坑口电厂低碳经济发展系统动力学仿真研究

【摘要】随着全球人口的急剧膨胀、工业经济的不断发展,人类在大量耗费以碳基能源为主的资源发展经济的同时,以温室气体为主的环境问题日趋严重。酸雨、恶劣气候、烟雾等问题日益成为学界与政界关注的焦点,毫无疑问,温室气体而导致的全球气候变化问题已被确认为不争的事实。英国经济学家斯特恩在2006年的研究报告中指出：每年全球花占全世界GDP1%的成本,可以节约占全世界GDP5%的资源环境治理代价(主要是减少温室气体)与风险。低碳经济实质上是为了提高能源的利用率及减少污染物的排放,从而建立一套健康且高效的能源低碳经济体系,促使低碳能源发展的一种未来形态。本研究站在理论与实际相结合的高度,系统地研究煤电联产企业经营的共同特点、基本的循环经济现状。在此基础上,以中平能化集团坑口电厂为例,详细地调研坑口电厂的低碳发展现状,分析具体经营过程中各种资源的利用现状,建立坑口电厂低碳经济发展的系统动力学模型,对不同的发展模式进行动态仿真,筛选出最适合坑口电厂低碳发展模式；制定坑口电厂低碳发展优化调控的具体发展模式与发展目标,以及实现目标的有效途径。研究内容主要包括以下五个部分：1、分析坑口电厂低碳经济发展的现状及存在的问题深入分析热电冷气联产项目的国际发展趋势、我国目前的发展现状,找出差距,找准热电冷气联产项目的未来发展方向,为企业科学、合理制定长期发展规划未雨绸缪。运用投入产出分析坑口电厂建厂至今煤泥、煤矸石等废物消费所产生的环境效益以及自身作为原材料消耗所产生的经济效益,并根据企业对社会发展以及就业等方面的贡献定量估算出企业的社会效益。2、构建坑口电厂低碳经济评价指标体系根据坑口电厂能源资源的特点、环境污染产生的环节与特征,分别从低碳经济、低碳消费、低碳能源三个视角来对坑口电厂低碳影响要素进行分析,在此基础上构建坑口电厂低碳经济发展的评价指标体系,对具体指标进行分析并确定指标标准。3、坑口电厂低碳经济系统动力学模型的建立。首先,明确坑口电厂低碳经济系统边界,主要考虑坑口电厂的低碳经济发展,以及与其密切相关的污染排放和资源利用问题,而不涉及企业的外部环境,将坑口电厂低碳经济系统划分为经济发展子系统、资源利用子系统、低碳环境子系统；然后,基于各子系统内部及它们之间的相互关系,寻找坑口电厂低碳经济系统的因果回路；最后,建立坑口电厂低碳经济系统动力学模型,并书写各变量的方程式。4、中平能化集团坑口电厂低碳经济系统仿真与调控基于上述坑口电厂低碳经济系统动力学模型,对中平能化集团坑口电厂进行仿真模拟。首先,通过分析中平能化集团坑口电厂的历史数据,对系统参数赋值,并进行模型的有效性检验；然后,对当前情况下中平能化集团坑口电厂低碳经济系统进行仿真模拟,基于对当前情况的仿真结果进行分析,通过改变调控参数,另外设计了三种不同的方案,分别进行仿真,对不同方案下的经济指标、能源消耗指标和低碳环境指标进行比较分析。5、坑口电厂低碳发展的实施路径和具体措施根据以上仿真结果与定量评估,制定坑口电厂低碳发展的具体目标,并提供相应的实施途径。本文从低碳经济视角出发,结合我国电力新能源火电产业发展的现状,运用计算机仿真技术、系统动力学理论、能源经济学理论、循环经济和清洁能源机制理论、产业发展等相关理论与方法,对坑口电厂低碳经济发展现状进行综合评价的基础上,构建坑口电厂低碳经济系统动力学模型,以中平能化集团坑口电厂为例进行模拟仿真,得到以下儿个方面的结论：1、通过对中平能化集团坑口电厂2009—2013年的低碳经济发展状况进行综合评价得到：坑口电厂2009-2013年低碳经济质量稳步提高,但2012年之后的增长趋势趋缓,主要因为：2012之前坑口电厂尚未进行全面的节能减排措施,技能减排潜力较大,2012年之后由于坑口电厂积极推行绿色企业与绿色发展的思路,电厂低碳发展取得明显效果。因此,坑口电厂在保持目前低碳发展道路的同时,下一步的低碳经济发展需突破传统的减排思维,在提高能源使用效率、调整能源结构以及健全完善低碳发展管理体系等方面狠下功大,以期在创建绿色低碳企业的大道上不断突破低碳….跨越发展的瓶颈。2、分析当前情况下中平能化集团坑口电厂低碳经济系统仿真结果发现,中平能化集团坑口电厂多数情况下处于亏损状态。虽然企业生产总值是逐年增加的,但是增长速度较慢,而且多数情况下企业利润都呈负值；在企业生产总值中,发电产值所占比例最大,但其比例是在逐年下降的,到2020年接近80%;其次是砌砖产值,其比重逐年增加,到2020年达到14.7%以上；供热产值最小,其比重也是在逐年增加的,2020年达到5%以上；因此,中平能化集团坑口电厂应该增加发电量,提高发电产值,从而增加企业效益。正是由于发电量逐年相对减少,企业能源消耗总量以较小的速度逐年增加,其中能耗以矸为主,占总能牦的50%左右：可以进一步提高矸石消耗比例,降低甚至停止低质煤的消耗,降低能耗成本,提高企业利润。在污染物的排放方面,中平能化集团坑口电厂控制较好,但是对二氧化碳的排放控制需要进一步加强。3、通过对三种不同方案下中平能化集团坑口电厂低碳经济系统仿真结果进行对比分析可知,目前中平能化集团坑口电厂低碳经济发展状态并不是最可取的,企业发展低碳经济是要在保证企业经济效益的同时,减少高碳能源消耗,降低温室气体排放。通过调控参数的改变与组合得到不同的低碳经济发展方案,根据不同方案的仿真结果中平能化集团坑口电厂可以调整能源结构,即提高矸石利用比例,减少低质煤消耗比例,降低能耗成本；同时增加科技投资和环保投资,提高能源利用率和污染物控制系数,控制各种污染物和二氧化碳的排放量,最终实现电厂低碳经济的和谐发展。4、通过建立坑口电厂低碳经济系统动力学模型,对中平能化集团坑口电厂低碳经济发展状况进行模拟仿真,得出坑口电厂低碳经济发展的调控措施应该从以下几个方面进行：(1)加强能源管理体系建设,包括进厂煤管理、节电管理、设备运行管理等。(2)采取节能技术改造和污染控制措施。(3)营建一个有利于坑口电厂节能减排的良好外部环境,从而有效引导坑口电厂减排的逐步演化。
【作者】唐韬；
【导师】姚书振；汤尚颖；
【作者基本信息】中国地质大学，资源产业经济，2014，博士
【副题名】以中平能化集团为例
【关键词】坑口电厂；低碳经济；系统动力学；仿真；调控；

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