论文摘要
城市是人类活动的主要空间承载体,是自然系统和社会经济系统互动的重要领域,对周围环境产生深刻影响。随着城市化和工业化的快速发展,城市的资源开采利用急速增多,随后污染物也大量排放到生态系统中,严重超过原有生态系统的最大极限“新陈代谢”,这些快速的剧变过程将导致严重的环境问题,比如气候变化,资源枯竭和环境污染。因此,准确描述城市“新陈代谢”和揭示城市“新陈代谢”机制对城市的可持续发展至关重要。其中,在与城市相关的各种环境问题中,能源和水资源的安全以及CO2排放受到越来越多的关注。在城市尺度能源碳排放和水资源用量分布不均匀,同时为了协同能源-水资源-碳排放的关联关系,实现节能减排节水目标,探究城市能源-水资源-碳排放的空间分布特征,探究其相应驱动因素是非常有必要的,依据相关研究结论提出相应的政策建议,以便准确有效地实现城市的可持续发展目标。本文在梳理和总结国内外大量相关文献基础上,综合运用地理学、能源经济学、可持续发展理论和低碳理念等理论,融合空间信息技术探究了河北各市分产业部门的能源消费、碳排放和水资源的时空演变特征规律,发现碳排放量和水资源用量存在明显的空间集聚特征。基于各市的碳排放和水资源用量的面板数据,分别建立扩展的STIRPAT碳排放和水资源面板驱动模型,以此为基础进一步构建空间面板数据模型,剖析空间效应和溢出效应,深入探讨碳排放和水资源消费的关键驱动因素和空间溢出效应,探究影响能源-水资源-碳排放的共同关键驱动因素。为深化研究工作,以唐山市为实证案例,构建了 LEAP-Tangshan模型,围绕唐山市能源消费影响下的碳排放和水资源消费趋势预测以及如何实现唐山市低碳与节水发展目标方面展开深入研究。主要研究结论如下:（1）探究了各市分产业分部门的能源-水资源-碳排放的时空演变特征:能源消费量、水资源用量和碳排放量的标准差椭圆都呈现东北-西南斜线方向,各市能源消费量2005-2010年呈现增长趋势,2010-2105年部分城市开始缓慢下降,碳排放量的趋势基本与能源消费量相吻合。河北各市的水资源是非常匮乏的,都处于严重缺水状态。（2）在能源-水资源-碳排放驱动力因素中,技术进步是能源-水资源和碳排放减少的主要原因;产业及经济结构对行业资源利用作用有正也有负。GDP、人口规模和城镇化是能源-水资源-碳排放增加的主要促进因素。一般来讲,对于能源消费,工业一直是各行业部门消费的最大用户,同时建筑业、交通运输业及相关制造业用能也较多;对于水资源消费,农业是用水大户,除此之外,工业及建筑业等用水较多,其中能源行业是能-水密集型产业。（3）完成了唐山市能源消费与碳排放趋势预测研究,通过REF、ISO、TOS和LCD四个情景的对比发现,随着能源强度的降低,清洁能源的使用逐步提升,碳排放总量减少效果愈发明显,并且在综合政策和技术情景下,LCD情景可以完成二氧化碳在2030年达到峰值的目标。（4）完成了唐山市水资源生产和供应业的能源消费需求和碳排放趋势、能源生产和转化过程中的水资源需求分析。LCD情景中能源用水量相较其它情景大幅减少,能源取水量和耗水量都呈先上升后下降趋势,取水量在2025年左右达到峰值,耗水量持续保持增长,无拐点出现。能源消费量的有效控制和能源结构的优化对水资源的消耗也能起到抑制作用（5）提出了唐山市低碳、节水双重约束下的能源发展路径,深化科技发展,提高终端设备用能效率和水资源利用效率,在更多部门引进碳捕捉技术。产业结构优化升级方案,维持稳定第一产业（农林牧渔业）发展,使第二产业所占比例呈下降趋势,第三产业得到大幅提升发展。能源供给和消费方面,从源头改变能源供给结构,从中间调整优化能源终端消费结构、优化技术等实现低碳与节水发展战略。
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摘要Abstract1 引言 1.1 研究背景 1.2 国内外研究概况及发展趋势 1.2.1 国内外有关能源消费问题研究现状 1.2.2 国内外有关能源消费碳排放研究现状 1.2.3 国内外有关能源与水纽带关系问题研究现状 1.2.4 国内外能源-水资源-碳排放研究现状 1.3 研究目标和意义 1.3.1 研究目标 1.3.2 研究意义 1.4 研究内容 1.5 技术路线2 相关理论 2.1 可持续发展理论 2.2 能源-经济-环境理论 2.3 低碳理念 2.4 水资源需求理论 2.4.1 水资源的战略性地位 2.4.2 工业需水与节水的机理分析 2.5 空间计量经济学理论 2.6 研究方法 2.6.1 空间计量模型 2.6.2 能流图系统模型 2.6.3 情景分析 2.6.4 LEAP模型概述 2.7 能源碳排放核算方法 2.8 能源生产用水预测3 河北各市能源-水资源-碳排放利用时空演化特征 3.1 京津冀资源概况 3.1.1 京津冀能源消费量 3.1.2 能源碳排放量 3.1.3 水资源资源用量 3.2 河北各地级市能源消费时空演变特征 3.2.1 研究方法和城市边界 3.2.2 各市人口分布 3.2.3 各市GDP分布 3.2.4 各市城镇化分布 3.2.5 各市人均GDP 3.2.6 各市工业产值占比 3.2.7 各市服务业产值占比 3.3 各市能源消费量 3.4 各市二氧化碳排放总量空间分布 3.5 各市水资源用水总量 3.6 各市能源-水资源-碳排放关联分析 3.7 本章小结4 河北各市碳排放与水资源消费多变量驱动影响因素研究 4.1 基于面板数据的STIRPAT模型构建 4.1.1 STIRPAT模型简介 4.1.2 变量数据说明 4.2 空间面板模型及其相关检验 4.2.1 基于全局Moran's I指数的空间相关性检验 4.2.2 局部空间自相关检验 4.3 空间面板模型 4.4 空间矩阵的创建 4.5 空间面板模型的选择 4.6 水资源用量驱动因素分析 4.6.1 变量选取和数据说明 4.6.2 空间面板模型的建立 4.6.3 水资源空间面板模型的选择 4.7 本章小结5 实证分析-唐山市能源消费量及碳排放量预测分析 5.1 唐山概况 5.2 基于能流系统模型的唐山市能供给需求关系研究 5.2.1 数据需求和来源 5.2.2 唐山市能源消耗与能源效率分析 5.3 LEAP-Tangshan模型的构建 5.3.1 LEAP-Tangshan模型架构 5.3.2 LEAP-Tangshan驱动因子分析 5.3.3 LEAP-Tangshan能耗与碳排放系统边界 5.4 情景设置 5.4.1 关键参数的率定 5.4.2 基准情景 5.4.3 产业结构优化情景 5.4.4 能源消费结构优化情景 5.4.5 低碳发展情景 5.5 唐山市终端能源消耗量预测分析 5.5.1 基准情景能源消费分析 5.5.2 产业结构优化情景能源消费分析 5.5.3 能源结构优化情景能源消费分析 5.5.4 低碳发展情景能源消费分析 5.6 唐山市能源加工转换部门的能源消耗量 5.7 唐山市能源总消费量 5.8 唐山市能源消费碳排放预测 5.8.1 基准情景碳排放量 5.8.2 产业结构优化情景碳排放量 5.8.3 能源结构优化情景碳排放量 5.8.4 低碳发展情景碳排放量 5.9 本章小结6 唐山市能源生产水资源需求分析 6.1 水资源概况 6.2 能源产业用水分析 6.3 唐山市能源生产量预测 6.4 唐山市能源取水和耗水量预测分析 6.4.1 基准情景下耗水分析 6.4.2 产业结构优化情景耗水分析 6.4.3 能源结构优化情景耗水分析 6.4.4 低碳发展情景耗水分析 6.5 本章小结7 能源发展低碳与节水发展路径分析 7.1 宏观政策建议 7.2 控制能源供给和消费,共同优化能-水资源利用结构 7.2.1 能源供给低碳与节水 7.2.2 能源消费低碳与节水 7.3 科技创新低碳与节水 7.3.1 科技创新低碳 7.3.2 科技创新节水 7.4 本章小结8 主要结论及展望 8.1 主要结论 8.2 主要创新点 8.3 研究不足与展望参考文献致谢作者简介
文章来源
类型: 博士论文
作者: 李增
导师: 董东林
关键词: 城市尺度,能源消费碳排放,水资源,空间分析,模型
来源: 中国矿业大学(北京)
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑
专业: 资源科学,资源科学,环境科学与资源利用,水利水电工程
单位: 中国矿业大学(北京)
分类号: X24;TV213.4
DOI: 10.27624/d.cnki.gzkbu.2019.000196
总页数: 179
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标签：城市尺度论文; 能源消费碳排放论文; 水资源论文; 空间分析论文; 模型论文;
