煤基产业园区物质能量代谢与碳排放研究.pdf

摘要

面对全球日益严峻的温室效应，我国提出了“碳达峰”和“碳中和”的重大国家

战略决策。煤炭作为我国主要的能源，以煤为基地的煤焦化、煤电、煤化工产业具有

“高产值、高能耗、高排放”的特征，在煤基产业聚集的煤基产业园区面临严峻的减

污降碳任务。山西省作为煤炭资源大省和全国能源革命综合改革试点，肩负着推进全

国能源革命的重要使命，山西境内以煤炭生产加工为核心的煤基产业园煤炭资源消

耗量和碳排放量巨大，是山西省完成碳达峰、碳中和目标的重点减排区域。煤基产业

园区的物质能量代谢研究完善了工业园区物质能量代谢和碳排放测算研究体系，对

山西省煤基产业园区的低碳循环发展具有参考意义。

本文结合煤基产业园区发展现状及产业共生特征，改进了物质流分析中煤炭、煤

矸石、煤气的碳含量计算方法，提出了煤基产业园区物质能量代谢分析模型，以物质

流分析结果为基础，优化了煤基产业园区的碳排放测算方法。以山西典型煤基产业园

区——某县经济开发区（简称JCIA）为研究对象，开展了2006年、2021年的物质

能量代谢及碳排放测算，根据分析结果，从提升能源效率、调整产业结构和生产工艺、

提高废物利用率三方面提出煤基产业园区碳减排建议，主要研究结果如下：

（1）通过总结煤基产业园区产业结构和产业链，发现煤基产业园区呈现以下特

征：物料消耗和碳排放量大，经济与环境影响大；煤炭资源具备原料、能源和产品等

多重属性；煤基产业园区的产业共生网络具有多个层次，极为复杂。

（2）循环经济和产业共生的发展促进了园区内物质交换数量和效率，使碳效率

和能源产出率进一步提高，对比2006年和2021年，园区内碳元素流由701.8万吨

增加到784.8万吨，园区内参与到物质交换中的碳元素由149.3万吨增加到341.5万

吨，占比由21.08%提高至40.2%，生产过程中的碳效率由64.97%提高至77.38%，能

源消耗由144.37万吨标准煤降低到122.18万吨标准煤，能源产出率由0.08万元/吨

标准煤提升至0.50万元/吨标准煤。

（3）循环经济和产业共生的发展改善了园区内的碳排放数量和结构，提高了碳

产出率，电力和化工厂生产过程产生的碳排放是主要增长来源，化石能源燃烧和废弃

物产生的碳排放大幅减少，减缓了碳排放增长速度，园区内碳排放总量由518.32万

吨增长至595.15万吨，增长14.82%，碳产出率由0.02万元/吨CO2提升至0.11万元

/吨CO。同时煤基产业园区具有较大的碳减排空间，研究指出从提升能源效率、调

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整产业结构和生产工艺、提高废物利用率三方面进行低碳发展建议。

关键词：煤基产业园区；产业共生；物质流；能量流；碳排放测算

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ABSTRACT

Facingtheincreasinglysevereglobalgreenhouseeffect,Chinahasputforwardthe

majornationalstrategicdecisionsofcarbonpeakandcarbonneutrality.Asthemain

energysourceofChina,coal-basedcoalcoking,coalpowerandcoalchemicalindustries

havethecharacteristicsofhighoutputvalue,highenergyconsumptionandhighemission,

andthecoal-basedindustrialparksgatheredbycoal-basedindustriesarefacingsevere

pollutionandcarbonreductiontasks.ShanXiProvince,asamajorcoalresourceprovince

andthenationalcomprehensivereformpilotofenergyrevolution,shoulderstheimportant

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