城市能源與大氣環(huán)境耦合模型建立及在北京的應用研究.pdf

1、能源供給與大氣環(huán)境是現代城市發(fā)展面臨的兩大重要問題。北京市屬于能源資源短缺地區(qū)，能源自給率低，大部分能源都由外省市提供，隨著經濟的快速增長，能源需求逐年增大，能源供給、能源結構的優(yōu)化與調整成為北京市政府關注的一個重要問題。研究發(fā)現城市大氣環(huán)境不僅與工業(yè)生產、人民生活相關，同時與城市能源活動息息相關。因此建立城市能源與大氣環(huán)境耦合模型系統，研究城市能源消耗與大氣環(huán)境間的互動關系，優(yōu)化管理城市能源結構，控制大氣污染排放，改善大氣環(huán)境質量，對

2、促進經濟發(fā)展、提升城市競爭力、改善城市人居環(huán)境具有重要意義。
　　 本文建立了北京及周邊地區(qū)MM5-CAMx-PSAT耦合大氣環(huán)境質量模型，對北京市SO2、PM10大氣環(huán)境質量進行了來源分析研究，定量分析了北京周邊省市、北京市各地理分區(qū)、北京市各行業(yè)、北京市行業(yè)-地區(qū)綜合排放源對北京市大氣環(huán)境質量的影響，篩選出了對北京市大氣環(huán)境質量影響較大的本地主要行業(yè)、主要地區(qū)和主要行業(yè)-地區(qū)綜合排放源。
　　 基于北京市SO2貢獻來

3、源分析結果，建立4種SO2減排情景分別對全市、本地主要行業(yè)、本地主要地區(qū)、本地主要行業(yè)-地區(qū)進行等量減排，應用MM5-CAMx耦合模型系統對減排后北京市SO2大氣環(huán)境質量的改善情況進行模擬預測。模擬預測結果表明，通過優(yōu)先或重點控制減排主要區(qū)域和主要行業(yè)的SO2排放將有效改善北京市SO2大氣環(huán)境質量，達到減排量相同而空氣質量改善量最大的最優(yōu)結果。在對減排模擬預測結果、經濟投入、技術可行性的綜合分析的基礎上，提出了北京市改善SO2大氣環(huán)境質

4、量的近期和遠期減排控制方案。
　　 建立了城市敏感源篩選方法，并基于此提出了減排控制方案的制定原則。在篩選城市敏感源的過程中，提出了城市主要貢獻源、城市減排效率較大的源和城市敏感源的概念。城市主要貢獻源是CESCR（累計貢獻率）≥80％的城市排放源；城市減排效率較大的源是CRUER（污染物單位排放率的大氣環(huán)境質量貢獻率）≥ACRUER(城市平均CRUER)的排放源；城市敏感源即同時滿足以上兩個條件的排放源。依據城市敏感源篩選方法

5、對北京市行業(yè)、地區(qū)以及行業(yè)-地區(qū)綜合敏感源進行了篩選，并根據篩選結果分別制定了減排控制方案。城市敏感源篩選，可以為不同層次和不同目標的城市大氣環(huán)境質量控制方案的制定提供科學、全面的依據，該方法具有推廣示范意義。
　　 應用偏最小二乘法(PLS)進行了北京市主要能源消費量的中長期預測，同時采用VaR(ValueatRisk)風險評估法對北京市中長期能源需求預測結果的不確定性進行了分析。通過構建能源消耗量、能源成本、大氣污染排放量、

6、大氣污染貢獻濃度之間的影響關系，建立了北京市能源-大氣雙目標優(yōu)化管理模型。利用先進的MM5-ARPS-CMAQ耦合模型系統對北京市PM10大氣環(huán)境質量進行了模擬分析，建立了各行業(yè)污染排放-貢獻濃度響應關系，為建立雙目標城市能源-大氣優(yōu)化管理模型提供基礎參數。與單目標優(yōu)化模型相比北京市能源-大氣雙目標優(yōu)化管理模型綜合考慮了能源成本和PM10貢獻濃度的優(yōu)化問題，在不同限制條件下均取得了較好的優(yōu)化效果，得到了北京市能源成本和PM10貢獻濃度的