Frontiers in Energy

ISSN 2095-1701

ISSN 2095-1698(Online)

CN 11-6017/TK

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2019 Impact Factor: 2.657

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2018年, 第12卷 第3期 出版日期:2018-09-05

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应对气候变化,推动能源革命
杜祥琬
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 338-343.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0535-5

摘要   HTML   PDF (161KB)

巴黎协定”标志着全球绿色、低碳发展进入新阶段,中国应对气候变化的国际责任和国内可持续发展的内在需求高度一致。基于世界典型发达国家能源经济学数据的分析,解读了我国提出的INDC的合理性,并说明低碳发展可以通向现代化。能源革命是中国低碳转型的基础,从五个方面阐述了中国能源低碳转型的路径,基于中国工程院课题组的研究,分析了中国能源结构变革的三个历史阶段。

以能源革命推动低碳发展是一个历史过程,具有长期性和艰巨性,需要切实转变观念、转变发展方式。通过国内外的实证分析,说明发展和低碳是可以双赢的,低碳发展将培育新的经济增长点,创造新型发展道路。

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How diplomacy saved the COP21 Paris Climate Conference, but now, can we save ourselves?
D. Nathaniel MULCAHY, David L. MULCAHY
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 344-352.  
https://doi.org/10.1007/s11708-017-0498-y

摘要   HTML   PDF (192KB)

To solve a problem, three things are necessary: awareness, means, and will. The 2015 COP21 Paris accord was a masterful, perhaps even world-saving, diplomatic advance toward making the world aware of climate change. Some of that success may have been because publications from the IPCC and the National Academy of Science were made available, on line, as prepublication offerings, in order to be widely viewed before the Paris Climate Conference. This provided diplomats and negotiators with the latest information about climate change, its nearness in time, its consequences, and how well current mitigation technologies can succeed. Whatever the reasons, the Paris Climate Conference, was a success. Leaders of 195 nations agreed that climate change is a real and present danger to life as is known to all. This important understanding was accomplished despite the presentation of well established scientific facts which, without very diplomatic handling, could easily have evoked overwhelming political opposition to an agreement and thus another COP failure. In this paper, the fact that how some scientific truths, written specifically to be overlooked, were presented in order to prepare COP21 participants for the conference is explained. Besides, the effectiveness and efficiency of currently favored mitigation policies, the extent of ongoing progress to better ones, and finally, how a new appreciation of climate change consequences can strengthen the will of nation states and industries to work toward solutions are evaluated.

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《巴黎协定》后中国CO2减排的形势与措施
何建坤
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 353-361.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0564-0

摘要   HTML   PDF (112KB)

全球应对气候变化进入全面落实《巴黎协定》的实施阶段,为实现全球控制温升不超过2℃目标,各国都必须加大减排力度。中国把应对气候变化减排目标与国内可持续发展战略相结合,推动能源革命和经济发展方式向低碳转型,强化2020年前的承诺和行动,单位GDP的CO2强度到2020年可比2005年下降50%以上,超额实现40-45%的对外承诺目标。当前经济新常态下进一步加强政策措施,大力节能,持续提高能源利用效率和经济产出效益,同时大力发展新能源和可再生能源,加速能源结构的低碳化,使GDP的CO2强度年下降率持续保持4%以上的较高水平,并不断提高,从而使GDP的CO2强度下降率到2030年左右尽早超过GDP的增长率,实现CO2排放达峰目标,促进经济发展方式的根本性转折,并为本世纪下半叶建成以新能源和可再生能源为主体的近零排放的可持续能源体系奠定基础。中国实施绿色低碳发展理念,加快能源和经济的低碳转型,实现经济增长与CO2减排双赢的政策和行动,也将为广大发展中国家提供有益的借鉴。另一方面,中国在国际上也将继续推进《巴黎协定》的落实和实施,发挥积极的、建设性的引领作用,促进合作共赢、公平正义、共同发展的全球气候治理新机制的建设,努力构建人类命运共同体,促进各国间特别是发展中国家间的务实合作,把应对气候变化作为新的发展机遇,共同走上气候适宜型低碳经济发展路径

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Effects of the US withdrawal from Paris Agreement on the carbon emission space and cost of China and India
Hancheng DAI, Yang XIE, Haibin ZHANG, Zhongjue YU, Wentao WANG
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 362-375.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0574-y

摘要   HTML   PDF (843KB)

Climate mitigation has become a global issue and most countries have promised their greenhouse gas reduction target. However, after Trump took office as president of the United States (US), the US withdrew from the Paris Agreement. As the biggest economy, this would have impacts on the emission space of other countries. This paper, by using the integrated model of energy, environment and economy/computable general equilibrium (IMED/CGE) model, assesses the impacts of the US withdrawal from Paris Agreement on China, India in terms of carbon emission space and mitigation cost under Nationally Determined Contributions (NDCs) and 2°C scenarios due to changed emission pathway of the US. The results show that, under the condition of constant global cumulative carbon emissions and fixed burden sharing scheme among the countries, the failure of the US to honor its NDC commitment will increase its carbon emission space and decrease its mitigation cost. However, the carbon emission space of other regions, including China and India, will be reduced and their mitigation costs will be raised. In 2030, under the 2°C target, the carbon price will increase by US$14.3 to US$45.3/t in China and by US$10.7 to US$33.9/t in India. In addition, China and India will incur additional GDP loss. Under the 2°C target, the GDP loss of China would increase by US$23.3 to US$72.6 billion (equivalent to US$17.4 to US$54.2/capita), and that of India would rise by US$14.2 to US$43.1 billion (equivalent to US$9.3 to US$28.2/capita).

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专家网络作为监测报告和核查(MRV)系统实施中的科学政策对话者
钱德兰雷米, 藤田壮, 藤井实, 阿希纳修一, 五味凯美, 波尔里扎尔迪, 阿丹西亚穆罕默德, 马基星矢
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 376-388.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0559-x

摘要   HTML   PDF (567KB)

《巴黎协定》于2016年生效,它强调了一个明确的时间表,用于沟通和维持其计划在应对气候变化方面实现的连续的国家自主贡献((NDCs)。这就需要发展一个测量、报告和核查系统,以及透明化的能力建构倡议。虽然《巴黎协定》缔约方普遍接受这种行动,但先前的研究表明,仍然存在技术、社会、政治和财政方面的限制,这将影响这种系统的开发和部署。本文利用印度尼西亚茂物市实施MRV的案例研究,通过技术和政策创新过程概述了如何克服上述挑战,科学家和技术人员(统称为专家网络)可以携手合作地方政府和国家政策制定者设计、开发和实施符合当地、国家和全球要求的MRV系统。通过案例研究,进一步观察到专家网络在桥接技术与策略方面可以充当交互式知识生成者和策略对话者。具体而言,首先,概述了MRV和CBIT国际背景的简要历史。其次,本研究的理论基础在公共政策与国际关系相关的现有理论背景下被情境化。最后,概括和调查了案例研究,其中展示了专家网络和政策制定者在MRV工具的设计、开发和实现中的参与。

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分解菲律宾交通运输能源消耗和二氧化碳排放的驱动因素:以发展中国家为例
LOPEZ Neil Stephen, 周安东尼, BIONA Jose Bienvenido Manuel
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 389-399.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0578-7

摘要   HTML   PDF (423KB)

从1990年到2014年,全球二氧化碳排放量增加了57.9%,其中21%来自交通运输部门。根据政策发展,可以利用分解分析技术来确定能源消耗和排放的驱动力。然而,对发展中国家的交通运输部门进行此类研究所需信息的细节可能具有挑战性。本研究试图建立一个考虑到发展中国家数据可用性和局限性的分解分析框架。此外,还提出了利用平均油价调整运输活动数据的建议。在菲律宾进行的一项说明性案例研究表明,最重要的驱动力是运输活动,其次是能源强度,然后是人口增长,这与以前在发达国家和快速城市化国家进行的研究既相似又相反,后者指出运输活动是主要的贡献力量。对菲律宾来说,运输活动是一种抑制因素,而能源强度是主要的促进因素。这种差异可以通过不同国家的模式占比和生活质量的差异来解释。从私人车辆的所有权数据来看,农村的增长率高于城市中心。根据研究结果,制定一项全面的公共交通规划,为未来增长地区、城市公共交通服务的扩展和现代化以及交通政策的战略部署提供建议。

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废物管理部门的碳足迹评估:中国和日本的比较分析
孙露, 李照令, 藤井实, 肱岗靖明, 藤田壮
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 400-410.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0565-z

摘要   HTML   PDF (295KB)

由于快速城市化进程和都市固体废物(MSW)的不断增加,废物管理正成为现代社会的一个关键问题。本文通过运用混合生命周期评价和投入产出分析模型来定量分析废物管理部门的碳足迹,其中包括直接和间接碳排放,回收废弃物的碳排放。以中国和日本作为案例研究,同时突出了不同行业对废弃物管理部门碳排放的影响。结果表明,中国废物处理部门的生命周期碳足迹为5901万吨,日本为701万吨。这些碳足迹之间的差距是由两国废弃物处理系统和处理过程的差异造成的。对于废弃物处理部门的间接碳足迹,中国物质消耗导致的碳足迹和折旧碳足迹远高于日本,而电力和热消费导致的碳足迹,中国仅为日本的一半。中国和日本废弃物处理部门的直接能源消费导致的碳足迹相似,然而,中国都市固体废弃物处理过程中产生的二氧化碳排放量(4646万吨)远远高于日本(272万吨)。废弃物回收利用带来的二氧化碳减排量相当可观,中国达到18137万吨,日本为9676万吨。最后,本文提出了中国和日本废物管理系统的优化措施,同时也强调了发达国家在废弃物管理上的先进经验可以为中国等发展中国家的废弃物处理提供科学支持。

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通过建筑存量管理战略推进以地区能源资源利用为中心的区域供暖技术普及:以日本福岛为例
窦毅, 奥冈桂次郎, 藤井实, 谷川宽树, 藤田壮, 户川卓哉, 董亮
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 411-425.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0577-8

摘要   HTML   PDF (601KB)

建立和普及基于可再生能源利用与热电联产技术的区域供暖供冷系统被认为是节约使用自然资源、降低温室气体排放的有效途径之一。然而,由于当今社会普遍进入了人口高龄化、少子化的阶段,伴随建筑节能技术的快速发展与普及,城市建筑领域的供热供冷需求与强度大幅下降,这对区域供暖供冷系统的运行效率以及相关技术普及将产生重大影响。从长期角度看,伴随未来城市更新的土地利用变化,特别是紧凑型城市规划战略的实施,在一定程度上可以加强能源需求在空间上的集中,从而保持区域供暖供冷系统高效运行所需的能源需求强度。本文基于建筑物群组留存分析,通过开发土地利用-能源规划统合模型来评价城市长期收缩情景下导入区域供暖系统的经济可行性与环境效益。本文的案例区域,日本福岛相马地区正经历灾后重建,移民从郊区迁回市区,在车站附近人口聚居区将试点推广基于天然气热电联产的区域供暖系统。评价结果显示,引导移民迁往人口聚集区域能够充分维持区域供暖系统普及所需的能源需求强度并有效提高节能减排效益,然而将来技术进步、市场条件变化与建筑存量管理政策之间亦存在较为复杂的相长或相消关系。以此为鉴,在实施城市低碳可持续发展的过程中需要综合考虑土地利用规划与能源规划之间的相关性,并量化评价多规划间的长期相互影响。

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Employing electricity-consumption monitoring systems and integrative time-series analysis models: A case study in Bogor, Indonesia
Seiya MAKI, Shuichi ASHINA, Minoru FUJII, Tsuyoshi FUJITA, Norio YABE, Kenji UCHIDA, Gito GINTING, Rizaldi BOER, Remi CHANDRAN
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 426-439.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0560-4

摘要   HTML   PDF (2728KB)

The Paris Agreement calls for maintaining a global temperature less than 2°C above the pre-industrial level and pursuing efforts to limit the temperature increase even further to 1.5°C. To realize this objective and promote a low-carbon society, and because energy production and use is the largest source of global greenhouse-gas (GHG) emissions, it is important to efficiently manage energy demand and supply systems. This, in turn, requires theoretical and practical research and innovation in smart energy monitoring technologies, the identification of appropriate methods for detailed time-series analysis, and the application of these technologies at urban and national scales. Further, because developing countries contribute increasing shares of domestic energy consumption, it is important to consider the application of such innovations in these areas. Motivated by the mandates set out in global agreements on climate change and low-carbon societies, this paper focuses on the development of a smart energy monitoring system (SEMS) and its deployment in households and public and commercial sectors in Bogor, Indonesia. An electricity demand prediction model is developed for each device using the Auto-Regression eXogenous model. The real-time SEMS data and time-series clustering to explore similarities in electricity consumption patterns between monitored units, such as residential, public, and commercial buildings, in Bogor is, then, used. These clusters are evaluated using peak demand and Ramadan term characteristics. The resulting energy-prediction models can be used for low-carbon planning.

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微电网系统投资模型的目标导向鲁棒优化
UY 兰兹, UY 查尔茜, SIY 乔森, 周纯峰安东尼, SY 查勒
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 440-455.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0563-1

摘要   HTML   PDF (567KB)

解决能源短缺的一个新兴的替代解决方案是建设微电网系统。本文提出了一种多周期多目标投资组合的混合整数线性规划微电网投资模型。采用目标导向鲁棒优化法(TORO)进一步研究了不确定性需求的影响。通过在不同场景下使用模型来对其进行验证和分析。因此,可以看出影响模型决策的因素有四个:成本、预算、碳排放和使用寿命。由于模型的目标是最大化系统的净现值(NPV),因此模型将选择在不同的分布式能源资源(DER)中优先考虑成本最少的问题。通过使用蒙特卡罗模拟法,观察了载荷不确定度的影响。因此,确定性模型给出的解决方案可能过于乐观,在现实生活情境中可能无法实现。通过应用TORO,生成了解决方案的概要,以指导投资者在考虑不确定需求时做出决策。结果表明,悲观的投资者会降低净现值目标,因为他们会加大对存储设施的投资,从而导致电力库存成本增加。相反, 即使存在更多存储库存成本的风险,一个乐观的投资者也倾向于积极地购买发电设备以满足大部分需求。

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个人环境行为--中国低碳社区建设的关键因素
蒋平, 董虹佳, 朱韵, 阿力木江阿迪拉, 张振华, 马蔚纯
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 456-465.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0566-y

摘要   HTML   PDF (168KB)

环境行为直接影响着人们的能源使用和碳排放水平。本文从个人因素(如价值观、习惯、教育和动机等)和社会因素(如制度、基础设施、激励政策等)两个方面入手,分析讨论了这两个方面对环境行为的影响作用和关联。低碳校园是一种具有代表性的低碳社区,在校园内的学生普遍具有良好教育背景和环境保护意愿并愿意改变行为,所以校园相对于其他社区更加容易建设低碳社区。本论文首先收集了校园内部学生的能源使用和环境友好行为的数据,此外还对校园的管理部门的管理者和员工进行了访谈收集校园用电和用水的数据,研究同时使用了包含有环境知识获得、能源使用习惯、低碳行为动机、对现行规章制度反应等问题的调查表进行调查。对数据分析的结果显示,不同学生群体对环境知识的了解、能源的使用习惯和低碳行为的态度等方面存在差异。为了促进校园能源节约和碳减排行为改变以及建设低碳校园,提供更加专业的环保知识、提供必要的经济驱动力、改善和提升管理水平、加强沟通和交流以及改善相关基础设施等都是可行和有效促进个人环境友好行为改变的措施。

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发展中国家道路交通温室气体减排机遇:氢能燃料电池汽车
郝瀚, 牟哲萱, 刘宗巍, 赵福全
Frontiers in Energy. 2018, 12 (3): 466-480.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0561-3

摘要   HTML   PDF (630KB)

燃料电池汽车普遍被认为是未来清洁交通的终极技术。发展中国家的相关基础设施尚不完全,没有路径锁定效应。本文以中国为例,一方面回顾并分析了燃料电池汽车的发展及其独特优势,另一方面对中国19种燃料电池制氢路径的全生命周期碳排放进行了计算。结果表明在中国目前的电力结构下,从制氢角度,电解水制氢手段有最高的碳排放,为3.10 kgCO2/km;氯碱工业副产氢是碳排放最低的一种制氢方式,为0.08 kgCO2/km。从氢气储运角度,气氢公路运输与一级压缩加氢站的组合碳排放最低;从燃料电池汽车角度,间接甲醇燃料电池汽车从整个燃料生命周期角度看,其碳排放要低于大多数直接氢气燃料电池汽车。虽然对于大多数发展中国家来说,氢能燃料电池汽车的发展对于温室气体减排有一定的潜力,但是为保证构建可持续交通的燃料电池汽车发展路线,必须慎重考虑相应的车辆技术与氢气来源。

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