一种用于煤炭消费区域分配方法

摘要

一种用于煤炭消费区域分配方法，涉及煤炭节能环保领域，解决现有技术无法实现对煤炭消费区域进行合理分配，导致环境污染严重的问题，采用文献分析法对煤炭消费数据及大气污染物排放量进行统计，分别获得煤炭消费数据及大气污染物排放量的统计数据；根据获得统计数据，构建大气污染物排放量与煤炭消费数据之间的量化关系式，并根据量化关系式进行分析；根据分析结果以及根据不同污染物排放量设定不同的减排目标值，并根据不同的减排目标值，计算大气污染物排放控制目标值；根据获得大气污染物排放控制目标值，计算煤炭消费控制目标值，根据煤炭消费控制目标值进行分配。本发明以大气汚染排放限制为前提条件来约束煤炭消费，优化煤炭消费布局。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤炭消费区域分配方法。

背景技术

煤炭消费作为大气污染防治重要环节之一，具有至关重要的作用，因此对煤炭消费布局的研究工作是形势所需。我国对煤炭消费的总量控制政策取得一定成效，但以大气污染防治目标为量化约束条件控制煤炭消费总量的措施却是空缺，明确的区域煤炭消费目标还未制定，关于区域的煤炭消费布局研究也很少，而区域的煤炭消费总量控制却是实现国家煤炭消费总量控制的有效途径。因此，为探索大气污染约束下的各省份煤炭消费控制目标，进一步实现大气污染约束下各省份煤炭消费布局的优化，迫切需要开展此领域的相关技术工作。

纵观国内外对大气污染防治及煤炭消费的研究，不难发现其研究内容的难度越来越深，研究对象也越来越具体。由于国内外经济发展及技术水平的不同，研究成果进展也有不同。国外的研究成果针对性较强，比较偏向于选取特定的部门或者有限的区域，比如交通部门、港口、机场等等，对所取范围选择适用的研究方法，注重针对性及精确度；另外鉴于国外开展研究时间较早，所运用的模型和方法也较为先进，这也为能源环境领域的研究奠定了基础，对国际上的相关研究产生了重要影响，具有一定的借鉴作用和启迪意义。然而，国外的研究缺陷在于仍然没有一套适用性较高的研究体系，在污染物总量分配机制和煤炭消费预测上的研究均为个别区域内的案例，将煤炭消费与大气污染物联系的研究也较少，且很少有涵盖了各部门、各区域、各行业的全局性的研究实例，这可能跟国外因煤炭消费产生的污染程度不同而缺少对相关研究的关注度有关。而且，由于国情有别，国外研究所选取的区域范围内的经济发展及自然条件等也各有差异，因此其研究方法的适用性有一定的局限。

国内对煤炭消费与大气污染防治的研究较多使用模型分析的方法，通过不同情景设定，对于污染物的排放进行了约束值的计算，考虑了经济增长和环境约束，对大气污染物排放控制目标的设定有一定的借鉴意义。尤其是以区域环境质量达标为前提条件的研究是有必要的，但由于我国国土辽阔，人口众多，区域自然环境、资源禀赋及经济发展差异大，污染情况复杂，要得到较为精确，具体详细的研究结果则难度颇大。比如对大气污染物排放与煤炭消费总量控制方面的研究，多为笼统的减排目标或是给出对策性的建议，没有对全国区域的总量控制目标进行更为深入的研究。除了个别研究对国家进行区划，分中部、东部、西部等区域提出粗略的减排目标，却依然缺乏对省区的大气污染排放限制设定，对煤炭消费的研究上也是如此，关于煤炭消费布局策略的研究较少，更多的是对煤炭消费控制的政策性建议，或是单独省份及区域的煤炭消费研究。而在对煤炭消费的分配研究上，以发达国家为标准的划分方法对于我国的适用性还有待商榷，我国的经济仍处于发展中阶段，根据与发达国家标准对比得来的控制目标，可能会影响经济的发展。因此，在燃煤消费控制的分配上还需要提出兼顾经济发展与大气环境质量要求的分配方法，大气污染约束与煤炭消费布局之间也需确立具体的量化关系。

总之，综合国内外的研究，不管是对大气污染物总量的区域分配、煤炭消费区域分配，抑或是大气污染物与煤炭消费之间的相互量化约束关系，都还处于一种有进展而无明确统一结果的状态。作为横亘在我国面前且亟需解决的问题，煤炭消费的污染问题需要得到更深层次的研究。

发明内容

本发明为解决现有技术无法实现对煤炭消费区域进行合理分配，导致环境污染严重的问题，提供一种用于煤炭消费区域分配方法。

一种用于煤炭消费区域分配方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、采用文献分析法对煤炭消费数据及大气污染物排放量进行统计，分别获得煤炭消费数据及大气污染物排放量的统计数据；

步骤二、根据步骤一获得统计数据，构建所述大气污染物排放量与煤炭消费数据之间的量化关系式，并根据所述量化关系式进行分析；

步骤三、根据步骤二的分析结果以及根据不同污染物排放量设定不同的减排目标值，并根据所述不同的减排目标值，计算大气污染物排放控制目标值；

步骤四、根据步骤三获得的大气污染物排放控制目标值，计算煤炭消费控制目标值，根据煤炭消费控制目标值进行分配。

本发明的有益效果：本发明所述的方法，将大气污染与煤炭消费之间明确联系起来，以大气汚染排放限制为前提条件来约束煤炭消费，优化煤炭消费布局，才能在实现煤炭合理消费的前提下优化区域环境质量，进而实现全国大气环境质量的改善。

(1)建立全国及各省大气污染物排放与煤炭消费之间的量化关系，并对关系式进行分析，说明所建立的方程对两者关系的解释能力和关系式本身的含义。通过煤炭结构与大气污染物排放之间的关系分析，进一步说明煤炭消费的组成部分对大气污染物的不同贡献度。

(2)对2020、2030年的大气污染物控制目标进行分析，通过不同方法对全国及各省份大气污染物控制目标进行设定，并对研究方法及结果进行对比分析，最终选取经过最恰当方法所得到的污染物减排目标值。

(3)结合大气污染约束条件及实际GDP预测结果，根据大气污染物与煤炭消费之间的量化关系，对全国及各省的2020、2030年的煤炭消费总量进行预测，进而对全国及各省的煤炭消费总量预测结果进行多角度分析。

(4)针对全国及各省的大气污染防治目标及煤炭消费目标的预测结果与分析，从大气环境约束性分析，在区域煤炭消费总量控制、煤炭消费结构优化调整及煤炭消费市场化调控等层面提出一系列煤炭消费布局优化对策，为我国的大气污染防治及煤炭的合理消费提供借鉴与可行性方法。

具体实施方式

具体实施方式一、本实施方式为一种用于煤炭消费区域分配及布局的方法，通过对大气污染状况和煤炭消费状况进行分析，构建全国及各省份大气污染物与煤炭消费之间的量化关系。利用情景分析法、回归分析法、差别化削减法等方法，对我国及各省份2020年、2030年的大气污染物排放目标和社会经济产值进行中长期的设定和预测。

在此基础上，以阶段性的污染物减排约束条件为依据，对全国及各省的煤炭消费量进行了预测，最终分别得到2020年、2030年煤炭消费的全国总量控制目标及省区的煤炭消费布局情况。

具体方法如下：

第一步，采用文献分析法对我国的大气污染物排放和煤炭生产消费的现状及政策进行分析。结果发现，我国大气污染总体情况有所好转，区域的联防联控及非电力行业污染物控制政策仍需加强；我国煤炭的赋存与消费地区分布存在错位，煤炭产消不平衡，非电力耗煤占比较高，煤炭的清洁利用率较低，首先需要在重视区域煤炭消费控制、煤炭消费结构调整。

第二步，利用Excel、Matlab对相关数组进行拟合，得到全国及各省的大气污染物与煤炭消费之间的关系。最后确定，从全国层面看，大气污染物排放量与煤炭消费量存在二次函数和指数关系。从各省区层面看，大气污染物排放强度与煤炭消费强度之间存在一元二次函数关系，且大部分省份关系式呈倒U型曲线。全国及各省均呈现非电力污染物排放强度大于电力污染物排放强度的特征。

第三步，根据情景分析法、混合加权法、差别化削减法，采用一元二次关系模型对2020、2030年大气污染物排放量进行目标设定。结合各省实际GDP预测及污染物排放目标，以全国煤炭统计数据为基础预测的2020年、2030年全国煤炭消费总量可分别达37～40亿吨、41～45亿吨左右，分别取40亿吨、45化吨为最终控制目标；不考虑地区间煤炭消费的重复因素，从各省区角度预测的煤炭消费的名义汇总值分别达58亿吨、75亿吨左右，东部、中部及西部的煤炭消费量占比分别为40％、29％、31％左右及39％、30％、31％左右。假设国家采取更有力的政策，经调整，此名义汇总值分别降到44亿吨、50亿吨左右。东部、中部及西部的比例分别为32％、29％、39％左右及28％、30％、42％左右，中、东部比例较过去均有下降，西部占比则明显上升。

第四步，根据步骤三获得的大气污染物排放控制目标值，计算煤炭消费控制目标值，根据煤炭消费控制目标值进行分配。对大气环境的约束性分析，主要从大气污染和碳排放的约束性两方面进行；加强煤炭的区域协同控制，促进煤炭消费向西部地区布局。

具体实施方式二、本实施方式为具体实施方式一所述的一种用于煤炭消费区域分配及布局的方法进行全国区域分配及布局的实施例：

首先，统计2001～2012年全国煤炭消费量与主要大气污染物排放量，建立如下方程。y为煤炭消费量(单位：吨)，x为大气污染物排放量(单位：万吨)。

表1-1全国大气污染物排放总量与煤炭消费总量的关系

其次，考虑到不同角度下的污染物排放控制策略有所区别，因此本实施方式对全国大气污染物的排放控制有两方面：

(1)基于国家相关的环保规划内容，按照污染物总量控制要求，将SO

(2)环境质量达标；主要基于环境质量达标的相关研究，使我国80％以上城市空气质量达到《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准的要求，至少要使我国二次颗粒物的气态前体物和一次颗粒物的排放量在2010年的基础上削减40％～50％；另外，以全国城市PM

表1-2不同情况下的大气污染物控制目标

最后，根据2020年、2030年大气污染物排放的设定值，可分别计算煤炭消费控制目标，所得结果如表1-3所述，利用SO

表1-3 2020、2030年全国煤炭消费总量预测

从全国煤炭消费总量预测结果来看，所得到2020年的煤炭消费结果(37～40亿吨)和国家能源发展规划中2020年煤炭消耗41亿吨目标相比较为严格；如果按照要达到碳排放峰值所需实现的工业化和城镇化程度，我国能源消费总量还需增加30亿吨标煤左右，根据规划中39亿吨的煤炭消费目标，即使2030年煤炭消费占比下降至45％以下，预期的煤耗仍会大大突破40亿吨，增长至45亿～50亿吨，并将长期处于该高位平台区间。因此，2030年的煤炭消费预测结果(41～45亿吨)也处在实际发展中煤炭消费量的合理范围之内且可能严于实际煤炭消费需求。但从国家煤炭消费总量预测层面出发，考虑到未来社会实际发展需求，大气污染约束下2020年、2030年我国煤炭消费总量的范围控制分别控制在41亿吨左右、45亿吨左右会更接近国家发展需求的目标值，有一定的可达性。但若考虑经济发展需求等综合因素，自上而下的煤炭消费总量目标还有待和分省煤炭控制目标的汇总值之间进行平衡衔接。

具体实施方式三、本实施方式为具体实施方式一所述的一种用于煤炭消费区域分配及布局的方法进行省域分配及布局的实施例：

首先，统计2000～2012年30个省区主要煤炭消费量、大气污染物排放量及历年GDP，建立如下方程，表中y为煤炭消费强度(单位：吨/万元)，x为大气污染物排放强度(kg/万元)。

表2-1各省区SO

表2-2各省区烟粉尘排放强度与煤炭消费强度之间的关系式

其次，进行各省区域的大气污染控制目标设定；

按照各省相关的规划目标、重点区域减排规划以及大气污染防治计划等等要求，结合重点区域减排目标，以取最严格控制目标的原则调整各省减排目标，在此基础上对2020、2030年的大气污染物控制目标进行分阶段设定。对减排目标分析，假定各省污染物按省规划的减排比例进行等比例递减，其中无相关规划的按全国减排比例递减；比如，对于SO

表2-3各省区2020、2030年大气污染物控制目标

由于预测GDP和实际GDP存在区别，因此，以2015年为基准，可假定未来10年国家经济实际增速不超过7％。若以2000年价格为基准，按照经济发达地区、经济中等发达地区、经济欠发达地区对全国31个省份进行分区，再以2015年GDP为基准，分别以6％、7％、8％的经济增速进行省区GDP预测。预测结果如下表(见表2-4)，经统计，国家2020年、2030年的实际GDP总量分别为70亿元、121亿元，2020年实际GDP相比于2013年的实际GDP年均增长约7.6％、2030年的实际总GDP相比2020年年均增长5.6％，符合未来国家实际总GDP约7％左右的增长速度及随时间推移GDP增速减缓的趋势。

表2-4各省区2020年、2030年GDP预测

最后，进行煤炭消费布局预测，根据对各省2020年、2030年大气污染物排放目标的预测以及分省实际GDP预测，可将已知量代入关系式，计算的煤炭消费量如下表(见表2-5)。

表2-5大气污染约束下各省区2020、2030年的煤炭消费量

利用SO