论文部分内容阅读
秸秆用作饲料、燃料和肥料,替代商业产品可以实现节能减排。然而,各种用途对有限秸秆资源的竞争关系备受关注。中国是农业大国,每年约产生800 Mt秸秆,除了被多元化综合利用外,仍有大量秸秆被废弃焚烧。这不仅会资源浪费,还会排放大量温室气体。因此,优化我国秸秆利用政策,实现其节能减排潜力最大化,对减缓气候变化具有重要意义。本研究以中国秸秆利用现状为基础,采用生命周期评价方法,通过构建秸秆竞争性利用和参考体系,量化14种秸秆转化技术的节能减排效率,并在此基础上设计不同秸秆资源利用情景,通过不确定性优化方法求解最优政策,使国家尺度秸秆资源利用体系的节能减排潜力最大。具体研究结果如下:(1)不同秸秆转化技术,节能减排效率不同。在14种转化技术中,氨化(Fsilage)的能源节约率和温室气体减排率最大;气化供热(Hgasifieation)和气化发电(Pgasifieation)的节能率较高,分别为5.23 GJ t-1和2.48 GJ t-1;混燃发电(Pco-firing)和大型秸秆沼气池(Hl-digestion)的减排潜力较大;传统秸秆炉灶((Hstove(TSC))、高效炉灶(Hstove(ISC))和秸秆锅炉(Hboiler)的温室气体减排率近似相等,约为260 kg CO2et-1,但节能率略有不同,范围为0.18-0.76 GJt-1。(2)秸秆替代饲料、肥料和化石燃料的节能减排效率不同,秸秆饲料化>肥料化>能源化。秸秆饲料化节能率为2.79 GJt-1,温室气体减排率为834.37 kg CO2et-1;秸秆能源化节能率为0.46 GJ t-1,温室气体减排率为319.66 kg C02e t-1;秸秆肥料化利用的节能减排率分别为1.15 GJ t-1和582.64 kg CO2e t-1。经过敏感性分析,氨化、机械还田及粪肥效益对秸秆肥料化应用节能减排结果的不确定性贡献最大;饲料化转化的不确定性主要来源于玉米种植、田间管理、合成尿素和秸秆粉碎过程;传统秸秆炉灶、户用秸秆沼气池和直燃发电转化是秸秆能源化应用不确定性的来源。(3)在中国当前的秸秆利用模式下,每年温室气体减排量为270.76 Mt(CI:95%,228-297 Mt),节约能源0.75 EJ(CI:95%,0.52-1.05 EJ)。秸秆饲料化对缓解温室效应的贡献最大,其次是肥料化和能源化;不确定性优化发现,最优秸秆利用政策可使我国秸秆利用体系节约能源1.84-2.26 EJ yr-1,减少排放温室气体464-569 Mt CO2e yr-1。我国秸秆的饲料、肥料和燃料用途受不同部门管理,存在资源竞争问题,本文的研究结果表明,农业、环保、畜牧和能源部门间的合作、共同决策是实现秸秆禁烧和最大节能减排目标的根本途径,对我国减缓气候变化具有重要意义。