基于系统动力学的煤电行业二氧化碳排放量预测研究

论文摘要

全球变暖严重威胁着人类的生存和发展,二氧化碳排放持续增长加剧了温室效应对环境的影响。目前,全球二氧化碳排放量占温室气体排放总量的55%。2007年,我国二氧化碳排放量跃居世界第一。2011年,我国电力和热力生产部门二氧化碳排放量达到35.8亿吨,占全国排放总量的49.3%。其中,我国煤电机组排放量占火力发电排放总量的93.2%,燃气和燃油发电机组二氧化碳排放占6.8%。因此,研究和预测煤电行业二氧化碳排放量是亟待解决的重要问题。本文首先构建扩展Kaya恒等式对我国煤电行业进行描述,并在此基础上建立对数平均迪氏（Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI）分解模型。通过LMDI分解模型对我国煤电行业二氧化碳排放因素进行分析,发现能源结构、经济规模和人口规模对煤电行业二氧化碳排放产生正向驱动作用,年平均正向驱动贡献率分别为190.68%、8.26%和0.83%,我国2000-2015年间经济的高速发展带来电力需求大幅上升是导致煤电行业碳排放量增加的主要因素;电源结构、供电煤耗和电力强度对煤电行业二氧化碳排放产生负向驱动作用,年平均负向驱动贡献率分别为26.67%、9.44%和63.66%,我国能源利用率的提高和火力发电技术的提升使得电力强度和供电煤耗成为抑制电力行业碳排放量的主要因素。在LMDI因素分解的基础上建立煤电行业二氧化碳排放的系统动力学（System Dynamics,SD）模型,并对影响我国煤电行业二氧化碳排放量的重要因素进行预测。结果表明:当煤电比例较高时,碳捕集和封存技术（Carbon Capture and Storage,CCS）有助于煤电行业碳排放峰值提前到来,当煤电比例较低时,CCS技术对我国煤电行业碳排放峰值到来时间没有影响;当煤电行业整体供电煤耗未出现大幅下降时,CCS技术对煤电行业碳减排贡献大于供电煤耗减排贡献。通过情景分析法对我国煤电行业二氧化碳排放进行情景设定,并利用系统动力学模型对不同情景进行仿真模拟,根据仿真结果并结合我国煤电行业实际情况认为我国应该优化电源结构,降低煤电比例;降低供电煤耗,提高能源效率;发展新型发电技术,推进低碳研究应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
•   1.1 研究背景与研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文主要研究内容
•   1.4 本文技术路线
•   1.5 本文主要创新点
•   1.6 本章小结
• 第2章 相关理论介绍
•   2.1 LMDI因素分解模型
•     2.1.1 因素分解理论研究概述
•     2.1.2 LMDI因素分解法基本原理
•   2.2 系统动力学概述
•     2.2.1 系统动力学原理
•     2.2.2 系统动力学理论发展历程
•     2.2.3 系统动力学特点
•     2.2.4 系统动力学建模步骤
•   2.3 本章小结
• 第3章 煤电行业二氧化碳排放影响因素分析
•   3.1 煤电行业二氧化碳排放因素分析
•   3.2 煤电行业二氧化碳排放量分解
•     3.2.1 原始Kaya恒等式分解模型
•     3.2.2 煤电行业Kaya恒等式分解模型
•     3.2.3 煤电行业LMDI分解模型构建
•   3.3 煤电行业二氧化碳排放量影响因素分解分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 基于系统动力学的煤电行业二氧化碳排放量预测模型建立
•   4.1 煤电行业系统边界界定
•   4.2 煤电行业系统动力学模型构建
•     4.2.1 煤电行业二氧化碳排放系统因果回路图
•     4.2.2 煤电行业二氧化碳排放系统存量流量图
•     4.2.3 煤电行业系统动力学方程
•   4.3 系统重要参数预测及设定
•     4.3.1 GDP预测模型建立
•       4.3.1.1 ARMA模型概述
•       4.3.1.2 ARMA模型建立
•       4.3.1.3 ARMA模型预测
•     4.3.2 人口预测模型建立
•       4.3.2.1 队列要素法基本原理
•       4.3.2.2 参数设定及人口预测
•     4.3.3 电力消费模型建立及预测
•   4.4 模型检验
•   4.5 本章小结
• 第5章 煤电行业二氧化碳排放量情景分析及预测
•   5.1 煤电行业二氧化碳排放情景模拟
•     5.1.1 情景分析法简介
•     5.1.2 煤电行业碳排放情景设定
•   5.2 煤电行业二氧化碳排放情景模拟结果及分析
•     5.2.1 发电比例单变量情景模拟结果及分析
•     5.2.2 供电煤耗情景模拟结果及分析
•   5.3 煤电行业二氧化碳减排对策与建议
•     5.3.1 优化电源结构,降低煤电比例
•     5.3.2 降低供电煤耗,提高能源效率
•     5.3.3 发展新型发电技术,推进低碳研究应用
•   5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵亚涛

导师: 南新元

关键词: 燃煤发电,因素分解,系统动力学,情景分析,碳排放

来源: 新疆大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 非线性科学与系统科学,环境科学与资源利用,动力工程,电力工业

单位: 新疆大学

分类号: X773;N941.3

总页数: 59

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