能源基金會(huì)-濟(jì)南市溫室氣體與大氣污染物協(xié)同控制研究報(bào)告

濟(jì)南市溫室氣體與大氣污染物協(xié)同控制研究報(bào)告Report

on

Synergistic

Control

of

GreenhouseGases

and

Air

Pollutants

in

Jinan

City清華大學(xué)濟(jì)南市環(huán)境研究院2022.4.14Tsinghua

UniversityJinan

Environmental

Research

AcademyApril

14,

2022目

錄第

1

章

研究背景與現(xiàn)狀

.............................................................................................

11.1. 工作背景...................................................................................................11.2. 濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀.......................................................................21.3.濟(jì)南市能源消費(fèi)情況...............................................................................31.3.1. 濟(jì)南市十三五期間能源消費(fèi)情況....................................................31.3.2. 能源產(chǎn)出效率....................................................................................41.4. 空氣質(zhì)量現(xiàn)狀分析...................................................................................51.5. 碳排放現(xiàn)狀分析.......................................................................................51.6.面臨的問題與挑戰(zhàn)...................................................................................71.6.1. 結(jié)構(gòu)性污染問題依然嚴(yán)峻................................................................71.6.2. 快速發(fā)展帶來的環(huán)境壓力不容忽視................................................71.6.3. 空氣質(zhì)量進(jìn)一步改善壓力大............................................................8第

2

章

研究方法

.......................................................................................................

102.1. 目標(biāo)與技術(shù)路線.....................................................................................102.2.協(xié)同控制量化評(píng)估方法.........................................................................112.2.1. 協(xié)同控制概念..................................................................................112.2.2. 國(guó)際協(xié)同管理經(jīng)驗(yàn)..........................................................................122.2.3. 協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)構(gòu)建..................................................................132.3.溫室氣體和大氣污染物排放清單構(gòu)建.................................................202.3.1. 二氧化排放清單..............................................................................202.3.2. 大氣污染物排放清單......................................................................222.3.3. 二氧化碳與大氣污染物熱點(diǎn)排放網(wǎng)格分析..................................252.4.模型設(shè)置與模型驗(yàn)證.............................................................................282.4.1. 模型設(shè)置..........................................................................................282.4.2. 排放清單..........................................................................................312.4.3. 模型驗(yàn)證..........................................................................................312.4.4. 氣象模擬分析..................................................................................32第

3

章

情景設(shè)置及減排潛力分析

...........................................................................

35I3.1.基本假設(shè).................................................................................................353.1.1. 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展預(yù)測(cè)..........................................................................353.1.2. 主要污染物新增排放量預(yù)測(cè)..........................................................393.2.情景設(shè)置.................................................................................................423.2.1. 情景措施組合..................................................................................423.2.2. 能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施..........................................................................443.2.3. 工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與污染減排......................................................453.2.4. 運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整及移動(dòng)源污染防治..................................................473.2.5. 推動(dòng)城市精細(xì)化環(huán)境管理..............................................................473.3.污染減排潛力分析.................................................................................483.3.1. 污染物和二氧化碳減排量..............................................................483.3.2. 空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)分析..........................................................................51第

4

章

溫室氣體與大氣污染物協(xié)同控制效益評(píng)價(jià)...............................................

574.1. 單位減污協(xié)同減碳量評(píng)估.....................................................................574.2. 單位減污成本及費(fèi)效評(píng)估.....................................................................614.3. 小結(jié).........................................................................................................63第

5

章

協(xié)同控制路徑與政策建議

...........................................................................

665.1. 協(xié)同控制目標(biāo).........................................................................................665.2.促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí).........................................................................665.2.1. 電力熱力行業(yè)..................................................................................675.2.2. 鋼鐵行業(yè)..........................................................................................685.2.3. 其他行業(yè)..........................................................................................695.3. 推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型.........................................................................705.4. 推進(jìn)交通領(lǐng)域協(xié)同增效.........................................................................725.5. 有續(xù)推進(jìn)工業(yè)源深度治理.....................................................................735.6. 優(yōu)化實(shí)施其他減排措施.........................................................................735.7. 逐步轉(zhuǎn)向以“碳”為引領(lǐng)設(shè)計(jì)減排路徑.................................................745.8.頂層設(shè)計(jì)協(xié)同增效與保障措施.............................................................745.8.1. 建立數(shù)據(jù)管理協(xié)同體系..................................................................74II5.8.2. 加強(qiáng)管理政策創(chuàng)新協(xié)同..................................................................745.8.3. 推動(dòng)評(píng)價(jià)管理統(tǒng)籌融合..................................................................755.8.4. 統(tǒng)籌協(xié)同計(jì)量監(jiān)測(cè)體系..................................................................755.8.5. 積極爭(zhēng)取納入國(guó)家試點(diǎn)示范..........................................................76III第1章

研究背景與現(xiàn)狀1.1.

工作背景我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作同時(shí)面臨著傳統(tǒng)污染物減排、環(huán)境質(zhì)

量改善和全球氣候變化應(yīng)對(duì)等多重嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。統(tǒng)籌協(xié)調(diào)大氣污染物

減排與溫室氣體控制是有效改善國(guó)內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、落實(shí)《巴黎協(xié)定》

國(guó)際承諾、推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)和美麗中國(guó)建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措。黨

的十九大報(bào)告提出，中國(guó)要持續(xù)實(shí)施大氣污染防治行動(dòng)，打贏藍(lán)天

保衛(wèi)戰(zhàn)，引導(dǎo)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際合作，成為全球生態(tài)文明建設(shè)的重

要參與者、貢獻(xiàn)者、引領(lǐng)者。這對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化和我國(guó)大氣環(huán)境管

理提出了更高的要求。2021

年

1

月，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和

統(tǒng)籌應(yīng)對(duì)氣候變化與環(huán)境生態(tài)保護(hù)相關(guān)工作的指導(dǎo)意見》，明確要做

好大氣污染物和溫室氣體協(xié)同控制，提供政策依據(jù)。環(huán)境污染物與溫室氣體具有一定同根同源性，當(dāng)前減污與降碳

在管控思路、管理手段、任務(wù)措施等方面高度一致，需要統(tǒng)籌謀劃、一體推進(jìn)、協(xié)同實(shí)施，實(shí)現(xiàn)降本增效。業(yè)界普遍認(rèn)為如果沒有碳達(dá)峰、碳中和的推動(dòng)力，以現(xiàn)有的政策措施，在

2030

年之后，減污過

程會(huì)減緩。要想進(jìn)一步提升空氣質(zhì)量，就需要依靠與雙碳工作相結(jié)

合，協(xié)同推進(jìn)減污降碳。對(duì)濟(jì)南市來說，這一過程會(huì)更加靠前。濟(jì)南作為山東省省會(huì)城市，當(dāng)前整體處于由經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)向高

質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型攻堅(jiān)期，生產(chǎn)生活方式變革面臨巨大不確定性。大

氣污染防治工作已經(jīng)進(jìn)入攻堅(jiān)期和深水區(qū)，末端治理減排的邊際成

本越來越高，而深入推進(jìn)產(chǎn)業(yè)、能源、運(yùn)輸、用地等方面的結(jié)構(gòu)調(diào)

整又存在諸多困難；科學(xué)治霾、精準(zhǔn)治污的需求日益增長(zhǎng)。為了實(shí)

現(xiàn)空氣質(zhì)量的達(dá)標(biāo)和溫室氣體減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，下一階段需要對(duì)現(xiàn)1行的污染減排政策進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，更有針對(duì)性制定和實(shí)施污染防治政策和措施，實(shí)現(xiàn)精細(xì)管控，精準(zhǔn)治理。濟(jì)南作為典型的能源密集型工業(yè)城市。二氧化碳等溫室氣體與

常規(guī)污染物排放具有同根、同源、同過程的特點(diǎn)，協(xié)同管理具有很

好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。高碳的能源結(jié)構(gòu)，決定了降碳與減污之

間可以產(chǎn)生很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)。為高效配置行政資源，協(xié)同實(shí)現(xiàn)大氣

環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善和引領(lǐng)氣候變化應(yīng)對(duì)的目標(biāo)，濟(jì)南亟需開展常規(guī)

大氣污染物與溫室氣體協(xié)同控制頂層設(shè)計(jì)研究。1.2.

濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)總體上健康穩(wěn)定發(fā)展，2020

年濟(jì)南市生產(chǎn)總值為

10140.91

億元，同比增長(zhǎng)

4.9%。一二三產(chǎn)占比分別為

3.57%、34.82%和

61.62%。常住人口突破

900

萬人。濟(jì)南市堅(jiān)持了綠色發(fā)展

理念，提出了持續(xù)深化生態(tài)濟(jì)南建設(shè)，推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高

質(zhì)量發(fā)展，協(xié)同推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)的

目標(biāo)，綠色低碳循環(huán)發(fā)展取得了積極成效。濟(jì)南市提出了

2035

年基本建成新時(shí)代現(xiàn)代化強(qiáng)省會(huì)的遠(yuǎn)景目標(biāo)。初步提出十四五期間地區(qū)生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)

7%左右，經(jīng)濟(jì)和人口承載能力顯著增強(qiáng)，常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到

75%的目標(biāo)。并將推進(jìn)綠

色低碳循環(huán)發(fā)展列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃。濟(jì)南市應(yīng)對(duì)氣候變化工作起步較早，2017

年

1

月被國(guó)家發(fā)改委

列為第三批國(guó)家低碳城市試點(diǎn)，2017

年

2

月被國(guó)家發(fā)改委、住房城

鄉(xiāng)建設(shè)部列為國(guó)家氣候適應(yīng)型城市建設(shè)試點(diǎn)，成為山東省唯一的國(guó)

家“雙試點(diǎn)城市”。于

2018

年

11

月出臺(tái)了《濟(jì)南市低碳發(fā)展工作方案(2018-2020

年)》，提出到

2025

年左右碳排放達(dá)到峰值，并力爭(zhēng)盡早

提前達(dá)峰。濟(jì)南市“十四五”應(yīng)對(duì)氣候變化專項(xiàng)規(guī)劃中，提出統(tǒng)籌有2序做好碳達(dá)峰、碳中和工作，爭(zhēng)取盡早達(dá)峰。2019

年，濟(jì)南市碳排放總量為

9064.1

萬噸二氧化碳；碳排放強(qiáng)

度，即單位

GDP

二氧化碳排放為

1.01

噸二氧化碳/萬元，比

2015

年

累計(jì)下降

31.3%，提前完成《山東省低碳發(fā)展工作方案》中明確的“十三五”期間濟(jì)南市碳排放強(qiáng)度下降

20.5%的指標(biāo)。已基本扭轉(zhuǎn)了CO2

排放快速增長(zhǎng)的局面。這一良好的發(fā)展為濟(jì)南市實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)氣候

變化目標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.3.

濟(jì)南市能源消費(fèi)情況1.3.1.

濟(jì)南市十三五期間能源消費(fèi)情況濟(jì)南市作為全國(guó)最早的工業(yè)生產(chǎn)基地城市之一，工業(yè)發(fā)展帶動(dòng)了全市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)也帶來了能源消費(fèi)需求的增加。2016

年以前，能源消費(fèi)總量不斷攀升，隨后濟(jì)南市實(shí)施了新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換及能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等政策，能源消費(fèi)總量一定程度上有所下降。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，

十三五期間（2016

年到

2020

年），濟(jì)南市累計(jì)消耗能源

1.94

億噸標(biāo)

煤，其中

2017

年和

2018

年濟(jì)南市能源消費(fèi)總量也同比明顯下降，

主要原因是濟(jì)鋼停產(chǎn)搬遷。2019

年濟(jì)南市能源消費(fèi)總量

3703.19

萬

噸標(biāo)煤，比

2018

年略有下降；2020

年能源消費(fèi)總量與

2019

年基本

一致。如圖

1-1。345004000其他天然氣油品煤炭3500

3000

2500

2000

1500

100050002015 2016 2017 2018 2019 2020年份圖

1-1

濟(jì)南市

2015

年-2020

年能源結(jié)構(gòu)當(dāng)前，煤炭和油品仍是濟(jì)南市能源消費(fèi)的主體。隨著近年來節(jié)

能減煤工作的深入推進(jìn)，煤炭消費(fèi)量逐年下降，但至

2020

年，煤炭

在能源消費(fèi)中的比重仍達(dá)

70%。油品消費(fèi)占比整體保持基本穩(wěn)定，

在

12%-15%之間。整體來看，濟(jì)南市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)近幾年得到了一

些改善，但以煤炭為主的情況沒有顯著改變。1.3.2.

能源產(chǎn)出效率能源產(chǎn)出效率是衡量城市發(fā)展綠色化水平的重要指標(biāo)。近年來，濟(jì)南市深入推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通、公共機(jī)構(gòu)等重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能工作，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)改善，優(yōu)化了濟(jì)南市的能耗產(chǎn)出效益。“十三五”期間萬元

GDP

能耗累計(jì)下降

35.8%。如圖

1-2。4能源消費(fèi)量

(萬噸標(biāo)煤)0.72.52.00.6

0.5

0.41.5單位能耗產(chǎn)出效益能耗強(qiáng)度0.31.00.20.50.00.10.02015 2016 2017 2018 2019 2020圖

1-2

濟(jì)南市單位能耗

GDP

產(chǎn)出效益和能耗強(qiáng)度1.4.

空氣質(zhì)量現(xiàn)狀分析十三五期間，濟(jì)南市采取了一系列扎實(shí)有效的工作，實(shí)現(xiàn)了環(huán)

境質(zhì)量的持續(xù)改善。2020

年，濟(jì)南市城區(qū)環(huán)境空氣中可吸入顆粒物

（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭

氧年均濃度分別為

86

微克/立方米、47

微克/立方米、12

微克/立方

米、35

微克/立方米、1.5

毫克/立方米、184

微克/立方米，其中二氧

化硫、二氧化氮、一氧化碳年均濃度達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

（GB

3095-2012）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、臭氧年均

濃度分別超標(biāo)

0.23

倍、0.34

倍、0.15

倍，細(xì)顆粒物年均濃度提前達(dá)

到《濟(jì)南市打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)方案暨大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（三期）》目標(biāo)要求。從變化趨勢(shì)上看，主要污染物濃度進(jìn)一步下降，但臭氧污染仍較突出。1.5.

碳排放現(xiàn)狀分析采用

IPCC：2006

年國(guó)家溫室氣體清單指南和省級(jí)溫室氣體清單編制指南推薦的方法，對(duì)近年來濟(jì)南市溫室氣體排放情況進(jìn)行計(jì)算，5單位能耗產(chǎn)出效益

(萬元/噸標(biāo)煤)能耗強(qiáng)度

(噸標(biāo)煤/萬元)結(jié)果如圖

1-3。2015-2019

年，由于煤炭消費(fèi)總量的不斷下降，對(duì)濟(jì)南市能源消費(fèi)領(lǐng)域碳排放的影響十分明顯，全市碳排放總量的變化趨勢(shì)和煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放趨勢(shì)保持了較高的一致性。2016

年，濟(jì)南市（含原萊蕪市）CO2

排放量為

10201.5

萬噸，是近年來碳排放量最高的年份。此后

2017

年-2018

年全市碳排放總量受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及濟(jì)鋼等高能耗企業(yè)關(guān)停搬遷等因素影響，能源消費(fèi)出現(xiàn)明顯下降。2019

年全市能源消費(fèi)領(lǐng)域二氧化碳排放9011.47

萬噸，比

2015

年下降了

9.47%。圖

1-3

濟(jì)南市

2015

年-2019

年能源領(lǐng)域二氧化碳排放變化情況從具體能源看，煤炭仍然是濟(jì)南市能源消費(fèi)領(lǐng)域中碳排放的主要來源，雖然其排放總量在近年來不斷降低，但煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放量仍達(dá)到了其他能源碳排放總量的

5

倍左右。煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放是全市碳排放的最大來源，也是未來減碳的重要著力6點(diǎn)。1.6.

面臨的問題與挑戰(zhàn)1.6.1.

結(jié)構(gòu)性污染問題依然嚴(yán)峻濟(jì)南市由傳統(tǒng)工業(yè)城市發(fā)展而來，以煤炭為主體的化石能源一

直都是濟(jì)南市能源供給和消費(fèi)的主力，以

2015

年-2020

年能源消費(fèi)

結(jié)構(gòu)情況來看，化石能源消費(fèi)占比平均高達(dá)

95%左右，其中煤炭消

費(fèi)所占份額超過

70%，主要為工業(yè)能源消耗。隨著

2019

年濟(jì)南市行政區(qū)劃調(diào)整，萊蕪作為一個(gè)以鋼鐵和電力生產(chǎn)為主的城市并入濟(jì)南，帶來了大量的煤炭消費(fèi)量，煤炭總量控制任務(wù)進(jìn)一步加重，減碳?jí)?/p>

力加大?！笆奈濉逼陂g，濟(jì)南市結(jié)構(gòu)性、根源性、趨勢(shì)性壓力總體

上仍處于高位。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)占比、高耗能重化工業(yè)占工業(yè)比重仍然較高，鋼鐵、水泥、石化等重污染企業(yè)布局不夠合理，六大高耗能行業(yè)能源消費(fèi)量占規(guī)模以上工業(yè)能源消費(fèi)量的比重達(dá)

9

成左右，民營(yíng)經(jīng)濟(jì)活力不強(qiáng)、縣域經(jīng)濟(jì)實(shí)力偏弱。運(yùn)輸結(jié)構(gòu)方面，仍以公路運(yùn)輸為主，2019

年公路貨運(yùn)量為

34392.0

萬噸，是鐵路貨

運(yùn)量的

1.65

倍，加之作為省會(huì)城市、京滬通道，過境車輛較多，尤

其是對(duì)于重型柴油貨車的監(jiān)管機(jī)制亟待進(jìn)一步完善。1.6.2.

快速發(fā)展帶來的環(huán)境壓力不容忽視目前濟(jì)南市正處于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，隨著濟(jì)南、萊蕪

行政區(qū)劃調(diào)整順利完成，以及濟(jì)南建設(shè)國(guó)家中心城市和“大強(qiáng)美富通”現(xiàn)代化國(guó)際大都市進(jìn)程的加快推進(jìn)，“十四五”期間濟(jì)南市仍將保持較快的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度。城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市更新壓力持續(xù)存在，建筑施工帶來的建筑揚(yáng)塵、渣土運(yùn)輸及非道路移動(dòng)機(jī)械的使用強(qiáng)度將高居不下，必將進(jìn)一步加大顆粒物污染。機(jī)動(dòng)車特別是大排量機(jī)動(dòng)車保有量逐年上升，交通擁堵、交通污染等問題日趨嚴(yán)峻，移動(dòng)7源污染將為大氣污染的重要來源，細(xì)顆粒物、光化學(xué)煙霧污染面臨加重的趨勢(shì)。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)能源資源的需求將會(huì)呈現(xiàn)出明顯的剛性增長(zhǎng)，而能源需求增長(zhǎng)的所帶來的最直接結(jié)果就是二氧化碳排放量的增長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展與資源環(huán)境承載力之間的矛盾存在進(jìn)一步加大的可能，環(huán)境容量對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的約束更趨緊張。新冠肺炎疫情仍存在反復(fù)的可能，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成沖擊的同時(shí)，在一定程度上也影響大氣污染防治和碳減排工作的深入推進(jìn)?？疾鞚?jì)南市的庫(kù)茲涅茨曲線，繪制現(xiàn)階段濟(jì)南市碳排放量與人均

GDP

的關(guān)系圖（圖

1-4），濟(jì)南市目前正處于“倒

U”形曲線的左側(cè)階段，單純的依靠放慢經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度以達(dá)到降低碳排放的目的是不可取的，必須要尋找新的方法在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。如何在實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)氣候引領(lǐng)下的經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，推進(jìn)綠色低碳發(fā)展，將成為未來濟(jì)南市所面臨的重大課題。濟(jì)南市EKC曲線碳

10500排放10000量（萬噸）95009000850080004.50 5.50 6.50 7.50 8.50 9.50 10.50 11.50人均地區(qū)生產(chǎn)總值（萬元/人）圖

1-4

濟(jì)南市碳排放與人均

GDP

走勢(shì)1.6.3.

空氣質(zhì)量進(jìn)一步改善壓力大濟(jì)南市生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作取得巨大進(jìn)步，特別是近幾年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)及各級(jí)環(huán)保督察（查）的開展更極大促進(jìn)了環(huán)境質(zhì)量8的改善。但環(huán)境空氣質(zhì)量距群眾期盼仍有較大差距。主要污染物改善程度不均衡且污染物削減空間逐步收窄，要繼續(xù)提高治理水平必須走精細(xì)化管理路線，需要付出更多的努力，開發(fā)新技術(shù)、新手段勢(shì)在必行。能源與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整遠(yuǎn)未到位，機(jī)動(dòng)車污染治理、VOCs

治理、O3

治理等新治污攻關(guān)難度大。受黃河河谷和泰山山谷等淺碟狀地形影響，擴(kuò)散條件差。要想進(jìn)一步提高空氣環(huán)境質(zhì)量，必須采取超常規(guī)、強(qiáng)有力的污染控制措施。9第2章

研究方法2.1.

目標(biāo)與技術(shù)路線（1）研究目標(biāo)本研究通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量目標(biāo)的控制路徑，深入探討濟(jì)南

市各種控制措施對(duì)減少二氧化碳排放和改善空氣質(zhì)量的共同效益，

提出大氣污染物和溫室氣體減排的協(xié)同控制策略。研究成果有助于

濟(jì)南市建立“減污降碳”協(xié)同控制模式，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和綠色低碳轉(zhuǎn)型。同時(shí)，也為其他城市中長(zhǎng)期規(guī)劃設(shè)計(jì)提供政策借鑒。（2）技術(shù)路徑“自下而上”構(gòu)建濟(jì)南市大氣污染源和二氧化碳排放清單，采用WRF-CMAQ

模型預(yù)測(cè)

2025

年和

2035

年不同情景下的空氣質(zhì)量改善

情況。建立二氧化碳和大氣污染物協(xié)同減排量化評(píng)估方法，對(duì)濟(jì)南

市

PM2.5

達(dá)標(biāo)情景下不同污染控制措施下的減污降碳協(xié)同效益進(jìn)行量

化。根據(jù)模型評(píng)估結(jié)果，提出濟(jì)南市

PM2.5

達(dá)標(biāo)和

CO2

減排的協(xié)同控

制方案與政策建議。選擇基準(zhǔn)年-2019年3km×3km的CO2排放清單3km×3km的主要污染物PM2.5排放清單以四大結(jié)構(gòu)調(diào)整為核心，開展情景分析基準(zhǔn)情景：考慮國(guó)家、山東省和濟(jì)南市

十四五

主要政策措施。一般情景：環(huán)保部最佳可行技術(shù)指南、歐盟BREFs和美國(guó)EPA的Air

Control

Net等設(shè)定強(qiáng)化情景：全球能源發(fā)展趨勢(shì)和美麗中國(guó)目標(biāo)主要措施編

制大

氣污

染物

排放

清單

：大

氣污

染物

新增

排放

量和

減排

量核算主要污染物濃度：PM2.5濃度高于或者低于35微克每立方米否是否達(dá)標(biāo)判斷是達(dá)標(biāo)情景下不同領(lǐng)域協(xié)同效益不同行業(yè)量化評(píng)估不同措施篩選出主要的政策、措施、工程協(xié)同效益分析專家咨詢成果文本及政策建議自下而上建立CO2和大氣污染物網(wǎng)格化清單空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)情景設(shè)置情景排放清單基于污染物清單的空氣質(zhì)量模擬協(xié)同指數(shù)構(gòu)建政策建議圖

2-1

技術(shù)路線102.2.

協(xié)同控制量化評(píng)估方法2.2.1.

協(xié)同控制概念基于不同氣體排放之間的關(guān)聯(lián)，旨在減少溫室氣體排放的氣候政策與以控制大氣污染為目標(biāo)的大氣污染控制政策在某種程度上會(huì)互相影響，即在實(shí)行其中一類政策時(shí)可能對(duì)另一類政策目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生“協(xié)同效應(yīng)”。學(xué)界對(duì)這種政策協(xié)同效應(yīng)的認(rèn)知，經(jīng)歷了從次要收益到協(xié)同效益的轉(zhuǎn)變。早在

1992

年，David

Pearce

首先在論文中提出“次要收益”的概念，認(rèn)為控制溫室氣體排放的政策本身不一定是對(duì)降低成本有效，但是許多減少

CO2

排放的政策具有協(xié)助

SO2、NOx

等其他污染物減排的次要收益，且這類次要收益可達(dá)到溫室氣體減排主要收益的

10-20

倍。隨后，政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）在《第二次評(píng)估報(bào)告

1995》中引用了次要收益的概念，并于《第三次評(píng)估報(bào)告

2001》中首次提出了“協(xié)同效益”的定義，即減緩溫室氣體排放的政策所產(chǎn)生的、被納入政策制定考慮之中的非氣候效益。我國(guó)定義的協(xié)同效益不僅包含控制溫室氣體排放過程中減少的其他局域污染物排放，如

SO2、NOx、CO、VOC

及

PM

等，還將控制局域的污染物排放及生態(tài)建設(shè)過程中同時(shí)減少或者吸收

CO2

及其他溫室氣體排放的情形列為協(xié)同效益的另一個(gè)重要方面。中國(guó)以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致人為二氧化碳（CO2）排放與主要大氣污染物排放具有很強(qiáng)的“同根、同源、同時(shí)”特征。一般而言，CO2排放（除土地利用變化和林業(yè)排放外）都伴隨大氣污染物（SO2、11NOx

和顆粒物等）排放，CO2

排放與其伴隨大氣污染物排放“同根”（來自化石燃料，除少量工業(yè)過程排放）、“同源”（同一設(shè)備和排放口排出）、“同時(shí)”（形成于燃燒發(fā)生過程中），其相互之間具有非常緊密的關(guān)系。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，使得中國(guó)

SO2

排放量的

90%、NOx

排放量的

67%、煙塵排放量的

70%及

CO2

排放量的

70%都來自于燃煤。所有

CO2

排放控制措施和技術(shù)（除

CO2

捕集、利用與封存技術(shù)）都會(huì)對(duì)其伴隨的大氣污染物產(chǎn)生顯著影響。常規(guī)大氣污染物與溫室氣體排放主要源自化石燃料燃燒，具有“同根同源同步性”。我國(guó)能源消費(fèi)以煤為主，化石能源消費(fèi)導(dǎo)致的二氧化碳排放是溫室氣體排放最主要的來源，煤炭消費(fèi)也是導(dǎo)致大氣污染最主要的來源。2.2.2.

國(guó)際協(xié)同管理經(jīng)驗(yàn)IPCC

認(rèn)為以降低溫室氣體排放為核心目標(biāo)的減緩氣候變化政策往往會(huì)有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)，對(duì)于氣候政策的環(huán)境效應(yīng)評(píng)估非常重要。IPCC

最新版清單指南《IPCC

2006

年國(guó)家溫室氣體清單指南

2019

修訂版》明確提出協(xié)同建設(shè)國(guó)家溫室氣體和大氣污染物清單具有重要意義。全球尺度的研究認(rèn)為，降低溫室氣體排放的同時(shí)往往會(huì)顯著降低相應(yīng)污染物的排放，對(duì)于發(fā)展中國(guó)家，溫室氣體減排帶來的空氣質(zhì)量改善則更加顯著。根據(jù)

IPCC

第五次評(píng)估報(bào)告和國(guó)際相關(guān)研究，溫室氣體和空氣質(zhì)量之間關(guān)聯(lián)緊密，充分評(píng)估和優(yōu)化以溫室氣體減排為核心的氣候變化減緩政策和空氣質(zhì)量改善政策之間的協(xié)同性，對(duì)于降低政策成本、提高政策效率和公眾可接受12度都非常重要。溫室氣體的環(huán)境影響是全球性的，不受區(qū)域條件的影響，但污染物的環(huán)境健康影響更多受區(qū)域局部條件諸如氣象條件、暴露人口等影響，不同地方溫室氣體減排戰(zhàn)略所產(chǎn)生的空氣質(zhì)量和

環(huán)境健康效應(yīng)空間差異性非常顯著。因此，在開展溫室氣體減排與空氣質(zhì)量改善的工作過程中，存在著較大提質(zhì)增效的協(xié)同管理空間。圖

2-2

環(huán)境管理措施的氣候變化效應(yīng)（數(shù)據(jù)來源：IPCC

AR5）注：實(shí)線表示明確的效應(yīng)；虛線表示效應(yīng)尚不明確，有待進(jìn)一步研究。2.2.3.

協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)構(gòu)建（一）協(xié)同指數(shù)原理目前針對(duì)溫室氣體與大氣污染物之間的協(xié)同減排來說，主要有兩個(gè)研究方向：一是溫室氣體減排導(dǎo)致大氣污染物減排或增加；二是區(qū)域大氣污染物減排導(dǎo)致溫室氣體減排或增加。目前的研究在全球、國(guó)家或者區(qū)域、城市各個(gè)不同尺度上都有開展。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)研究，主要有以下發(fā)現(xiàn)：（1）溫室氣體和大氣污染物的協(xié)同效應(yīng)評(píng)估通常借助能源系統(tǒng)模型、空氣質(zhì)量模型、健康影響評(píng)價(jià)模型13相集成的綜合模型，圍繞碳交易政策、INDC

目標(biāo)、電氣化、能效提

高、行業(yè)減緩措施等話題對(duì)低碳政策或氣候政策的協(xié)同效益展開討

論。少部分文獻(xiàn)關(guān)注了碳排放達(dá)峰的協(xié)同效益。且大部分文獻(xiàn)主要

聚焦全球或者國(guó)家層面，城市層面研究較少。（2）盡管普遍認(rèn)為污

染物減排或溫室氣體減排可帶來正向協(xié)同效益，但不同區(qū)域的協(xié)同

效益不盡相同。以國(guó)家層面進(jìn)行協(xié)同管理，有可能帶來區(qū)域?qū)用娴男б鎿p失。協(xié)同效益評(píng)估和協(xié)同管理應(yīng)綜合多種情形進(jìn)行全面考慮，因地制宜制定管理措施。因此，建立大氣環(huán)境治理與溫室氣體協(xié)同控制可量化評(píng)價(jià)方法，是衡量協(xié)同效果的重要考量。通常采用“協(xié)同效應(yīng)系數(shù)”表示一定區(qū)域?qū)嵤┪廴疚餃p排措施，

減排單位大氣污染物的同時(shí)減少的溫室氣體減排量?！皡f(xié)同效應(yīng)系數(shù)”的具體計(jì)算是對(duì)于給定的污染物減排措施，用溫室氣體減排量除以

大氣污染物的比值。即：協(xié)同效應(yīng)系數(shù)=二氧化碳減排量常規(guī)大氣污染物減排量較大的協(xié)同效應(yīng)系數(shù)意味著減排單位常規(guī)大氣污染物的同時(shí)產(chǎn)生的溫室氣體減排量較大，也就說明該區(qū)域?qū)嵤┑奈廴疚餃p排措施協(xié)同效應(yīng)較好。從協(xié)同效應(yīng)的角度出發(fā)，協(xié)同效應(yīng)系數(shù)可以是衡量某項(xiàng)污染物減排措施或技術(shù)優(yōu)劣的一項(xiàng)指標(biāo)。協(xié)同效應(yīng)系數(shù)可以比較同一區(qū)域不同污染物減排措施的協(xié)同效果，例如某一區(qū)域結(jié)構(gòu)調(diào)整措施和工程減排措施的協(xié)同效應(yīng)，也可比較不同區(qū)域同一污染物減排措施的協(xié)同效果?；趨f(xié)同效應(yīng)系數(shù)計(jì)算原理，早期學(xué)者大多采用將大氣污染控14制措施所產(chǎn)生的

CO2

減排量與大氣常規(guī)污染物之間的比值作為協(xié)同效益量化評(píng)估方法，如公式

1

所示。1

=??2（1）? 2

和? 分別表示

CO2

和常規(guī)污染物

P

的削減量，單位：噸/年。本研究中? 涉及的常規(guī)污染物包括

SO2、NOx、VOCs、一次PM2.5

和

NH3。S1

的值越高，表明協(xié)同效應(yīng)越大。在某些情況下，當(dāng)? 2

和? 均較小時(shí)，S1

同樣可能較大，這實(shí)際上意味著

CO2

和大氣污染物的減排潛力均較小。為避免出現(xiàn)這種情況，引入“相對(duì)協(xié)同程度”參數(shù)，如公式（2）所示。2

=??2??2（2）2

和

分別表示

CO2

和常規(guī)污染物

P

的排放總量，單位：噸/年。S2

越大，表明每減少單位常規(guī)污染物排放量的同時(shí)，帶來較高的

CO2

減排潛力。S1

和

S2

僅用于估算單一大氣污染物減排所帶來的

CO2

減少量。然而，在管理實(shí)踐過程中，實(shí)施某一減排措施或減排工程時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生多種污染物同時(shí)減排現(xiàn)象，如對(duì)鋼鐵行業(yè)開展超低排放改造時(shí)，會(huì)同時(shí)降低

SO2、NOx、VOCs

等污染物排放。研究表明，并不是所有常規(guī)污染減排與二氧化碳均具有較好的協(xié)同效應(yīng)。因此，使用上述單一污染物和二氧化碳減排量比值的方法，很難有效反映不同領(lǐng)域不同減排措施帶來的減污降碳協(xié)同效應(yīng)。（二）協(xié)同指數(shù)參數(shù)化本研究在“自下而上”構(gòu)建濟(jì)南市大氣污染物和二氧化碳一體化15排放清單的基礎(chǔ)上，借助空氣質(zhì)量模型、RSM

模型等技術(shù)手段，建立濟(jì)南市“協(xié)同效應(yīng)”計(jì)算方程，系統(tǒng)量化污染控制措施-污染物減排量-PM2.5

濃度-二氧化碳減排量協(xié)同效應(yīng)。為了可以同時(shí)比較多種污染排放量的減少帶來

CO2

減排效益，同時(shí)考慮協(xié)同管理應(yīng)用需求，本研究構(gòu)建三個(gè)減污降碳協(xié)同評(píng)估指數(shù)（SIPM

指數(shù)、SIcost

指數(shù)和SIBC

指數(shù)），量化濟(jì)南市

PM2.5

達(dá)標(biāo)情景下，各項(xiàng)控制措施減污降碳協(xié)同關(guān)系。SIPM

指數(shù)表示單位

PM2.5

濃度下降協(xié)同減碳量；SIcost

指數(shù)表示削減單位

PM2.5

濃度的成本；SIBC

指數(shù)表示效益費(fèi)用比。SIPM

指數(shù)主要基于課題組前期關(guān)于“2+26”城市等效排放速率的研究方法，采用

RSM

模型建立濟(jì)南達(dá)標(biāo)情景下不同控制措施與PM2.5

濃度間的快速響應(yīng)關(guān)系，量化單位

PM2.5

濃度下降協(xié)同減少二氧化碳排放量。SIPM

指數(shù)計(jì)算方法如公式（3）所示。=

?

? 2

2.5 （3）其中，? 2

代表某一減排工程實(shí)施后帶來的二氧化碳減排量（萬噸）；

? 2.5

代表某一減排工程實(shí)施后帶來的

PM2.5

濃度變化（微克/立方米），

? 2.5

由

RSM

模型計(jì)算而來。RSM

模型是利用等效排放率的方法，將各物種分部門的排放，根據(jù)濃度的響應(yīng)大小，等效為該物種總排放的占比（即映射系數(shù)），納入進(jìn)已建立的RSM

模型進(jìn)行等效替代。建立分行業(yè)的響應(yīng)曲面模型的步驟如下所述。公式（4）是

PM2.5

的濃度關(guān)于

SO2、NOx、NH3、VOCs

和一次PM2.5

這五個(gè)物種總排放建立的響應(yīng)曲面模型，自變量為五種污染物的總排放：162.5

=

RSM( SO2, NOx, NH3, , 2.5) (4)圖

2-3 左列為以

PM2.5

年均濃度建立的

RSM（RSM-annual），中間為以PM2.5

濃度分組建立的

RSM

的組合（RSM-concentration），右列為兩者差值，顏色為二次

PM2.5

濃度，橫縱坐標(biāo)為京津冀地區(qū)前體物排放率為了進(jìn)一步評(píng)估減排經(jīng)濟(jì)性，構(gòu)建

SIcost

指數(shù)評(píng)估

PM2.5

濃度降低的單位成本。指數(shù)越大，說明該領(lǐng)域或行業(yè)實(shí)現(xiàn)

PM2.5

濃度改善的成本越高。=

?

EReq

2.5 （5）式中EReq

表示某一減排工程實(shí)施的成本（萬元）。由于不同措施減排成本差異較大，核算方法也不相同。本研究采用課題組早期關(guān)17于山東省污染物邊際減排成本曲線核算不同措施減排成本1，山東省邊際減排成本曲線如下圖所示。圖

2-4

山東省大氣污染物邊際減排成本曲線不同措施產(chǎn)生的減污降碳協(xié)同效益用

PM2.5

濃度下降帶來的健康效益增加（減少經(jīng)濟(jì)損失）以及碳減排效益之和來表示。根據(jù)效益費(fèi)用比計(jì)算原理，SIBC

指數(shù)計(jì)算公式如下：=2.5

+ 2EReq（9）式中

SIBC

表示產(chǎn)出效益/投入費(fèi)用。投入少，產(chǎn)出多，效益費(fèi)用1

Zhang

F,

Xing

J,

Zhou

Y,

et

al.

Estimation

of

abatement

potentials

and

costs

of

air

pollution

emissions

in

China[J].

Journal

of

environmental

management,

2020,

260:

110069.18比越高；投入多，產(chǎn)出少，效益費(fèi)用比低。效益費(fèi)用比越高越好。2

表示實(shí)施減排措施后

CO2

減排效益，本研究采用

SCC

進(jìn)行貨幣化價(jià)值估計(jì)。SCC

取值參考美國(guó)溫室氣體社會(huì)成本聯(lián)席工作組的技術(shù)報(bào)告推薦值（97

元人民幣/噸

CO2e，以

2020

年價(jià)格計(jì)）。2.5

表示

PM2.5

暴露人群健康損失的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，萬元。計(jì)算公式如下：=

? ×

∑

∈(

,

) （10）ΣVSL

為統(tǒng)計(jì)壽命價(jià)值

Value

of

Statistical

Life，表征在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下，社會(huì)公眾為降低死亡風(fēng)險(xiǎn)能夠支付的財(cái)富金額總和。由于我國(guó)沒有特定省份或城市的

VSL

預(yù)估值，因此采用效益轉(zhuǎn)方法，即在調(diào)整人均可支配收入差異后，根據(jù)已有城市（如北京）的基準(zhǔn)

VSL

推導(dǎo)出濟(jì)南的

VSL，具體計(jì)算方法如下：= +

( ? )

× （11）其中為濟(jì)南市經(jīng)過調(diào)整后的統(tǒng)計(jì)生命價(jià)值（萬元）；代表參考地區(qū)的

VSL，采用我國(guó)本地相關(guān)

CV

研究的

VSL數(shù)據(jù)2。 為參考地區(qū)的人均可支配收入（北京

2017

年VSL

為

541

萬元）； 為邊際

VSL，取值為

100。經(jīng)過計(jì)算得出濟(jì)南

VSL

為

415

萬元。公式

10

中，? 即為措施實(shí)施前后

PM2.5

濃度變化導(dǎo)致的暴露人群死亡增長(zhǎng)變化，萬人，用來表征健康損失，計(jì)算公式如下：=

××

(1

?1,

,)（12）2

Liang

X,

Zhang

S,

Wu

Y,

et

al.

Air

quality

and

health

benefits

from

fleet

electrification

in

China[J].

Nature

Sustainability,

2019,

2(10):

962-97119(

,

? +1),

,

={1+ (?,? ?})（13）式中

P

為暴露人口數(shù)，本研究基于常住人口計(jì)算，萬人。根據(jù)第七次人口普查結(jié)果，濟(jì)南市人口總數(shù)為

920

萬人。i

表征疾病種類，表征對(duì)城市（u）和農(nóng)村（j）分別計(jì)算

DI。BMij

為第

i

種疾病在城

市的基礎(chǔ)死亡率，人/10

萬人。RRi

為第

i

種疾病的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)Relative

Risk，無量綱。

,

代表各情景下的

PM2.5

模擬濃度；

為

理論最低風(fēng)險(xiǎn)暴露水平，根據(jù)

WHO

2021

提供的

PM2.5

空氣質(zhì)量準(zhǔn)則

值，取

5

μg/m3；

、

、

和

為

GEMM

模型相關(guān)參數(shù)。2.3.

溫室氣體和大氣污染物排放清單構(gòu)建由于碳排放清單和大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南的差異，

以及不同類型排放源在碳排放和大氣污染物一次排放中重要性的差

異，當(dāng)前濟(jì)南市兩類排放清單在部門劃分方面也存在明顯差異。為

了實(shí)現(xiàn)同根同源的量化分析，做到協(xié)同減排，首先在濟(jì)南市

2019

年

大氣污染物排放清單的基礎(chǔ)上，重新收集活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，自下而上

編制濟(jì)南市大氣污染物和二氧化碳一體化排放清單，從排放源頭厘

清兩者間的關(guān)聯(lián)機(jī)理，并實(shí)現(xiàn)兩種清單在統(tǒng)計(jì)口徑、核算邊界、排

放來源的統(tǒng)一。2.3.1.

二氧化排放清單2019

年濟(jì)南市

CO2

排放量為

1.04

億噸，其中一級(jí)分類源中化石

燃料固定燃燒源和工業(yè)過程源是其主要排放來源，兩者

CO2

排放占

全市總排放量的

88%。二級(jí)分類源中，電力供熱排放量最大，占總20排放量的

37.9%；其次為鋼鐵業(yè)行業(yè)占總排放量的

17.4%；焦化行業(yè)排第三，占總排放量

13.8%；其他行業(yè)排放占比均在

10%以下。圖

2-5 2019

年濟(jì)南市各行業(yè)

CO2

排放狀況通過網(wǎng)格化清單空間分配方法，利用

Arc

GIS

軟件，計(jì)算分析得到

1

km×1

km

的濟(jì)南市高時(shí)空分辨率

CO2

排放清單空間分布圖，如下圖所示。除個(gè)別網(wǎng)格出現(xiàn)較大排放量的固定燃燒點(diǎn)源外，整體來看，主城區(qū)是

CO2

排放強(qiáng)度最高的區(qū)域。21圖

2-6 2019

年濟(jì)南市

CO2

排放空間分布2.3.2.

大氣污染物排放清單本研究大氣污染物排放清單以賀克斌院士《城市大氣污染物排放清單編制技術(shù)手冊(cè)》為參考，結(jié)合濟(jì)南市本地行業(yè)企業(yè)特色編制。根據(jù)經(jīng)修正后的濟(jì)南市大氣污染物源排放清單結(jié)果，2019

年濟(jì)南市

主要大氣污染物

SO2

排放量

2.80

萬噸，NOX

排放量

11.23

萬噸，VOCs

排放量

11.70

萬噸，PM10

排放量

17.63

萬噸，PM2.5

排放量

6.5822萬噸，NH3

排放量

5.25

萬噸。其中，化石燃料固定燃燒源、工藝過程源為

SO2

的主要排放源，在總排放量中占比為

57.1%、40.1%；移動(dòng)源、工藝過程源、化石燃

料固定燃燒源為

NOX

的主要排放源，在總排放量中占比分別為44.1%、37.4%、17.5%；工藝過程源、移動(dòng)源、溶劑使用源為

VOCs

的主要排放源，在總排放量中分別占比為

57.7%、13.8%、11.9%；

揚(yáng)塵源、工藝過程源、化石固定燃燒源為

PM10

的主要排放源，在總

排放量中占比分別為

62.0%、27.7%、6.7%；工藝過程源、揚(yáng)塵源、

化石燃料固定燃燒源為

PM2.5

的主要排放源，在總排放量中占比分別

為

39.7%、38.3%、12.7%；農(nóng)業(yè)源、廢棄物處理源、工藝過程源為NH3

的主要排放源，在總排放量中占比為

81.2%、9.2%、7.3%。1004.6%3.6%6.7%9.2%9.3%806040.1%44.1%11.9%13.8%62.0%38.3%43.6%其它排放源廢棄物處理源儲(chǔ)存運(yùn)輸源生物質(zhì)燃燒源81.2%揚(yáng)塵源農(nóng)業(yè)源4057.1%37.4%57.7%39.7%溶劑使用源移動(dòng)源工藝過程源固定燃燒源20 27.7% 45.3%0 17.5%

5.5%

6.7%

12.7%

7.3%SO2 NOx VOCs PM10 PM2.5 NH3 CO2污染物種類圖

2-7

濟(jì)南市各大氣污染物及二氧化碳排放源構(gòu)成由于清單并未開展空間分配，本研究重點(diǎn)對(duì)清單進(jìn)行空間分配。首先，對(duì)清單中的所有工業(yè)企業(yè)排放量進(jìn)行核實(shí)，依據(jù)企業(yè)經(jīng)緯度23源類坐標(biāo)，采用

GIS

空間分析技術(shù)，“自下而上”建立高分辨率工業(yè)源

SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOC

網(wǎng)格化排放清單；其次，對(duì)于以區(qū)縣行政區(qū)為統(tǒng)計(jì)單元的生活源，以

1

km

分辨率人口密度為權(quán)重，將生活源

排放量分解到

1

km

網(wǎng)格，采用

GIS

空間融合技術(shù)得到

1

km

分辨率

生活源

SO2、NOx

和

PM

等污染物的網(wǎng)格化排放清單；對(duì)于以地級(jí)

城市為統(tǒng)計(jì)單元的移動(dòng)源，以路網(wǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將移動(dòng)源排放量分

解到

1

km

網(wǎng)格，建立

1

km

分辨率移動(dòng)源

NOx、PM

等污染物的網(wǎng)格

化排放清單；最后對(duì)工業(yè)源、生活源、交通源及揚(yáng)塵排放清單進(jìn)行

空間疊加，得到

2019

年濟(jì)南市

1

km

空間分辨率人為源

SO2、NOx、PM10、PM2.5、NH3

網(wǎng)格化排放清單。24圖

2-8 主要污染排放網(wǎng)格化空間分布圖2.3.3.

二氧化碳與大氣污染物熱點(diǎn)排放網(wǎng)格分析構(gòu)建二氧化碳與常規(guī)大氣污染物排放熱點(diǎn)排放網(wǎng)格能夠直觀展示高排放聚集區(qū)域，網(wǎng)格化管理排放量，并進(jìn)行地理識(shí)別造成網(wǎng)格排放量較高的主要原因，精細(xì)化實(shí)施減排措施。通過

Arc

GIS

軟件對(duì)網(wǎng)格化

CO2

排放量進(jìn)行排序，篩選排放量較大的網(wǎng)格單元作為熱點(diǎn)網(wǎng)格，并作為

CO2

和常規(guī)污染物減排潛力25挖掘以及環(huán)境監(jiān)管的重點(diǎn)參考區(qū)域。如下圖所示，圖中篩選出的400個(gè)

1

km×1

km

熱點(diǎn)網(wǎng)格，僅占總網(wǎng)格數(shù)的

4%，貢獻(xiàn)了全市超過

90%的

CO2

排放。對(duì)熱點(diǎn)網(wǎng)格中的常規(guī)污染物排放進(jìn)行疊加分析發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)格中

CO

排放占總排放量的比重最高，達(dá)到

82%；SO2、NOx、VOCs

占比均超過

60%，分別為

64%、63%、60%；其他污染物占比在

30%左右。說明濟(jì)南市

CO2

排放具有更高的空間集聚性，CO、SO2、NOx、VOCs

排放與

CO2

排放空間分布具有較好的一致性，與PM10、一次

PM2.5、NH3

等污染物存在一定的空間錯(cuò)位。26圖

2-9 CO2

排放熱點(diǎn)網(wǎng)格空間分布圖27圖

2-10 熱點(diǎn)網(wǎng)格中各常規(guī)污染物排放占總排放量的比重2.4.

模型設(shè)置與模型驗(yàn)證2.4.1.

模型設(shè)置（1）模擬范圍模擬區(qū)域采用

Lambert

投影坐標(biāo)系，中心點(diǎn)經(jīng)度為

113.1°E，中心緯度為

34.9°N。為了平衡模擬精度與計(jì)算資源需求，模擬范圍采用三層嵌套，空間分辨率分別為

27

km、9

km

和

3

km。第一層網(wǎng)格空間分辨率為

27

km×27

km，網(wǎng)格總數(shù)為

4599

個(gè)（63×73），涵蓋了吉林、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、遼寧、北京、天津、河北、山西、陜西、河南、山東、江蘇、湖北、安徽和上海等全國(guó)十六個(gè)省市區(qū)，綜合考慮了外界區(qū)域?qū)?jì)南市污染物的傳輸效果。第二層網(wǎng)格分辨率為

9

km×9

km，網(wǎng)格總數(shù)為

8554

個(gè)（94×91），覆蓋山東、河北、天津、河南、安徽、江蘇在內(nèi)的六個(gè)省份，且涵蓋山東省全境。第三層網(wǎng)格分辨率最高，為

3

km×3

km

，網(wǎng)格總數(shù)為

13189

個(gè)28（121×109），涵蓋濟(jì)南及周邊城市。垂直方向共設(shè)置

14

個(gè)氣壓層，層間距自下而上逐漸增大。采用的化學(xué)機(jī)制為

CB6

氣相化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和

AERO7

氣溶膠反應(yīng)機(jī)理。圖

2-11

模擬范圍（2）CMAQ

模型模擬時(shí)段為全年逐月，包括基準(zhǔn)年

2019

年和減排情景兩部分模擬分析，結(jié)果輸出時(shí)間間隔為

1

小時(shí)。采用

CMAQ

空氣質(zhì)量模型模擬污染物排放對(duì)空氣質(zhì)量的影響。CMAQ

模型考慮了氣象因素對(duì)大氣中各種污染物的影響，提高了模型的可靠性，還能夠?qū)崿F(xiàn)多尺度、多層網(wǎng)格嵌套模擬，增加其在空29間上的靈活性和通用性。已經(jīng)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用于大氣污染物模擬、大氣物種沉降、污染源區(qū)域傳輸、污染物的源和匯等方面。CMAQ

模型主要由邊界條件模塊（BCON）、初始條件模塊（ICON）、光分解率模塊（JPROC）、氣象-化學(xué)預(yù)處理模塊（MCIP）和化學(xué)輸送模塊（CCTM）構(gòu)成?；瘜W(xué)輸送模塊（CCTM）是

CMAQ

模型的

核心。MCIP

用于將

WRF

生成的氣象場(chǎng)轉(zhuǎn)化為

CMAQ

模式可識(shí)別的

格式，ICON

為模擬區(qū)域的所有格點(diǎn)提供初始濃度場(chǎng)，BCON

生成模

擬區(qū)域所需的邊界條件，JPROC

用于生成包含不同高度、緯度和時(shí)

角的晴空光解率，CCTM

實(shí)質(zhì)是一個(gè)大氣化學(xué)和運(yùn)輸數(shù)學(xué)模型，污染物在大氣中的擴(kuò)散和輸送過程、氣相化學(xué)過程、氣溶膠化學(xué)過程、液相化學(xué)過程、云化學(xué)過程以及動(dòng)力學(xué)過程均由

CCTM

模塊模擬完

成，CCTM

模塊可輸出多種氣態(tài)污染物和氣溶膠組分的逐時(shí)濃度以及逐時(shí)的能見度和干濕沉降，包括每小時(shí)瞬時(shí)濃度文件（CONC）、

重啟文件（CGRID）、每日平均濃度文件（ACONC）、干沉降文件

（DRYDEP）、濕沉降文件（WETDEP）和每小時(shí)瞬時(shí)能見度文件

（AEROVIS）。（3）WRF

模型氣象場(chǎng)主要用于為空氣質(zhì)量模型

CMAQ

等提供驅(qū)動(dòng)污染物擴(kuò)散、傳輸?shù)任锢砘瘜W(xué)過程的三維氣象場(chǎng)數(shù)據(jù)。CMAQ

模型所需要的氣象場(chǎng)由中尺度氣象模型

WRF

提供，WRF

模型與

CMAQ

模型采用相同

的模擬時(shí)段和空間投影坐標(biāo)系，但模擬范圍大于

CMAQ

模擬范圍，

垂直方向共設(shè)置32

個(gè)氣壓層，層間距自下而上逐漸增大。WRF

模型30的初始輸入數(shù)據(jù)采用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）提供的

6

小時(shí)一次、1°分辨率的

FNL

全球分析資料，每日對(duì)初始場(chǎng)進(jìn)行初始化，每次模擬時(shí)長(zhǎng)為30

小時(shí)，模擬起轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)置為6

小時(shí)，并利用NCEP

ADP

觀測(cè)資料進(jìn)行四維同化。WRF

模型模擬結(jié)果通過

MCIP

程序轉(zhuǎn)換為

CMAQ

模型輸入格式。2.4.2.

排放清單CMAQ

模型所需排放清單的化學(xué)物種主要包括

SO2、NOx、顆粒物（PM10、PM2.5

及其組份）、NH3

和

VOCs（含多種化學(xué)組份）等多種污染物。濟(jì)南市

SO2、NOx、PM10、PM2.5、BC、OC、NH3、VOCs

等人為源大氣污染物排放清單由濟(jì)南市生態(tài)環(huán)境局提供，周邊城市排放數(shù)據(jù)均采用

2019

年清華大學(xué)發(fā)開的最新全國(guó)多尺度排放清單，風(fēng)沙塵排放基于

CMAQ

在線計(jì)算，生物源

VOCs

排放清單利用MEGAN

天然源排放清單模型計(jì)算。2.4.3.

模型驗(yàn)證因?yàn)榕欧旁辞鍐蔚牟淮_定性和反應(yīng)機(jī)理的不完整性，CMAQ

模型模擬存在一定的誤差，利用濟(jì)南市域范圍內(nèi)

7

個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)2019

年逐時(shí)PM2.5

濃度數(shù)據(jù)對(duì)模型模擬效果進(jìn)行驗(yàn)證，見下表所示。結(jié)果顯示模型模擬值與檢測(cè)值具有較好的相關(guān)性，各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)

PM2.5模擬值和監(jiān)測(cè)值的相關(guān)性系數(shù)均在

0.6

以上，一致性指數(shù)在

0.75

以上，基本滿足美國(guó)

EPA

關(guān)于模型驗(yàn)證的基本要求。綜合考慮各項(xiàng)評(píng)31估指標(biāo)，本研究所選用的空氣質(zhì)量模型及模擬參數(shù)設(shè)置等對(duì)

PM2.5

的模擬效果較好，可用于分析濟(jì)南市

PM2.5

時(shí)空分布特征。表

2-1 PM2.5

模擬值與觀測(cè)值對(duì)比2.4.4.

氣象模擬分析氣象條件是大氣環(huán)境中最重要的自然要素，其中風(fēng)向、風(fēng)速是

氣象條件的關(guān)鍵指標(biāo)。其中風(fēng)向反映了大氣污染的來源、輸送過程

及歸宿的整個(gè)流程，是度量污染物輸送過程方向的關(guān)鍵指標(biāo)；風(fēng)速

反映了自然環(huán)境對(duì)污染物的自凈能力，是度量環(huán)境自凈能力的關(guān)鍵

指標(biāo)。上風(fēng)向地區(qū)的污染排放在氣流作用下，易遷移擴(kuò)散至下風(fēng)向

區(qū)域，影響下風(fēng)向區(qū)域空氣質(zhì)量。濟(jì)南地形復(fù)雜多樣，南為泰山山地，北靠黃河，地勢(shì)南高北低，整體呈淺碟形。常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)和西南風(fēng)。根據(jù)2013-2017

年

全國(guó)空氣資源稟賦評(píng)估結(jié)果，濟(jì)南都市區(qū)屬于一般區(qū)域，但濟(jì)南市屬于空氣資源稀少區(qū)域，與我國(guó)的四川盆地和關(guān)中平原等區(qū)域相當(dāng)。濟(jì)南都市圈區(qū)域全年平均風(fēng)速較小，不利于擴(kuò)散。濟(jì)南四季平均風(fēng)

速

2-5m/s，風(fēng)速由南向北遞減，北部平原冬季風(fēng)速最低

2m/s，擴(kuò)散

能力較弱。采暖期以下沉氣流為主，冬季逆溫層長(zhǎng)期存在，不利于32監(jiān)測(cè)站點(diǎn)樣本數(shù)量（個(gè)）標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差相關(guān)性系數(shù)一致性指數(shù)濟(jì)南化工廠861413.70.630.78市監(jiān)測(cè)站857218.70.700.81省種子倉(cāng)庫(kù)8622-6.40.670.80機(jī)床二廠8571-26.80.640.71科干所8630-0.10.600.76開發(fā)區(qū)8204-8.30.640.77農(nóng)科所8560-23.30.670.74污染物垂直擴(kuò)散。圖

2-12 全國(guó)（左）和濟(jì)南及周邊區(qū)區(qū)域（右）空氣資源稟賦分布市區(qū)受黃河河谷和泰山山谷等淺碟狀地形影響，流經(jīng)市區(qū)氣壓風(fēng)速逐漸減弱，常年形成靜風(fēng)小風(fēng)中心，先天擴(kuò)散不足。受山谷效應(yīng)的影響，夜間風(fēng)由周圍的山峰沿山谷吹向平原，受周圍開闊地形的影響，風(fēng)在沿山谷邊緣發(fā)生水平輻散，風(fēng)速明顯減弱；白天由于山坡加熱，山谷周圍的山風(fēng)減弱并發(fā)生轉(zhuǎn)向，14

時(shí)風(fēng)由平原吹向山頂產(chǎn)生明顯的谷風(fēng)。與夜間相比，白天較大的風(fēng)速并未形成較好的大氣擴(kuò)散能力，反而將處于河谷城區(qū)的部分污染物向南擴(kuò)散至地形相對(duì)較高區(qū)域，且風(fēng)速在地形阻隔的作用下逐漸減少，夜晚再由山風(fēng)將污染物帶回城區(qū)，造成局地污染物質(zhì)的濃度持續(xù)累積。圖

2-13

2019

年濟(jì)南主導(dǎo)風(fēng)場(chǎng)及典型時(shí)刻山谷風(fēng)環(huán)流風(fēng)場(chǎng)空間分布圖33結(jié)合排放清單空間分布來看，排放強(qiáng)度較高的區(qū)域集中布局于城市靜風(fēng)、小風(fēng)高發(fā)或城市上風(fēng)向區(qū)域，如濟(jì)南城區(qū)、萊蕪城區(qū)等。大量工業(yè)企業(yè)分散于萊蕪（鋼鐵、石化、建材）、平陰（炭素、水泥、鑄造）等區(qū)縣城區(qū)。34第3章

情景設(shè)置及減排潛力分析大氣污染物及溫室氣體排放量的變化與人口、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、城鎮(zhèn)化率等因素相關(guān)。以上參數(shù)作為最主要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子，是各協(xié)同減排情景的共同基礎(chǔ)。由于本研究受時(shí)間所限，并不探究全要素對(duì)協(xié)同減排的影響，所以各減排情景設(shè)置時(shí)對(duì)以上參數(shù)采用相同的基本假設(shè)。3.1.

基本假設(shè)3.1.1.

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展預(yù)測(cè)（1）人口2020

年，濟(jì)南市總?cè)丝?20.2

萬人，近十年年均增長(zhǎng)率為13.0‰,十三五期間為

18‰。十四五期間，濟(jì)南將打造“大強(qiáng)美富通”現(xiàn)代化國(guó)際大都市，城市集聚效應(yīng)增強(qiáng)，人口仍將保持快速增長(zhǎng)。根據(jù)2005

年以來的人口數(shù)據(jù)，及未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展政策，對(duì)濟(jì)南市總?cè)丝谶M(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)到

2025

年，全市常住人口約

1000

萬人，2030

年提升至

1047

萬人,2035

年達(dá)到約

1100

萬人。351200

1150

1100

1050

1000950

900

850

800

750

700

650

600

550

5002005 2010 2015 2020 2025 2030 2035年份圖

3-1 2005-2035

年濟(jì)南市常住人口及預(yù)測(cè)（萬人）（2）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與工業(yè)增加值十三五期間，濟(jì)南市地區(qū)生產(chǎn)總值由

6777.9

億元增長(zhǎng)到

10140.9

億元，年均增長(zhǎng)

8.4%（按當(dāng)年價(jià)格計(jì)算）。根據(jù)《濟(jì)南市國(guó)民經(jīng)濟(jì)

和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出2025

年發(fā)展目標(biāo)，地區(qū)生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)

7%左右。預(yù)測(cè)

2025

年濟(jì)

南市

GDP

達(dá)到

14223.2

億元，若

2026-2030

年、2031-2035

年分別按

增長(zhǎng)率

6%、5%估算，則

2030

年、2035

年

GDP

分別達(dá)到

19033.7

億

元和

24292.4

億元。2015-2018

年，濟(jì)南市工業(yè)增加值由

2162.92

億元增長(zhǎng)