公務(wù)員期刊網(wǎng) 論文中心 正文

淺析農(nóng)業(yè)發(fā)展中的低碳經(jīng)濟(jì)模式

前言:想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了淺析農(nóng)業(yè)發(fā)展中的低碳經(jīng)濟(jì)模式范文,希望能給你帶來(lái)靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。

淺析農(nóng)業(yè)發(fā)展中的低碳經(jīng)濟(jì)模式

作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國(guó),在降低CO2排放強(qiáng)度的同時(shí),千方百計(jì)地減少CO2的排放總量,有助于降低資源環(huán)境的約束。另外中國(guó)還面臨糧食安全和18億畝耕地紅線以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的土地需求,能源安全、結(jié)構(gòu)和效率,城鄉(xiāng)收入差距加大和以工哺農(nóng)體系不完善的三農(nóng)問(wèn)題,節(jié)能降耗與環(huán)境保護(hù)等諸多問(wèn)題。

1從源頭避免高碳排放

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中絕大多數(shù)產(chǎn)品的原料都有多種來(lái)源,同時(shí)也對(duì)應(yīng)著多種不同的匹配性工藝過(guò)程。不同的原料和工藝過(guò)程對(duì)應(yīng)不同的CO2排放,針對(duì)具體的應(yīng)用對(duì)象開(kāi)發(fā)和選擇適宜的原料和工藝,能夠從源頭上避免產(chǎn)生不必要的CO2排放。這是目前CO2減排最有效的途徑,主要通過(guò)國(guó)家政策和稅收、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí),以及合理的能源定價(jià)機(jī)制和能源產(chǎn)品價(jià)格來(lái)引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)。以燃煤發(fā)電為例,選擇低灰精煤和合理的過(guò)??諝庀禂?shù)就能有效降低煙氣量,減少無(wú)效熱量外排,從而提高煤的利用率、減少CO2的排放。同樣采用循環(huán)流化床燃燒發(fā)電、RGCC和多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電、超臨界發(fā)電等均能達(dá)到上述目的。以合成甲烷工藝為例,選擇褐煤和長(zhǎng)焰煤采用燃?xì)庑偷聂斊鏍t氣化和循環(huán)流化床分級(jí)熱解氣化要比合成型的氣流床氣化生產(chǎn)的合成氣甲烷含量高(約10%左右)、氧耗低;合成甲烷時(shí)產(chǎn)生較難利用的低溫?zé)嵩礈p少10%以上。從整個(gè)合成甲烷工藝核算,前者煤的利用率高、能耗和氧耗低,同樣規(guī)模的合成甲烷,自然就減少了CO2的排放。對(duì)于循環(huán)流化床分級(jí)熱解氣化,固態(tài)排渣相對(duì)換熱容易,水封用水量較低,加之循環(huán)流化床分級(jí)熱解氣化相對(duì)魯奇爐氣化合成氣不含煤焦油,不會(huì)產(chǎn)生含酚廢水,因此循環(huán)流化床分級(jí)熱解氣化合成甲烷的工藝過(guò)程能耗更低,更有利于避免高碳排放。另外煤化工發(fā)展含氧化合物燃料和多聯(lián)產(chǎn)工藝、民用燃料采用天然氣、大力發(fā)展核能、水電、風(fēng)能和生物能、化工行業(yè)大力實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)等均能實(shí)現(xiàn)從源頭避免高碳排放。

2過(guò)程減少碳排放

在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過(guò)程中,開(kāi)采、生產(chǎn)、使用和終端產(chǎn)品消費(fèi)等各個(gè)階段都需要能耗,都存在能源使用效率。我國(guó)目前萬(wàn)元GDP能耗水平與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大差距,物理能耗水平約比國(guó)際先進(jìn)水平高20%~30%左右。例如2007年,我國(guó)每千瓦時(shí)供電耗煤比國(guó)際先進(jìn)水平高44g標(biāo)煤,每噸鋼能耗水平比國(guó)際先進(jìn)水平高58kg標(biāo)煤,每噸水泥綜合能耗水平比國(guó)際先進(jìn)水平高31kg標(biāo)煤,分別高出14%、10%和24%。另外生產(chǎn)的產(chǎn)品利用率偏低,又變相地增加了能耗。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),使用高效節(jié)能的工藝設(shè)備、高效適宜的催化劑和合理使用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品均能實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗,減少終端產(chǎn)品的使用量。減少終端產(chǎn)品的使用量就是相應(yīng)減少了產(chǎn)品生產(chǎn)量,避免生產(chǎn)這部分產(chǎn)品產(chǎn)生的能耗。節(jié)能降耗自然就減少了CO2的排放,這是目前CO2減排最容易實(shí)現(xiàn)、成本最低并且具有較大收益的途徑,在國(guó)家政策強(qiáng)制下均能通過(guò)企業(yè)自身調(diào)整和改造來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于現(xiàn)代煤化工的龍頭———大型煤氣化來(lái)說(shuō),空分是投資和能耗均占?xì)饣に?0%左右的必不可少的過(guò)程,其產(chǎn)品主要是液氧,副產(chǎn)的液氮只需使用部分產(chǎn)量,其余的均被低效利用或排放。如果采用深冷分離為主的梯級(jí)分離工藝,大部分氮?dú)饨M成在低壓端就作為產(chǎn)品氣外送,無(wú)需經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)高能耗加壓,最終產(chǎn)品主要是液氧和部分液氮,工藝所需的高壓氧氣通過(guò)泵液體低能耗加壓即可滿足。這樣大大降低了空氣壓縮機(jī)的處理量和能耗,從而達(dá)到降低氣化工藝投資和能耗的目的。利用化石能源花費(fèi)巨大的能耗和成本生產(chǎn)的氮肥,由于我國(guó)化肥產(chǎn)品落后、使用工藝不當(dāng)和不合理施肥,利用率僅有30%左右,不到發(fā)達(dá)國(guó)家的一半,不僅造成了浪費(fèi),而且造成了嚴(yán)重的面源污染。如將現(xiàn)有的化肥改造為緩控增效肥料,并采用相應(yīng)的耕作模式,就可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)以及化肥使用效率,從而減少了肥料的消費(fèi)量和生產(chǎn)這部分肥料的所產(chǎn)生CO2排放。化工行業(yè)合理選擇高效催化劑以及分離、反應(yīng)、換熱和泵送高效節(jié)能設(shè)備,采用調(diào)頻技術(shù)等可以大幅度降低能耗。蒸餾是化學(xué)加工工業(yè)中首選的均相體系分離技術(shù),也是目前總能耗最大的化工分離過(guò)程。如將梯形垂直長(zhǎng)條帽罩與規(guī)整填料有機(jī)結(jié)合的NS傾斜長(zhǎng)條立體復(fù)合并流塔板用于改造F1浮閥塔板,閥孔動(dòng)能因子高達(dá)34,開(kāi)孔率高達(dá)40%以上(國(guó)內(nèi)外目前塔板最大開(kāi)孔率僅為20%左右),提高處理能力2倍以上(目前國(guó)內(nèi)外最高提高70%)、降液管通過(guò)能力3倍以上,降低板壓降30%以上,同時(shí)提高板效率30%以上,操作彈性為4倍,解決了塔器大型化塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)和安裝難題,這在國(guó)內(nèi)外尚屬首例。各行各業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)和產(chǎn)品枚不勝舉,這是目前我國(guó)實(shí)現(xiàn)CO2減排的最有效途徑,僅需要相關(guān)部門(mén)和協(xié)會(huì)優(yōu)化集成,加大推廣力度。

3終端的固定與儲(chǔ)存

經(jīng)濟(jì)活動(dòng)只要消耗資源和能源,必然會(huì)產(chǎn)生碳排放,沒(méi)有絕對(duì)的零碳排放過(guò)程。由于化石能源使用量劇增,自然界碳循環(huán)每年出現(xiàn)約257億tCO2的過(guò)剩,逐年累計(jì)引發(fā)了日益變化無(wú)常的全球氣候問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和學(xué)者為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化,普遍關(guān)注、研發(fā)和實(shí)施CO2的捕集與封存,這是迫不得已和最終解決CO2減排的方法,也是實(shí)施起來(lái)成本過(guò)高,并且技術(shù)不成熟,存在諸多的風(fēng)險(xiǎn)和次生災(zāi)害。

實(shí)際上,解決人為排放的CO2過(guò)剩,除了被動(dòng)地減少CO2產(chǎn)生量,更為積極的措施是加快碳利用,增加CO2消耗量,主動(dòng)減少CO2的過(guò)剩,從而在碳循環(huán)中實(shí)現(xiàn)碳平衡。這是突破碳減排對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響,實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)同時(shí)快速發(fā)展的積極有效途徑。這既是個(gè)技術(shù)問(wèn)題,也需要建立國(guó)內(nèi)碳市場(chǎng),通過(guò)合理的碳交易,對(duì)企業(yè)間、行業(yè)間和地區(qū)間CO2排放的不平衡,找到一個(gè)較好的解決辦法。目前盡管中國(guó)GDP已超過(guò)日本成為第二,但人均很低,仍處于發(fā)展中,經(jīng)濟(jì)還不完善,生活還不富裕,然而中國(guó)已成為世界第一大CO2排放國(guó),并逐年遞增。發(fā)展經(jīng)濟(jì)與減排成為我國(guó)兩難的選擇,加之存在國(guó)家能源安全、糧食安全、耕地與城鎮(zhèn)化和工業(yè)化、以工哺農(nóng)、三農(nóng)問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)等戰(zhàn)略性難題,被動(dòng)采取減少CO2產(chǎn)生量的捕集與封存措施,將會(huì)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和上述諸多難題的解決帶來(lái)限制和障礙。

針對(duì)我國(guó)的國(guó)情和發(fā)展的現(xiàn)狀,結(jié)合國(guó)際碳減排的機(jī)制,不同CO2濃度的工業(yè)排放可采用不同的減排與固碳措施?,F(xiàn)階段,對(duì)于工礦企業(yè)主要排放源的低濃度CO2,可以采取低成本的異地生物固碳減排措施,加快碳循環(huán)和碳固定。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)CO2實(shí)際排放量的減排,同時(shí)可以改良土壤增加有效耕地面積,大量增加糧食和生物質(zhì)能,從而在逐步提高人民生活水平的前提下,低成本大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),同時(shí)兼顧解決國(guó)家能源安全、糧食安全、耕地與城鎮(zhèn)化、以工哺農(nóng)、三農(nóng)問(wèn)題、淡水資源不足和環(huán)境保護(hù)等戰(zhàn)略性難題,滿足我國(guó)今后較長(zhǎng)時(shí)間的減排要求,提高我國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的實(shí)際能力和國(guó)際地位。

對(duì)于如煤化工和石灰等行業(yè)排放的高濃度CO2(90%以上),采用捕集技術(shù)回收,通過(guò)制造干冰、用作合成尿素、水楊酸、環(huán)碳酸酯和聚碳酸酯等的原料以及CO2驅(qū)采油、農(nóng)業(yè)大棚CO2氣肥等,都是成本和能耗較低、減排和經(jīng)濟(jì)效益較好的方法。對(duì)于數(shù)量多、分布廣的如發(fā)電和中小鍋爐等排放的低濃度CO2(小于16%),工礦企業(yè)現(xiàn)階段無(wú)需采用集中固碳處理,可以利用國(guó)內(nèi)碳交易實(shí)現(xiàn)異地化低成本固碳。根據(jù)我國(guó)目前的土地分布、土壤組成、農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀和生物能源地發(fā)展,以及工農(nóng)業(yè)發(fā)展不平衡和剪刀差等具體情況,對(duì)于低濃度CO2煙氣,工礦企業(yè)可按照CO2排放量,將用于集中固碳處理的投資和操作費(fèi)用,拿出來(lái)反哺農(nóng)林業(yè)。政府或相關(guān)機(jī)構(gòu)把這部分資金集中起來(lái),用于改造中低產(chǎn)田,提高糧食單產(chǎn)、品質(zhì)和生物質(zhì)產(chǎn)量;改良非耕地、鹽堿灘涂、沙漠化和重金屬污染等退化土壤,利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)種植適宜的速生能源植物和農(nóng)作物,發(fā)展碳匯林和牧草或改造退化草原,充分利用太陽(yáng)能,加快碳循環(huán),增加CO2消耗量,主動(dòng)減少CO2的過(guò)剩,從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)平衡。同時(shí)又大幅度提高有效耕地面積和生物質(zhì)能源產(chǎn)量,熱解生產(chǎn)生物原油,增加了農(nóng)民的收入,降低了企業(yè)CO2減排的成本,從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、政府和社會(huì)的多贏。這個(gè)方法可以簡(jiǎn)單概括為一條工藝路線:企業(yè)出資形成碳匯基金———投資農(nóng)林業(yè)———改良土壤、增強(qiáng)碳匯能力———增加糧食和生物質(zhì)產(chǎn)量———通過(guò)工業(yè)熱解生產(chǎn)生物質(zhì)原油———多方受益。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源燃料時(shí),無(wú)需考慮生物質(zhì)作為食品時(shí)所需顧及的轉(zhuǎn)基因和有毒有害微量物質(zhì)問(wèn)題,轉(zhuǎn)基因物種在產(chǎn)量提高、種植地域和污染土壤修復(fù)中均能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。生物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)是最好的碳利用出路和產(chǎn)品,從而加快了碳循環(huán),實(shí)現(xiàn)了碳循環(huán)平衡。

另外,利用生物質(zhì)不到7d的快速腐化生產(chǎn)腐植酸,作為有機(jī)肥提高土壤的腐殖質(zhì),有利于提高土壤肥力和保肥保水性,進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。將我國(guó)絕大多數(shù)土壤腐殖質(zhì)含量不足1%提到2%左右,這也將是一個(gè)千億噸級(jí)的土壤安全儲(chǔ)碳方式。

4結(jié)語(yǔ)

(1)針對(duì)具體的應(yīng)用對(duì)象和原料提出了開(kāi)發(fā)和選擇適宜的原料和工藝,從源頭上避免產(chǎn)生CO2排放的措施,是目前CO2減排最有效的途徑。

(2)提出在能源開(kāi)采、生產(chǎn)、使用和終端產(chǎn)品消費(fèi)全過(guò)程中節(jié)能降耗,從過(guò)程減少CO2排放的措施,是目前CO2減排最容易實(shí)現(xiàn)、成本最低并且具有較大收益的途徑。

(3)針對(duì)不同濃度CO2廢氣采用不同的適宜捕集、利用和固定措施,提出了我國(guó)現(xiàn)階段工礦企業(yè)通過(guò)國(guó)內(nèi)碳交易,利用異地生物固碳的低成本減排措施,在確保經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、逐步提高人民生活水平的前提下,工農(nóng)業(yè)合作,合理利用CO2,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),兼顧解決國(guó)家能源安全、糧食安全、保護(hù)耕地與城鎮(zhèn)化、以工哺農(nóng)、三農(nóng)問(wèn)題、淡水資源不足和環(huán)境保護(hù)等戰(zhàn)略性難題,實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、政府和社會(huì)的多贏,能夠滿足我國(guó)今后較長(zhǎng)時(shí)間的減排任務(wù),從而提高我國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的國(guó)際地位。

作者:田原宇 喬英云 單位:中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省高校低碳能源化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室