整汽车产品结构,包括大力发展小型汽车;乘用车柴油化;大力发展混合动力、天然气发动机及纯电动汽车等新型替代能源汽车。二是采用汽车节能技术,包括用先进高效的内燃机技术、发展1.0L排量及以下车用发动机、回收报废汽车等。对于电力产业,抓好火电厂的节能减排;促进可再生能源发电,秸秆发电、垃圾发电;结合发电调度计划,着力推进电力结构调整。
(2)发展高技术产业。发展电子信息产业,巩固光电子、通讯设备两个优势产业,扶持集成电路、半导体照明和光伏两个新兴产业并规模化运用水平,发展软件与信息服务、信息技术应用,发展显示器件、计算机及数码产品两个重点产业,以光谷为核心辐射全国。
发展新能源汽车产业。武汉市应进一步发挥自身优势,不断扩大新能源汽车推广应用与示范,以发展城市混合动力、纯电动和代用燃料公交、出租车为重点,建设新能源汽车标准化充电站、加气站等公共基础设施,完善新能源汽车产业配套服务系统,使武汉市成为首家或首批国家新能源汽车生产和示范基地。
发展新能源开发产业。武汉市新能源开发产业未来可以形成以光谷能源产业园(产业基地)为中心的,太阳能、风能、核能、先进能源技术及装备、生物质能、氢能等重点产业领域多点支撑、共同发展的格局。
(3)发展生态旅游业、绿色物流业和创意产业等第三产业。发展生态旅游业,紧密结合并依赖相关低碳产业的产品和服务,如生态农业、生态农产品加工业、绿色物流业、绿色餐饮业、绿色建筑(住宅/宾馆)、旅游纪念品制造业等,把武汉建设成为中部地区最大的商务会展型和都市休闲型旅游城市,成为中部地区的旅游中心城市。发展现代物流业,依托武汉市的经济地理优势,全力打造武汉新港,发展现代物流园区,把武汉建成中部地区物流中心。
(1)推行低碳建筑。武汉市低碳建筑的发展要从建筑的设计和运行两个方面入手。首先要在建筑设计上引入低碳理念,武汉地区建筑节能的设备可采用太阳能热水系统和太阳光发电系统,对新建住宅小区要实行统一安装太阳能热水系统,采用太阳能LED技术;采用地源热泵技术、水源热泵空调和土壤源热泵空调来供热、制冷和提供生活热水;同时居民区绿化率要达40%以上,以解决居住区内夏季热岛效应。其次,在运行过程中,从各个环节上做到“节能减排”,有效降低每个家庭的碳排放量。此外,在建筑设计和施工中,住宅要严格执行2001年10月实施的行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能标准》,其他建筑也要参照执行;对现有建筑,需要加大改造力度和速度,尽快满足节能标准。
(2)开发低碳交通工具。首先,继续推进“免费自行车租赁”项目和“公务员自行车”工程。其次,必须加快强制淘汰废旧汽车,缩短高耗能、高排放的老旧公交车型报废期限;鼓励城镇居民出行乘用公共交通,使公交出行率保持在60%以上。大力发展地铁、轻轨和新能源汽车等新型交通工具,使低碳公共交通工具更加多样化。
(3)提倡低碳生活方式。1999—2002年间,我国每年大约有26%的能源消耗量和30%的二氧化碳排放量是由居民生活行为及满足这些行为需求的经济活动造成的。武汉市应通过政府宣传和引导职能的充分发挥,不断加大低碳生活的宣传力度,普及减碳知识,提高人们的减排意识,引导居民实践低碳生活,倡导和实施一种低碳的可持续的消费模式,在维持高标准生活的同时尽量减少使用能源多的产品。
近年来,武汉市共完成退耕还林58.5万亩,封山育林52万亩,长防林12万亩,森林覆盖率已达26.48%,并且获批为“国家森林城市”。在此契机下,可以通过进一步提高森林覆盖率,加强森林植被的管理,增加城市绿化面积,提高人工造林吸收碳的效率,降低成本等方式,充分发挥碳汇潜力。充分发挥资源优势,推广增汇减排的农业措施,加强对水稻等农作物的碳汇工作,并且重点开展湿地碳汇研究工作。通过采用合理的农业管理措施,减少农田土壤释放CO2或增强土壤固氮能力,增加土壤碳库。
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围绕这两个任务,全区上下坚持以科学发展观为指导,制定出台一系列法律和政策性文件,为有效推动全区节能减碳工作顺利开展提供了政策保障。把节能与控制温室气体排放作为调整经济结构、转变发展方式的重要抓手和突破口,通过加强组织领导,落实评价考核制度,强化部门联动,着力淘汰落后产能和落后设备及工艺;突出抓好工业、建筑、交通、商贸和民用以及公共机构领域等重点领域的节能减碳,推进节能减碳项目建设,强化重点企业监管;抓好循环经济,提高能源利用效率;狠抓宣传教育,强化监管服务职能,全区节能减碳工作取得积极成效。
截至2012年底,我区单位GDP能耗累计下降7.7%,超出“十二五”节能进度目标9.4个百分点;控制温室气体排放下降8.867%,超出进度目标13个百分点。在2012年度节能和控制温室气体排放目标责任试评价中,被国务院考核组初步确定“超额完成”和“优秀”等级,两项均达到考核最高等级。今年,我区结合实际,提出了“单位GDP能耗下降3.2%、温室气体下降3.43%”的年度目标任务。
今年,我区GDP预计增长9%,全年能源消费总量增速预计为5.5%,按照统计局能源消费与用电量增速指标核算要求,我区全年全社会用电量增速必须控制在10.5%以内。据统计,一季度,我区全社会用电量增速为9.83%,单位GDP能耗下降4.87%,而1-6月份,用电量为921.68亿千瓦时,增速为6.9%,比一季度下降2.93个百分点,全年用电量增速继续控制在预警线内。
从能源消费结构看,工业能耗增速和比重比一季度略有上升。上半年,从全区情况看,单位GDP能耗同比下降4.39%,超过单位GDP能耗下降3.2%的年度节能目标,总体形势较为乐观,节能降耗进展顺利。但是,从各盟市情况看,进展不平衡。通辽市、乌兰察布市、鄂尔多斯市能耗分别下降1.21%、1.38%、2.11%,低于全区平均水平和进度目标,节能形势不容乐观。
国家在制定“十二五”规划时,经济增长是按照年均7%的速度确定节能约束性指标的,而去年以来,我区经济增长速度达到11.7%,给节能减碳带来了巨大压力。三月份,国家下达了“十二五”能源消费总量与用电量控制目标,将实行能源消费强度和消费总量“双控制”的新机制。在未来发展中,不仅要有效降低能源消耗强度,还要全力控制能源消费总量。另外,国家今年已将控制温室气体排放的目标任务列入省级政府的责任评价考核体系,完成节能减碳任务的压力很大。
我区单位工业增加值能耗已由2005年的5.67吨标准煤/万元降到目前的2.8吨标准煤/万元,效率提高了近一倍,但规模以上工业能耗消费总量约占全社会能源消费总量的57%左右;而六大高耗能产业能源消费总量约占工业能源消费总量的82%左右,工业重型化结构仍然突出。经过前几年对重点企业、重点行业节能监管,常规的节能手段早已付诸实施,节能挖潜的空间越来越小,要在短时间内实现结构性节能非常困难。
随着城镇化建设进程加快,人民生活水平、大型公共设施条件和标准进一步提高,汽车和家用电器等耗能设备大量进入家庭,公共建筑耗能、生活用能将大幅度上升。我区作为国家重要的能源原材料加工基地,能源消耗强度较大,粗放的发展方式仍未改变,这些都将推动能源消耗刚性增长,完成节能减碳任务更加艰巨。
我区被列入国家大气污染防治重点区域,环保部与自治区政府签订了大气污染防治目标责任书,主要目标是:到2017年,地级及以上城市细颗粒物浓度比2012年下降10%左右。大气污染治理已成为当前节能减排的最大着力点,也将是环保攻坚战的最大阵地。
自治区一些地方和企业对贯彻落实科学发展观、实现又好又快发展的认识还不到位,不能正确处理节能减碳和发展的关系,对节能减碳在转变经济发展方式、实施可持续发展战略中的重要地位缺乏足够的认识,节能减碳工作未能全部落实到位。
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我区应对气候变化工作还处于起步阶段,在机构设置、人员配置、课题研究等方面还存在不健全、不到位、不深入等问题。大部分盟市还没有成立相应的工作机构和配置专门工作人员,难以适应日益繁重的工作要求。同时,开展应对气候变化基础性研究、温室气体清单编制、低碳试点还缺少相应的经费支撑。在国家节能与控制温室气体排放目标责任评价考核组对自治区政府的考核中,我区因未设立应对气候变化专职管理机构和未安排专项资金,而扣减了较多分数。
按现行的能源统计法,除煤制油项目将原料煤扣除外,煤制烯烃、煤制甲醇等煤化工项目的原料煤消耗均纳入能源消耗统计范围,将由此产生的能耗和排放大部分计入我区能源消费总量内,使我区能源统计数据中的能耗总量不断上升,不利于能源输出地和国家重要能源基地建设。
在继续提高能源利用效率,降低单位产出能源消耗的同时,探索实施能源总量控制制度,对于用能量大、增长快、单位能耗产出效益低的高耗能行业和重点项目,以及能耗总量大、增长快的盟市要加大能耗总量控制力度。
继续把结构节能作为今后一段时期的治本之策,通过控制高耗能产业进入和淘汰落后产能,减少经济增长对能源需求的压力;充分发挥总量控制在产业结构调整和优化产业布局中的作用,控制高耗能行业过快增长。同时,要进一步加大节能减碳技术改造力度,推进重点工程建设,强化用能单位管理,不断提高能源利用效率。
加强和改善各级政府对节能减碳工作的组织领导、政策扶持和目标分解考核等;发展节能减碳服务产业,为企业节能减碳开辟新的途径;注重运用价格手段,引导企业自觉节能减碳;注重运用法律手段,约束企业主动节能减碳。
在继续做好工业领域节能减碳工作的同时,强化建筑、交通等领域节能减排工作。推进大气污染防治重点工程建设。要在居民生活、中小企业等相对薄弱领域也有所突破,动员全社会力量参与节能减碳。
按照国家要求,根据各主要用能行业、各盟市的发展规划和节能减碳潜力,把总量控制和单位增加值能耗下降率等指标均作为考核约束性指标。加强节能减碳工作进展情况的监控,定期公布各盟市节能减碳指标完成情况。切实落实问责制和“一票否决”制,组织好对各盟市、重点企业的评价考核,强化地方政府和企业的责任。同时要加强研究在实施能源消费总量和强度“双控制”、国家对省级政府进行控制温室气体排放进行考核的形势下,我区如何应对新情况、新问题,提出对策建议,确保节能与控制温室气体工作深入开展。
一方面,在存量上进一步加大淘汰落后产能的工作力度。对电解铝、铁合金、电石、烧碱、水泥等高耗能行业,实行严格的差别电价;对能耗超过限额标准的行业,坚决实施惩罚性电价,促使高耗能企业进行节能技术改造,提高能效水平。另一方面,在增量上坚持从源头控制高耗能、高污染行业盲目过快增长。通过固定资产项目节能评估和审查,严格项目准入条件,新建项目主要产品能耗不得超过全区能耗平均水平,重点建设项目能耗要达到国内同行业先进水平。同时在项目选择上,更加注重低污染、低排放、低能耗、高效益项目的引进。第三是深入推进能源审计,根据能源审计中发现的节能潜力,推出一批技改项目,通过合同能源管理等途径,实施节能改造。
加强对重点耗能企业节能情况的跟踪、指导和监督,定期公布重点企业能源利用情况,帮助企业建立和推行严格的节能管理制度和有效的激励机制,发挥好预警机制的作用。选择能源消耗多、节能潜力大的主要产品制定出台地方产品能耗限额标准,研究制定政府机关、学校、、星级饭店、商业设施等合理用能指南。发挥标准的引领和倒逼作用,推动用能单位向先进性标准迈进。对中小企业提供节能减碳专项指导和服务。
围绕国家《循环经济发展战略及近期行动计划》和《内蒙古自治区“十二五”循环经济发展规划》以技术创新和制度创新为动力,以提高资源利用效率、提升环境承载核心,加强发展循环经济的统筹协调,抓好循环经济试点示范工作,继续深入推进循环经济试点示范园区建设,搞好自治区循环经济示范城市(县)创建工作。加快实施10项重点工程,打造7个工业循环经济基地,力争到2015年建立起较为完善的循环经济发展体系,主要资源产出率比“十一五”末提高15%的目标任务。积极推进低碳园区、低碳社区建设。制定出台《内蒙古自治区应对气候变化规划(2010-2020年)》,提出目标任务、明确部门分工。
作者简介:焦双健(1973—),男,山东青岛人,副教授,博士后,主要从事全寿命周期低碳公路碳计量教学及研究工作。中图分类号:F570文献标识码:A文章编号:16749944(2012)05024803
据国际能源署(IEA)一份关于不同经济部门CO2排放的统计数据显示,碳排放最高的前三名依次是公共电力和发热、制造业和建筑业、交通运输。全球二氧化碳排放量约有25%来自交通运输。亚洲发展银行预计,在未来25年内,全球交通源二氧化碳排放将增加57%,而由于发展中国家的汽车行业迅速发展,其排放也将占到80%。
国家把交通行业列为节能减排的重要领域来抓,而公路部门又是交通行业实现节能目标的重要环节。2010年年底,全国公路总里程突破400万km,达40082万km。在设计、施工及运营过程中的能源消耗以及排放的大量温室气体成为一个严峻的问题,给环境带来了巨大的威胁。面对环境与发展的压力,顺应当今的减排形势,建设绿色公路、低碳公路、生态公路,保持人类社会的可持续发展,已经成为公路建设的共识。
目前,在研究领域更偏重于公路碳排放量的计算和对低碳公路设计及推广方面的研究,较少运用经济学原理对低碳公路进行系统分析。如何实现碳排放量与经济的协调发展,真正做到节能减排实现低碳经济,越来越受关注。
价值工程是通过研究产品或系统的功能与成本之间的关系来改进产品或系统,以提高其经济效益的现代管理技术。价值工程中的“价值”不同于政治经济学中的价值,它是单位成本实现的功能。
价值工程与当前低碳公路发展目标相契合,低碳公路发展目标就是在公路的全寿命周期,贯彻低碳理念以实践低碳经济,坚持从降低能源消耗、减少环境污染等方面做起,以在实现满足碳排放量减少的前提下成本最低。合理的低碳发展就是力求正确处理好功能与成本的关系,提高它们之间的比值,使资源得到更有效的利用。
全寿命周期低碳公路是在公路设计、建设、运营直至拆除的整个生命周期内,通过设计方案、施工组织和运营管理的优化,应用新技术、新能源和新材料,达到在资源、能源、材料的使用时减少消耗数量、提高使用效率,降低二氧化碳排放量的目标[2]。它分为5个阶段:建设前期、施工期、运营期、维养期和拆除期。
建设前期是公路工程决策阶段,包括了公路的决策、勘察设计等环节,决策和优选方案是建设前期应用价值工程的主要方面。虽然建设前期公路的碳排放量很小,但是规划和设计是低碳公路中控制低碳的重要因素,它制约着项目设计后期的建设、运营、管理的各个阶段二氧化碳的排放量[3]。
在进行设计时,必须对公路碳排放量减少的功能进行明确定位和鉴别,在立足于充分实现基本功能的基础上,减少耗能严重但非必要的功能。公路路线设计应在保证路线走向的前提下,因地制宜,顺应地形,在考虑平面走向、路基高度、横断面填挖的基础上,综合考虑路基防护排水、结构物设置、取弃土场、互通立交设置的位置等因素,降低运输成本,减少能源消耗和温室气体的排放[4~6]。
确定设计方案后,可以利用价值工程原理对设计方案进行经济比较,通过对方案实行科学决策,对工程设计进行优化,提高设计项目的产品质量[7]。
公路进入施工阶段以后,其功能基本定型,主要的工作是在价值和成本方面优化。可以进行两类问题。其一,对施工方案进行价值分析,优化施工方案,减少公路的碳排放量。其二,保持功能不变的情况下,对材料进行价值分析,代替成本更低的材料,从而节约成本提高价值。
施工方案是施工组织设计的重点,是对施工方案耗用的劳动力、材料、机械、费用以及工期等在合理组织的条件下,进行技术经济的分析,力求采用新技术,从中选择最优方案。制定技术先进、经济合理的施工方案后,通过运用价值工程对施工方案采用多方案评比的方法,从可行性、经济性、对环境和交通的影响等方面综合比较,最后选择最具经济性和环保性的施工方法,提高施工的经济效益和工程质量,降低工程成本,减少对环境的污染。
对于施工机械,要结合施工方案,进行机械设备选型,确定最合适的机械设备使用方案。最重要的是日常机械维护和施工便道管理,要加强对筑路机械的整体状况、耗油量、燃油的燃烧率进行评估检测,把那些机械状况差、耗油量严重超标、燃油燃烧率低及没有修理价值的机械进行报废处理,更换一些目前比较先进的设备,以达到施工机械的节能减排[8]。
价值工程就是在保证产品质量的基础上充分应用成本控制的节约原则,节约人力、物力、财力的消耗,在各施工段的施工过程中减少材料的发生,以达到降低施工项目成本的目的。可以通过执行绿色建筑标准,应用新材料、新能源、新工艺,如在道路工程中提倡采用温拌沥青技术,增加沥青混合料施工的可操作性,降低对路面造成的负面影响;在保证公路质量的情况下对老路路面进行合理的资源回收再利用,不仅降低工程造价,更是很大程度上减少对环境的污染。
高速公路的运营是高速公路使用过程中的非常重要的一个环节,运营期产生的碳排量占高速公路全寿命周期碳排量一半以上,是节能减排最为显著的一个阶段,做好这一阶段的运营和养护管理是提升公路效益的关键。
建立智能管理系统,在事故多发路段设置监控设施,提供监控信息和图像。利用智能管理系统,交通管理部门可进行合理的交通疏导、控制和事故处理,从而改善交通拥挤和阻塞,切实提高管理效率,降低管理成本。
积极推广ETC(Electronic Toll Collection)电子不停车收费系统的应用,做好长大纵坡路段车辆的通行顺畅,减少车辆的滞留可有效做到节能减排。同时做好收费站和服务区采光、照明及供暖新能源的利用[9]。
(2)结合路面结构类型及不同的病害分别采用不同的新材料进行科学养护,利用冷补料、乳化沥青混合料等进行灌缝、裂缝养护,利用沥青再生养护剂、钢纤维、焊接钢筋网用于桥面维修和加固桥梁。
(3)采用先进的养护机械设备,如沥青铣刨机代替空压机、挖掘机进行路面挖补。最重要的是要及时做好高速公路的养护工作,维修高速公路路面的凸、凹情况,保证路面的平整,这样就可以有效地降低汽车运营中油的消耗,减少碳排放的同时节约了成本[10,11]。
拆除期是整个公路全寿命周期的最后一个阶段,公路的使用寿命已经结束,但资源却可以回收再利用,在这一阶段将通过运用新技术和新工艺来达到资源的再生利用。如将旧水泥路改成沥青路,采用泡沫沥青冷再生技术等[12]。
根据价值工程的基本原理定义碳排放量指数、成本指数,进而定义低碳公路经济指数(简称经济指数)[13]。
首先定义一个表示某方案中公路碳排放量占所有方案碳排放量的比值,称为碳排放量指数。
价值工程中价值是效用与费用的比值,运用价值工程的基本原理,将低碳公路的碳排放量指数看成是工程的效用,将低碳公路经济指数(以下简称为经济指数)定义为碳排放量指数与成本指数的比值,即:
某公路工程地处平原地貌,路线km/h,按一级公路标准设计,现有3个设计方案。根据已有的公路碳计量方法 可以计算得到这3种设计方案的碳排放量及碳排放量指数见表1,各方案的成本及成本指数见表2,经济指数见表3。
在低碳公路的全寿命周期管理过程中,通过应用价值工程可以更加合理地实现碳排放量的减少与经济的协调,而不是仅仅为了适应减排的政策和口号,盲目地以消耗大量的经济为代价。低碳公路在当前还是一个比较新的领域,其管理也还没有形成一套完整的体系,没有现成的路径可以参照,这就需要公路行业内注重公路全生命周期的低碳发展,相关行业积极推广应用新能源新材料,国家通过宏观调控扶植公路低碳发展是我国公路低碳发展的合理路径,建立一个“低碳公路”发展的体系,为国家节能减排和公路行业的健康永续发展作出应有的贡献。
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建立一个系统完整的低碳发展模式对于中国十分重要。低碳发展的核心是协调发展和碳减排目标之间的冲突,通过社会机制、制度设计、区域规划和生活模式的整体变革,创造出人类社会发展的全新形态。
低碳经济的概念最早是由日本、英国联合进行的“可持续低碳社会”项目提出的,核心内容是:在可持续发展原则下,确保社会各方的发展都得到满足,做出稳定温室气体排放和避免灾难性气候变化的同等努力,利用低碳能源和技术,提高能源利用效率,选择低碳排放的生产和消费方式。
低碳经济的内涵有四个重要内容:一是强调包括社会机制、制度设计、区域规划和生活模式的整体社会形态变革,以创造一个低温室气体排放的可持续发展的社会情景。二是强调社会整体温室气体排放目标的设定,通过碳排放的硬约束从各个方面驱动整个社会朝低碳方向发展。三是强调城市在低碳社会中的作用。城市是人类社会和能源消费的密集区,其形态设计和发展方式具有很强的示范和引领作用。四是强调公众的意识形态、生活方式和消费方式对构建低碳社会的重要意义。
我国与低碳社会概念相对应的是低碳经济或低碳发展,即在强调保持经济增长的同时,最大限度地减少温室气体排放,减缓气候变化带来的负面影响,是一种低能耗、低污染、低排放的经济发展形态。
1990 2005年我国经济高速增长,同时在产业结构调整、节能降耗等方面成效显著。这一时期经济总量累计增长8.9倍,gdp年均增长9.8%,co2排放增长了142%,但排放强度却下降了43.3%,相对于1990年,平均每年下降2.89%。
虽然这是值得肯定的努力,但中国在发展水平、能源效率等方面,横向比较仍落后于发达国家。(表一)节能减排是推进低碳经济发展的重要措施。从国际经验看,在实现低碳经济的过程中,节能的贡献率将达到60%,可以说,低碳首先是靠节能,靠大幅度提高能源效率来实现的。目前我国的单位gdp能耗是世界平均水平的3倍至4倍,节能潜力巨大。
文/祁京梅低碳发展的核心是协调发展和碳减排目标之间的冲突,通过社会机制、制度设计、区域规划和生活模式的整体变革,创造出人类社会发展的全新形态。43从上表可以看出,我国单位一次能源co2排放量、单位gdp co2排放、单位发电量co2排放都高于世界平均水平和发达国家,说明我国仍处在高碳生产阶段,生产环节能源利用效率较低。我国人均工业和建筑co2排放量远高于世界水平,接近发达国家水平,说明高耗能、高排放的工业生产仍是经济增长主导力量。
世界能源统计》,2009年我国一次能源消费量达到31.1亿吨标煤,如果加上香港的能源消费,中国已超过美国成为世界第一大能源消费国。在2009年全球温室气体排放量下降的同时,中国化石燃料产生的co2排放量仍比2008年增加了9%,达到75亿吨,成为第一个co2排放量超过70亿吨的国家。因此,我国面临越来越紧迫的碳减排压力,低碳经济发展模式已经不是选择的问题,而是如何落实的问题。
表一显示,我国人均co2排放量和交通领域人均co2排放量都远低于发达国家水平,说明我国居民现行的生活水平和消费水平与发达国家存在差距,我国的消费水平具有绿色和环保消费的开拓空间。如果依照西方发达国家的经验去发展,则将同样沦入高消费和高排放的消费模式,这与当今社会发展的主流显然是不一致的。
表一低碳发展主要指标国际对比(2007年)国家/区域单位一次能源co排放量(t/tj)单位gdpco排放(kg/$,2000年)人均co排放(t/人)人均工业和建筑co排放(kg/人)人均交通领域co排放(kg/人)单位发电量co排放(g/kwh)中国73.6 0.6 4.58 1427 310 758oecd国家平均56.5 0.4 10.97 1599 2990 448全球平均57.5 0.47 4.38 865 1004 50744中国中小企业2010.11industries产业纵深我国推进低碳经济的尝试中国政府和主要城市对于积极发展低碳经济做出了不懈努力和实践。2009年,我国政府在哥本哈根气候峰会上明确承诺,2020年单位gdp co2排放比2005年下降40 50%,这一承诺为近期中国发展低碳经济设定了明确方向和目标。“十一五”时期政府提出了单位gdp能耗比“十五”时期降低20%,采取了十大重点工程、千家企业节能行动、淘汰落后产能、鼓励新能源汽车等措施,提高了能源利用效率,降低了co2排放。
2008年科技部启动了“十城千辆”计划,在城市大规模推广使用新能源和电动汽车,成为低碳城市发展的重要举措。
在国家政策的引导下,我国许多城市明确提出低碳发展,更多的地方则把低碳经济、低碳发展写入每年的政府工作报告,中国低碳城市的发展开始启动。
2008年世界自然基金会(wwf)选定上海和保定作为低碳城市试点。保定提出“中国电谷——低碳保定”目标,上海在世博会期间践行“低碳世博”。2010年8月,国家发改委启动了低碳省和低碳城市试点工作,确定广东、辽宁、湖北、陕西、云南5省和天津、重庆、深圳、厦门、杭州、南昌、贵阳、保定8城市作为低碳试点省市,标志着我国低碳发展和低碳城市进入实践阶段。
国家发改委要求低碳试点省市编制低碳发展规划,明确提出本地区控制温室气体排放的行动目标、重点任务和具体措施,制定支持低碳绿色发展的配套政策;加快建立以低碳排放为特征的产业体系;建立温室气体排放数据统计和管理体系;积极倡导低碳绿色生活方式和消费模式。
口在后危机时代,低碳产业已经成为世界经济发展的新趋势。很多国家都提出了战略性的新兴产业,如美国提出了新能源产业为核心的“绿色新政”,欧盟也提出了经济复苏与低碳经济转型结合的战略,日本也着眼未来低碳产业,韩国、英国都有所举动。
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我国提出了新能源、节能环保、电动汽车、新材料、新医药、生物育种和信息产业等七大个战略性新兴产业。在七大战略性新兴产业中,潜力最大的是节能环保产业,有超过10万亿元的发展空间;
其次是信息产业,发展空间同样超过10万亿元;电动汽车产业空间也将超过1万亿元。发展低碳经济将催生经济增长的许多机遇。
一是经济快速发展,必然会使节能减排任务非常严峻。二是发展低碳经济需要大量的资金和技术。有数据显示,我国经济技术的对外依存度是50%,在低碳经济技术方面,对外依存度达70%,还面临着巨额的资金缺口。三是我国发展低碳经济面临着能源结构调整的压力,在“煤多、气少、缺油”的能源格局下,能源选择空间有限。四是我国在世界低碳经济发展中处于后发位置,在低碳产业技术标准、规则等方面处于相对弱势地位,所需要的政策法规和市场机制亟待完善。
我国处在城市化、工业化的中期,也是快速发展的时期,未来二三十年中,中国将涌现出将近200个巨型的城市,城市化率将达到50%以上。在人均gdp处在3700美元不到4000美元的阶段,正是人均资源消耗量的巅峰期,按照目前的消费模式,我国乃至全世界的能源是不够用的。因此,资源和环境问题面临巨大压力,要顺利平稳地度过这个阶段,我们必须走低碳发展道路。
碳税是价格调节机制,是一种约束机制;而碳交易是数量控制机制,是一种激励机制。
发达国家认为,碳市场交易的效果优于碳税。其实,市场经济的发展历史证明,人的本质是趋利避害的,要降低成在七大战略性新兴产业中,潜力最大的是节能环保产业,有超过10万亿元的发展空间;其次是信息产业,发展空间同样超过10万亿元;电动汽车产业空间也将超过1万亿元。
本、规避风险,更有效地实现资源优化配置,既需要激励机制,又需要惩罚机制。
我国的发展阶段决定了碳税应先于碳交易实施。中国是发展中国家,基本国情是新兴加转轨,我们现在还没有完成工业化,还有巨大的城市化要求,节能减排的难度和阻力较大。碳税的实施成本较低,较易实施,也符合中国目前的发展阶段,中国应先实行碳税,再实行碳交易。
节能减排是推进低碳经济发展的重要措施。节能减排首先要建立在能源效率大幅度提高的基础上。从国际经验看,在今后实现低碳经济的过程中,节能的贡献率要达到60%,所以说,低碳更多是靠节能来实现的。
平均水平的3倍至4倍,是日本的6倍,印度的1.6倍,所以节能潜力很大。同时,我国的节能形势仍非常严峻,“十一五”提出的单位gdp能耗减少20%的节能目标,前四年仅完成了15.6%。
在加快节能减排方面,我国需要构建以下三个机制:要建立技术引领机制。如美国过去30年的能耗减少47%,主要是归功于技术的进步。
明,结构调整对实现节能的贡献达到60 70%。节能重点应该在建筑、工业和交通三个方面,它们是高能耗的行业,占整个社会能耗的80%。产业结构调整是推进节能的重要手段。有测算表明,服务行业占gdp的比重每提高一个百分点,万元gdp能耗就可以降低一个百分点。我国三次产业结构中服务业的比重只有40%多一点,而发达国家的服务业的比重占到70%,所以我国在这方面有很大的潜力。
要健全政策激励机制。有研究表明,在政府不加干预的情况下依靠市场机制本身,只能解决20%的节能问题。
中国政府已经明确做出了碳排放强度下降的承诺,努力控制co2排放增加量。由于强度指标受经济增长速度和co2排放的双重影响,硬约束和统计考核办法难以统一。根据“十一五”期间so2、cod总量控制经验,总量目标实现的效率要高于强度目标。同时制定co2排放总量控制目标,进行各省区分解,不仅有利于推动co2自愿性排放交易体系的发展,也有利于消除区域贫富差距和绿色发展。
在当今能源紧缺和环境污染的双重压力下,作为全球最大的温室气体排放国,我国传统的高能耗、高污染增长方式早已无以为继,持续推进节能减排、发展绿色经济已经刻不容缓、任重而道远。
根据“全球碳计划”的最新数据,2013年全球人类碳排放量达360亿吨,“其中排名前五位的国家分别为中国29%,美国15%,欧盟10%,印度7.1%,俄罗斯5.3%。单从这一年看,中国的碳排放总量超越了美欧总和。”另外,作为全球人口最多的国家,我国人均碳排放量(7.2吨)首次超过欧盟,是世界平均水平的1.45倍,非常引人关注。
面对节能减排的严峻形势,我国付出了巨大努力进行低碳生产和绿色转型,成绩突出,任务艰巨。根据我国2014年9月的《国家应对气候变化规划(2014~2020)》,到2020年,我国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%~45%。截至2013年,中国碳排放强度已下降28.56%,相当于减少了25亿吨二氧化碳排放。2014年,广东省共有193家控排企业被强制参与碳交易。截至2014年6月29日,全国共有7个省市开展了碳排放权交易试点工作。
值得注意的是,我国目前巨大的碳排放量与出口贸易密切相关。东英吉利大学教授Corinne Le Quere说:“中国碳排放量的20%主要来源于服装、家具生产,甚至还包括太阳能电池板生产,而这些产品都销往欧洲和美国。”赵晋平(2011年)的计算结果表明,“2008年,出口隐含能源达到1.5亿吨标准煤……隐含能源出口是造成能源消费扩大不容忽视的原因之一。”因此,我国外贸出口企业的低碳生产是大势所趋、迫在眉睫,任重而道远。
从国家层面来看,我国直到2013年2月才由国家发改委、国家认监委联合《低碳产品认证管理暂行办法》。该办法的第4条规定:“国家建立统一的低碳产品认证制度。实行统一的低碳产品目录,统一的标准、认证技术规范和认证规则,统一的认证证书和认证标志。”国家低碳产品认证的产品目录,将由国家有关部门制定、调整和。其中包括《低碳产品认证技术规范》和《低碳产品碳减排评价指标》。产品生产者或者销售者可以委托认证机构进行低碳产品认证。
2014年6月27日,中国质量认证中心和中国建材检验认证集团联合举办首批低碳产品认证颁证会,凤铝集团、中联集团等27家企业获得了我国首批低碳产品认证证书,这标志着我国首次在产品层面开展的低碳行动已经开花结果。
在低碳产品认证之前,我国已经将“促进清洁生产”纳入到国民经济和社会发展规划、年度计划中去,并于2002年6月通过了、2012年2月修订了《中华人民共和国清洁生产促进法》。以2012年9月份国家环境保护部公布的实施清洁生产并通过评估验收的重点企业名单(第5批)为例,在8774家重点企业中,共有564家山东省重点企业通过清洁生产的评估验收。
现在,随着环保理念的不断传播,已经有越来越多的国内企业进行绿色转型,开始关注低碳产品认证,主要表现为碳标签和碳足迹认证。
碳标签,就是用标签方式将产品从原料、制造、储运、使用、废弃到回收各个过程的温室气体排放量在产品外包装上进行量化表示,通过告知消费者产品碳排放信息而引导消费者选购低碳产品,达到促使企业碳减排的目的。目前,碳标签的标准设置和实际应用,仍然处于尝试和推广阶段,英国、美国、加拿大、中国台湾等地区都尝试推出了多种碳标签,但是至今为止,还没有形成全球统一的碳标签。
碳足迹包括产品碳足迹和公司碳足迹。产品碳足迹指产品或服务在生产和消费的整个生命周期中二氧化碳和其他温室气体释放总量。公司碳足迹是公司生产过程中导致的温室气体排放量。目前,在碳足迹盘查中,针对产品的盘查标准,除了日本和德国使用自己的标准外,其他国家都采用英国标准协会于2008年10月的PAS2050标准。
目前,我国外贸出口领域尚未受到来自国外的低碳产品需求压力、碳足迹认证和碳标签压力。加上大多数出口企业本身低碳生产技术能力有限,并且把低碳生产视作是一种昂贵的生产成本,因此,大多数出口企业既缺乏低碳生产欲望、又缺乏低碳生产能力。只有为数极少的、有远见的、先知先觉的、实力雄厚的出口企业认识到了低碳生产和低碳认证的时代潮流,并率先展开低碳生产和低碳认证。
以SGS颁发的碳标签证书为例,2010年10月,大连獐子岛渔业集团股份有限公司获得SGS集团颁发的碳标识,成为中国食品行业首个碳标识认证食品:“1千克虾夷扇贝总排放量为0.8克二氧化碳当量”。2010年10月,佛山市凯西欧灯饰设计有限公司正式获得瑞士日内瓦SGS认证的碳标签认证书,成中国大陆首家获得碳标签证书的照明企业。2014年2月,深圳微润灌溉技术有限公司获得SGS颁发的灌溉技术行业首个产品碳足迹标识。
我国的中国质量认证中心(CQC)也开始碳足迹证书业务。2011年11月,嘉宝莉化工集团股份有限公司获得CQC颁发的产品碳足迹证书。2012年6月以后,广州蓝月亮实业、广东美涂士建材、重庆瑞普电缆、成都八益家具、健威集团、重庆雷士照明等企业相继获得CQC产品碳足迹证书。
我国外贸出口生产企业的绿色转型和低碳生产实践程度因地而异、因人而异,其中的典型案例就是珠江三角洲低碳生产项目。
珠江三角洲地区的生产企业以服装、家用电器等轻工业生产为主,数量众多,这类行业占全国出口总额的比例高达30%。它们的能源强度相对不高,但是在提高能源效率方面有很大的空间。随着国外客户对环保问题的日益重视,它们面临较大的减少产品碳足迹的压力,还有不断提高的能源价格压力,有主动测算并减少其碳足迹的意愿。因此,世界自然基金会香港分会、荷兰ECOFYS北京分公司以及香港生产力促进会共同发起了珠江三角洲低碳生产项目,为企业提供确定和报告温室气体减排和降低能源成本的工具,向参与该项目并且计算其碳足迹的制造商颁发标识(LCMP标识),奖励其持续减少碳排放的努力。
以2013年为例,共有15 家工厂通过该项目成功完成第三方验证评估,年均碳排放强度减少大约9%。根据胡其颖(2009)的研究论文《推动企业低碳发展的探索和实践-珠江三角洲地区低碳生产项目介绍》,如果能够将低碳生产项目在珠江三角洲地区的大约5.5万家港资企业推广,粗略估算,每年仅CO2排放就可以减少7400万吨,相当于大部分北欧国家的国家总碳排放量。
在低碳转型措施方面,各个出口生产企业都在根据自身的实际情况,寻找最佳低碳生产措施。以浙江生辉照明有限公司为例,该公司是专业生产LED室内外光源和灯具的部级高新技术企业,产品远销欧美等国家。它于2012年参加低碳制造计划,于2013年取得了黄金级别的LCMP认证。它在节能减排方面的成功措施有:(1)引进高效CNC钻攻中心及抛丸机分别替代传统钻攻及铸铝件研磨工艺,每年可节省用电17.7万度,节电比例56%并减少超过130吨碳排放。(2)对组装车间10条烘箱流水线%并减少超过110吨碳排放。(3)车间使用LED日光灯替代金卤顶灯,道路照明采用太阳能LED路灯替代高压钠灯并安装定时自动开关装置,新办公大楼全面更换原有节能灯并采用自产LED照明灯,总节省用电超过24万度,并减少超过180吨碳排放。
在低碳生产的收益方面,主要是提升能源效益、提升竞争能力和可持续发展能力,保留旧客户并吸引新客户,在国际市场竞争中脱颖而出,并间接产生显著的社会效益。以香港利华成衣集团为例,该公司表示欧美市场越来越重视厂商对环保的承诺程度,通过参与低碳生产项目获得标识认证,可以提高企业竞争力,同时节约能源,降低生产成本。该公司计划在9个月内,在现有的5个厂房实施15项节能环保措施,预计每年能为公司节约216万元。因此,当低碳生产的收益大于成本时,低碳生产行为就会自发出现。
根据《山东省2014~2015节能减排低碳发展行动实施方案》的预期工作目标,2014年,全省万元GDP能耗和二氧化碳排放量分别下降2.8%、3.2%,2015年完成“十二五”节能降碳目标任务;2014、2015年,化学需氧量、二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放量分别逐年下降1.8%、1.2%、2.4%、5.5%以上。实现山东省节能减排目标的保障措施主要有三种手段:法律手段、经济手段和必要的行政手段。
从山东省出口企业的绿色转型和低碳实践来看,出口企业都认识到绿色转型、低碳生产、节能减排是大势所趋,都在或多或少地进行着低碳生产、节能减排活动,取得了一定的效果和成绩,但是把节能减排成绩通过碳标签或碳足迹认证来表示出来,很少有企业能办到。从我国2014年6月推出CQC低碳产品认证以来,山东省共有7家企业获得全国首批低碳产品认证,它们分别是山东鸿明铝业、山东南山铝业、山东开元电机、山东金晶科技、鲁南中联水泥、曲阜中联水泥、枣庄中联水泥。另外,许鹏举和胡鑫磊在2010年对山东省出口企业的碳标签认知度做了一项调查,最后发现有近30%的企业表示了解、近45%的企业表示一般了解、近25%的企业对碳标签不了解;而在接受调查的企业中,只有45%的企业表示设有专门的部门或人员负责产品的环保、节能、低碳工作。
选取山东省东营市恒丰橡胶、盛泰集团、金宇集团、兴源轮胎等轮胎出口企业和山东荣丰食用菌有限公司为调研对象,以抽样调查的方式、围绕东营市的轮胎出口企业和农产品加工出口企业进行调研分析,可以得到如下结论:
第一,企业低碳生产实践意愿的动力主要来自于政府的环保要求和监管压力、员工的安全诉求以及低碳市场的诱人前景。首先是政府的环保监管压力。政府对企业排污设定了标准,检测不合格即进行处罚,限期整改,并且采取在线监管措施,实时检测企业的排污状况;各级政府部门不定期对企业进行实地检查,对环保先进单位及个人设有奖励;环保局还设立了投诉热线。其次是企业内部员工的强烈要求。
第二,企业初步建立了低碳生产实践的组织管理体系。许多企业都设有专门机构和人员进行安全和环保管理,会对员工进行低碳意识教育,只是欠缺激励措施。不断增强的环保意识,加上政府当前的严格监管,促使企业高层开始积极购买或者自己研发环保设备,提高能源利用效率。
第三,企业低碳生产实践的良好措施和成功经验。要节能减排,就要降低能耗使用。荣丰食用菌公司的主要能耗就是电,低碳生产的重点就是通过技术改进来降低电的消耗。在旧的生产技术中,公司通过日光灯光照满足食用菌的光照需求,然后通过空调降低日光灯散发的热度、降低温度从而达到食用菌的培育环境要求,能耗较大。目前,技术改进后,公司使用冷光灯(LED)来达到培育环境对光照的需求,消除了空调等不必要的能源消耗。另外,为了达到食用菌培育环境对CO2需求量的控制,需要进行室内排风;原来的技术是主动排风:排风和进风同时使用;目前引进了新排风设备,变主动排风为被动排风,不需要排风时就不运行设备,有效降低了能耗。
第四,企业低碳生产实践中的困难。东营市轮胎企业的生产设备以及生产技术主要从国外进口,受限于研发资金和研发人才的限制,企业自身低碳生产技术的研发和创新较难,购买环保设备的资金投入负担太大。另外,东营市轮胎企业主要采用蒸汽或电,有些企业自己设有电厂,一定程度上可以控制生产成本,缺少使用新能源的动力。
低碳经济是以低能耗、低排放和低污染为基础的绿色经济模式[3-5]。低碳经济形式上为减少温室气体排放,实质上是经济发展方式、能源消费方式、人类生活方式的一次新变革。它将全方位地改造建立在化石燃料(能源)基础之上的现代工业文明,转向生态经济和生态文明。低碳经济的本质就是通过产业部门的协作努力,最大可能地减少温室气体的排放,实现温室气体与经济发展的“脱钩”。农业作为国民经济基础产业,经历了原始农业阶段、传统农业阶段和现代工业化农业阶段,而以能源、机械、化肥、农药等投入要素为基础的现代工业化农业过程对生物多样性和生态环境构成了严重威胁,因此,发展低碳农业势在必行。通过发展低碳农业,温室气体排放得以减少,进而发挥农业在发展低碳经济中的作用,以此实现现代农业由高碳农业向低碳农业的转型。
低碳农业是低碳经济的一个重要领域,是低碳经济在农业发展中的实现形式。低碳农业是指在农业生产、经营中排放最少的温室气体,同时获得整个社会最大效益的技术,即:通过提高农业的碳汇能力和减弱农业的碳源能力,实现农业源温室气体净排放不断减少的目标。发展低碳农业除了秉承低碳经济的内涵之外,要突出资源高效利用、绿色产品开发、发展生态经济,还要突出科技进步、产业升级、固碳减排,其关键在于提高农业生态系统对气候变化的适应性,同时降低农业发展对生态系统碳循环的影响,维持生物圈的碳平衡[6-8]。低碳农业即生物多样性农业[9-10],是为维护全球生态安全、改善全球气候条件而在农业领域推广节能减排技术、开发生物质能源和可再生能源的新型农业[11-12],是一种全新的以低能耗、低排放和低污染为基础的现代绿色农业经济发展模式[13]。它不仅提倡少施化肥、农药,进行高效的农业生产,而且更注重农业生产整体过程中能耗的减少和低碳的排放。
低碳农业是相对于当前高能耗、高排放、高污染的现代工业化农业而提出的新型农业[14]。现代工业化农业生产过程中,化肥农药的广泛使用,农膜农具的随意废弃,机械运作的大量排放,无一不是高能耗、高排放、高污染的行为。低碳农业旨在减少化学农药的使用,开发并使用生物农药,恢复生物多样性;减少化肥的施用,进行高效绿色的生产,保护生态环境;优化能源结构,发展新型和可再生能源,降低化石能源的消耗,节能减排,遏制全球气候变暖。据联合国粮农组织(FAO)估计,低碳农业系统可以抵消约80%的因农业过程导致的温室气体排放量,无需生产工业化肥,每年可为世界节省1%的石油能源,而不再使用这些化肥还能降低30%的农业排放[15]。资源与环境是农业生产的自然基础,资源匮乏、环境保护、生态建设等现实困惑都要求人们必须发展低碳农业。低碳农业的本质是生态农业经济,建立循环经济发展模式,有利于缓解资源贫乏的压力,实现农业的可持续发展[16]。
根据《哥本哈根协议》,世界各国陆续向《联合国气候变化框架公约》秘书处提交或通报了2020年的减排目标。其中挪威承诺的减排幅度最大,目标是到2020年在1990年的基础上减排30%~40%;美国承诺到2020年在2005年基础上减排17%;日本承诺到2020年在1990年基础上减排10%~20%;俄罗斯承诺到2020年在1990年基础上减排20%~25%;中国承诺到2020年在2005年的基础上将单位GDP的CO2排放量减少40%~45%;印度承诺到2020年单位GDP的CO2排放比2005年下降20%~25%[17]。为实现这些目标,各国不仅在工业上做出了重大改革和调整,而且对农业也给予了空前的重视和关注。政府间气候变化专门委员会(IPCC)新近指出,对地球大气最近250多年观察表明,温室气体主要来源于化石燃料、土地开发和农业生产3个方面,而且农业过程占总排放量的1/3左右,其中约25%为CO2[18]。
农业是处于环境与发展冲突最前沿的一个基础产业[19],它既是温室气体排放的主要来源之一,其本身也受到气候变化的严重影响[20]。对此,世界各国采取了许多有效措施,开展了各种形式的低碳农业发展模式。印度克什米尔地区开展的自适应农业模式,不但可以减少农业投入和生产成本,提高农用地生产力,还可以减缓气候变化对农业生产的影响[21];美国和加拿大倡导的固碳农业,不仅可固定大气中的CO2和CH4,减少土壤碳的投入,而且还有利于提高生产力[22-23];以奶业闻名于世的新西兰,采用家庭式季节性有机放牧模式,机械和能源投入相对较少,极大地节约了生产成本,高效低碳,使其奶制品出口达90%,奶产业跻身于世界前列[24];南美诸如巴西、智利、墨西哥和委内瑞拉等国,广泛建立种植园,生产木材,以生物燃料代替化石燃料,同时也减轻因造纸等行业对热带雨林的破坏,取得了良好的成效[25];以色列是世界上水和耕地资源最匮乏的国家之一,但其采用先进的理念、管理和技术,开展节水农业和精致农业,不仅自给自足,其农产品还出口其他国家和地区,成为世界上资源节约型农业的典范[26];墨西哥低碳农业发展的研究认为,生物燃料的利用是农业部门对低碳的最大贡献[27]。之外,还有研究表明,与农业相关的减排,主要来自于反刍动物CH4排放量的减少,其次为水稻(Ory-zasativa)的CH4排放和化肥的温室气体排放量的减少。更有学者[28-30]提出,发展低碳经济既是技术经济问题,还是制度与体制问题。
我国作为一个农业大国,经济的快速增长和未来能源需求的膨胀导致温室气体排放面临巨大压力[31]。我国不仅是世界上农业气象灾害多发地区,各类自然灾害连年不断,农业生产始终处于不稳定状态,而且也是一个人均耕地资源占有少、农业经济不发达、适应能力非常有限的国家。现代农业的高投入、高能耗,虽然可大幅提高产量,但代价沉重,给人类带来前所未有的“四大危机”:环境污染危害、农产品残毒危害、受能源制约的危害、农业不可持续发展的危害。据2004年《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》统计数据显示[32],“我国每年生产农用化学品、化学种植业、化学畜禽水产养殖业折合消耗标准煤1.4亿t,相当于排放CO212.54亿t,占全国温室气体排放总量的34.32%。”面对这一严峻形势,在“坚持节约资源和保护环境的基本国策,以控制温室气体排放、增强可持续发展能力为目标,以保障经济发展为核心,以节约能源、优化能源结构、加强生态保护和建设为重点,以科学技术进步为支撑,不断提高应对气候变化的能力,为保护全球气候做出新的贡献”的指导思想下,制定了“通过继续推广低排放的高产水稻品种和半旱式栽培技术,采用科学灌溉技术,研究开发优良反刍动物品种技术和规模化饲养管理技术,加强对动物粪便、废水和固体废弃物的管理,加大沼气利用力度等措施,努力控制CH4排放增长速度;通过继续实施植树造林、退耕还林还草、天然林资源保护、农田基本建设等政策措施和重点工程建设,努力实现森林覆盖率达到20%,力争实现碳汇数量比2005年增加约0.5亿tCO2”的农业温室气体控制目标[33]。据此目标,开展了以“节能减排,恢复生态”为核心的低碳农业发展模式。通过发展资源能源节约替代、集约复合种养、生态旅游、高效减灾及农业废弃物循环利用等多种低碳型农业生产经营模式,以及免耕、节水、增施有机肥、病虫害生物防治、新型农作物育种等技术措施的推进,实现农业科学技术的创新和突破,增加科技对农业发展的贡献率和比较效益,应对未来我国农业发展所面临的巨大挑战[34]。#p#分页标题#e#
草业科学是研究草地农业生态系统的科学,草业是农业的一种特殊形态。它涵盖了从草地资源到草地农业生产的草地农业的生态与生产的全过程的理论和技术,是大农业科学的一个分支[35]。草地生态系统作为全球分布最广的生态类型,是农业自然自源的重要组成部分,其能量流通与物质循环对全球气候变化具有重大影响[36-37]。草地拥有强大的碳汇功能,草地对土壤碳汇的影响主要通过增加土壤碳库和植被碳库来实现。草地植物通过光合作用将大气中的CO2固定并将其以有机物的形式储存在植被和土壤中,对于固碳减排,缓解全球气候变化有重要贡献[38]。因此,发展低碳农业不能忽视草地生态系统中碳的作用。据德国全球变化咨询委员会(WBGU)估计[39],全球陆地生态系统的碳储量有46%在森林中,23%在热带和温带草原中。世界永久性草地面积为24亿hm2,约为全球陆地总面积的1/5[40],我国拥有各类天然草原近4亿hm2,约占国土面积的41.7%[41]。根据IPCC[42]的报告,草地固碳量为1.3thm-2a-1,以此推算,我国草地每年可固碳约5.2亿t,折合CO219亿t,可抵消我国全年CO2排放总量的30%[43]。草地碳汇不仅功能强,而且还拥有自己的特色。据Post等[44]对全球草原生态系统碳储量所做的估算,平均碳储量约为569.6Pg,其中植被层为72.9Pg,土壤层为496.6Pg。Ni[45]应用碳密度法并结合相关调查数据对我国草原碳储量进行了估算,数据显示,我国草原总碳储量为44.09Pg,其中植被层为3.06Pg,土壤层为41.03Pg,即地下部分的碳储量远大于地上部分,说明草原生态系统与森林等其他陆地生态系统不同,没有固定而明显的地上碳库,所固定的碳绝大部分贮存于地下土壤中[46-47]。这就意味着,当遭遇火灾等大规模毁灭性灾害时,草原生态系统释放到大气中的碳仅为其固定的碳的很少一部分,远小于其他陆地生态系统。这是草原生态系统碳汇的一大特色,也是草地生态系统实现固碳减排的一大优势。
草地生态系统碳循环过程主要包括碳素的输入,地上、地下生物量中的碳固定,土壤中有机碳的贮存,土壤呼吸作用(包括土壤微生物呼吸、活根系呼吸和土壤动物呼吸等生态过程)中碳的排放等环节。此过程受气候变化及人类活动的极大影响。在各种陆地生态系统中气候变化将首先对草地生态系统产生影响,其中降水和温度季节配置方式的潜在变化对草地生物学过程(如植物生产力、养分的生物地球化学循环)产生的影响比各气候要素总量的变化更加重大。研究表明,气候变化对草地碳循环的影响是多方面的。作为碳素输入主要途径的初级生产力主要取决于温度和降水量的大小及其季节配置。因此,温度和降水量,尤其是其季节配置方式的改变会直接影响到草地初级生产力的规模和碳素输入量的水平。温度和降水量是造成土壤有机质分解速率的主要因素,气候变化又会对草地土壤中碳素的贮量产生重大影响,这对于整个碳循环而言尤为重要[48]。
气候变暖增加草地土壤水分蒸发,促进植物蒸腾作用[49-50],加剧草地退化,由此产生的水分胁迫降低植被的固碳能力,从而导致草地生产力下降[51]。降水增加则改善土壤的水分供给条件,增强光合速率,从而提高生产力,增加固碳量。人类活动如草地开垦、过度放牧、火烧等对草地碳循环过程有明显的影响。草地开垦主要导致土壤中有机碳的大量损失。研究表明[52-53],草地开垦为农田后会损失掉土壤中碳素总量的30%~50%,大量损失发生在开垦后的最初几年,20年后趋于稳定。放牧是最常见的草地利用形式,也是人类对草地施加的最为广泛的干预方法。过度放牧是天然草地退化的主要原因,草地退化导致生产力下降和土壤有机碳减少;过度放牧可促进草地土壤的呼吸作用,从而加速碳素由土壤向大气中的释放。就全世界草地而言,在过度放牧下地上净初级生产力中仅有20%~50%能够以凋落物和粪便的形式归还土壤[54]。降低牧压、退牧还草、草原围栏、禁牧休牧轮牧等保护性管理措施能有效遏制草地退化,逐步提高草地固碳能力
建筑施工过程中,建筑材料和设备的运输会引起二氧化碳的排放,一般与运输方式、运输距离、运输效率、驾驶人员操作水平等等有关。
建材运输方式一般有公路、铁路、海运和航空运输四种方式,海运和铁路运输所引起的碳排放量较少。海运和铁路运输是较为有效的减排运输方式,据统计公路运输占有80%-90%的比例,铁路运输、海运和航空运输三者累加占了10-20%的比例,因此在远距离运输时尽量选用铁路或者海运的方式较为减排。
项目建设应该就近选择材料供应商,缩短运输距离能够大幅度地降低运输过程中的碳排放。
车辆的运输效率不仅跟施工企业成本和进度挂钩,也关系着汽油的耗用和运输碳排放量,运输效率高不仅能够使建材和设备按时进场,还能省去不必要的浪费,和不必要的碳排放。
据调查,不同操作水平的驾驶员驾驶车辆油耗相差达7%-25%,由此而引起的运输碳排放差异也较大。
施工碳排的主要来源是施工现场二氧化碳排放,施工现场碳排放来源主要由施工过程碳排,管理人员办公和工人生活所引起的碳排放。
在施工现场,施工设备的碳排放占据施工现场总排放的90%以上,施工生活及照明仅占10%左右,高效节能的施工设备要比普通设备的工作效率高5%左右,碳排放也比普通设备减少25%左右。节能机械设备的使用较为重要,如变频节能升降机要比普通升降机减排20% 。
据统计在相同条件下,LED灯的使用所引起的碳排放仅为白炽灯的20%,仅占日光灯使用所引起的碳排的30%,这就说明了施工生活和办公照明的减排潜力巨大。另外,对照明强度和时间应当进行有效地管理,可按照需要划分不同的照明级别。
施工方案的不同,意味着施工机械设备的选配不同,同一个施工过程的施工技术、方法不同,则其建筑施工碳排放必然产生很大的差异。施工管理水平不同,现场时效化水平不同,施工管理水平较高的项目工序安排合理紧凑,窝工现象、占用机动时间机会较少,少有重复和多余工艺过程,因此施工碳排放也控制地合理。
在施工现。
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