温室气体减排的协同效应建模与应用研究

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气候变化是全球可持续性的发展面临的重大挑战,世界各国也在采取措施进行温室气体减排。而如果忽视温室气体减排的协同效应,其减排成本可能会被高估。中国作为世界上最大的温室气体排放国和环境污染最严重的国家之一,面临着来自国际和国内的双重减排压力。如果分别采取措施进行温室气体和环境污染物的减排,则可能会造成过度施政,引起无谓的社会及经济损失。因而,分析温室气体减排的协同效应可以有效地制定减排政策,并推动温室气体的全球化减排进程。本论文面向中国应对气候变化与环境污染治理的重大战略需求和温室气体减排协同效应研究的国际前沿,对温室气体减排协同效应评估的建模方法及其应用进行了研究。采用了文献计量、系统综述、投入产出分析、局部均衡模型、浓度响应方程、疾病成本法、统计意义上的生命价值评估等方法,对中国温室气体减排所产生的环境以及相应的健康协同效应进行了分析,完成了以下创新性的研究工作:(1)基于现有对温室气体减排的协同效应的相关文献,构建了对协同效应的类型、温室气体减排的地理位置、地理层级、减排部门和研究方法的分类学并对其进行了系统的综述。研究结果显示,最受研究者关注的温室气体减排的协同效应包括对生态系统、经济活动、健康、空气污染以及资源效率的影响。受到关注最少的协同效应的类型包括对冲突和灾后复原力、贫困减缓(或恶化),能源安全、技术溢出及创新和食品安全方面的影响。绝大多数的温室气体减排协同效应的相关文献是从全球层面来进行研究的,仅有少量的文章是从局部或城市层面上进行研究的,针对大洋洲或非洲的研究也相对较少。很大部分研究从农林及其它土地使用部门、电力部门、交通部门和居民部门来研究温室气体减排的协同效应,从工业部门来进行的研究相对较少。最后,相比于经济或社会科学的方法,科学和工程类的方法更加频繁地被应用于温室气体减排协同效应的相关文献当中。(2)基于投入产出模型,通过引入环境强度矩阵,在广泛的最终使用中识别出了中国协同减排温室气体和各种环境污染物的关键最终使用环节,并对这些最终使用环节的利用方式进行了讨论。结果表明,在这三种最终使用中都存在协同驱动温室气体及各种环境污染物排放的最终使用环节。对卫生保健、居民服务和房地产的居民消费,对建筑、运输设备和专用机械设备的投资,和对电气机械/设备和电子设备的出口是协同驱动温室气体及各种污染物排放的重要最终使用环节。对电力、热力的居民消费,和对通用机械设备的投资是增加二氧化碳、所有气体污染物和固体废弃物排放的重要最终使用环节。对农副产品、其他加工食品、酒、饮料和精制茶、纺织服装的居民消费,和对纺织品、纺织服装、化学原材料和化工产品的出口是增加水污染物的重要最终使用环节。基于以上结果,提出了对这些最终使用环节进行利用的政策建议:应不断促进家庭用电和取暖的节约,同时减少家庭消费食品、葡萄酒、饮料和精制茶、纺织服装和服装的浪费。调整对交通运输设备、专用设备和通用设备的投资结构,以减少低端设备的产能过剩;同样地,应调整对电气机械及器材,纺织品,纺织服装、服饰,化学原料及化学制品的出口结构,使之向高端和名牌产品进行转变。对于卫生保健、居民服务和房地产的居民消费和对电子设备的出口应更进一步降低其供应链的排放强度。对建筑业投资的调整需要改善投资规划的合理性,同时也应避免在施工过程中对具有高排放强度材料的不必要的浪费。(3)通过构建局部均衡模型,评估了现有对化石能源征收资源税和消费税的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的协同减排效果,然后将其与在多种税收情景下开征碳税、硫税和氮税的协同减排效果进行比较,发现了硫税是协同减排效果最优的一种环境税。计算结果表明,显性环境税相比于现有的隐性环境税具有更好的协同减排效果。显性环境税的二氧化硫减排量、二氧化碳减排量和氮氧化物减排量分别约为隐性环境税的11倍、3倍和1.5倍。综合比较这三种环境税可知,显性硫税的二氧化碳、二氧化硫的减排效果是最优的,显性氮税的氮氧化物减排量虽然是最大的,但是与显性硫税的氮氧化物减排量相差不大,因而显性硫税在协同减排二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的效果是最优的,可以考虑优先推行,其次可考虑显性碳税和显性氮税。(4)针对现有大多数针对中国的一个省份或者是分类较粗的几大区域进行研究的不足,从省际层面对中国电力部门在进行温室气体减排时让细微颗粒物浓度达标的潜在健康效应进行了衡量。此外,还将各省用可再生能源替代一单位煤炭发电的气候、环境及健康效应与各省可再生能源的资源丰富性进行了比较。火电行业细微颗粒物浓度达标获得健康效益最大的省份包括江苏、广东、河南、山东、四川、湖南、浙江和河北,其健康效益值都在十亿元以上。健康效益值低于一亿元的省份包括新疆、海南、宁夏和青海。风电资源最丰富的福建省的风能容量因子是风电资源最贫乏的新疆的3倍。太阳能资源最丰富的吉林省的太阳能容量因子约为太阳能资源最贫乏的安徽省的5倍。相应总社会效益最大的省份(四川)约为最小省份(甘肃)的151倍。如果可再生能源的目标是减排温室气体和减少对人体健康造成的经济损失,那么风能或太阳能产出最高的区域往往不一定是最好的风能和太阳能装机选址地。对各省气候和健康影响的评估可能会提高某些地区风能和太阳能的竞争力。
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