導語：重(zhong)點行(xing)業(ye)減(jian)(jian)污(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)碳(tan)協同(tong)(tong)增(zeng)效(xiao)(xiao)是(shi)落實我國“雙碳(tan)”目標的(de)重(zhong)要舉(ju)措(cuo)，需求十(shi)分迫(po)切。鋼鐵、水(shui)泥、火電等重(zhong)點行(xing)業(ye)大氣污(wu)(wu)(wu)(wu)染物與CO2排放量巨大，跨介質復合污(wu)(wu)(wu)(wu)染嚴重(zhong)、排放機理(li)(li)復雜(za)，行(xing)業(ye)減(jian)(jian)污(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)碳(tan)面臨協同(tong)(tong)效(xiao)(xiao)應機理(li)(li)不明、理(li)(li)論與方法體(ti)系不完善(shan)等挑(tiao)戰。同(tong)(tong)時，重(zhong)點行(xing)業(ye)節(jie)能(neng)減(jian)(jian)排指標日益增(zeng)多、日趨(qu)嚴格，同(tong)(tong)樣面臨巨大的(de)減(jian)(jian)污(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)碳(tan)壓力。亟需開展科學(xue)研究，解答“如何(he)表征減(jian)(jian)污(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)碳(tan)協同(tong)(tong)效(xiao)(xiao)應及優化路徑”和(he)“如何(he)揭示效(xiao)(xiao)率的(de)空間(jian)異質性及精準管(guan)理(li)(li)路徑”兩(liang)大科學(xue)問題(ti)，完善(shan)細化工業(ye)減(jian)(jian)污(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)碳(tan)實施路徑，以期(qi)為推進行(xing)業(ye)減(jian)(jian)污(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)碳(tan)協同(tong)(tong)增(zeng)效(xiao)(xiao)提供參考(kao)。

一、減污降碳協(xie)同(tong)效應及路徑優化：構建研(yan)究(jiu)路線

為回答上述科學問題，研(yan)究(jiu)團隊構建了工業減污降碳(tan)協同路(lu)徑研(yan)究(jiu)技術路(lu)線（圖），在以(yi)下四方面開展(zhan)了系(xi)列科學研(yan)究(jiu)，具(ju)體(ti)框架如下：

圖(tu)(tu). 研究技術路(lu)線圖(tu)(tu)

1、工業減污(wu)降碳(tan)綜合措施(shi)的(de)系統模擬(ni) 

以2017年(nian)(nian)為(wei)基準年(nian)(nian)，2025/2030/2035年(nian)(nian)為(wei)優(you)化年(nian)(nian)，研(yan)(yan)究(jiu)團隊搭建了基于自底向上(shang)建模（原料-工(gong)藝-措施-產品/廢棄物）的(de)鋼(gang)鐵、水(shui)泥、火(huo)電等工(gong)業重點(dian)行業三類(lei)七(qi)項減污降碳管(guan)(guan)理措施系(xi)統（表1），并識別(bie)了9項共性技(ji)術(shu)。研(yan)(yan)究(jiu)團隊通過(guo)計(ji)算進一步實(shi)現(xian)了傳統三類(lei)六項管(guan)(guan)理措施（行業規模控制、原料-產品結構升級(ji)、主體(ti)工(gong)藝結構升級(ji)、清潔(jie)生產技(ji)術(shu)推(tui)(tui)廣、末端治理技(ji)術(shu)推(tui)(tui)廣、共生技(ji)術(shu)推(tui)(tui)廣）的(de)節能、減排和經濟效益(yi)的(de)數值化表征。

表1. 工業減污降碳管理措(cuo)施系統

2、工業(ye)減污(wu)降碳路徑(jing)高維多目(mu)標優化(hua)

基(ji)于行業(ye)污染(ran)(ran)物和(he)碳(tan)排(pai)放的(de)沖突(tu)關(guan)系（碳(tan)/污染(ran)(ran)物減排(pai)導致其他環境指標(biao)(biao)排(pai)放的(de)提升）與其共生效益普遍并存的(de)科學認(ren)知，研究團隊(dui)創立了協(xie)同效應理論，通過優化(hua)變(bian)量（175項減污降(jiang)碳(tan)措施）、目標(biao)(biao)（18維）、約束條(tiao)件(jian)（邏輯(ji)、工藝-技術匹配等5項約束）等模型(xing)輸入，在基(ji)于行業(ye)協(xie)同節能減排(pai)優化(hua)模型(xing)中引入基(ji)于目標(biao)(biao)分解的(de)NSGA-II-ELECTRE-III復合算(suan)法，并利用基(ji)于Vague集的(de)不同目標(biao)(biao)偏好(hao)樣本篩選，最終形成綜合優化(hua)路徑。

3、工業(ye)地市級(ji)減污降碳(tan)管(guan)理(li)效率評估

基于(yu)各(ge)行業產能(neng)分布、主(zhu)體(ti)工藝設(she)備結構、末端治理技術效率等多源數據，研究團隊測(ce)算各(ge)地市的能(neng)耗(hao)、碳排(pai)放(fang)(fang)及污染排(pai)放(fang)(fang)現狀，設(she)定(ding)投(tou)入產出(chu)變(bian)量(liang)，并利用基于(yu)松弛變(bian)量(liang)的求解(jie)方法，識別各(ge)行業效率較(jiao)高地區。

4、地市(shi)級減污(wu)降碳實施路徑及效益測(ce)算

研究(jiu)團(tuan)隊(dui)設置了不同(tong)碳(tan)達(da)峰目標情景(jing)（2025年前(qian)達(da)峰、2030年前(qian)達(da)峰），提出地市級減(jian)(jian)污降碳(tan)實施路徑，并評估了火(huo)電行業各地市在2019-2035年減(jian)(jian)污降碳(tan)效益(yi)及經濟成本。

二、減污降碳(tan)協(xie)同效應(ying)及(ji)路徑優化(hua)：分析研究結果

研究(jiu)團隊利用(yong)上述技術路線開展(zhan)了系列研究(jiu)，得(de)出以下四個主(zhu)要結(jie)論：

1、節能和減(jian)污目標實現路徑呈現較(jiao)大(da)差異

就減污降碳管理(li)(li)措施(shi)而(er)言，行(xing)業規模控(kong)制和(he)共(gong)(gong)生(sheng)技(ji)(ji)術推(tui)廣(guang)措施(shi)對實現節能(neng)目標貢獻較大；原料-產品結構升級和(he)共(gong)(gong)生(sheng)技(ji)(ji)術推(tui)廣(guang)措施(shi)的二(er)氧(yang)化硫減排效果較好(hao)；末(mo)端治理(li)(li)技(ji)(ji)術推(tui)廣(guang)的氮氧(yang)化物和(he)煙粉塵減排效果較好(hao)。此外，共(gong)(gong)生(sheng)技(ji)(ji)術推(tui)廣(guang)措施(shi)顯(xian)著拓展了節能(neng)減污空間。

2、需加(jia)強重點(dian)減污降碳協同措施的推(tui)廣(guang)及應用(yong)

應注重重點減(jian)污降碳(tan)措(cuo)施的推廣(guang)（表2），并關注部分措(cuo)施目(mu)標沖(chong)(chong)突(tu)風險（如生物質燃(ran)料應用技術的碳(tan)減(jian)排-節能目(mu)標沖(chong)(chong)突(tu)，氫能還(huan)原鐵、大型煤(mei)電機組等(deng)設備的節能減(jian)排-經濟收(shou)益沖(chong)(chong)突(tu)）。

表2. 工業減污(wu)降碳重點(dian)推廣措施

3、不同地市的行業(ye)減污降碳管理(li)效率存在(zai)明顯差異(yi)

對于(yu)(yu)鋼鐵行(xing)業，煉鐵工(gong)(gong)序在京津冀(ji)地區(qu)減(jian)污降(jiang)(jiang)碳管理效(xiao)率(lv)較高(gao)；對于(yu)(yu)水泥(ni)行(xing)業，熟料(liao)煅燒工(gong)(gong)序在長江中下游城市群效(xiao)率(lv)較高(gao)；河套平原和東(dong)南沿海(hai)城市的火電行(xing)業減(jian)污降(jiang)(jiang)碳效(xiao)率(lv)較高(gao)，但(dan)由于(yu)(yu)該地區(qu)屬于(yu)(yu)高(gao)能耗/排放地區(qu)，潛力空間和經濟性未(wei)必顯(xian)著。

4、應因(yin)地制(zhi)宜(yi)制(zhi)定減污降碳目(mu)標及(ji)實(shi)施路徑 

對(dui)于火電行業(ye)(ye)，需科(ke)學推斷火電行業(ye)(ye)各地(di)(di)市碳達(da)峰(feng)時(shi)間，制定差異(yi)化的(de)(de)達(da)峰(feng)時(shi)間目(mu)(mu)標(biao)，實(shi)施一(yi)地(di)(di)一(yi)策，推進有條件(jian)地(di)(di)市率先達(da)峰(feng)，對(dui)于在2030年前(qian)達(da)峰(feng)有風險(xian)的(de)(de)94個(ge)地(di)(di)市，合理制定目(mu)(mu)標(biao)，避免“沖鋒(feng)式(shi)”減排(pai)，支撐“雙碳”目(mu)(mu)標(biao)全局統籌、科(ke)學有序推進。

三(san)、未來(lai)研究展(zhan)望

上(shang)述研究為(wei)行業(ye)減(jian)污降(jiang)碳管理(li)及政策制定(ding)提供了決策支(zhi)撐，未來我國應持續開展相關研究，在“雙碳”目(mu)標約(yue)束下的工(gong)業(ye)減(jian)污降(jiang)碳管理(li)平臺開發(fa)、自(zi)上(shang)而下模(mo)型(xing)與自(zi)底向上(shang)模(mo)型(xing)的耦合連接、CCUS工(gong)藝(yi)系(xi)統(tong)優化調控及區域應用路徑研究三方面(mian)加強(qiang)工(gong)作（表3），全面(mian)推進減(jian)污降(jiang)碳工(gong)作。

表3. 未來研究工作

聲明：本文轉自清(qing)華大學碳中(zhong)和研究院，作者溫(wen)宗國，本文版權歸原作者所有，不代表本網站(zhan)觀點，僅供學習交流之用，不做商業用途。如文中(zhong)的(de)(de)內容、圖片、音頻(pin)、視頻(pin)等存在第三方的(de)(de)在先知識產權，請及時聯系我們刪除。