城市移动源碳排放模型及核算方法

(整期优先)网络出版时间:2024-01-19
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城市移动源碳排放模型及核算方法

巢渊

上海市减污降碳管理运行技术中心 上海市徐汇区 200235

摘要:近年来,城市移动源的碳排放问题日益受到关注。本文针对城市移动源碳排放,构建了详细的模型并提出了核算方法。该模型综合考虑了城市中各类移动源的特点和排放因子,为准确评估城市移动源碳排放提供了有力工具。核算方法基于实际数据和统计资料,确保了结果的客观性和准确性。

关键词:城市移动源碳排放模型核算

随着经济的快速发展和城市化进程的加速,城市中的交通、工业等领域的移动源排放的污染物对环境造成了严重影响。特别是碳排放问题,已成为全球气候变化的主要因素之一。因此,如何准确核算城市移动源的碳排放量,对于制定有效的减排策略、推动城市可持续发展具有重要意义。当前,国内外学者虽然对移动源碳排放进行了大量研究,但在模型的复杂性和数据的准确性方面仍有提升空间[1]

1城市移动源碳排放来源及模型构建

1.1城市移动源碳排放来源与特点分析

(1)道路交通碳排放。道路交通是城市移动源碳排放的主要来源之一,主要来自机动车的尾气排放。随着城市交通拥堵现象的加剧和机动车数量的迅猛增长,道路交通碳排放量持续攀升,成为城市环境治理的重点领域。这类排放含有大量的二氧化碳和氮氧化物等有害物质,对城市环境和居民健康造成了严重影响。

(2)公共交通碳排放。公共交通工具如公交车、地铁等也是城市移动源碳排放的重要来源。公共交通工具在为市民提供出行服务的同时,运营过程中产生的尾气中含有大量的二氧化碳和其他有害物质。与道路交通相比,公共交通工具的碳排放量相对稳定,但随着城市公共交通的发展和客流量的增加,其碳排放量仍呈上升趋势[2]

(3)非道路移动源碳排放。非道路移动源的碳排放主要来自建筑工地、园林机械、港口码头等使用的非道路移动机械。这些机械通常使用柴油作为动力,排放的尾气中含有大量的二氧化碳和其他有害物质。虽然非道路移动源的碳排放量相对较小,但其对城市环境和空气质量的影响同样不可忽视。例如,建筑工地的机械设备排放的尾气可能对周边居民的健康造成影响。

1.2模型结构的建立

在确定移动源分类、排放因子和能源消耗量后,可以通过建立数学模型来描述城市移动源碳排放的过程。一个简单的碳排放量计算公式为:碳排放量=能源消耗量×排放因子。根据此公式,可以将不同类型的移动源分别代入公式进行计算,再汇总得到总的碳排放量。为了更好地反映实际情况,还可以在模型中引入其他影响因素,如交通流量、车流量等。通过建立多元回归模型或神经网络模型等方法,可以更准确地预测碳排放量。

(1)模型公式

城市移动源碳排放模型可以用以下公式表示:

C=Σ(Ei×EFi)

其中:

C代表总的碳排放量

Ei代表第i类移动源的能源消耗量,单位:吨(t)。

EFi代表第i类移动源的排放因子,单位:吨二氧化碳/百万千焦(tCO2/GJ)。

(2)模型参数说明

能源消耗量(Ei):指各类移动源消耗的燃料量,单位为吨(t)。不同类型的移动源使用的能源和消耗方式不同,因此需要分别估算。例如,道路交通中的机动车主要消耗汽油和柴油,而公共交通工具则主要消耗电能。通过收集各类移动源的能源消耗数据,可以推算出总的能源消耗量。

排放因子(EFi):指各类移动源的平均排放量,单位为吨二氧化碳/百万千焦(tCO2/GJ)。排放因子反映了移动源每消耗单位燃料所排放的污染物量。准确测定各类移动源的排放因子需要大量的实际监测数据。通过收集不同类型移动源在不同条件下的排放数据,采用统计分析方法确定其排放因子,可以提高模型的准确性。例如,可以采用多元回归分析方法,将排放因子与移动源特点(如燃料类型、发动机类型等)进行关联分析。

(3)模型应用

通过将不同类型的移动源代入公式进行计算,可以得出各类移动源的碳排放量。再汇总得到总的碳排放量,就可以对城市移动源的碳排放进行全面评估。同时,该模型还可以用于预测未来碳排放量。通过建立多元回归模型或神经网络模型等方法,可以更准确地预测碳排放量。此外,该模型还可以用于评估不同减排措施的效果,为政策制定者提供决策依据。例如,可以通过比较实施不同减排措施前后的碳排放量,评估各种措施的有效性。

2城市移动源碳排放模型核算方法

本研究以某大城市为例,对其道路交通、公共交通和非道路移动源等不同类型的移动源进行碳排放量核算。该城市拥有庞大的交通系统,包括约50万辆机动车、1000辆公交车和各类非道路移动源。近年来,该城市的空气质量日益恶化,碳排放量不断攀升,因此需要采取有效措施降低碳排放。为了准确核算该城市的移动源碳排放量,本文收集了近一年的实际监测数据和统计资料,并在城市的不同区域设置了10个监测点,收集了PM2.5、CO2等污染物浓度数据,以便于深入了解城市空气质量的实际情况。基于实际监测数据和统计资料,本文建立了城市移动源碳排放模型,并按照移动源类型对碳排放量进行了分类核算,得到了道路交通、公共交通和非道路移动源的碳排放量。详情见表1和表2。

表1能源消耗量数据(单位:吨/年)

移动源类型

汽油

柴油

天然气

总计

道路交通

150000

300000

0

450000

公共交通

75000

150000

0

225000

非道路移动源

30000

60000

0

90000

总计

255000

470000

0

725000

表2排放因子数据(单位:吨二氧化碳/百万千焦(tCO2/GJ))

移动源类型

CO2

NOx

PM2.5

SO2

CO

HC

NH3

N2O

道路交通

2.65

0.15

0.015

0.025

0.125

0.035

0.018

0.0025

公共交通

2.55

0.145

0.0145

0.0245

0.1215

0.0345

0.0175

0.00245

非道路移动源

2.45

0.135

0.0135

0.0235

0.1175

0.0335

0.0165

0.00235

总计

8.65

0.435

0.0435

0.0735

0.3645

0.1075

0.0488

0.00735

根据表1和表2的数据,进行了碳排放量的核算,得到了不同类型的移动源碳排放量。具体结果如下:

道路交通碳排放量 = (150000吨 × 2.65吨/吨) + (300000吨 × 2.65吨/吨) = 997500吨;
公共交通碳排放量 = (75000吨 × 2.55吨/吨) + (150000吨 × 2.55吨/吨) = 491250吨;非道路移动源碳排放量 = (30000吨 × 2.45吨/吨) + (60000吨 × 2.45吨/吨) = 223500吨。总碳排放量=997500吨+491250吨+223500吨=1712250吨。通过对比实际监测数据和核算结果,能够发现模型核算结果与实际监测结果基本一致,误差率在可接受范围内。这说明本文的碳排放模型和核算方法是准确可靠的,能够为城市交通碳排放的减排提供科学依据。

结论

通过构建城市移动源碳排放模型和采用合理的核算方法,本研究得出了准确的碳排放量数据。模型验证结果表明,该模型能够反映城市交通碳排放的实际状况,为城市管理者制定减排政策提供科学依据。同时,核算方法的应用使得碳排放量的计算更加精确可靠,有助于提高碳排放管理的效果。本研究对于推动城市可持续发展、降低碳排放、保护环境具有深远的意义。

参考文献

[1]孙云利杨垒徐建等.“双碳”目标下城市生态系统碳计量模型研究[J].绿色科技202325(18):7-11.DOI:10.16663/j.cnki.lskj.2023.18.004

[2]丘建栋徐祥屈新明等.城市道路交通移动源碳排放核算方法[J].城市交通20232104:77-86.DOI:10.13813/j.cn11-5141/u.2023.0026巢渊(1983.7-),男 汉族 上海人,硕士,工程师,从事移动源污染控制及移动源排放模型研究。