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网站首页低碳经济(低碳经济与节能减排论文)
《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》去年底公布，今年已经有一些省份陆续出台“地方版”。“双碳”给地方经济的发展指出新方向，绿色低碳产业纷纷崛起。各地面临怎样的机会，又将面对什么问题？
新京报贝壳财经记者采访了华北电力大学经济与管理学院赵新刚教授。
绿色低碳产业将成未来国民经济重要驱动力之一
新京报贝壳财经：当前许多省份开始积极发展绿色低碳产业。未来绿色低碳产业规模有多大？这会不会成为国民经济的重要驱动力之一？
赵新刚：目前，我国已有多个省市自治区开始大力发展绿色低碳产业。发展绿色低碳产业，一方面，不仅是我国国民经济与社会发展的内在要求，而且是全面服务国家碳达峰碳中和战略、践行绿色低碳理念和推动经济高质量发展的自觉行动；另一方面，也是深度融入国内国际双循环，实现产业结构高级化发展的战略举措。所以，绿色低碳产业将会成为未来我国国民经济发展的重要驱动力之一，这一点毋庸置疑。
根据中外主流研究机构测算，为实现我国“双碳”目标，需投入的资金规模大约在150万亿到300万亿元，依据乘数效应，绿色低碳经济的总体规模将有望达到数百万亿。显然，这一预测结果在某种程度上具有其科学合理性，但也存在不足之处，如尚未考虑逆全球化、地缘冲突和新冠疫情等因素对宏观经济和产业经济产生的不利冲击，以及后疫情时代我国为重启经济而对财政政策、货币政策与产业政策的动态调整。因此，这一预测结果，尚难以全面且科学地反映我国国民经济与社会发展的中长期动态演进趋势。
有序降碳和能源供应的平衡很关键
新京报贝壳财经：在降碳的过程中，各地要注意什么？对于能源外调大省，有没有一些措施来平衡有序降碳和能源供应？
赵新刚：我们需要明确“双碳”目标，不但是一个环境目标，而且是一个经济目标。实现“双碳”目标，应该将生态治理和发展绿色低碳产业有机结合起来，走一条生态和经济协调发展、人与自然和谐共生之路。
当前，我国各地区的经济结构和产业结构是多年发展所积累的结果，是由各地区的资源禀赋和功能定位等因素决定的。我国的能源净输出大省（如内蒙古、山西、陕西、新疆、四川等）基本位于中西部地区，其传统能源和可再生能源资源较为丰富，但经济发展水平相对较为落后。考虑到我国能源供需的逆向分布特征以及现有配套输送通道趋于饱和的状态共同制约着可再生能源电力的输送这一现实问题，对于能源外调大省而言，如何平衡有序降碳和能源供应是一个亟须解决的关键问题。
首先，应该明确降碳过程会不可避免地对地方经济产生影响，传统能源产业的低碳转型不仅是技术问题，而且还面临着稳经济、保就业的挑战。所以，在降碳过程中，需要综合考虑各地区在经济结构、产业结构、能源消费、排放特征以及经济增长与碳排放脱钩进度上的差异。
其次，应该提升技术创新水平并持续优化能源结构。可以充分利用当地可再生能源资源，构建系统的低碳技术发展体系和低碳能源供应体系，积极运用低碳技术改造和升级传统能源产业，从而实现能源供给侧的低碳转型，形成可再生能源既基本满足能源需求增量又规模化替代化石能源存量的能源生产消费格局。由此，才能在实现新旧动能转换时期，培育低碳经济增长动能和创造低碳就业，解决降碳对地方经济产生的不利冲击和可能带来的结构性失业问题。
最后，应大力开发国家核证自愿减排量（CCER）项目并积极主动参与碳交易，在保证能源供给安全的前提下通过CCER交易实现碳抵消和碳收益。目前，我国的碳交易市场中，CCER供需偏紧，导致其价格上涨趋势显著。因此，对于能源输出大省而言，大力开发CCER项目并积极主动参与碳交易，不失为平衡有序降碳和能源供给的科学选择。
地方经济会开始新的调整或重新洗牌
新京报贝壳财经：有些省域面临降碳压力，有的省域GEP资源丰富，具有发展低碳产业的条件。未来，地方经济会不会开始新的调整或重新洗牌？
赵新刚：“双碳”目标强调生态治理与经济发展和谐共进，重构了各地生态环境与经济发展之间的关系，为地方经济实现绿色低碳高质量发展指明了方向。“绿水青山就是金山银山”，经济发展和生态治理之间是相辅相成并可以相互转化的。因此，为正确处理经济发展与生态治理的关系，既要在推动经济发展的基础上加强生态治理，又要在加强生态治理基础上推动经济发展。由此，资源禀赋的差异决定了各地经济发展面临不同的战略机遇与挑战。对于生态系统生产总值（GEP）资源富集地区，可凭借GEP资源优势大力发展绿色低碳产业，从而培育经济增长新动能。对于面临降碳压力地区，则应当协同推进生态治理与经济发展，科学设计减碳路径并有序调整高碳产业，努力提升技术创新水平与低碳减排的研发投入，积极主动参与碳交易，从而以较低的社会成本实现“双碳”目标。
因此，未来一段时间，地方经济会不可避免地开始新的调整或重新洗牌。但是，在此过程中，决不能搞“一刀切”，要充分考虑各地区资源禀赋和产业分工的客观现实，不能突破国家经济安全、产业安全和能源安全底线。
警惕产业转型中出现空心化与同质化问题
新京报贝壳财经：各地在发展绿色低碳经济中会不会盲目上马、急于求成，要注意什么？
赵新刚：实施国家碳达峰碳中和战略，必将重塑我国的经济结构、产业结构、能源结构和区域发展格局，对我国建立健全绿色低碳产业体系具有重大意义与深远影响。但是，这是一个渐进过程，不能一蹴而就。必须立足国情，坚持稳中求进，不能脱离实际、急于求成，搞运动式“减碳”、踩“急刹车”。为了保障民生和经济稳定，各地在实现碳中和碳达峰目标以及发展绿色低碳经济中，应注意以下几个方面：
一是统筹考虑生态治理与经济发展之间的关系。现阶段中国发展低碳经济的主要内容还是要以传统产业的低碳化为主，而不是盲目提高低碳产业占比，压缩传统产业的生存空间。
二是妥善处理绿色低碳经济发展中的效率与公平问题。绿色低碳经济发展是对地区和产业发展格局的一次重构，必须处理好不同地区（先发地区与后发地区）和不同产业（高碳产业与低碳产业）的效率与公平关系。一方面，为了促使后发地区能够在践行“双碳”目标中发挥重要作用，应科学分析其在绿色低碳经济产业链和价值链中分工并享有公平待遇。另一方面，考虑到部分高碳产业在保障国民经济与社会稳定发展中承担着“压舱石”的关键作用，脱离实际，盲目要求其提高碳排放效率而忽略当前我国的基本国情和现实需求是不公平的。
三是要科学分析低碳产业投资的“挤出效应”。增加低碳产业投资将会不可避免地导致高碳产业投资的减少。在尚不能明确低碳产业投资的“挤出效应”之前，激进的降碳规划与措施有可能会因其挤出效应而导致经济增速放缓。因此，不仅需要考虑低碳产业投资的乘数效应，更应该衡量其产生的“挤出效应”。
四是重视可能出现的产业空心化与同质化问题。“双碳”目标的实现需要安全的产业链作为支撑，盲目扩大低碳产业而忽视传统产业将导致产业转型中出现空心化与同质化问题。
一方面，部分传统产业如制造业的发展空间将受到严重挤压并导致以制造业为中心的物质生产和资本，大量转移到国外，使物质生产在国民经济中的地位明显下降，造成国内物质生产与非物质生产之间的比例关系严重失衡。另一方面，各地为了尽快达到排放标准，可能会同时在一些短期见效快的项目上进行投资，从而导致出现低水平重复建设、地方保护主义和恶性竞争现象，进而影响不同地区在产业结构优化方面的协同发力，并妨碍国家整体经济结构的低碳转型。
因此，各地需要明确，新的低碳产业的发展离不开传统产业的支持。为此，各地区应该依托当地资源禀赋和现有的产业结构，在不严重危害现有产业链安全的前提下，推进绿色低碳产业的发展，以避免出现产业的空心化和同质化问题，从而在降碳的同时确保产业安全。
新京报贝壳财经记者 白华兵 编辑 陈莉 校对 柳宝庆
图为被动式超低能耗建筑社区——高碑店列车新城。 河北省住房和城乡建设厅供图
中新网石家庄1月13日电 (赵丹媚李晓伟)今年，多地省级政府工作报告对“双碳”做出部署。一方面，调结构、转动能，让传统产业焕发新生机；另一方面，不断发展清洁能源，积极完善可再生能源装备产业链，赋能高质量发展。
河北两会正在进行中。河北省政府工作报告提出，2023年，该省将深化排污权、用能权交易改革。发展绿色低碳产业，扩大被动式超低能耗建筑规模，倡导绿色生活方式，加快形成绿色低碳新风尚。
过去一年来，河北推进低碳发展。该省以钢铁企业为突破口，在重点行业开展环保绩效创A，引领企业深度减排、绿色转型。优化能源结构，新增可再生能源装机1400万千瓦。深化降碳产品价值实现机制改革，排污权交易量、交易金额居全国前列。
能源产业是内蒙古起家的产业，更是当家的产业。内蒙古自治区主席王莉霞12日在作政府工作报告时表示，煤炭、油气这些地下宝藏不能挖出来就拉走，一定要在内蒙古大地上转化增值。要坚持以新能源带动新工业，锚定“两率先”“两超过”目标，加快大型风光基地和源网荷储、风光制氢等场景项目建设，力争并网装机2500万千瓦以上，建成拓展场景应用规模1000万千瓦以上。
此外，能源大省山西的政府工作报告也将深入实施减污降碳扩绿增长行动纳入2023年重点工作。报告提出，有序开展碳达峰山西行动。科学控制能源、工业、交通、建筑等领域碳排放，加快先进适用节能低碳技术研发和产业化应用。巩固生态系统固碳作用，提升生态碳汇增量。探索能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的有效方式。
山西省政府工作报告提出，未来五年，山西煤炭先进产能占比达到95%左右，新能源和清洁能源装机占比达到54%。按照上述目标要求，山西将全力推动能源消费革命、供给革命、技术革命、体制革命和对外合作，加快煤炭和煤电、煤电和新能源、煤炭和煤化工、煤炭产业和数字技术、煤炭产业和降碳技术一体化发展，积极创建全国能源革命综合改革试点先行区。(完)
来源： 中国新闻网
2022年8月2日至5日，“六百光年杯”第十五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛在津举行。本届大赛作为节能减排全民行动的重要组成部分，由“教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会”指导，由“全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会”主办，天津大学承办，六百光年智能科技公司协办。
在8月3日举行的开幕式上，中国工程院院士、天津大学校长金东寒；中国科学院院士、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会主任、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主任、西安交通大学何雅玲；中国科学院院士、南方科技大学赵天寿；中国工程院院士、浙江大学高翔；天津市委教育工委委员、天津市教育委员会副主任罗延安；全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会副主任、北京科技大学张欣欣教授；全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会副主任、浙江大学骆仲泱教授；天津六百光年智能科技有限公司张尹路董事长以及来自教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会、国务院学位委员会第八届动力工程及工程热物理学科评议组和全国各高校的领导和专家出席了开幕式。开幕式由天津大学副校长巩金龙主持。
金东寒致辞
金东寒致开幕辞。他首先表达了对参会领导、专家和各高校参赛师生的欢迎。他表示，节能减排是党中央、国务院作出的重大决策部署，是立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局，推动经济社会发展全面绿色转型的重要举措。作为“节能减排学校行动计划”的重要内容，“全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛”历经十五载，已经成为全国颇具导向性、示范性和影响力的大学生科技竞赛之一。本次大赛是贯彻落实习近平总书记和党中央决策部署的具体行动，也是提升青年学子自主创新能力的生动实践。大赛为高校学子搭建了互动交流的平台，提供了展示自我的机会，更是对每一位参赛学子能力与素质的全面检验。他衷心希望在挖掘优秀作品的同时，参赛师生能通过大赛增长见识、开阔眼界，将专业所学融会贯通、学以致用，为推动经济社会绿色转型、促进高质量发展贡献智慧和力量。同时，希望更多企业关注人才培养，为学生科技创新提供资源和平台，积极参与创新创业教育改革，为青年学生的成长成才开辟更广阔的天地。
何雅玲致辞
何雅玲致开幕辞。她表示，创新是一个民族和国家的希望所在。节能减排竞赛自开办以来，创新一直就是孜孜追求的目标，大学生是创新的生力军，应该发挥自己应有的作用。她介绍了本届大赛在组织、宣传、传承和发扬方面形成的三大特色：一是凝练精神文化，彰显价值追求：大赛凝练出“节能减排，主动作为；实践创新，交融育人”，并以“点亮生命之光，绽放生命之魂”为主线，贯穿大赛始终和所有环节。同时衍生了吉祥物、主题曲、科普出版物等文化产品。将科技活动与历史及人文价值关联起来，扩大了社会影响力。二是创新组织模式，践行服务理念：本届大赛进行了一系列的活动方案创新，如设立社会实践调查类单独赛道、境外高校以及企业奖等单独赛道等。三是鼓励学科交叉、携手交融育人：大赛鼓励学科交叉、产学结合，引导各方力量聚焦大赛主题，切实践行“交融育人”。她号召青年人要有时不我待的紧迫感和舍我其谁的责任感，努力学习，积极实践，努力使自己成为国家的栋梁人才，把自己的青春奋斗融汇进我国创新发展的伟大事业中。
罗延安致辞
罗延安在开幕式致辞中首先代表天津市教委对大赛主办方及承办方表示谢意。他表示，节能减排，承载的不仅是环境保护，更是经济社会可持续发展、科学发展的未来。近年来，天津市始终把节能减排作为推进生态文明建设、推动高质量发展的重要抓手，扎实开展节能工作，取得了积极成效。此次竞赛的举行，在大学生中间很好地宣传了节约能源、保护环境的生产生活理念。他预祝大赛圆满成功。
巩金龙主持开幕式
赞助企业及学生代表发言
张尹路在开幕致辞中对天津六百光年智能科技有限公司进行了介绍。他表示，企业作为社会的重要组成部分，有责任为社会发展贡献公益力量。他希望今后可与广大致力“节能减排、绿色能源”的有志青年携手，不仅在技术上追求创新，在管理思想上更要追求价值凝练，为中国的“3060”目标奉献自己的能量。
参赛学生代表天津大学机械工程学院2019级工业设计专业王晓桐同学宣读了竞赛承诺。
此外，在开幕式上，天津大学北洋合唱团刘治余、唐艺芸演唱了此次大赛的主题曲：《点亮生命》。
金东寒宣布竞赛决赛开幕。
大赛开幕
经过为期两天的终评，厦门大学的“‘蓝’能可贵——双碳目标下的海洋能发电装置设计”、天津大学的“‘醇暖车开’一种用作电动汽车辅助热源的甲醇多孔介质燃烧器”、西安交通大学的“‘迎风’而上 — 一种基于寄生换热器的高效抑霜除霜智能控制装置”等10所高校的10件作品获特等奖，65所高校的138件作品获一等奖，135所高校的227件作品获二等奖，449所高校的1164件作品获三等奖。
学生现场展示作品
学生现场展示作品
决赛从8月2日开始至5日结束，期间还举办了获奖作品展、“节能减排·创新未来”主题论坛，“点亮生命之光、绽放生命之魂”大赛历届回顾展等活动。
参赛师生嘉宾合影
在5日举行的闭幕式上举行了大赛的颁奖仪式。参加闭幕式的嘉宾有何雅玲院士；全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会副主任、中国科学技术大学党委书记舒歌群教授；东南大学党委副书记邢纪红教授；天津大学副校长巩金龙教授；张欣欣教授；骆仲泱教授；上海交通大学王如竹教授；张尹路董事长等。闭幕式由浙江大学俞自涛教授主持。
参赛师生嘉宾合影
第十五届大赛专家委员会主任、天津大学科研院院长王天友教授做竞赛的总结报告。大会还公布了能源动力类专业百篇优秀本科毕业论文（设计）获奖名单。
第十六届全国大学生节能减排大赛将由东南大学承办，闭幕式上还举行了会旗交接仪式。
据悉，作为教育部落实国家“节能减排全民行动计划”的重要举措，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛以“节能减排、绿色能源”为主题，紧密围绕国家能源与环境政策，紧密对接国家和区域重大发展需求，在教育部的直接领导和广大高校的共同努力下，参与度越来越高，覆盖面越来越广，社会影响力越来越大，已成为促进高校创新创业人才培养的重要平台。通过该赛事的举办，大学生节能环保意识、科技创新意识和团队协作精神得到增强，大学生创新设计能力、工程实践能力和社会调查能力得以提升。在竞赛中，能源、资源、电气、建筑、社会、经济、机械、化工等多个领域的节能减排作品集中亮相，进行创意比拼，充分展示了节能减排理论与实践结合的创新成果，为实现双碳目标集聚创新力量。
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来自世界冠军的邀约：欢迎你，新天大人
跟小天一起
本文刊载于《中国科学院院刊》第8期“科技与社会”，原文标题《关于城市生活垃圾处理碳减排的系统研究》
龙吉生* 杜海亮 邹 昕 黄静颖
上海康恒环境股份有限公司
近年来，随着世界经济快速发展，全球生活垃圾产生量年年攀升。世界银行预测，到 2050 年，全球生活垃圾年产生量将达 34 亿吨，较 2016 年将增长约 70%（图 1）。中国作为世界第二大经济体，在 2020 年仅城市生活垃圾清运量已达 2.35 亿吨，相比 2010 年，近 10 年间增长了约 49%。经济高速发展遭遇垃圾围城的困境，生活垃圾的减量化、资源化和无害化处理受到广泛关注。
图 1 全球各地区生活垃圾产生量及增长预测
各国对城市生活垃圾处理主要有回收、填埋和焚烧等方式。其中，焚烧处理在发达国家应用最为广泛。2018 年，欧盟 28 国生活垃圾焚烧处理比例达 26.6%，而在日本，2019 年可燃垃圾几乎 100% 通过焚烧的方式被处理。
我国的生活垃圾焚烧行业也经历了从无到有的过程。2000 年前，由于缺乏垃圾焚烧设备制造技术、设计、运行经验和相关政策、标准，我国绝大部分城市主要以填埋方式处理生活垃圾。自 2000 年城市生活垃圾焚烧处理成套设备被列入《关于公布<当前国家鼓励发展的环保产业设备(产品)目录>（第一批）的通知》起，我国垃圾焚烧处理行业迎来发展机遇。2011 年发布的《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见的通知》中进一步明确了国家大力推广垃圾焚烧发电技术，到 2020 年，我国已经形成以焚烧为主的生活垃圾处理方式（图 2）。
图 2 中国生活垃圾填埋处理量与焚烧处理量及碳排放统计数据
垃圾焚烧发电替代垃圾填埋，降低了温室气体（甲烷）排放，具有碳减排效益。2004—2020 年，随着我国垃圾焚烧处理量的迅速增加，垃圾处理碳排放量逐年递减（图 2）。至 2030 年预测垃圾处理碳排放量为 -4256 万吨 CO2，碳减排效益明显。
综上，在碳中和背景下，本文将对我国现有城市生活垃圾处理现状进行系统的分析与思考，并提出生活垃圾处理行业节能减排降碳关键技术与模式，为《园区碳达峰碳中和实施路径专项报告》等促进行业碳减排发展的报告和政策编制提供借鉴与参考。
1 基于垃圾分类的城市生活垃圾处理全过程碳减排分析
垃圾分类方式
随着垃圾分类普遍推行，各地垃圾分类方式多样，有二分法、三分法、四分法和五分法等，其中四分法为主流分类方式。以上海为例，生活垃圾被分为可回收物、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾 4 类。同时建立分类投放、分类收集、分类运输和分类处理的垃圾处理系统。
然而，四分法在实施过程中仍存在诸多问题：
1. 前端居民分类投放缺乏有效管理和监督；
2. 在收运环节，存在前端分类但后续混运，或统收统运等打击民众积极性的问题；
3. 前端若未分出不可燃物，在处理环节则将使得焚烧发电厂投资大、耗能多；
4. 湿垃圾处理厂长期稳定运行待验证，大量的剩余可燃物仍要焚烧处理，渗沥液（沼液）多且难处理。
针对上述问题，结合国外成功案例和中国国情，本文对 3 种典型垃圾分类模式进行研究分析（图 3）。模式 1 为现行四分法，模式 2 将四分法干垃圾中不可燃部分单独分出，模式 3 将干垃圾和湿垃圾根据能否燃烧分为可燃垃圾和不可燃垃圾，其中滤水后厨余为可燃垃圾。
图 3 3 种典型垃圾分类模式
不同分类模式的全生命周期成本分析
为系统评价不同分类体系综合能效情况，本节以全生命周期视角针对干湿（模式 1）、干湿不可燃（模式 2） 、可燃不可燃（模式 3）等分类模式进行综合能效对比分析。垃圾全生命周期包括垃圾分类投放、分类收集、分类运输、分类处理和资源回收等环节设计。
以 1000 吨/日的生活垃圾处理量为例，对不同分类模式垃圾组分及收运设备的折旧年限进行了如表1所示的假设，运用生命周期评价法（life cycle assessment， LCA）法对 3 种分类模式的输入、输出物质及全生命周期成本进行分析。成本包括湿垃圾处理厂及焚烧厂运营成本、收运成本、融资成本；收入包括电力、油脂、炉渣。在 3 种模式中，干垃圾/可燃垃圾进行焚烧发电，净化工艺包括烟气净化、废水处理、飞灰螯合等，炉渣外送出售；湿垃圾处理包括餐厨处理和厨余处理、产生渗沥液产沼发电、油脂回收出售、废渣入炉焚烧、处理系统所需用电及蒸汽来源于焚烧系统；不可燃垃圾进行填埋处理。
表 1 生活垃圾分类模式的基础条件
对表 1 的测算结果如表 2 所示，在输入/输出方面，模式 3 加强了厨余滤水，垃圾收运过程中的渗沥液产量减少约 60 吨/日；同时，模式 3 的发电效率最高，约为 32.06 万度/日。在全过程成本方面，模式 1、模式 2 和模式 3 全过程成本依次降低，模式 3 的总成本最低，约为 387.7 元/吨。相比模式 1、模式 2，模式 3 的经济环境效益更加显著：
1. 渗沥液产量减少，收运处理环节的臭气问题将得到极大解决；
2. 垃圾热值提高，配置高参数焚烧发电技术，燃烧更充分，可降低烟气初始浓度，极大降低二次污染控制方面的压力；
3. 可减少惰性物质进入收运处理环节，避免不可燃垃圾进入焚烧系统带来的热损失；
4. 较低的全过程成本有利于减轻垃圾处理的财政压力，便于垃圾处理收费政策的实施。
表 2 生活垃圾分类模式对比表（以 1000 吨 / 日为例）
生活垃圾分类末端处理的碳减排分析
本文应用《中国产品全生命周期温室气体排放系数集 （2022年）》排放系数，参考丹麦大学开发的EASEWASTE/EASETECH 模型分析方法对生活垃圾分类末端处理方式的碳减排效益进行比较分析。结果表明，在填埋为主、沼气部分回收发电的情景下排放当量为 0.61 吨 CO2/吨垃圾；在焚烧为主、灰渣填埋的情景下排放当量为-0.12 吨 CO2/吨垃圾，相比填埋处置，垃圾焚烧发电碳减排效益显著 ；当垃圾按干湿分类后，采取厨余垃圾厌氧发酵、可燃垃圾焚烧、其他垃圾填埋处理的组合处理方式，该情景下排放当量为 -0.068 吨 CO2/吨垃圾，较之混合垃圾焚烧，碳减排效益反而有所下降。同时，对垃圾分类的可回收物进行回收利用，碳减排效益明显。以塑料为例，虽然在回收过程中会产生碳排放，但是回收利用后带来的排放当量为-0.24 吨 CO2/吨垃圾。提高可回收物的回收利用比例，可大大减少碳排放。
由此看来，垃圾分类带来的碳减排效益主要是可回收物的回收利用和垃圾焚烧发电替代填埋。因此，在垃圾分类模式下，垃圾焚烧发电厂高效低碳运行意义重大。
2 高效低碳垃圾焚烧发电厂的建设与运营
生活垃圾焚烧厂碳减排分析与思考
生活垃圾中的碳源分为生物碳源和化石碳源两部分，采用焚烧处置时，生物碳源的排放仅参与大气碳循环，其排放系数为 0 ，因此焚烧的碳排放主要来源于垃圾中化石碳燃烧。垃圾焚烧发电替代垃圾填埋，降低了温室气体（CH4 等）排放，同时垃圾焚烧发电可替代传统火电发电，具有潜在的碳减排属性。
生活垃圾焚烧厂碳减排分析采用的 CCER 方法学为：CM-072-V01，多选垃圾处理方式。
生活垃圾焚烧厂减排量计算公式如下：
ERy = BEy - PEy-LEy
其中，ERy 为减排量（吨 CO2）；BEy 为基准线排放（吨 CO2）；PEy 为项目排放（吨 CO2）；LEy为泄漏排放（吨 CO2）。其中，基准线排放包括生活垃圾进入填埋场产生的排放、火力发电产生的排放及其他方式供热产生的排放；项目排放量包括生活垃圾焚烧化石碳源产生的排放、渗沥液处理过程中产生的排放及添加辅助燃料产生的排放。生活垃圾焚烧厂不考虑泄露排放。
随着垃圾分类实施，焚烧厂入炉生物碳比例减少，化石碳比例增加，使得焚烧厂碳排放量增加。除此，我国现行《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》（GB50869-2013）未对导排填埋气强制性要求集中燃烧或利用，在 CCER 方法学计算基准中，该法规下填埋气回收率 fy 取 0；而实际上，我国目前受控较好的厌氧填埋场沼气收集率在 60%—80% 之间，因此若将来标准对 fy 根据实际排放数据修订，则填埋场实际排放入大气中的温室气体量大大降低。另外，随着火电行业技术改进，区域碳排放强度基准线也有所下调。
面对以上 3 种变化，生活垃圾焚烧厂碳减排面临新的挑战，因此在碳中和背景下，焚烧厂应不断探索更优的技术促进低碳排放，其中包括炉排大型化、提高热利用效率及发电效率等。
提高焚烧炉单炉垃圾处理规模
炉排炉处理规模增加可提高单炉垃圾处理能力，降低项目投资、运行及维护成本，同时提高锅炉热效率和吨垃圾发电量，实现经济及减碳效益的双赢 。
选取国内 15 座已投运垃圾焚烧厂，其中 1 座单炉规模 250 吨/日，6 座单炉规模 600 吨/日，7 座单炉规模 750 吨/日，1 座单炉规模 800 吨/日，采用 CCER 方法学计算案例焚烧厂碳减排量并取平均值，单炉规模 800 吨/日较 250 吨/日减排量增加 0.08 吨 CO2/ 吨垃圾（图 4）。截至 2020 年 1 月，全国 700 吨/日以上炉排台数 178 台，处理能力约 13.4 万吨/日；800 吨/日以上炉排台数 26 台，处理能力约 4.2 万吨/日。假如 750 吨/日炉排改造使用 800 吨/日炉排，则年碳减排量可增加约 90 万吨。此外，我国 700 吨/日以下炉排约近 1000 台，若后续改造采用大型化炉排，年碳减排量将达数百万吨。
图 4 不同单排炉排规模碳减排量对比
采用高参数与蒸汽再热技术
国内常规生活垃圾焚烧厂发电效率约为 22%，提高发电效率可增加生活垃圾焚烧厂吨垃圾碳减排效益，而采用高参数、中间再热技术是目前高效发电发展方向之一。取不同蒸汽参数设计值基于 CCER 方法学对某项目碳减排量进行计算（图 5），采用次高压中温参数 6.4 MPa/450℃ 较常规中压中温参数 4 MPa/400℃ 吨垃圾发电量提高 16.3%，发电效率上升明显，碳减排量增加近 0.04 吨 CO2/吨垃圾。
图 5 某项目不同蒸汽参数下碳减排量（CCER）
由上文分析可知，垃圾焚烧发电采用更高参数并结合再热技术则可以进一步提高发电效率，进而提高吨垃圾碳减排效益。高参数再热技术在欧洲有部分项目应用，例如德国 Rüdersdorf 焚烧厂使用炉内再热技术后发电效率达到 29.9%，主蒸汽参数 9 MPa/420℃；荷兰阿姆斯特丹 AEB 焚烧厂采用炉外再热技术发电效率达到 30% 以上，主蒸汽参数为 13.0 MPa/440℃。康恒环境河北三河项目采用了首台国产千吨大炉排以及全球首台中温超高压蒸汽、炉外除湿耦合再热双缸汽轮发电机组，主蒸汽参数 13.5 MPa/450°C，大炉排、超高参数及炉外再热技术的联合使用使全厂发电效率 30% 以上，碳减排量增加近 0.10 吨 CO2/吨垃圾，全厂年碳减排量增加约 7.3 万吨。2020 年中国进厂垃圾焚烧量达 1.46 亿吨，入炉垃圾量估算约 1.17 亿吨，我国不同地区入炉吨垃圾发电量分布范围为 366—467千瓦时/吨垃圾，假设国内 50% 以上垃圾焚烧厂采用高参数及蒸汽再热技术，全厂电效率从 22% 提高至 30%，则每年可多发约 89 亿度电，年碳减排量可增加近 500 万吨 CO2。
热电联产提高全厂热利用效率
以某处理规模 600 吨/日的焚烧厂为例，年垃圾处理量 21.9 万吨，年渗沥液处理量 4.38 万吨，年柴油耗量 108 吨。本项目供热后可替代部分燃气锅炉的供热量，从而减少了燃烧天然气产生的碳排放量。不供热工况下年上网电量 0.727 亿度，年对外供热量 0；供热 10 吨/小时工况下年上网电量 0.567 亿度，年对外供热 19.6 万吉焦；供热 20 吨/小时工况下年上网电量 0.407 亿度，年对外供热 39.2 万吉焦。按照 CCER 方法学结合热电联产对该厂进行碳排放计算，不同工况基准线排放量和项目减排量如图 6，其中基准线排放量中生活垃圾进入填埋场产生的排放采用 10 年期平均值。
图 6 某生活垃圾焚烧厂热电联产基准线碳排放量和碳减排量
该厂供热 20 吨/小时相比不供热工况下碳减排量增加 0.02 吨 CO2/吨垃圾，该厂年减排量增加 4510 吨CO2。2020 年中国垃圾焚烧量达 1.46 亿吨，若都采用热电联产，则年碳减排量可增加近 300 多万吨，如能进一步利用汽机乏汽以及烟气余热对外供热，还将产生更大的碳减排效益。
炉排大型化、高参数、热电联产技术的碳减排效益都十分可观，但在实际应用场景中，三者存在能效的重合性而不可简单叠加。同时，不同技术应用也存在一些客观条件的限制，如炉排设计规模应结合项目所在地垃圾清运量，高参数设计需考虑垃圾热值，热电联产需保证项目周边有稳定热用户等。因此，在建设垃圾焚烧发电设施的前期规划和设计时应综合考虑利用垃圾焚烧发电供热、碳减排等功能，合理统筹优化项目规模设计及周边热源规划，充分提高项目碳减排效益。
3 零碳/负碳静脉产业园区模式研究
固废单独处理存在的问题
在传统模式中，生活垃圾无害化处理设施、危险废弃物处置设施、工业固废处置设施、电子废弃物回收设施等项目独立运行。在废弃物产量不断增大、环评标准提高、邻避效应等压力下，单独处理项目在选址及环评等方面都承受着巨大压力。同时，单独运行项目在废物的收运、再生利用、最终处置等全过程面临的环境风险较大，污染物控制难度高、成本大，且项目资源利用率及土地利用率很低。
协同处理实现物质和能量双循环
静脉产业园是以生活垃圾焚烧为核心，集市政污泥、医疗垃圾、餐厨垃圾、厨余垃圾、建筑垃圾、电子垃圾等废弃物一体化处理的新型工业园区（图 7）。园区综合考虑各类城市废弃物处理处置的工艺路线、技术衔接、废物交换利用等，对各产业进行包括道路系统及基础设施建设在内的空间合理布局，构建园区整体秩序，在保证环境安全的前提下实现物质与能量双循环，是构建资源节约型、环境友好型社会的有效手段。
图 7 静脉产业园示意图
以康恒环境珠海静脉产业园为例（图 8），生活垃圾焚烧发电厂是全区的电力供应中心，焚烧产生的蒸汽用于污泥干化、餐厨垃圾厌氧发酵、动物尸体及医疗垃圾的高温蒸煮，同时，焚烧厂还能协同处理厨余、污泥及医疗废物处理后的固渣；厨余垃圾厌氧发酵产生的沼气进入焚烧厂燃烧发电；废水、废热进行回收循环利用。在园区外，焚烧产生的炉渣和建筑垃圾进行资源化再生用于环保建材行业；厨余和动物尸体提炼出的油脂进行出售循环利用。废弃物间的协同处理降低了系统投资和运行费用，促进了循环经济，降低了碳足迹。例如，垃圾焚烧厂向园区内其他单元提供电力和蒸汽，减少这些设施外购电量和蒸汽量，降低运行成本，有效减少温室气体排放。园区年用电量为 0.727 亿度（实现减排约 36350 吨 CO2），年用热为 0.255 万吨蒸汽（实现减排约 895 吨 CO2）。
图 8 珠海静脉产业园物质和能量循环图
静脉产业园碳减排效益——以湿垃圾协同处理为例
本文根据《中国产品全生命周期温室气体排放系数集 （2002年）》选取相应系数，对单独处理和静脉产业园协同处理模式下湿垃圾的碳排放量进行计算对比。在单独处理模式中，厨余垃圾进行厌氧发酵处理，处理后的残渣进行填埋。在协同处理模式中，厨余垃圾厌氧发酵后，厨余残渣进入焚烧厂焚烧。根据表 1 信息，取湿垃圾比例为 24%，厨余垃圾厌氧后固渣占湿垃圾的 40%。
单独处理的碳排放：
ERIN = mk × φAD + mk,residue × φL
协同处置的碳排放：
ERCO =mk × φco
其中，ERIN 为单独处理时的排放量（吨 CO2）；mk 为厨余垃圾质量（吨）；φAD 为厨余垃圾厌氧消化排放系数，取-0.027 吨 CO2/吨垃圾；mk,residue 为厨余垃圾厌氧消化后的残渣质量（吨）；φL 为垃圾填埋排放系数，取 0.612 吨 CO2/吨垃圾；ERCO 为协同处置排放量（吨CO2）；φco 为协同处置排放系数，取 -0.068 吨 CO2/吨垃圾。
以 2020 年为例，厨余垃圾总量为 5 371 万吨。
单独处理碳排放：
ERIN=[5371×（-27.54）+5371×0.4×612.64]/1000 =1165.5 万吨 CO2 。
协同处理碳排放：
ERCO=[5371×（-67.8）]/1 000= -365.2 万吨 CO2 。
计算结果（图 9）表明，湿垃圾在单独处理时排放为正，厨余垃圾在与焚烧厂进行协同处置时排放为负。若 2020 年全国湿垃圾协同处理后，将减少碳排放 1500 万吨，2030 年这一数据将超过 2000 万吨，协同处理的碳减排效益显著。
图 9 单独处理与协同处置下的湿垃圾碳排放比较
4 结论与建议
1
近 20 年来，我国生活垃圾焚烧发电已成主要垃圾无害化处理方式，垃圾焚烧发电替代垃圾填埋，降低温室气体（CH4）排放，碳减排效益明显。现有方法学测算结果表明，2004 年、2010 年、2020 年、2030 年我国垃圾处理（焚烧+填埋）年 CO2 排放量分别为 4041 万吨、5021 万吨、-518 万吨、-4256 万吨，垃圾焚烧碳减排潜力巨大。
2
炉排大型化、高参数、热电联产技术均具有巨大的碳减排效益。在 2020 年焚烧处理规模条件下，应用上述技术后年碳减排量的增加量分别为 90 万、500 万、300 万吨 CO2，不同技术需结合项目条件因地制宜实施。
3
静脉产业园模式实现了不同固废单元协同处理，既有利于污染的集中控制，又有利于资源的最大化利用，促进循环经济，减少碳排放。若 2020 年全国湿垃圾均协同处理，将减少碳排放 1500 万吨 CO2，2030 年这一数据将超过 2000 万吨。
4
建议在垃圾焚烧发电厂的前期规划和设计阶段，垃圾热值和处理量满足条件的情况下，优先提高单炉垃圾处理规模，并采用高参数设计，在提高锅炉热效率和吨垃圾发电量的同时，显著提高项目碳减排效益。
5
建议充分调研垃圾焚烧发电厂周边热源规划和热用户需求，规划多种形式热能利用方式，如管道供热、移动供热等，应优先利用垃圾焚烧发电厂对周边热用户进行供热，提高项目经济效益与碳减排效益。
6
建议多源城市固废采用静脉产业园模式进行协同处置，在园区内实现物质与能量双循环，进而实现城市固废处置全过程减碳效益最大化。同时，响应国家“一带一路”倡议，建议在东南亚等发展中国家推广应用，为全球固废处理的碳减排贡献中国方案。
龙吉生 上海康恒环境股份有限公司首席科学家，国家重点研发计划“固废资源化”重点专项项目负责人，国务院政府特殊津贴专家，福冈大学客座教授。专注垃圾焚烧发电与污染物控制技术近 30 年，完成国家及省部级研究课题 6 项，授权专利 86 项，发表论文 40 余篇、参编著作 4 部。曾获教育部科技进步奖一等奖、华夏建设科学技术奖一等奖，带领团队获得国家科技进步奖二等奖。
文章源自：龙吉生, 杜海亮, 邹昕, 等. 关于城市生活垃圾处理碳减排的系统研究. 中国科学院院刊, 2022, 37(8): 1143-1153.
DOI： 10.16418/j.issn.1000-3045.20220325001
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