低碳理念下的寒地住区规划设计策略研究——以长春市为例
这是一篇关于寒地城市,低碳住区,碳排放,影响因素,规划策略的论文, 主要内容为全球气候变暖已成为全球共同关注的焦点,并且人类活动带来的碳排放是导致上述现象的重要原因已为基本共识。为此,各行业都在研究探索低碳、降碳的做法途径。针对上述问题,在这样大的环境背景下,本文选定“低碳理念下的寒地住区规划设计策略研究——以长春市”做为课题研究。从城乡规划专业范畴进行探索,试图为寒地城市住区的“双碳”战略实施尽些微薄之力。本研究先从研究目的、意义及国内外研究综述入手,对已有研究进行了梳理分析。看出很多研究都在关注此类碳排放的影响因素,也涉及到居民生活水平和住房质量间的关系。且研究多侧重于定性的宏观方面,对于住区尺度低碳策略方面的定量研究比较缺乏,尤其是系统性的研究不够。鉴于此,本研究摘选了做为寒地城市的长春市(九个典型住区)做为研究实例对象,以住区层级为探索着眼点,具体阐释了影响住区碳排放的建筑类型、能源结构、建筑布设方式、环境等主要影响因素、居民生活水平和住房质量的互构关系,以及在城市空间环境不同尺度上,住户居民行为变化规律等内容。本研究主要采用问卷调查访谈、实地调研、数据分析等方法,利用SPSS平台进行处理碳排放系统性数据。形成住区碳排放研究结果:住区相关五类要素都会严重影响碳排放。在此要素研究基础上,提出住区降碳规划设计对策:一是控制和引导碳排放有显著影响的住区物质要素;二是健全住区规划布局体系,将降碳内容纳入规划审批流程、融入规划要素、评估方法中,使“降碳”条文规定成为住区规划设计强制性内容实施;最后是完善相关配套政策、运营管理手段与公众参与方式等,确保住区实现低碳化建设发展。
水热预处理对污泥和玉米秸秆厌氧消化的影响研究
这是一篇关于污泥,秸秆,厌氧消化,水热预处理,碳排放的论文, 主要内容为污泥作为污水处理厂的主要固废产物,具有有机物含量高、氮磷等营养物质丰富等特点。厌氧消化是污水处理厂实现“能源自给”和“碳中和”的关键工艺,不仅可以解决污泥造成的环境问题,还可以生产沼气缓解能源危机。然而,传统污泥厌氧消化过程受有机物复杂、碳含量低、水解速率慢等问题的限制,导致能源利用效率低。对此,本研究通过优选单一污泥、污泥和秸秆水热预处理工艺参数,提高厌氧消化性能;对水热+厌氧消化工艺的影响因素及作用机理分析研究,并进行该工艺的能量评估和碳排放核算。主要研究结果如下:(1)水热预处理工艺参数对污泥,污泥和秸秆产物理化性质影响:研究结果表明,水热处理促进了蛋白质、多糖、COD、氨氮、VFAs及磷的溶出。污泥水热过程中,固相中有机磷水解转化为羟基磷酸盐,黄腐酸类、腐殖酸类物质发生降解,可生化性提升。污泥和秸秆水热过程中,固相中有机磷水解转化为非羟基磷酸盐,色氨酸类蛋白和可溶性微生物副产物含量上升,腐殖酸类物质含量减少。(2)水热预处理后污泥、污泥和秸秆混合物的厌氧消化产气结果表明,污泥甲烷产量比对照组R1提高1.68倍,污泥和秸秆甲烷产量比对照组R3提高1.71倍,比污泥提高了0.14倍。元素分析显示,污泥C/N比为7.26,污泥和秸秆C/N比为26.09,添加秸秆后碳含量达到预期效果。微生物群落分析表明,古菌群落中产甲烷菌占主导地位,污泥和秸秆细菌菌落中有10个菌门相对丰度大于1%,大于污泥中的数量,添加秸秆提高了群落的丰富度、多样性和均匀度。(3)能量评估结果表明,污泥的最佳温度、时间和含固率为200℃,2.0 h和10.0%,输出净能量为0.90 k J/g VS,污泥和秸秆的最佳条件是180℃,1.5 h和7.5%,输出净能量为1.77 k J/g VS。添加秸秆后,温度降低20℃,时间减少0.5 h,大大减少水热过程中能量消耗。碳排放核算中,对照组污泥和污泥-秸秆处理过程中净碳排放量为-12.89 kg CO2eq/t和-13.84 kg CO2eq/t,水热组污泥和污泥-秸秆净碳排放量为-2.51 kg CO2eq/t和-1.16 kg CO2eq/t,均可以实现负碳排放。
水热预处理对污泥和玉米秸秆厌氧消化的影响研究
这是一篇关于污泥,秸秆,厌氧消化,水热预处理,碳排放的论文, 主要内容为污泥作为污水处理厂的主要固废产物,具有有机物含量高、氮磷等营养物质丰富等特点。厌氧消化是污水处理厂实现“能源自给”和“碳中和”的关键工艺,不仅可以解决污泥造成的环境问题,还可以生产沼气缓解能源危机。然而,传统污泥厌氧消化过程受有机物复杂、碳含量低、水解速率慢等问题的限制,导致能源利用效率低。对此,本研究通过优选单一污泥、污泥和秸秆水热预处理工艺参数,提高厌氧消化性能;对水热+厌氧消化工艺的影响因素及作用机理分析研究,并进行该工艺的能量评估和碳排放核算。主要研究结果如下:(1)水热预处理工艺参数对污泥,污泥和秸秆产物理化性质影响:研究结果表明,水热处理促进了蛋白质、多糖、COD、氨氮、VFAs及磷的溶出。污泥水热过程中,固相中有机磷水解转化为羟基磷酸盐,黄腐酸类、腐殖酸类物质发生降解,可生化性提升。污泥和秸秆水热过程中,固相中有机磷水解转化为非羟基磷酸盐,色氨酸类蛋白和可溶性微生物副产物含量上升,腐殖酸类物质含量减少。(2)水热预处理后污泥、污泥和秸秆混合物的厌氧消化产气结果表明,污泥甲烷产量比对照组R1提高1.68倍,污泥和秸秆甲烷产量比对照组R3提高1.71倍,比污泥提高了0.14倍。元素分析显示,污泥C/N比为7.26,污泥和秸秆C/N比为26.09,添加秸秆后碳含量达到预期效果。微生物群落分析表明,古菌群落中产甲烷菌占主导地位,污泥和秸秆细菌菌落中有10个菌门相对丰度大于1%,大于污泥中的数量,添加秸秆提高了群落的丰富度、多样性和均匀度。(3)能量评估结果表明,污泥的最佳温度、时间和含固率为200℃,2.0 h和10.0%,输出净能量为0.90 k J/g VS,污泥和秸秆的最佳条件是180℃,1.5 h和7.5%,输出净能量为1.77 k J/g VS。添加秸秆后,温度降低20℃,时间减少0.5 h,大大减少水热过程中能量消耗。碳排放核算中,对照组污泥和污泥-秸秆处理过程中净碳排放量为-12.89 kg CO2eq/t和-13.84 kg CO2eq/t,水热组污泥和污泥-秸秆净碳排放量为-2.51 kg CO2eq/t和-1.16 kg CO2eq/t,均可以实现负碳排放。
珠江—西江经济带土地利用碳排放时空特征及影响因素研究
这是一篇关于土地利用变化,碳排放,时空特征,影响因素,珠江-西江经济带的论文, 主要内容为全球气候变暖已经成为了21世纪最大的自然环境问题,人类将不得不面临气候变暖引发的一系列极端天气的挑战。土地利用变化会对碳循环过程产生一定程度的影响作用,同时也对碳源、碳汇产生影响作用,因此土地利用变化是使碳排放发生改变的主要原因。珠江-西江经济带是中国西南地区与华南地区之间的重要桥梁,也是珠江三角洲地区实现转型升级的重要战略支点。因此,本文以珠江-西江经济带作为为研究区域,在对珠江-西江经济带区域范围内11个城市2000-2020年土地利用变化进行分析的基础上,结合使用直接因子法和间接因子法,测算土地利用变化产生的碳源、碳汇情况及其时空变化特征。然后基于Kaya恒等式原理,运用LMDI分解模型,研究分析对土地利用碳排放产生影响的相关因素,以及影响作用效果。最后运用IPAT模型,对未来不同情境条件下的土地利用碳排放情况,来进行情景模拟,根据区域碳减排目标并结合模拟结果,提出针对实现珠江-西江经济带区域未来碳减排目标的发展建议。研究得出以下结轮:(1)珠江-西江经济带区域内耕地、林地、草地主要分布于研究区西部(广西部分),西部(广西部分)的建设用地范围分布比较分散,东部(广东部分)的建设用地分布比较集中。2000-2020年研究区内耕地、林地、草地、水域和未利用地的土地利用动态度为负值,面积数量变化呈减少趋势,建设用地的土地利用动态度为正值,面积数量变化呈增长趋势。2000-2020年珠江-西江经济带土地利用结构中用地类型面积占比从大到小依次为林地、耕地、草地、建设用地、水域、未利用地。(2)2000-2020年珠江-西江经济带区域内最大的碳源用地类型是建设用地,碳排放量持续增多,最大的碳汇用地类型是林地,占总碳汇量的90%以上,草地、水域和未利用地的碳吸收量均远低于林地,未利用地的碳汇作用最小。2000-2020年研究区整体的土地利用碳排放增长趋势类型是缓慢增长型和中速增长型,土地利用碳排放增长趋势比较缓慢。在净碳排放量方面,截至2020年珠江-西江经济带区域内属于重度排放区的城市为广州市,属于高度排放区的城市为佛山市,属于中度排放区的城市为南宁市,属于轻度排放区的城市为柳州市,属于微度排放区的城市为百色市、崇左市、来宾市、贵港市、梧州市、肇庆市、云浮市。珠江-西江经济带2000-2020年土地利用碳排放的空间相关性逐渐减弱,空间的集聚状态越来越低,到2020年研究区局部空间自相关性减弱至研究期内的最低。(3)2000-2020年间珠江-西江经济带净碳排放量增加了7164.68万吨,经济水平是促进作用最大的影响因素,累计贡献值为9504.57万吨,贡献率647.50%,土地利用碳排放强度是促进碳排放的主要因素,贡献值仅次于经济水平因素,土地利用效率因素和人口规模因素对净碳排放的影响也为促进作用,只有土地利用结构这一因素对净碳排放的影响为抑制作用,累计贡献值-12155.09万吨,贡献率9.17%。2000-2020年研究区内土地利用碳排放影响因素的绝对贡献值从大到小依次是土地利用结构、经济水平、土地利用碳排放、土地利用效率、人口规模,各项影响因素对碳排放的绝对贡献率从大到小依次为经济水平、土地利用碳排放强度、土地利用效率、人口规模、土地利用结构。(4)珠江-西江经济带区域2025年的减排目标中经济碳排放强度是减排难度最大的指标,在高度实行节能减排措施的积极情境下能实现全部减排目标。2030年的情境模拟中,珠江-西江经济带区域只有人均碳排放强度没有实现碳减排目标,人均碳排放强度在高度推行绿色经济发展模式下仍未达到减排目标值。降低土地碳排放强度、提高土地利用效率、优化土地利用结构、调整经济发展速度、控制人口规模以及提升人口素质等五个方面应是珠江-西江经济带区域未来开展碳减排工作的工作重点。
选煤信息管理系统研发与碳排放核算预测的应用研究
这是一篇关于选煤,信息管理系统,碳排放,Hadoop生态圈,生命周期评价,GA遗传算法,BP神经网络的论文, 主要内容为《煤矿智能化建设指南(2021年版)》中明确提出针对选煤智能化的建设目标与总体设计。在选煤智能化与选煤数智化背景下,选煤厂积极探索信息化转型,探索过程中暴露出现有选煤信息系统中选煤数据来源纷杂,数据量井喷式增长,数据集成、处理与可视化能力欠缺等一系列问题。针对上述问题,研究了基于大数据Hadoop生态圈技术的选煤信息管理系统的框架设计与关键技术。确定了包括系统架构、业务模块、数据库、网络拓扑与运行环境等设计方案。关键技术包括采用面向服务的企业服务总线(ESB)和主数据管理系统(MDM)字段映射实现了不同系统中选煤数据集成与互通互联。设计角色设定、样本集拆分、归一化去量纲和皮尔逊相关性分析程序实现选煤数据处理。利用Echarts组件开发智慧大屏看板,实现了选煤数据可视化展示与实时交互。在对选煤信息管理系统研究的基础之上,发现系统中选煤能源、能耗等相关数据处理效率低、数据分析能力弱等问题。而在“碳达峰”、“碳中和”背景下,选煤厂积极践行降碳减排已成为绿色、可持续发展的关键之举。全生命周期、全生产链路的碳排放核算是作为能耗大户的选煤厂降碳减排的基础性、关键性工作。由于洗选加工是煤炭从开采到使用必不可少的工艺环节,选煤厂碳排放在煤炭生产链集群企业整个生命周期碳排放中占据重要地位,因此如何界定选煤厂碳排放源与碳排放边界、解决碳排放因子取值混乱、弥补缺失的核算模型和精准预测未来碳排放量等问题成为选煤厂实现降碳减排的基本支点。在梳理学界关于选煤厂碳排放核算与预测领域研究成果的基础之上,以山西焦煤集团太原选煤厂为研究对象,参考国内外最新的碳排放核算、预测体系与方法,并结合太原选煤厂实际生产工况,确定了该选煤厂的碳排放源、碳排放核算边界、各项碳排放核算因子与影响其碳排放量的关键因素,构建了基于生命周期评价(LCA)的选煤碳排放核算模型和基于遗传算法-神经网络(GA-BP)的选煤碳排放预测模型。本研究通过选煤信息管理系统核算了该选煤厂2012年至2021年十年的全年碳排放量,得出该厂碳排放量整体趋势为稳中有降,年平均碳排放为45255.7 t CO2e。其中,电资源消耗碳排放均占全厂生产碳排放的90%以上。同时,将十年的月度数据分为训练数据和验证数据分别代入基于GA-BP的选煤碳排放预测模型,验证结果表明,该预测模型相对误差均小于3%,平均相对误差为1.28%,充分验证了该预测模型的高度拟合性。将7个影响因素2022年计划值代入基于GA-BP的选煤碳排放预测模型中,得到太原选煤厂2022年碳排放量预测值为38149.5 t CO2e。选煤信息管理系统实现了系统Web端登录、主页、数据管理、报表结算与智慧大屏看板五大功能与系统移动端登陆、主页与应用的三大功能,实现了碳排放活动基础数据的搜集、存储、集成、处理与展示的全生命周期管理,提供了坚实的数据保障。对选煤厂碳排放核算与预测达到了选煤信息管理系统将选煤数据升级为选煤数据资产的目标,最终提高了选煤厂智能化与数智化水平。
长江经济带土地利用碳排放时空特征及影响因素分析
这是一篇关于土地利用,碳排放,时空特征,影响因素,长江经济带的论文, 主要内容为随着全球气候变化加剧和我国“双碳”战略目标的实施,人类活动所引起的碳排放受到学术界的广泛关注。土地是人类活动的空间载体,土地利用方式的变化直接反映了人类活动的变化,对碳排放具有重要的影响。揭示土地利用与碳排放的耦合作用机制,对于实践“双碳”战略目标、减缓全球气候变化具有重要的理论意义。长江经济带是国家重点发展战略区域和绿色低碳经济先行示范带。以长江经济带为研究区域,探索土地利用和碳排放的关系,对于揭示区域内绿色发展机制具有现实意义,对于其它区域具有借鉴价值和决策参考意义。本文基于土地利用构建了土地利用碳排放评价模型,据此评价了长江经济带土地利用碳排放特征;基于空间分布特征、聚集特征、重心迁移特征和效率特征分析了土地利用碳排放的时空变化规律;借助TAPIO脱钩模型、LMDI因素分解模型和IPAT模型进行碳排放影响因素的量化分析和碳减排情景预测。主要结论如下。(1)长江经济带土地利用类型以林地(47%)和耕地(30%)为主。2000至2020年期间,建设用地面积显著上升,共增加了33749 km2;耕地面积明显下降,共减少了27155 km2。建设用地的扩张主要通过侵占耕地和林地,其中耕地占比82.4%,林地占比14.3%;耕地转出面积主要流向建设用地,同时由于“退耕还林、还湖”工程的实施,部分流向林地和水域;其它地类空间格局变化较小。(2)长江经济带土地利用净碳排放量从2000年的144440万吨增长至2020年的414513万吨,增长了近1.87倍,整体上呈现先快后慢的增长趋势。建设用地是主要的碳源,年均贡献率高达95%以上;林地是主要的碳汇,碳吸收年均贡献率达到96%,受到土地利用变化的影响,在2011年达到峰值后呈现逐年下降的趋势,2020年碳吸收量为5402万吨。(3)从市域尺度来看,长江经济带各城市土地利用净碳排放的空间差异性显著,整体上呈现“东高西低”的固有分布特征。2000至2020年期间,Moran’s I指数从0.133持续升高到0.196,表明土地利用净碳排放量具有明显的空间聚集性,且趋于加强。从局部空间聚类特征来看,上海市、苏州市和南通市等城市属于“高—高”聚类类型,表明土地利用净碳排放量较高且具有外溢效应。“低—低”聚类类型集中分布在甘孜藏族自治州、大理白族自治州等西部发展滞后区域。“高—低”聚类类型的城市主要为重庆市、成都市和武汉市等中心城市,由于区域资源倾斜,造成净碳排放量远高于相邻城市。(4)长江经济带城市土地利用净碳排放空间重心迁移特征显著,表现出明显的方向性和阶段性规律。从重心坐标位置来看,净碳排放重心位置整体一直偏向于东北方向,表明长三角城市净碳排放贡献占比始终保持较高。从重心迁移路径来看,第一阶段(2000-2015年)期间,受西部大开发战略的影响,西南地区城市净碳排放占比不断升高,重心持续向西南方向迁移,总共移动53.4 km。第二阶段(2015-2020年)期间,在“共抓大保护,不搞大开发”的背景下,西南地区净碳排放增长速度明显变缓,整体占比下降,导致重心向东北方向回移27.8 km。(5)2000年至2020年期间,长江经济带土地利用碳排放强度呈现持续降低趋势,均值从2000年的3.55万吨/亿元降低至2020年的0.87万吨/亿元,且省市间的差距逐渐缩小;而人均碳排放呈现持续上升趋势,均值从2.59吨/人增长至6.84吨/人,且省市间差异性逐渐扩大。空间分布上,土地利用碳排放强度较高的城市主要集中于资源型城市,如六盘水和马鞍山等市由于高度于依赖能源产业和重工业,碳排放强度远超平均水平;而人均碳排放较高的城市则集中分布于长三角城市群。(6)经济发展水平、建设用地规模、能源消费强度、人口密度和能源利用结构是长江经济带土地利用碳排放的关键影响因素。2000-2020年期间土地利用碳排放与经济增长之间经历了由扩张连接逐步向弱脱钩状态转变的过程,表明长江经济带经济发展模式不断向绿色低碳方向迈进。LMDI影响因素分解结果显示,经济发展水平、建设用地规模表现为正效应,促进碳排放,累积碳效应分别为725832万吨、237873万吨;能源消费强度、人口密度和能源利用结构表现为负效应,抑制碳排放,累积碳效应分别为-525394万吨、-171408万吨和-2154万吨。情景模拟结果表明,只有在碳减排力度显著的乐观情景下,2030年长江经济带土地利用碳排放总量、土地利用碳排放强度、人均碳排放三方面减排目标才能全部实现。
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