王 瑩, 王亞靜, 王紅彥, 王 環(huán), 畢于運(yùn)**

秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法研究*

王 瑩1, 王亞靜1, 王紅彥2, 王 環(huán)1, 畢于運(yùn)1**

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 北京 100081; 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所 北京 100081)

秸稈熱解氣化工程是一項(xiàng)高質(zhì)消納秸稈資源的生態(tài)生產(chǎn)工程, 工程項(xiàng)目將秸稈資源轉(zhuǎn)換產(chǎn)出“氣、炭、油、液”, 實(shí)現(xiàn)了秸稈資源的生態(tài)價(jià)值, 對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排任務(wù)具有重要實(shí)踐意義。準(zhǔn)確估算秸稈熱解氣化工程的生態(tài)價(jià)值量, 提供系統(tǒng)全面的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與計(jì)算方法, 是有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要科學(xué)依據(jù)。本研究基于生態(tài)價(jià)值理論中的二分法理論, 對(duì)秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量的構(gòu)成進(jìn)行分析, 得出秸稈熱解氣化利用項(xiàng)目主要產(chǎn)生的生態(tài)效益資產(chǎn)由減排效益資產(chǎn)與廢棄資源商品化資產(chǎn)共同構(gòu)成。據(jù)此, 建立了秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算總公式, 即: 秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量(PE)=秸稈熱解氣化工程減排效益貨幣價(jià)值(EB)+秸稈資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值(RC)。在計(jì)算過(guò)程中, 選取生命周期分析(LCA)法計(jì)量秸稈熱解氣化工程項(xiàng)目的凈減排量, 并借助二氧化碳影子價(jià)格將凈減排量進(jìn)行貨幣化, 得到工程減排效益資產(chǎn)(EB); 而后, 計(jì)算出通過(guò)生態(tài)生產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的秸稈資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值(RC); 最終, 將EB與RC加總, 得到秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量(PE)。本研究在方法構(gòu)建的同時(shí), 采用文獻(xiàn)調(diào)研法對(duì)各個(gè)計(jì)算環(huán)節(jié)所需參數(shù)的選取進(jìn)行了分析與對(duì)比, 提供了計(jì)算過(guò)程所需的參數(shù)體系。本研究在方法研究與參數(shù)研究一體化研究過(guò)程中, 力圖在以下3個(gè)方面取得實(shí)質(zhì)性的突破和創(chuàng)新: 一是不僅局限于從減排效益視角進(jìn)行分析與研究, 系統(tǒng)全面構(gòu)建秸稈熱解氣化工程項(xiàng)目生態(tài)價(jià)值量估算模型。二是明確將項(xiàng)目生態(tài)“潛在價(jià)值”合理轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)“真實(shí)價(jià)值”, 以貨幣價(jià)值形式對(duì)秸稈熱解氣化項(xiàng)目生態(tài)效益進(jìn)行計(jì)價(jià)衡量。三是本研究在終端能源產(chǎn)品替代減排量估算研究過(guò)程中, 考量了不同技術(shù)工藝水平和產(chǎn)品的能源轉(zhuǎn)換率對(duì)溫室氣體排放的影響。

秸稈; 熱解氣化工程; 能源替代; 生態(tài)價(jià)值量; 估算方法; 參數(shù)體系

秸稈熱解氣化技術(shù)高質(zhì)消納秸稈資源轉(zhuǎn)換產(chǎn)出“氣、炭、油、液”, 工程項(xiàng)目既實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)秸稈的資源價(jià)值, 產(chǎn)物“氣、炭、油、液”在生態(tài)效益方面的能源替代效用也得到充分實(shí)現(xiàn)。在當(dāng)代全球生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出、環(huán)境質(zhì)量普遍下降的背景下, 生態(tài)供給極度匱乏, 生態(tài)生產(chǎn)逐漸占據(jù)了與生活資料生產(chǎn)及人類自身的生產(chǎn)同等重要的地位[1]。秸稈熱解氣化工程作為一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)秸稈生態(tài)價(jià)值量的資源利用工程, 對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排任務(wù)具有重要實(shí)踐意義。秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值指在一定的時(shí)間和空間內(nèi), 以貨幣價(jià)值形式進(jìn)行計(jì)價(jià), 核算工程項(xiàng)目的生態(tài)生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)出的生態(tài)環(huán)境福利與生態(tài)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)。準(zhǔn)確估算秸稈熱解氣化工程的生態(tài)價(jià)值量, 建立系統(tǒng)全面的計(jì)算方法、計(jì)算參數(shù)與定量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 不僅是為自主碳交易提供必備的技術(shù)依據(jù), 更是有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)資源高質(zhì)利用與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要科學(xué)依據(jù)。

目前有關(guān)生態(tài)價(jià)值的研究多集中于運(yùn)用市場(chǎng)類估算法、能值估算法、軟件模型法對(duì)森林、濕地、草地、農(nóng)田、海洋等[2-6]自然生態(tài)系統(tǒng)資源的價(jià)值進(jìn)行分析計(jì)算, 研究方法較為成熟完善、系統(tǒng)全面。農(nóng)作物秸稈資源有別于森林、濕地、草地等一般生態(tài)系統(tǒng)自然資源, 在不加以人工利用的條件下不具備生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(如涵養(yǎng)水源功能、固碳釋氧功能、景觀功能等)。秸稈熱解氣化工程作為一項(xiàng)高質(zhì)利用秸稈資源的生態(tài)生產(chǎn)項(xiàng)目, 其實(shí)現(xiàn)秸稈資源生態(tài)價(jià)值的核算與研究具有一定的獨(dú)特性。目前, 關(guān)于秸稈綜合利用生態(tài)價(jià)值量估算方面的研究還比較少見(jiàn)。據(jù)文獻(xiàn)檢索, 在國(guó)內(nèi), 陳冬冬等[7]對(duì)秸稈燃料、秸稈肥料、秸稈飼料、秸稈沼氣的生態(tài)效用(資源替代效用和環(huán)境效用)進(jìn)行了定性和定量分析, 并給出了各項(xiàng)資源替代和部分環(huán)境效用的定量計(jì)算結(jié)果, 但沒(méi)有給出具體的計(jì)算方法; 陳洪章[8]論述了秸稈資源的高效利用問(wèn)題, 尚未系統(tǒng)分析秸稈資源綜合利用的生態(tài)效用, 也未涉及秸稈資源利用的生態(tài)價(jià)值量估算問(wèn)題。國(guó)內(nèi)秸稈能源利用工程項(xiàng)目生態(tài)效益所展開(kāi)的研究中, 主流采用的CDM法、生命周期評(píng)價(jià)法、能值分析法等[9-12]主要從計(jì)量項(xiàng)目?jī)魷p排量進(jìn)行生態(tài)效益評(píng)估分析, 均未進(jìn)一步對(duì)秸稈生態(tài)價(jià)值進(jìn)行貨幣價(jià)值量化估算。事實(shí)上, 生態(tài)價(jià)值貨幣化是將項(xiàng)目生態(tài)“潛在價(jià)值”合理轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)“真實(shí)價(jià)值”的重要途徑, 以貨幣價(jià)值形式對(duì)秸稈熱解氣化項(xiàng)目生態(tài)效益進(jìn)行計(jì)價(jià)衡量是進(jìn)一步建立健全秸稈綜合利用生態(tài)價(jià)值評(píng)估方法的重要內(nèi)容。在國(guó)外相關(guān)研究領(lǐng)域, 秸稈綜合利用生態(tài)效用的研究主要集中于運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)(LCA)法、碳足跡法等對(duì)秸稈沼氣工程項(xiàng)目、秸稈發(fā)電項(xiàng)目以及秸稈乙醇生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行減排效益分析評(píng)價(jià)。其中, Poeschl等[13]、Berglund等[14]、Garfí等[15]對(duì)秸稈沼氣利用工程項(xiàng)目進(jìn)行了環(huán)境效益分析評(píng)價(jià); Lijó等[16]、Sastre等[17]對(duì)秸稈發(fā)電利用工程項(xiàng)目進(jìn)行了環(huán)境效益分析評(píng)價(jià); Caldeira-Pires等[18]、Zucaro等[19]對(duì)生產(chǎn)秸稈生物乙醇工程項(xiàng)目進(jìn)行了環(huán)境效益分析評(píng)價(jià)。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中, 研究?jī)?nèi)容主要是對(duì)秸稈綜合利用典型工程案例的減排效益進(jìn)行探討與分析, 均未對(duì)工程項(xiàng)目的綜合生態(tài)價(jià)值量核算方法進(jìn)行研究。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究的主要薄弱環(huán)節(jié): 一是對(duì)秸稈資源綜合利用項(xiàng)目的生態(tài)價(jià)值量估算研究開(kāi)展甚少, 主要集中于對(duì)項(xiàng)目?jī)魷p排效益進(jìn)行計(jì)量研究; 二是現(xiàn)有減排效益研究中所使用的計(jì)算參數(shù)存在一定的主觀性; 三是缺乏對(duì)項(xiàng)目減排效益進(jìn)行貨幣化研究過(guò)程。

當(dāng)前, 秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算分析研究為起步階段, 尚未建立秸稈熱解氣化工程的生態(tài)價(jià)值量定量分析方法與計(jì)算指標(biāo)體系。本研究基于二分法理論構(gòu)建秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算總公式, 進(jìn)而在運(yùn)用LCA法的基礎(chǔ)上, 結(jié)合二氧化碳影子價(jià)格, 按照“項(xiàng)目溫室氣體凈減排量→生態(tài)效益貨幣價(jià)值化→生態(tài)價(jià)值量”3個(gè)步驟, 依次系統(tǒng)地進(jìn)行秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法研究。在計(jì)算項(xiàng)目溫室氣體凈減排量過(guò)程, 利用“秸稈熱解氣化工程項(xiàng)目?jī)魷p排＝基準(zhǔn)線排放量[秸稈露天焚燒排放+秸稈燃?xì)饫锰娲鷾p排(供暖/發(fā)電)+秸稈生物炭利用替代減排]-秸稈熱解氣化過(guò)程能耗增量排放-項(xiàng)目產(chǎn)品使用排放”的總公式, 構(gòu)建起秸稈熱解氣化項(xiàng)目溫室氣體凈減排量的系統(tǒng)估算方法、計(jì)算公式與計(jì)算所需參數(shù)。而后, 在生態(tài)效益貨幣價(jià)值化計(jì)算過(guò)程中, 借助二氧化碳影子價(jià)格對(duì)工程項(xiàng)目?jī)魷p排效益進(jìn)行貨幣化, 得到工程減排效益市場(chǎng)價(jià)值。最后利用公式“秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量=工程減排效益貨幣價(jià)值+資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值”, 實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量定量估算方法與指標(biāo)體系的系統(tǒng)建立。

1 構(gòu)建估算方法

生態(tài)價(jià)值估算是秸稈熱解氣化生態(tài)效益研究中理論性、方法性、系統(tǒng)性和定量化程度較強(qiáng)的基礎(chǔ)性研究工作。秸稈熱解氣化項(xiàng)目作為一項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng), 其整體(資源與環(huán)境效益)作用服務(wù)于生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響關(guān)系, 構(gòu)成了項(xiàng)目的生態(tài)效益, 進(jìn)一步對(duì)其生態(tài)效益進(jìn)行價(jià)值量化估算, 即為項(xiàng)目的生態(tài)價(jià)值。

1.1 方法理論基礎(chǔ)

環(huán)境與資產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)奠基人John V. Krutilla與Antho-ny C. Fisher合著的《自然環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué): 商品型和舒適型資產(chǎn)價(jià)值研究》中, 將自然資產(chǎn)按功能分為舒適性資產(chǎn)和商品性資產(chǎn)[20]。此分類法為二分法, 即將資源資產(chǎn)價(jià)值分為無(wú)形的舒適性服務(wù)價(jià)值和有形的物質(zhì)性商品價(jià)值。按照客觀現(xiàn)實(shí)而言, 若不施以人工項(xiàng)目利用秸稈農(nóng)作物資源, 一般會(huì)選擇將其進(jìn)行焚燒處理, 焚燒產(chǎn)生的氣體排放對(duì)環(huán)境造成負(fù)面的外部影響。即使不焚燒, 僅將秸稈堆置于田邊路邊, 秸稈資源也不會(huì)產(chǎn)生其他的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值(如固碳釋氧價(jià)值、景觀價(jià)值等)。基于二分法理論, 秸稈熱解氣化利用項(xiàng)目主要產(chǎn)生的生態(tài)效益資產(chǎn)即為減排效益資產(chǎn)與廢棄資源商品化資產(chǎn)。秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量=工程減排效益市場(chǎng)價(jià)值+資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值。就減排效益評(píng)估而言, 評(píng)價(jià)方法多樣, 如CDM方法、碳足跡法、LCA法等。當(dāng)前, 在科學(xué)界已達(dá)成廣泛共識(shí): LCA法是最佳的工程項(xiàng)目生態(tài)效益評(píng)價(jià)方法之一[21]。在國(guó)外, Caldeira-Pires等[18]、Zucaro等[19]運(yùn)用LCA法對(duì)生物秸稈生產(chǎn)乙醇的工程項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估與評(píng)價(jià); Sastre等[17]運(yùn)用LCA法評(píng)估了西班牙地區(qū)小麥秸稈發(fā)電項(xiàng)目的溫室氣體減排效益。此外, Soam等[22]運(yùn)用LCA法對(duì)印度水稻秸稈肥料化、飼料化、發(fā)電與氣化利用4個(gè)項(xiàng)目的溫室氣體減排量進(jìn)行了定量估算與比較分析。不難看出, LCA法對(duì)工程項(xiàng)目減排計(jì)量研究具有極強(qiáng)的實(shí)用性與適用性。因此, 本研究選取LCA法對(duì)秸稈熱解氣化工程凈減排量進(jìn)行估算; 而后, 基于成本法理論, 運(yùn)用“二氧化碳影子價(jià)格”對(duì)秸稈熱解氣化工程減排效益進(jìn)行貨幣化價(jià)值量估算; 進(jìn)而, 計(jì)算出秸稈熱解氣化項(xiàng)目產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值; 最終, 將“工程項(xiàng)目減排效益市場(chǎng)價(jià)值”與“資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值”加總, 完成對(duì)秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法的研究與建立, 如圖1所示。

1.2 具體計(jì)算過(guò)程

首先, 在計(jì)量工程項(xiàng)目?jī)魷p排量時(shí), 主要分成兩個(gè)步驟完成: 一是計(jì)量項(xiàng)目基準(zhǔn)線排放量(BE); 二是應(yīng)用LCA法對(duì)工程項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程能耗排放(PE)與產(chǎn)品使用排放(UE)進(jìn)行計(jì)量。通過(guò)公式ER=BE-(PE+UE)計(jì)算得出工程項(xiàng)目?jī)魷p排量(ER)。

而后, 計(jì)算出通過(guò)社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)即熱解氣化工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的秸稈資源商品價(jià)值(RC)。

最終, 將EB與RC進(jìn)行加總得到秸稈熱解氣化工程的生態(tài)價(jià)值量(PE)。

在研究過(guò)程中, 主要按照“項(xiàng)目溫室氣體凈減排量→生態(tài)效益貨幣價(jià)值化→生態(tài)價(jià)值量”3個(gè)步驟進(jìn)行全過(guò)程定量計(jì)算。為進(jìn)一步提高秸稈熱解氣化工程生態(tài)效用評(píng)價(jià)研究水平, 需要對(duì)其進(jìn)行以下2個(gè)方面的定量研究: 一是建立秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量計(jì)算公式, 同時(shí)提供計(jì)算公式中所需要的計(jì)算參數(shù); 二是將項(xiàng)目生態(tài)減排效益的“潛在價(jià)值”合理轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)“真實(shí)價(jià)值”。

圖1 秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法構(gòu)建技術(shù)流程圖

BE,BP主要由兩個(gè)內(nèi)容構(gòu)成: 1)秸稈以焚燒方式處理產(chǎn)生的氣體排放; 2)秸稈露天有氧堆放自然腐解所產(chǎn)生的氣體排放。BE,PE指項(xiàng)目產(chǎn)品秸稈燃?xì)狻⒔斩捝锾?、木醋液和木焦油在不替代煤炭、化肥、農(nóng)藥的情景下, 利用石油煤炭、化肥、農(nóng)藥等所生產(chǎn)的溫室氣體排放。PE+UE采用生命周期評(píng)價(jià)法計(jì)算。BE,BPis mainly composed of two parts: 1) gas emission from burning straw; 2) gas emissions from the decomposition of straw stacked in the open.BE,PErefers to the greenhouse gas emissions produced by the use of petroleum coal, chemical fertilizers, pesticides, etc. under the scenario that the project products straw gas, straw biochar, wood vinegar, and wood tar do not replace coal, fertilizers, and pesticides.PE+UEis calculated by the method of life cycle assessment analysis (LCA).

2 基于LCA法的項(xiàng)目?jī)魷p排計(jì)量過(guò)程

在進(jìn)行秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法的建立過(guò)程中, 首要工作是對(duì)工程的整體生態(tài)減排效用進(jìn)行評(píng)估。按公式(1)計(jì)算項(xiàng)目?jī)魷p排:

ER=BE-(PE+UE) (1)

式中:ER為秸稈熱解氣化工程項(xiàng)目溫室氣體凈減排量, kg;BE為秸稈熱解氣化工程基準(zhǔn)線排放量, kg;PE為秸稈熱解氣化工程生產(chǎn)過(guò)程能耗增量排放, kg;UE為秸稈熱解氣化工程產(chǎn)品使用溫室氣體排放量, kg。

2.1 基準(zhǔn)線排放量(ABE)

基準(zhǔn)線實(shí)際上是用作辨析項(xiàng)目產(chǎn)生效果的一種背景, 即不實(shí)施項(xiàng)目時(shí)的背景水平[15]。秸稈原料基準(zhǔn)線排放可以理解為不實(shí)施秸稈熱解氣化利用項(xiàng)目的背景排放, 主要包含兩方面內(nèi)容: 一是在沒(méi)有項(xiàng)目生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)農(nóng)作物秸稈處理方式產(chǎn)生的排放, 記為BE,BP(本研究中指秸稈以焚燒方式處理產(chǎn)生的氣體排放); 二是假設(shè)沒(méi)有秸稈熱解氣化項(xiàng)目, 項(xiàng)目產(chǎn)品秸稈燃?xì)鉄o(wú)法替代石油煤炭用于取暖或者發(fā)電從而對(duì)應(yīng)生產(chǎn)所消耗燃煤所產(chǎn)生的排放, 以及在項(xiàng)目產(chǎn)品秸稈生物炭不施用情景下農(nóng)田所產(chǎn)生的溫室氣體排放, 記為BE,PE。BE按公式(2)進(jìn)行計(jì)算:

BE=×(BE,BP+BE,PE) (2)

式中:BE,BP即1 kg秸稈無(wú)控焚燒所產(chǎn)生的CO2排放總當(dāng)量, kg;BE,PE為1 kg秸稈原料所生產(chǎn)的項(xiàng)目產(chǎn)品未替代化石能源等從而產(chǎn)生的CO2排放總量, kg;為工程項(xiàng)目使用的秸稈原料重量, kg。

首先, 按公式(3)計(jì)算秸稈以焚燒方式處理產(chǎn)生的氣體排放(BE,BP):

表1 小麥、玉米和水稻秸稈露天焚燒排放因子

表2 小麥、玉米和水稻秸稈露天焚燒建議排放因子

其次, 按照式(4)計(jì)算假設(shè)在無(wú)秸稈熱解氣化工程項(xiàng)目情景下, 秸稈燃?xì)鉄o(wú)法替代石油煤炭用于取暖或者發(fā)電對(duì)應(yīng)生產(chǎn)消耗燃煤所產(chǎn)生的排放, 以及項(xiàng)目產(chǎn)品秸稈生物炭在不施用情景下農(nóng)田所產(chǎn)生的溫室氣體排放(本研究暫不將木焦油與木醋液計(jì)入替代減排計(jì)算考慮范圍), 記為BE,PE:

(4)

式中:c為利用1 kg秸稈原料所產(chǎn)生的秸稈燃?xì)鉄嶂涤妹禾刻娲迫亩a(chǎn)生的CO2排放量, kg;e為利用1 kg秸稈原料所產(chǎn)生的秸稈燃?xì)獍l(fā)電量用煤炭發(fā)電替代所產(chǎn)生的CO2排放量, kg;為利用1 kg秸稈原料所生產(chǎn)的秸稈生物炭在不施用情景下土壤所產(chǎn)生的CO2排放量, kg。

基于現(xiàn)有工程及技術(shù)水平[11], 利用1 kg秸稈原料生產(chǎn)的熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝參數(shù)如表3所示。1 kg秸稈原料通過(guò)3種工藝(內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝)生產(chǎn)秸稈可燃?xì)怏w的可利用熱量分別為1.2~2.4 MJ、3.5~4.2 MJ、2.4~3 MJ。根據(jù)1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29.31 MJ計(jì)算得出: 產(chǎn)生這些熱量需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤0.04~0.08 kg、0.12~0.14 kg、0.08~0.10 kg。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)煙煤的數(shù)值3.8 kg(CO2)×kg-1標(biāo)煤[28]進(jìn)行再計(jì)算, 結(jié)果為利用煤炭產(chǎn)生這些熱量將會(huì)產(chǎn)生的二氧化碳排放量分別為: 0.15~0.30 kg、0.46~0.53 kg和0.30~0.38 kg。即內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的c分別為0.15~0.30 kg、0.46~0.53 kg和0.30~0.38 kg。

如表3所示, 內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝以1 kg秸稈為原料平均可產(chǎn)生0.40 m3、0.35 m3、0.30 m3的秸稈氣, 可用于發(fā)電?；跉饣l(fā)電設(shè)備不同, 每立方米燃?xì)饪晒╇娏烤哂胁煌牧恐? 應(yīng)依據(jù)具體典型工程發(fā)電效率進(jìn)行計(jì)算, 本研究暫記為g, 單位(kW×h)×m-3?；诋?dāng)前生產(chǎn)水平, 生產(chǎn)1 kW×h電耗煤量大約為0.4 kg左右, 具體依據(jù)發(fā)電設(shè)備大小、發(fā)電機(jī)組效率不同會(huì)有所偏差。依據(jù)國(guó)家能源局給出的數(shù)據(jù), 燃燒1 kg煤將向大氣中排放溫室氣體CO22.62 kg。通過(guò)計(jì)算得出, 利用燃煤發(fā)電1 kW×h所產(chǎn)生的CO2排放量約為1.048 kg。因此, 內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的e=0.4 kg,g為1.048 (kW×h)×m-3; 外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的e=0.35 kg,g為1.048 (kW×h)×m-3; 外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的e=0.3 kg,g為1.048 (kW×h)×m-3。

表3 作物秸稈熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝參數(shù)

A: 內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝; B: 外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝; C: 外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝。A: internal heating type moving bed of biomass carbon gas cogeneration technology; B: external heating type moving bed pyrolysis carbon gas cogeneration technology; C: external heating type moving bed pyrolysis carbon gas generation technology.

基于現(xiàn)有工程及技術(shù)水平[11], 1 kg秸稈原料通過(guò)內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)可得秸稈生物炭產(chǎn)量分別為0.26~0.30 kg、0.28~0.32 kg、0.28~0.32 kg。施用秸稈生物炭會(huì)對(duì)土壤中硝化菌和反硝化菌的生命活動(dòng)產(chǎn)生影響, 從而發(fā)揮減排N2O的作用。同時(shí), 施用秸稈生物炭還影響產(chǎn)甲烷菌和甲烷氧化菌平衡, 進(jìn)而起到減排CH4的作用[29]。秸稈炭一般施用量有10 t?hm-2、15 t?hm-2、30 t?hm-2、40 t?hm-2、45 t?hm-2等。秸稈生物炭對(duì)土壤CH4和N2O的排放影響效果與多種綜合因素密切相關(guān), 例如土壤種類、秸稈炭空隙質(zhì)地等, 不同施用條件下所產(chǎn)生的CH4、N2O排放數(shù)值見(jiàn)表4。本文選取較小數(shù)值10 t?hm-2與較大數(shù)值40 t?hm-2作為分析討論條件。在10 t?hm-2條件下, 以1 kg秸稈為原料進(jìn)行生產(chǎn)所得秸稈炭施用面積分別為2.6×10-5~3.0×10-5hm2、2.8×10-5~ 3.2×10-5hm2、2.8×10-5~3.2×10-5hm2; 在40 t?hm-2條件下, 施用面積分別為: 6.5×10-6~7.5×10-6hm2、7.0×10-6~8.0×10-6hm2、7.0×10-6~8.0×10-6hm2。本文主要根據(jù)Zhang等[30]關(guān)于秸稈生物炭改良土壤試驗(yàn)結(jié)果: 在不使用秸稈生物炭的條件下, 基于100 a增溫尺度, CH4與N2O的增溫系數(shù)分別為CO2的25倍和298倍計(jì)算得出未施用秸稈炭的農(nóng)田CO2排放當(dāng)量為208 kg?hm-2。通過(guò)計(jì)算得出: 在沒(méi)有施用以1 kg秸稈為原料所生產(chǎn)的秸稈炭(內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝)的情景下, 以秸稈炭10 t?hm-2為基線背景條件, 土壤的CO2排放總當(dāng)量為5.4×10-3~6.2×10-3kg、5.8×10-3~6.7×10-3kg、5.8×10-3~6.7×10-3kg; 以秸稈炭40 t?hm-2為基線背景條件, 土壤的CO2排放總當(dāng)量為1.35×10-3~1.56×10-3kg、1.46×10-3~1.67×10-3kg、1.46×10-3~1.67×10-3kg; 即內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的秸稈生物炭基線排放系數(shù), 在施以秸稈炭10 t?hm-2為基線背景條件下土壤的CO2排放總當(dāng)量分別為5.4×10-3~6.2×10-3kg、5.8×10-3~6.7×10-3kg和5.8×10-3~6.7×10-3kg, 在施以秸稈炭40 t?hm-2為基線背景條件下分別為1.35×10-3~1.56×10-3kg、1.46×10-3~1.67×10-3kg和1.46×10-3~1.67×10-3kg。

表4 不同生物炭處理?xiàng)l件下CH4與N2O累積排放量

2.2 秸稈熱解氣化過(guò)程能耗(APE)與項(xiàng)目產(chǎn)品使用排放增量(AUE)

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義: LCA指的是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評(píng)價(jià), 其核算階段包括完全生命周期(從搖籃到墳?zāi)? business to consumer, B2C), 即原材料生產(chǎn)、制造、配送銷售、使用、廢棄等5個(gè)階段。在本研究中, 采用LCA法對(duì)秸稈熱解氣化工程過(guò)程能耗(PE)與項(xiàng)目產(chǎn)品使用排放增量(UE)進(jìn)行評(píng)估測(cè)算, 以期過(guò)程更具系統(tǒng)性與完整性, 測(cè)算結(jié)果更加科學(xué)合理。

2.2.1 評(píng)價(jià)體系框架與邊界

首先, 建立秸稈氣炭聯(lián)產(chǎn)LCA評(píng)價(jià)體系框架, 明確劃分各階段的輸入輸出參數(shù)與評(píng)價(jià)指標(biāo)。在建立框架范圍時(shí), 考慮到種植作物的目標(biāo)產(chǎn)物是糧食而非秸稈[35], 本研究暫不將作物種植階段計(jì)入秸稈熱解氣化工程系統(tǒng)生命周期范圍。秸稈熱解氣化全生命周期范圍從秸稈離田到秸稈熱解氣化產(chǎn)物的利用, 系統(tǒng)分為秸稈收儲(chǔ)運(yùn)階段、秸稈熱解氣化轉(zhuǎn)化階段、秸稈燃?xì)馀c秸稈生物炭應(yīng)用階段等3個(gè)階段(圖1)。在本研究中, 忽略在秸稈熱解氣化LCA評(píng)價(jià)過(guò)程中占比小且數(shù)據(jù)難以獲取的非關(guān)鍵因素, 如工程建設(shè)單元、生物炭應(yīng)用人工投入、家用秸稈燃?xì)鉅t設(shè)備效率等。

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1)秸稈收儲(chǔ)運(yùn)階段所產(chǎn)生的溫室氣體排放(PE1)計(jì)算公式為:

PE1′Qf′Q(/)′d′d(6)

式中:為工程項(xiàng)目使用的秸稈原料重量, kg;f為移動(dòng)式打捆機(jī)打捆1 kg秸稈所需的柴油消耗量, 一般取值為0.003 kg[36];Q為消耗1 L柴油所產(chǎn)生的溫室氣體排放量, 根據(jù)IPCC(聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì))排放清單, 計(jì)算得出柴油排放系數(shù)值約為3.2 kg;為農(nóng)用運(yùn)車每次可以滿載秸稈的重量, kg;d為將秸稈由打包地運(yùn)送至工程項(xiàng)目地點(diǎn)的距離, km;d為農(nóng)用運(yùn)車的CO2排放總當(dāng)量因子, 一般取值為0.24 kg×km-1[37]。

2)秸稈熱解氣化階段所產(chǎn)生的溫室氣體排放(PE2)計(jì)算方法為:

表5 燃料煤、柴油、天然氣的IPCC(2006)國(guó)家溫室氣體排放系數(shù)清單

3)秸稈熱解氣化產(chǎn)品利用階段所產(chǎn)生的溫室氣體排放(UE)計(jì)算公式如下:

UE=×(UE1+UE2) (8)

式中:UE為秸稈熱解氣化產(chǎn)品利用階段的溫室氣體排放;UE1為以1 kg秸稈為原料進(jìn)行生產(chǎn)所得秸稈燃?xì)馊紵郎厥覛怏w排放總當(dāng)量, kg;UE2為以1 kg秸稈原料進(jìn)行生產(chǎn)所得秸稈生物炭應(yīng)用過(guò)程中溫室氣體排放總當(dāng)量, kg;為工程項(xiàng)目使用的秸稈原料重量, kg。

內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝以1 kg秸稈為原料平均可產(chǎn)生0.4 m3、0.35 m3、0.30 m3的秸稈氣。1 m3秸稈燃?xì)馊紵郎厥覛怏w排放記為E1, kg。E1應(yīng)根據(jù)具體項(xiàng)目工程所產(chǎn)秸稈燃?xì)獾娜紵欧艛?shù)據(jù)為準(zhǔn)。因此, 內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的UE1=0.4E1;外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的UE1= 0.35E1; 外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的UE1=0.3E1。

內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝以1 kg秸稈為原料平均可產(chǎn)生秸稈炭0.26~0.30 kg、0.28~0.32 kg、0.28~0.32 kg。在秸稈生物炭施用量為10 t×hm-2條件下, 內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的UE2分別為7.41×10-3~8.55 kg×10-3kg、7.98×10-3~8.55×10-3kg; 在秸稈生物炭施用量為40 t×hm-2條件下, 內(nèi)加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝、外加熱連續(xù)式熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝的UE2分別為1.86×10-3~2.15×10-3kg、2.00×10-3~2.29×10-3kg、2.00×10-3~2.29×10-3kg。

3 基于成本法的項(xiàng)目生態(tài)價(jià)值量

進(jìn)行生態(tài)價(jià)值量估算方法研究的進(jìn)一步工作是將其生態(tài)效用即“潛在價(jià)值”順利貨幣化。目前對(duì)秸稈的生態(tài)效益進(jìn)行價(jià)值估算還沒(méi)有統(tǒng)一的貨幣量化評(píng)價(jià)體系與方法。本研究借助二氧化碳影子價(jià)格進(jìn)行工程項(xiàng)目環(huán)境效益市場(chǎng)價(jià)值貨幣化探索, 計(jì)算得到秸稈熱解氣化工程生態(tài)效益所對(duì)應(yīng)的貨幣價(jià)值EB; 而后, 計(jì)算秸稈資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值RC; 最終, 將EB與RC進(jìn)行加總得到秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量PE。

(9)

3.1 工程項(xiàng)目環(huán)境效益市場(chǎng)價(jià)值

3.2 資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值

在資源價(jià)值方面, 秸稈資源未被焚燒或丟棄進(jìn)而得到充分利用所產(chǎn)生的商品經(jīng)濟(jì)價(jià)值, 即為資源產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值(RC)。

式中:1為1 kg秸稈原料進(jìn)行生產(chǎn)得到的燃?xì)饬? m3;g為每立方米秸稈燃?xì)獾氖袌?chǎng)價(jià)格, ￥?m–3;2為1 kg秸稈原料進(jìn)行生產(chǎn)得到的秸稈生物炭量, kg;C為每千克秸稈生物炭的市場(chǎng)價(jià)格, ￥?kg–1;為工程項(xiàng)目使用的秸稈原料重量, kg。其中, 不同工程所產(chǎn)秸稈燃?xì)馀c秸稈生物炭品質(zhì)不同, 產(chǎn)品價(jià)格依據(jù)具體市場(chǎng)情況可再做調(diào)整。

4 討論與結(jié)論

在過(guò)去, 秸稈綜合利用項(xiàng)目的生態(tài)效益研究主要從減排效益角度進(jìn)行分析探討, 視角單一。并且, 在現(xiàn)有的相關(guān)研究文獻(xiàn)中, 減排效益分析過(guò)程所使用的具體計(jì)算參數(shù)大多未說(shuō)明或未給出, 通常直接依據(jù)減排效益估算步驟進(jìn)行分析便得出計(jì)算結(jié)果, 計(jì)算參數(shù)的使用存在一定的主觀性。此外, 在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究中, 缺乏對(duì)工程項(xiàng)目生態(tài)效益貨幣化的關(guān)鍵過(guò)程。早期, 學(xué)術(shù)界與政府機(jī)構(gòu)便深刻認(rèn)識(shí)到森林、濕地、草地、農(nóng)田、海洋等自然生態(tài)系統(tǒng)資源的重要性, 并將生態(tài)環(huán)境問(wèn)題作為一門科學(xué)進(jìn)行研究, 還將環(huán)境納入會(huì)計(jì)研究對(duì)象。而后, 學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了大量的森林、濕地、草地等一般自然資源的綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值研究, 政府部門也相繼出臺(tái)了一系列相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范文件, 極大推動(dòng)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展。秸稈作為一項(xiàng)特殊的生物質(zhì)資源, “用則利, 棄則害”, 其有別于森林、濕地、草地、農(nóng)田、海洋等一般的生態(tài)系統(tǒng)自然資源, 如何計(jì)量并以貨幣價(jià)值形式核算其生態(tài)生產(chǎn)工程的生態(tài)價(jià)值, 有一定的獨(dú)特性與復(fù)雜性。當(dāng)前, 亟需在現(xiàn)有的減排效益研究基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步拓開(kāi)秸稈綜合利用項(xiàng)目的綜合生態(tài)效益研究分析視角, 構(gòu)建系統(tǒng)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值量估算方法, 以科學(xué)的計(jì)算參數(shù)作為研究?jī)?nèi)容的技術(shù)支撐, 全面提升秸稈綜合利用項(xiàng)目生態(tài)效益估算水平, 實(shí)現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生態(tài)生產(chǎn)領(lǐng)域助力國(guó)家生態(tài)文明體制機(jī)制創(chuàng)新與發(fā)展。

為進(jìn)一步提高秸稈綜合利用生態(tài)效用評(píng)價(jià)研究水平, 本研究在現(xiàn)有的工程減排效益研究基礎(chǔ)上, 以生態(tài)價(jià)值理論為指導(dǎo), 構(gòu)建了秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法, 對(duì)工程項(xiàng)目的生態(tài)價(jià)值估算研究從以下幾個(gè)方面進(jìn)行: 一是基于生態(tài)價(jià)值理論構(gòu)建生態(tài)價(jià)值量估算模型; 二是按照“替代量→溫室氣體減排量→生態(tài)價(jià)值量”的步驟進(jìn)行全程定量計(jì)算, 并對(duì)公式或模型中所需要的參數(shù)進(jìn)行測(cè)算與研究; 三是將生態(tài)效益進(jìn)行合理地貨幣化。目前, 本研究所構(gòu)建的秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法尚處于理論階段, 穩(wěn)健性有待進(jìn)一步結(jié)合實(shí)證案例研究進(jìn)行驗(yàn)證。本研究在方法構(gòu)建與參數(shù)分析的一體化探索過(guò)程中, 主要在如下3個(gè)方面取得實(shí)質(zhì)性的突破和創(chuàng)新: 一是構(gòu)建秸稈熱解氣化工程項(xiàng)目生態(tài)價(jià)值量估算模型, 不僅局限于從減排效益視角進(jìn)行分析與研究, 還提供了較為系統(tǒng)全面的生態(tài)價(jià)值評(píng)估核算方法; 二是在終端能源產(chǎn)品替代減排量估算研究過(guò)程中, 考量了不同技術(shù)工藝水平和產(chǎn)品的能源轉(zhuǎn)換率對(duì)溫室氣體排放的影響; 三是明確將項(xiàng)目生態(tài)“潛在價(jià)值”合理轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)“真實(shí)價(jià)值”, 以貨幣價(jià)值形式對(duì)秸稈熱解氣化項(xiàng)目生態(tài)效益進(jìn)行計(jì)價(jià)衡量, 進(jìn)一步建立健全秸稈綜合利用生態(tài)價(jià)值評(píng)估方法內(nèi)容。在整個(gè)研究過(guò)程中, 遵循“科學(xué)建模、合理計(jì)價(jià)、準(zhǔn)確估量”的總體思路, 以期為國(guó)家節(jié)能減排方案的制定提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與決策支持。

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Ecological value estimation method of the straw pyrolysis engineering*

WANG Ying1, WANG Yajing1, WANG Hongyan2, WANG Huan1, BI Yuyun1**

(1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2. Agricultural Information Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

The straw pyrolysis project is an ecological production project designed to convert high quality agricultural straw waste into gas, carbon, oil, and liquid. It has an important practical significance for conserving national energy and reducing emissions in the China’s agricultural fields. It has been an important scientific basis to accurately estimate the ecological value of the straw pyrolysis project and provides a systematic and comprehensive quantitative evaluation index system and calculation method to effectively promote green development in agriculture. This paper analyzed the ecological value composition of straw pyrolysis engineering based on the dichotomy theory of ecological value theory. It was concluded that the main ecological beneficial assets generated by the project of straw pyrolysis project were emission reduction and waste resource commercialization. The general formula for estimating the ecological value of straw pyrolysis project established was the ecological value of straw pyrolysis and the gasification project (PE) = the monetary value of straw pyrolysis project emission reduction (EB) + the economic value of straw resource products (RC). In the calculation process, the life cycle analysis (LCA) method was selected to measure the net emission reduction of the straw pyrolysis project, and then the net emission reduction was valued with the help of carbon dioxide shadow prices to obtain the project’s emission reduction (EB). Furthermore, the economic value of straw resource products achieved by the ecological production project (RC) was calculated. Finally,EBandRCwere included to obtain the ecological value of straw pyrolysis and gasification engineering (PE). The method was designed using the literature research method to analyze the parameter selection required by each calculation link, and the parameter system required for the calculation process was provided. This study attempted to achieve substantial breakthroughs and innovations during the integration of both method and parameter research in the following three aspects: firstly, the ecological value estimation model of straw pyrolysis project was constructed; not limited to analysis and research from the emission reduction benefits perspective, with a more systematic and comprehensive ecological value estimation method and its required parameter system was established. Secondly, the potential value of the project should be reasonably converted into the “real market value”; in this study, the ecological benefits of the straw pyrolysis project were monetarily priced and measured. Thirdly, this study considered the impact of different technological levels and product energy conversion rates on greenhouse gas emissions during the process of estimating the displacement reduction of end-use energy products. Throughout the study, the general idea of “scientific modelling, reasonable pricing, and accurate estimation” was followed to provide a reliable foundation and support the decision to formulate the national energy saving and emission reduction plans.

Straw; Pyrolysis engineering; Energy substitution; Ecological value; Estimation method; Parameter system

S38

10.13930/j.cnki.cjea.190563

王瑩, 王亞靜, 王紅彥, 王環(huán), 畢于運(yùn). 秸稈熱解氣化工程生態(tài)價(jià)值量估算方法研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)(中英文), 2020, 28(6): 920-930

WANG Y, WANG Y J, WANG H Y, WANG H, BI Y Y. Ecological value estimation method of the straw pyrolysis engineering[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020,28(6): 920-930

* 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41771569)資助

畢于運(yùn), 主要研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)與政策。E-mail: biyuyun@caas.cn

王瑩, 主要研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)與政策。E-mail: caaswy@163.com

2019-07-29

2020-02-23

* This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (41771569).

, E-mail: biyuyun@caas.cn

Jul. 29, 2019;

Feb. 23, 2020