区域能源经济4E系统耦合优化模型及其在碳减排中应用

With the rapid economic development, issues of energy, resources, environment, ecology and other aspects become increasingly prominent, being major bottlenecks affecting the sustainable development of China. Thus, regional Energy-Economy-Environment-Ecology (4E) system is in urgent need of optimization. Especially in recent years, carbon dioxide (CO2) emissions reduction has become one of the new challenges facing China. This project uses system modeling ideas blending top-down and bottom up approaches, comprehensively applying input-output theory, dynamic multi-objective optimization method, macroeconomics, industrial economics and other disciplines theory and methods to the research of coupled optimization model of 4E system and its application in CO2 reduction from the perspective of sustainable development with China's actual situation. Besides considering optimization and evaluation models of energy, economic, environment, and ecosystem, we also establish CO2 reduction technology roadmap models based on complex system modeling ideas. Given the complexity of CO2 reduction methods and dynamic characteristics, based on technological economy evaluation theory, this project focuses on analysis of economic costs of CO2 technical reduction, namely CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage). The study provides theoretical support for China's sustainable development policy making.

随着经济快速发展，我国能源、资源、环境、生态等方面的问题日益突出，成为影响我国可持续发展的主要瓶颈，区域能源-经济-环境-生态（4E）系统急需优化。特别是近年来，二氧化碳（CO2）减排已经成为我国面临的新挑战之一。本项目采用自上向下与自下向上相结合的系统建模思想，综合应用投入产出理论、动态多目标优化方法、宏观经济学、产业经济学等多学科理论与方法，结合我国实际情况，从可持续发展角度出发，开展区域能源经济4E系统耦合优化模型及其在碳减排中应用的理论与方法研究。本项目不仅考虑能源、经济、环境、生态系统的优化和评价模型，并基于复杂大系统建模思想，建立CO2减排技术路线模型。鉴于CO2减排方式的复杂性和动态性等特点，根据技术经济评价和优化理论，在4E系统耦合优化模型中着重分析了CO2技术性减排，即CCUS（碳捕集、运输、利用、封存）技术的成本经济效益。本研究为我国可持续发展政策的制定提供了理论支撑。

随着经济快速发展，我国能源、资源、环境、生态等方面的问题日益突出，成为影响我国可持续发展的主要瓶颈，区域能源-经济-环境-生态（4E）系统急需优化。特别是近年来，二氧化碳（CO2）减排已经成为我国面临的新挑战之一。本项目采用自上向下与自下向上相结合的系统建模思想，综合应用投入产出理论、动态多目标优化方法、宏观经济学、产业经济学等多学科理论与方法，结合我国实际情况，从可持续发展角度出发，开展区域能源经济4E系统耦合优化模型及其在碳减排中应用的理论与方法研究。本项目不仅考虑能源、经济、环境、生态系统的优化和评价模型，并基于复杂大系统建模思想，建立CO2减排技术路线模型。鉴于CO2减排方式的复杂性和动态性等特点，根据技术经济评价和优化理论，在4E系统耦合优化模型中着重分析了CO2技术性减排，即CCUS（碳捕集、运输、利用、封存）技术的成本经济效益。本研究为我国可持续发展政策的制定提供了理论支撑。. 通过对本项目的研究，得到以下重要结果：.1. 煤炭和石油是我国的主要二氧化碳载体；75%以上的二氧化碳流向了几个主要终端排放部门，例如黑色金属制造业和化学工业；我国能源加工转换系统的生产效率在不断提升，但是由于对电力和热力需求的不断增长，该部门的损失碳排放量不断增加；在不同的终端部门，二氧化碳的能源载体有较大的不同；.2. 碳排放强度变动是碳减排的主要推动因素，最终需求变动对碳排放总量的增加有明显拉动作用，近年来技术经济结构变动对其拉动作用由正变负；总体来看，最终需求变动的推动效应，远远大于其他因素对碳排放量增长的抑制效应。.3. 在预期经济增长的前提下，要协调碳排放强度的下降和产业结构的变动才能达到碳排放增量最小；在保持一定经济增长规模的前提下，总量减排在短期内难以实现，但可以实现。.4. 碳排放增量按照预计的减少趋势必须有强脱钩效应，但依据目前的脱钩效应现状，我国2030年碳排放量达峰实现难度较大；.5. 在选择捕集技术时，捕集成本并非唯一考虑因素，应综合考虑捕集效率；随着驱油收益的增加和排放许可的减少，驱油是CCS的主要选择方式；相对于固定投资成本，运行成本比重更大，应减少运行成本，特别是捕集成本。