【摘要】：優(yōu)化以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和提高煤炭的清潔利用水平是必然選擇。煤化工是煤炭潔凈利用的重要方式,煤化工是否能夠降低碳排放以及如何真正實(shí)現(xiàn)其降低碳排放的目標(biāo)備受關(guān)注。因此,本文以基于系統(tǒng)科學(xué)和綠色SCM的視角,綜合運(yùn)用物流管理、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、高級運(yùn)籌學(xué)等的相關(guān)理論及IPCC、PAS2050等協(xié)議所提供的研究方法,對我國煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中碳足跡的計(jì)量和控制機(jī)制等問題進(jìn)行了深入研究,構(gòu)建了煤化工產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,提出了我國煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳模式和管理策略。首先,論文分析了當(dāng)前全球氣候和環(huán)境不斷惡化的現(xiàn)狀,指出了節(jié)能減排的緊迫性和必要性;并借此分析我國能源結(jié)構(gòu)與消費(fèi)方式中存在的碳排放問題。通過對所收集的大量數(shù)據(jù)的整理和分析可以看出,煤炭仍是我國現(xiàn)階段的主體能源。為了掌握當(dāng)前國內(nèi)外煤炭供應(yīng)鏈及其煤化工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展過程中所面臨的瓶頸問題,論文通過設(shè)計(jì)調(diào)研問卷,征詢涉及煤化工企業(yè)的管理人員以及相關(guān)學(xué)者的意見;然后,利用主成分分析法對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了因子分析,萃取出影響我國煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳發(fā)展的關(guān)鍵因子。其中,隨著我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和市場發(fā)展趨勢,煤化工產(chǎn)品的需求量及其對煤炭的消費(fèi)量在急劇上升,但是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上的碳足跡強(qiáng)度也隨之加大。論文通過構(gòu)建生態(tài)足跡中能源消費(fèi)的碳足跡比例預(yù)測模型,預(yù)測能源消費(fèi)碳足跡的變化強(qiáng)度及其與煤化工產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)聯(lián)度。其次,在能量Exergy()生命周期評估(ELCA)、可持續(xù)性生命周期分析法(LCSA)基礎(chǔ)上,論文對煤炭生產(chǎn)(開采、洗、選)、煤炭物流、煤化工生產(chǎn)、煤化工產(chǎn)品消費(fèi)等子系統(tǒng)的GHG排放源進(jìn)行辨識和建立排放量的預(yù)測模型,研究各子系統(tǒng)的碳排放因子核算方法和碳足跡計(jì)量模型。在對煤化工各子系統(tǒng)的碳排放因子核算方法和碳足跡計(jì)量模型等定量研究工作的基礎(chǔ)上,論文再利用巴尖依斯基、DEA和雙重紅利等數(shù)學(xué)模型研究碳稅、碳交易和碳標(biāo)簽在我國煤化工企業(yè)低碳生產(chǎn)和產(chǎn)品低碳消費(fèi)的碳足跡控制技術(shù)機(jī)制和管理機(jī)制中的應(yīng)用。最后,論文將煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上碳足跡的外部不經(jīng)濟(jì)性帶來的相關(guān)技術(shù)變量和低碳成本指標(biāo)納入企業(yè)內(nèi)部化管理基礎(chǔ)上,構(gòu)建了煤化工產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,提出了我國煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳模式管理優(yōu)化方案,以最大限度地降低我國煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中GHG的排放量,緩解區(qū)域性碳足跡強(qiáng)度不斷增大的趨勢。因此,本文通過定量研究我國目前煤氣化-CH3OH、煤氣化-SNG-IGCC以及煤火用液化-間接液化等核心煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中碳足跡的計(jì)量方法和控制機(jī)制,不僅為我國煤化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新的理念,也是為我國制定和實(shí)施煤基能源低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策提供理論依據(jù)。論文的具體研究內(nèi)容如下:第1章:緒論。分析當(dāng)前全球因大量使用碳基能源導(dǎo)致氣候與環(huán)境的惡化,尤其是煤炭消費(fèi)主力之一的煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中碳足跡強(qiáng)度變化速度,令各國政府感到節(jié)能減排的緊迫性和必要性。從而,論文提出需要解決的關(guān)鍵問題:第一是通過科學(xué)辨識出現(xiàn)代煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈上溫室氣體的排放源,研究出排放因子或相關(guān)排放系數(shù)的計(jì)量模型,給出碳足跡的度量、評估的定量研究方法;第二是探究出煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上碳足跡控制的管理機(jī)制和技術(shù),旨在全球低碳經(jīng)濟(jì)大背景下研究制定或完善當(dāng)前我國碳交易、碳市場、碳標(biāo)簽等機(jī)制,并能與國際市場接軌,同時(shí),也是從實(shí)踐出發(fā),通過完善相關(guān)控制機(jī)制以實(shí)現(xiàn)我國對于相關(guān)產(chǎn)業(yè)可操作性的低碳管理模式。在研讀大量國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)之后,吸取現(xiàn)有的部分專業(yè)理論及研究思路,論文簡要介紹了研究背景、研究的目的及意義、研究技術(shù)線路,為論文每一步研究工作的順利展開,做出詳細(xì)規(guī)劃與準(zhǔn)備。第2章:碳足跡與煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳發(fā)展理論研究。為了分析影響煤化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的因素,通過調(diào)查問卷收集、整理相關(guān)數(shù)據(jù),采用主成分分析法分析出了影響煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素:化工技術(shù)、產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)境承載力。論文進(jìn)一步界定了碳足跡的涵義,并分析其在生態(tài)足跡中的比例;通過分析生物承載力構(gòu)成指數(shù)(bcci),建立生態(tài)足跡中能源消費(fèi)的碳足跡比例預(yù)測模型,以此研究碳足跡強(qiáng)度與煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳發(fā)展的關(guān)聯(lián)度,從而指出了我國煤化工產(chǎn)業(yè)鏈低碳發(fā)展模式的設(shè)計(jì)原則,也是為進(jìn)一步分析和計(jì)量煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡作準(zhǔn)備。第3章:基于elca-lcsa煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈碳脈與排放系統(tǒng)分析。借助lca、elca、lcsa和exergy等理論構(gòu)建全生命周期內(nèi)物質(zhì)流、能量流在平衡狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)化效率數(shù)量模型,定量分析和評價(jià)煤基能源產(chǎn)品生命周期內(nèi)的“負(fù)產(chǎn)出”對氣候與環(huán)境的影響,明確了新型煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的碳脈機(jī)理;并在分析煤氣化-ch3oh、煤氣化-sng-igcc以及煤液化-間接液化等核心煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中的c元素物質(zhì)流的基礎(chǔ)上,辨識出煤炭生產(chǎn)、煤炭物流、煤化工生產(chǎn)和消費(fèi)等子系統(tǒng)的ghg排放源,為下一階段研究煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡計(jì)量方法和控制機(jī)制等工作奠定基礎(chǔ)。第4章:煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡計(jì)量方法研究。在明確煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈各子系統(tǒng)ghg排放源的基礎(chǔ)上,利用pas2050:2008、iso14064、ghgprotocol和ipcc等國際指導(dǎo)性文件的相關(guān)研究方法,指出各種能源的單位能耗、轉(zhuǎn)換率、碳氧化率、ghg排放因子的核算公式,并通過構(gòu)建年產(chǎn)量預(yù)測模型,預(yù)測我國原煤未來的產(chǎn)能,為碳足跡計(jì)量方法研究提供依據(jù)。在相關(guān)排放因子核算方法的基礎(chǔ)上,論文再通過構(gòu)建煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈碳足跡計(jì)量的系統(tǒng)分析模型,按照全生命周期內(nèi)的碳脈分別研究出煤炭生產(chǎn)、煤炭物流、煤化工生產(chǎn)、產(chǎn)品消費(fèi)等子系統(tǒng)的碳足跡計(jì)量模型,而且通過事例模擬驗(yàn)證相關(guān)碳足跡計(jì)量模型的實(shí)用性。第5章:煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的碳足跡控制機(jī)制研究。在煤化工核心產(chǎn)業(yè)鏈中各子系統(tǒng)碳足跡計(jì)量方法研究之后,論文再從兩個(gè)方面去研究碳足跡控制機(jī)制,即技術(shù)機(jī)制和管理機(jī)制。技術(shù)控制機(jī)制研究主要包括,利用“卡曼渦街”原理研究提升煤層氣的利用率,以達(dá)到減少煤炭在開采階段溫室氣體排放量的目的;同時(shí),通過設(shè)計(jì)水煤漿管道運(yùn)輸技術(shù)以實(shí)現(xiàn)綠色煤炭運(yùn)輸方式,研究煤炭物流過程節(jié)能減排的具體措施;利用dea模型,論文將研究增強(qiáng)生態(tài)承載力的碳匯能力,促進(jìn)我國區(qū)域性碳收支賬戶的平衡,為降低區(qū)域性煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上碳足跡控制技術(shù)機(jī)制提供了新的思路;利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念,論文將研究通過建立新型煤化工多聯(lián)產(chǎn)業(yè)群的方式,促進(jìn)部分煤基產(chǎn)物的循環(huán)使用機(jī)會(huì),以減小二次能源的排放因子,達(dá)到降低整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈溫室氣體排放量的目的;還研究利用碳捕獲與封存等低碳技術(shù),增強(qiáng)節(jié)能減排的效果�？刂频墓芾頇C(jī)制研究主要包括,通過雙重紅利模型、piguotax等理論,分析碳稅與碳交易、cdm項(xiàng)目等清潔發(fā)展機(jī)制對煤化工企業(yè)、下游消費(fèi)者邊際效益的影響程度,研究煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上碳足跡控制的管理機(jī)制及建立煤化工產(chǎn)品碳標(biāo)簽的低碳消費(fèi)機(jī)制;并通過事例模擬煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上碳足跡的相關(guān)控制機(jī)制的應(yīng)用效果。第6章:基于碳足跡煤化工產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。將碳捕集、碳交易等成本作為相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)或消費(fèi)的約束條件,研究煤化工產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的管理方法。通過利用高級運(yùn)籌學(xué)等理論,論文構(gòu)建煤化工產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化新模型,并以事例模擬在低碳經(jīng)濟(jì)模式下煤化工多聯(lián)產(chǎn)業(yè)群優(yōu)化重組情景,提出區(qū)域性資源型城市群可持續(xù)化發(fā)展的新模式。第7章:結(jié)論與展望。在定量與定性研究的基礎(chǔ)上,針對需解決的關(guān)鍵問題提出研究結(jié)論與主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn),并客觀總結(jié)出該項(xiàng)研究存在的不足之處,為待未來進(jìn)一步研究工作打下更好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：F426.21;X322

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2786029