Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Безносова Диана Сергеевна

Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов
<
Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Безносова Диана Сергеевна. Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.01 Москва, 2005 142 с. РГБ ОД, 61:06-5/1584

Содержание к диссертации

Введение

1. Современное состояние исследований 8

1.1. Влияние изменения климата на энергопотребление 8

1.2. Развитие энергетики и оценка эмиссии парниковых газов в России 21

1.3. Постановка задачи 32

2. Моделирование и прогнозирование прикладных климатических характеристик, влияющих на энергопотребление 35

2.1. Схема оценки связей в системе «энергетика-климат» 36

2.2. Регрессионно-аналитическая модель климата 39

2.3. Глобальные изменения климата и температурные тренды на территории России 45

2.4. Расчет изменений параметров отопительного периода 55

2.5. Изменение параметров отопительного периода на территории России к 2050 году 58

3. Разработка модели теплопотребления с учетом изменения природно-климатических условий 65

3.1. Исходные данные исследования 65

3.2. Зависимость теплопотребления от климатических, экономических и демографических параметров 69

3.3. Оценка изменения теплопотребления и снижения расхода топлива на отопление к 2050 году 75

3.4. Применение разработанной модели в масштабе энергосистемы (на примере ОАО «Мосэнерго») 82

4. Выбросы парниковых газов при производстве энергии 93

4.1. Характеристика источников эмиссии парниковых газов в топливно-энергетическом комплексе 93

4.2. Методика расчета выбросов парниковых газов 99

4.3. Выбросы парниковых газов в Российском ТЭК в 1950-2005 гг 109

4.4. Оценка изменения эмиссии парниковых газов в ТЭК россии к 2020 г 116

4.5. Изменение эмиссии парниковых газов при производстве тепловой энергии к 2020 г 122

Заключение 128

Список использованных источников 131

Введение к работе

Энергетика относится к тем отраслям экономики, где особенно сильна взаимосвязь техносферы и окружающей среды. Энергетический комплекс не только влияет на атмосферу и климат, но и сам испытывает значительное воздействие со стороны природно-климатических факторов. Исследования многолетних рядов потребления различных видов энергии показывают сильную зависимость энергопотребления от таких параметров, как средние месячная и сезонная температуры воздуха, в большой степени определяющих, например, продолжительность отопительного периода, его температуру и, соответственно, расход тепла и других видов энергии. Результаты практической работы энергосистем также подтверждают этот факт. Однако в настоящее время для планирования работы систем теплоснабжения используется либо инерционный прогноз параметров отопительного сезона (по климатическим нормам или данным последних лет), что может привести к существенным ошибкам в оценках из-за значительной межгодовой изменчивости, либо краткосрочный (на предстоящий сезон) и к тому же лишь качественный (выше или ниже нормы) прогноз Гидрометцентра, не обладающий необходимой точностью. Палеоаналоговые сценарии и расчеты на моделях общей циркуляции не могут быть использованы при разработке долгосрочных проектов, так как они не описывают наблюдаемые тенденции в изменении климатических характеристик отопительного периода [23, 37]. Видимо, этим можно объяснить тот факт, что в действующей редакции Энергетической стратегии России [82] не отражены вопросы влияния климатических изменений на отечественную энергетику. По оценкам авторов [13], вклад погодно-климатических факторов в экономическую безопасность отечественной энергетики составляет примерно 20%. Из них на долю гидрометеорологических явлений приходится около 8,5% и на долю изменения климата — 2,9%.

Для планирования на несколько лет вперед оптимальных запасов и норм

5 расходов топлива, определения экономичного режима работы различных энергетических служб необходима информация об изменении таких основных климатических характеристик, как средние сезонные температуры, в значительной степени дающие представление об ожидаемых в ближайшем будущем климатических условиях, а также характеристик отопительного периода — его продолжительности и средней температуры.

Системы теплоснабжения являются одной из важнейших составляющих топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России. В нашей стране на теплоснабжение расходуется около половины ежегодно сжигаемого топлива, что приводит к выбросу в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ, а также парниковых газов, оказывающих влияние на изменение климата. После вступления в силу Рамочной конвенции ООН по изменению климата [62] и Киотского протокола [27], накладывающих ограничения на атмосферные выбросы веществ, способных повлиять на климат, Россия, как страна-участница этих международных соглашений, обязана учитывать и ограничивать эмиссию парниковых газов на своей территории.

Цель настоящей работы — создание научных основ оценки теплопотребления с учетом изменения природно-климатических условий, а также расчетов выбросов парниковых газов при производстве тепловой энергии. Работа состоит в исследовании зависимости теплопотребления на территории энергетических систем от климатических условий и оценке возможных изменений потребности в топливе на отопление на территории России и соответствующего снижения атмосферных выбросов парниковых газов.

Для достижения указанной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Исследование зависимости тепло- и энергопотребления от климатических условий, разработка прогнозов изменения региональных

климатических характеристик, оказывающих влияние на работу энергетических систем на территории России.

  1. Разработка модели теплопотребления, учитывающей изменение природно-климатических условий.

  2. Оценка возможных изменений потребления тепловой энергии и расходов топлива на отопление к 2050 г.

  3. Разработка методики расчета эмиссии парниковых газов во всех отраслях российской энергетики.

  4. Реконструкция и прогноз эмиссии парниковых газов в топливно-энергетическом комплексе России.

  5. Оценка возможной экономии квот на выбросы парниковых газов, предусмотренных Киотским протоколом при реализации различных вариантов Энергетической стратегии России на период до 2020 г.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

Первая глава содержит обзор современного состояния исследований по рассматриваемой теме, на основе которого сформулированы основные задачи работы.

Во второй и третьей главах настоящей работы исследовались обратные связи в системе «энергетика-климат», связанные со сферой теплоснабжения.

Вторая глава посвящена моделированию и прогнозированию прикладных климатических характеристик, оказывающих влияние на энергопотребление. Разработана методика прогнозной оценки изменения региональных прикладных климатических характеристик, влияющих на функционирование энергетических объектов (средней температуры и продолжительности отопительного периода и рассчитанного по ним дефицита тепла), на ближайшие десятилетия.

В третьей главе исследовалась зависимость регионального тепло- и энергопотребления от климатических, демографических и экономических характеристик. Разработана модель теплопотребления, учитывающая

7 изменения природно-климатических условий. Впервые предлагается схема прогнозных расчетов производственных показателей энергосистем в условиях изменения климата, основанная на анализе реальных тенденций как в области региональных климатических изменений, так и в сфере теплопотребления.

Четвертая глава посвящена обратной задаче, т.е. оценке влияния энергетики (в т.ч. сферы теплоснабжения) на окружающую среду и климат.

it* Основная цель этой части исследования — оценка изменения эмиссии

парниковых газов в сфере теплоснабжения в условиях изменения климата на территории России. Для ее решения была разработана методика расчета выбросов основных парниковых газов (диоксида углерода, метана и закиси азота) в топливно-энергетическом комплексе России. Впервые проведен ретроспективный анализ функционирования отечественного ТЭК с 1950 по 2005 гг. Выполнена оценка экологических последствий реализации Энергетической стратегии России на период до 2020 г. [82] и оценен потенциал России в механизме торговли квотами на выбросы парниковых газов,

о предусмотренном Киотским протоколом.

В заключении формулируются основные выводы.

Результаты настоящей работы опубликованы в 12 научных трудах [8, 21 22, 24, 25, 37, 36, 58, 66, 78, 79, 81].

Данная работа является составной частью программы исследований,
проводимых в научно-исследовательской лаборатории Глобальных проблем
энергетики МЭИ и направленных на изучение взаимодействия в системе
' «человек-окружающая среда».

Развитие энергетики и оценка эмиссии парниковых газов в России

В последние 25-30 лет мировое сообщество всерьез озабочено состоянием окружающей среды и в особенности проблемой изменения климата, т.е. так называемым глобальным потеплением, вызванным увеличением в атмосфере концентрации парниковых газов. Это нашло отражение в ряде международных соглашений.

В 1979 году состоялась Первая Всемирная климатологическая конференция, основным выводом которой стало решение о необходимости введения мер по предупреждению потенциальных антропогенных изменений климата, способных негативно отразиться на благополучии человечества. В 1988 году была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC — Intergovernmental Panel of Climate Change), работающая при поддержке UNEP (United Nations Environment Programme) и Всемирной метеорологической организации (WMO — World Meteorological Organization).

В июле 1992 года на конференции Организации объединенных наций (ООН) по окружающей среде в Рио-де-Жанейро (Бразилия) была подписана Рамочная Конвенция ООН по изменениям климата (FCCC — Framework Convention on Climate Change) — соглашение, целью которого стала стабилизация концентрации парниковых газов на уровне, не допускающем опасного антропогенного воздействия на климатическую систему [62]. В марте 1994 года FCCC вступила в силу.февраля 2005 года вступил в силу Киотский протокол (1997 г.) — международное соглашение, призывающее подписавшие его страны взять на себя конкретные обязательства по контролю и ограничению на своей территории атмосферных выбросов веществ, способных вызвать глобальные изменения климата [27]. Согласно Киотскому протоколу развитые государства должны снизить суммарную эмиссию парниковых газов на 5,2% по сравнению с уровнем 1990 года в течение 2008-2012 гг. Основные обязательства в рамках Протокола взяли на себя индустриально развитые государства: страны Евросоюза должны сократить выбросы на 8%, США — на 7%, Япония и Канада — на 6% (табл. 2).

Россия, ратифицировав Киотский протокол осенью 2004 года, взяла на себя обязательства не превышать уровня выбросов парниковых газов базового года в первый, так называемый бюджетный, период действия обязательств, т.е. с 2008 по 2012 год. Такие условия можно квалифицировать как достаточно «мягкие», по сравнению с обязательствами индустриально развитых государств. Кроме того, выбор 1990 г. в качестве базового года Киотского протокола оказался для России чрезвычайно выгодным, т.к. в силу известных обстоятельств в этом году эмиссия парниковых газов в нашей стране была максимальной за последние 15 лет.

Несмотря на непростую ситуацию, сложившуюся вокруг Киотского протокола (выход США из этого соглашения в 2001 г., скептическое отношение ряда других стран), до сих пор этот документ остается основным инструментом снижения потенциального риска негативных климатических изменений.

Основным антропогенным источником выбросов в атмосферу парниковых газов является энергетика. В настоящее работе под термином «энергетика» подразумеваются все процессы, связанные с производством, распределением и потреблением энергии, содержащейся в органическом и ядерном топливе, а также в возобновляемых источниках. В России на долю энергетики приходится около 85% суммарной эмиссии диоксида углерода, метана и закиси азота.

До подписания Россией в 1994 г. Рамочной Конвенции ООН об изменении климата [62] в нашей стране не уделялось достаточного внимания проблеме учета выбросов парниковых газов. В настоящее время все оценкиантропогенной эмиссии парниковых газов в энергетике и промышленности России ограничиваются периодом после распада СССР (1990-2000 гг.).

В 2002 году Росгидрометом (головная организация — Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН (ИГКЭ)) по поручению Межведомственной комиссии Российской Федерации по проблемам изменения климата было составлено Третье1 национальное сообщение Российской Федерации о деятельности по Рамочной конвенции ООН об изменении климата в соответствии с решениями, методическими указаниями и рекомендациями Конвенции [72]. В этом документе представлены некоторые результаты инвентаризации антропогенных эмиссий и стоков парниковых газов в период 1990-1999 гг. В качестве методики использовались руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов, разработанные Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC) [57]. Основной недостаток этой работы заключается в том, что подробные данные представлены только для отдельных лет, а именно — 1990, 1994 и 1997-1999 гг. Кроме того, расчеты выполнены по простейшей схеме, предлагаемой в [57], не для всех типов источников приводится четкое объяснение выбора значений коэффициентов удельных выбросов парниковых газов. И, наконец, оценка утечек второго по важности парникового компонента атмосферы — метана — при добыче, переработке и транспортировке топлива выполнена по приближенным коэффициентам, которые на наш взгляд не учитывают в должной мере специфики российских условий.

В работе [97] приведены результаты инвентаризации антропогенных эмиссий парниковых газов в атмосферу с использованием методики Руководящих принципов IPCC 1995 г., которая несколько отличается от методики Пересмотренных руководящих принципов IPCC 1996 г. [57]. Оценка эмиссий парниковых газов выполнена для различных экономических регионов России по состоянию на 1990 и 1994 гг.

Важные результаты получены в работе [50], где проведена оценка эмиссии трех основных парниковых газов (диоксида углерода, метана и закиси азота) на территории России, в процессах добычи и сжигания твердого топлива в 1990 и 1994 гг. (рис. 4).

В работе [50] были получены средние коэффициенты удельной эмиссии метана при добыче угля, характерные для условий России, учитывающие марку твердого топлива и способ его добычи (табл. 3). Также представлено распределение эмиссии метана по экономическим районам России в зависимости от способа добычи угля (табл. 4).

В последние годы крупнейшие энергетические корпорации страны также начали осуществлять контроль собственной эмиссии парниковых газов. Так, в 1999 г. специалисты РАО «ЕЭС России» выполнили полную инвентаризацию (с 1990 г.) выбросов парниковых газов (С02, СН4, N20 и SF6) при сжигании топлива на всех своих электростанциях (всего около 360) с разбиением по видам топлива [54]. высокосернистого мазута. Коэффициент эмиссии при использовании твердого топлива составил 2,76 т CCVT у.т. Выбросы парниковых газов объектами РАО «ЕЭС России» составляют примерно 28 % всех выбросов углекислого газа на территории России и около 3% мировой эмиссии парниковых газов.

Регрессионно-аналитическая модель климата

Для анализа изменения таких региональных климатических характеристик как средние годовые и сезонные температуры и построения их прогноза в настоящей работе использовалась разработанная в НИЛ ГПЭ МЭИ регрессионно-аналитическая модель климата (РАМК), с успехом применявшаяся ранее для описания годового хода глобальных и полушарных температур [83], а также сезонных изменений региональных температур [30, 35,]. Эта модель позволяет рассчитать региональные температурные отклики на изменения глобальных климатических факторов антропогенного и природного происхождения.

В основе развиваемого подхода к долгосрочному прогнозированию регионального климата лежит анализ эмпирических данных наблюдений за региональной температурой и основными климатообразующими факторами, к числу которых относятся:1) концентрации парниковых газов атмосферы (углекислый газ, метан, закись азота, озон, фреоны и др. — всего около 30 компонентов) и концентрации тропосферных аэрозолей (сернокислотные или сульфатные аэрозоли преимущественно антропогенного происхождения);2) вулканическая активность, определяющая степень концентрации стратосферного (преимущественно сульфатного) аэрозоля;3) солнечная постоянная, то есть плотность теплового потока, поступающего от Солнца на внешнюю границу тропосферы;4) скорость вращения Земли, точнее, средние отклонения длительности земных суток от длительности атомных суток;5) автоколебания в системе атмосфера-океан (Южное колебание / Эль-Ниньо, Североатлантическое колебание)

Для сопоставления различных факторов, воздействующих на климат, обычно пользуются понятием радиационного форсинга, который представляет собой отклонение плотности лучистого теплового потока на верхней границе тропосферы от некоторого начального значения, соответствующего так называемой доиндустриальной эпохе (до 1750 г.).

В качестве основного параметра для описания внешнего возмущения, вызванного изменением солнечной активности, были выбраны максимальные числа Вольфа [103, 107]. Числами Вольфа называют число солнечных пятен, которые являются индикатором интенсивности тепловых и магнитогидродинамических процессов на поверхности Солнца, особым образом рассчитываемое по предложенной швейцарским астрономом Рудольфом Вольфом методике.

Вулканическая активность для Северного полушария характеризуется индексом кислотности полярных льдов [93]. Кислотные индексы представляют собой среднегодовое содержание водородного иона Н+ в ископаемых льдах, измеряемое в полярных областях. Концентрация иона Н+ после удаления фоновой компоненты достаточно точно характеризует загруженность тропосферы аэрозолем серной кислоты, образующимся в результате вулканических извержений. Оригинальный ряд индекса кислотности [93] оперативно продлевается в НИЛ ГПЭ по специально разработанной методике на основе публикуемого ежегодно каталога значительных вулканических извержений [83].

На рисунке 7 представлены история и прогноз НИЛ ГПЭ солнечной (максимальные числа Вольфа) [83, 100] и вулканической (индексы кислотности Гренландских льдов) [83, 93] активности. Оба эти возмущения климата могут быть выражены в единицах радиационного форсинга.

На формирование климата рассматриваемого в настоящей работе региона (территории России) существенное влияние оказывает Североатлантическое колебание (NAO — North Atlantic Oscillation) [95]. Это явление связано с динамикой двух центров действия атмосферы в Северной Атлантике —42 субполярного Исландского минимума и субтропического Азорского максимума. Индексы Североатлантического колебания (NAOI), история и прогноз которых представлены на рисунке 8, определяются как нормированная разность давлений между станциями в области Азорского антициклона и в области Исландского циклона.Рис. 8. История и прогноз эволюции индексов Североатлантического колебания: 1 — фактические данные [95]; 2 — долгопериодная составляющаяТемпературный отклик на изменение скорости вращения Земли (Rot) экстраполировался периодической функцией с периодом 79 лет, астрономический тренд — линейной функцией.В качестве переменной, характеризующей влияние парникового эффекта, было выбрано значение суммарного антропогенного форсинга парниковых газов и аэрозолей (рис. 9).

Парниковыми называют такие газы как водяной пар (НгО), диоксид углерода (СОг), закись азота (N20), метан (СН4), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ) и гексафторид серы (SFe), озон (Оз) — всего около 30 компонентов, — которые пропускают коротковолновое солнечное

Зависимость теплопотребления от климатических, экономических и демографических параметров

В настоящее время при планировании развития систем теплоснабжения не учитываются изменения климатических параметров [40, 52, 74, 82].

По данным Энергетической стратегии России [82] к 2020 г. спрос на централизованное теплоснабжение превысит уровень 2000 г. на 18-25%. При этом предусматривается рост реального потребления тепловой энергии в 1,4-1,5 раза за счет снижения тепловых потерь и экономии тепла, развития локальных и индивидуальных источников теплоснабжения и реализации накопленного потенциала энергосбережения в секторе теплоснабжения.

Однако, из анализа данных по полезному отпуску тепла крупнейшими энергетическими компаниями России [111] видно, что разность в теплопотреблении на территории региональных энергосистем в холодные (для Москвы, например, это 1993, 1994 и 1998) и теплые (1995, 1999 и 2000) годы достигает 10% (рис. 22-23). Поэтому при планировании изменения тепло- и энергопотребления необходимо учитывать не только действие экономических и демографических факторов, но и динамику климатических характеристик (средней температуры и продолжительности отопительного периода). как объем потребления тепловой энергии зависит не только от климатических условий, но и числа потребителей, а также состояния экономики в регионе, для выделения климатической составляющей теплопотребления из ряда удельного (на душу городского населения) полезного отпуска тепла региональными энергосистемами был вычтен тренд, определяемый изменением экономической активности.

Анализ данных по динамике объемов промышленного производства на территории различных субъектов федерации РФ, а также внутреннего валового продукта России показал, что для его описания в последние 15 лет вполне пригоден полином третьей степени, который отражает как экономический спад 1990-х годов, так и стабилизацию и наметившийся рост экономики последних лет (рис. 24). определялись как разность между ежегодными данными по удельному полезному отпуску тепла энергетическими системами и полиномиальным трендом, связанным с влиянием экономических факторов. На рисунке 23 представлены эти отклонения, выраженные в процентном отношении к трендовым значениям. В качестве климатических характеристик выбраны значения дефицита тепла, а также среднегодового перепада температур воздуха внутри и снаружи отапливаемых помещений на территории регионов, выраженные в процентном отношении к среднему за исследуемый период.Очевидна полная синхронность изменений этих параметров.

Поскольку производственные показатели энергосистем относятся к календарному году, в соответствующих расчетах рассматривался отопительный сезон, состоящий из двух частей: с 1 января до даты окончания и с даты начала до 31 декабря (календарный отопительный период). Его продолжительность и средняя температура рассчитывались по суточным метеорологическим данным [16] аналогично рассмотренному ранее отопительному периоду, привязанному к естественному годовому температурному циклу и распространяющемуся на два смежных года.

Выбор среднегодовых температур в качестве дополнительного климатического фактора, влияющего на теплопотребление, объясняется тем, что в настоящее работе рассматриваются данные по теплопотреблению за весь год, а не только в отопительный период.

Аналогичным образом исследовались данные по региональному электропотреблению, но связь изменения потребления электрической энергии с колебаниями метеорологических факторов оказалась не столь явной — ею объясняются лишь доли процентов общего изменения электропотребления. Этот факт подтверждают и данные исследований [12, 48, 59].

Для количественного определения зависимости междутеплопотреблением и климатическими условиями был проведен сравнительный анализ данных по полезному отпуску тепла региональными энергетическими системами [111], расположенными в различных природно-климатических зонах.

На рисунке 25 представлена зависимость удельного (на душу городского населения) полезного отпуска тепловой энергии потребителям энергетическими системами, расположенными в различных природно-климатических зонах, от дефицита тепла в 1990-2002 гг.

Методика расчета выбросов парниковых газов

В качестве основной методики расчета в данной работе использовались Пересмотренные руководящие принципы IPCC [57], которые были разработаны Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC — Intergovernmental Panel of Climate Change) с целью создания международной согласованной методологии для расчета и представления докладов о национальных инвентаризациях антропогенных эмиссий и стоков парниковых газов. IPCC [57, 96] предлагает два подхода к расчетам эмиссии парниковых газов, отличающиеся уровнем детализации расчетов эмиссий:- базовый (упрощенный), предназначенный для грубой оценки в отсутствие подробных исходных данных;- детальный, основанный на специфике конкретных источников парниковых газов.

В настоящей работе по результатам анализа функционирования энергетической отрасли России с 1950 г. методика IPCC [57] была модифицирована для условий отечественного топливно-энергетического комплекса [79]. С ее помощью можно рассчитать выбросы основных парниковых газов (диоксида углерода, метана и закиси азота) на всех стадиях топливно-энергетического цикла, связанного с производством энергии (добыча, переработка, транспортировка, хранение и сжигание органического топлива) на территории России.

В общем случае методика основана на предположении о том, что объем выбросов парниковых газов пропорционален объему производства (потребления) промышленной продукции. Таким образом, эмиссию парниковых газов можно определить по следующему простому соотношению:где Еу — эмиссия г -го парникового газа, связанная с технологическим процессом, в у-ом промышленном секторе; Qj — объем производства или потребления продукции в у -ом промышленном секторе; Ку — коэффициент эмиссии /-го газа на единицу производства (потребления) промышленной продукции ву-ом промышленном секторе.

В [57] приведены рекомендуемые значения коэффициентов эмиссии парниковых газов для всех источников выбросов, представляющие собой среднемировые значения, которые могут быть использованы при отсутствии более точных данных. Для некоторых источников парниковых газов приводятся коэффициенты, учитывающие специфику производственного процесса или региона.

Выбросы парниковых газов при добыче природного газа и нефти связаны с утечками природного газа и со сжиганием попутного нефтяного газа в факелах.

Исходными данными для оценки эмиссии диоксида углерода и метана от сжигания попутного газа в факелах является информация об объеме добычи нефти и газового конденсата, регулярно публикуемая в национальных статистических ежегодниках [65, 73]. Коэффициент эмиссии диоксида углерода был определен методом линейной регрессии с использованием данных об эмиссии СОг в России за период с 1992 по 1997 г., полученных из [99]. Он меняется в пределах от 6,03 до 6,85 кг С/т у.т.

Эмиссия метана определяется из следующих соображений: при сжигании попутного газа на каждые пять молекул диоксида углерода выделяется одна молекула метана, т.е. 0,267 т СН4 на 1 т углерода в молекуле СОг [108].

Утечки метана при добыче природного и попутного газов оценивались с использованием региональных коэффициентов для бывшего СССР, рекомендуемых IPCC [57]. В работе был принят коэффициент 6,65 кг СН4/т у.т. добытого природного и попутного нефтяного газов.

Для оценки эмиссий, связанных с утечками природного газа при транспортировке, хранении, переработке и распределении, исходными данными является информация об объемах добычи и переработки природного и попутного газов, длине магистральных газопроводов и распределительных сетей, объеме отбора газа из подземных хранилищ. Данные получены из материалов национальной статистики, в частности [65, 73].

В руководящих принципах IPCC [57] изложены два метода оценки эмиссии парниковых газов, связанных с утечками природного и попутного газов в странах, не имеющих подробных технологических данных, необходимых для детальной инвентаризации. Для реализации первого метода в [57] предлагается использовать региональные коэффициенты эмиссии метана, отнесенные к объему добычи и потребления природного и попутного газа. Очевидно, что эти данные относятся к периоду после 1991 г. Такой метод дает ориентировочную оценку выброса парниковых газов.

Второй, более детальный метод, требует дополнительных данных, таких как длина магистральных газопроводов и распределительных сетей. В качестве примера в [96] приведены коэффициенты эмиссии метана для Северной Америки, полученные путем проведения детальной инвентаризации источников выбросов парниковых газов в Канаде и США. При этом в [96] утверждается, что эти коэффициенты могут быть использованы и для других регионов, при условии, что источники эмиссии, тип и качество используемого оборудования аналогичные.

В настоящем исследовании, для того чтобы получить более детальную оценку эмиссии метана в газовой промышленности России, оба вышеописанных метода были объединены. Для этого предварительно оценивалось среднее значение эмиссии метана от вышеперечисленных источников в период 1991—2000 гг. с использованием коэффициентов эмиссии

Похожие диссертации на Прогнозирование динамики тепло- и энергопотребления под влиянием климатических измерений и оценка выбросов парниковых газов