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气候变化研究进展  2019, Vol. 15 Issue (2): 197-205    DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2018.125
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港口集装箱作业设备改造的节能减排效益评估
陶学宗1,2,张秀芝1,陈继红1
1 上海海事大学交通运输学院,上海 201306
2 伦斯勒理工学院工程学院,特洛伊 12180,美国
Evaluating the benefits of energy saving and emission reduction from port’s container handling equipment upgrades
Xue-Zong TAO1,2,Xiu-Zhi ZHANG1,Ji-Hong CHEN1
1 College of Transport and Communications, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China
2 School of Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy 12180, USA
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摘要 

为提高评估结果的准确性,基于“作业活动-方式结构?能耗强度?排放因子”方法(ASIF),引入生命周期评价和费效分析理念,建立港口集装箱作业设备改造的节能减排效益评估模型,并以宁波舟山港为例进行实证研究。结果表明,宁波舟山港集装箱作业设备改造年均节能1.911万tce,减排6.175万t CO2,节省成本0.696亿元。忽略能源油井到油箱排放对CO2减排量影响较大,会使结果被低估8.65%或高估40.83%。不考虑设备改造成本对成本节省量影响很大(高估59.63%),但不考虑碳交易成本对其影响较小(低估2.30%)。节能量和CO2减排量受集装箱吞吐量影响较大,其弹性系数≥1;成本节省量受柴油价格变化影响最大,其弹性系数为2.73。研究成果可为合理评估绿色港口促进政策的节能减排效果提供技术支撑。

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陶学宗
张秀芝
陈继红
关键词:  绿色港口  节能减排  ASIF方法  作业设备改造  能源生命周期    
Abstract: 

To improve the estimation accuracy, a set of models based on ASIF (activity-modal structure-energy intensity-emission factor) methodology were established to evaluate the benefits of energy saving and emissions reduction from container handling equipment upgrades at port terminals, by introducing the ideas of life cycle assessment and cost benefit analysis. Next, the Ningbo-Zhoushan Port was taken for case study. The results show that the container handling equipment upgrades at Ningbo-Zhoushan Port can save 19.11 thousand tons of coal equivalent, reduce 61.75 thousand of tons of carbon dioxide, and cut 69.6 millions Yuan RMB of annual average cost. In addition, neglecting energy’s well-to-wheel (WTT) emissions would significantly affect the accuracy of CO2 emissions reduction, with a 8.65% of underestimation or a 40.83% of overestimation. The cost savings would be considerably overestimated by 59.63% without equipment upgrades cost but slightly underestimated by 2.30% without carbon trading cost. Moreover, the potentials of energy saving and CO2 emissions reduction are greatly influenced by container throughput, and the corresponding elasticity coefficients are larger than or equal to 1, respectively. The maximum potential of cost saving results from diesel’s price change, with a elasticity coefficient of 2.73. Consequently, the findings could provide technical support for evaluating the effect of port greening policies on energy saving and emissions reduction.

Key words:  Green port    Energy saving and emissions reduction    Activity-modal structure-energy intensity-emission factor (ASIF) methodology    Handling equipment upgrades    Energy life cycle
收稿日期:  2018-09-14      修回日期:  2018-11-12           出版日期:  2019-03-30      发布日期:  2019-03-30      期的出版日期:  2019-03-30
基金资助: 资助项目:国家自然科学基金项目(71603162,51879156);上海市自然科学基金项目(15ZR1420400);上海市浦江人才计划项目(17PJC053)
作者简介:  陶学宗,男,讲师, xztao@shmtu.edu.cn
引用本文:    
陶学宗,张秀芝,陈继红. 港口集装箱作业设备改造的节能减排效益评估[J]. 气候变化研究进展, 2019, 15(2): 197-205.
Xue-Zong TAO,Xiu-Zhi ZHANG,Ji-Hong CHEN. Evaluating the benefits of energy saving and emission reduction from port’s container handling equipment upgrades. Climate Change Research, 2019, 15(2): 197-205.
链接本文:  
http://www.climatechange.cn/CN/10.12006/j.issn.1673-1719.2018.125  或          http://www.climatechange.cn/CN/Y2019/V15/I2/197
图1  出口箱港口装卸生产典型流程
参数 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 数据来源
k 1 2 3 4 5 6 7 8
Ak /万TEU 1315 1418 1617 1735 1945 2063 2156 2461 公司官网、中国港口协会
Sk_elec-RTG/% 81.931 78.103 74.617 71.429 68.502 调研
Sk_lng-YT/% 31.310 36.690 43.805 45.400 47.303 调研
ck_dsl / (元/L) 7.212 6.903 5.531 5.555 5.984 浙江省物价局
ck_elec / (元/(kW·h)) 0.908 0.824 0.900 0.855 0.823 国家电网浙江省电力有限公司
ck_lng / (元/kg) 7.603 7.126 5.190 4.759 5.747 宁波市燃气协会
ckt / (元/t) 29.707 36.406 23.748 10.209 34.302 中国环境能源交易网
Ik-l /(tce/万元) 0.240 0.220 0.208 0.197 0.188 0.182 0.170 0.186 宁波舟山港履行社会责任报告
Rck-l / 亿元 12.513 13.522 15.495 16.562 19.137 22.268 26.534 36.444 宁波舟山港年度报告
Nk_elec-RTG /台 124 177 204 224 224 224 224 224 调研
Nk_lng-YT /辆 23 122 193 263 368 495 528 570 调研
表1  2013—2017年宁波舟山港集装箱作业设备改造的节能减排效益评估相关参数值
年份 ΔEnk /万tce δEnk / % ΔE1mk /万t CO2 δE1mk / % ΔCk /亿元 δCk / %
2013年 1.862 59.49 5.464 58.21 0.764 42.26
2014年 1.937 55.09 5.962 56.54 0.811 41.68
2015年 1.892 49.84 6.209 54.54 0.542 32.15
2016年 1.863 47.85 6.279 53.77 0.597 34.53
2017年 2.003 45.71 6.959 52.96 0.768 36.33
平均值 1.911 51.60 6.175 55.20 0.696 37.39
RTG 2.251 85.45 5.381 68.10 0.681 51.35
YT -0.340 -30.68 0.794 23.87 0.016 2.37
表2  2013—2017年宁波舟山港集装箱作业设备改造的节能减排效益
情景 ΔE¯n ΔE¯m ΔC¯
变化量/万tce 变化率/% 变化量/万t CO2 变化率/% 变化量/亿元 变化率/%
基准情景 1.911 6.175 0.696 -1.44~1.58
情景1: IRTG ± 1% -0.022~0.023 -1.15~1.20 ±0.054 ±0.87 -0.010~0.011
情景2: f1dsl ± 1% ±0.112 ±1.81
情景3: f0k_elec =0 2.521 40.83 0.007 1.01
情景4: fckj=f0kj -0.534 -8.65 -0.001 -0.14
情景5: caui=0 0.415 59.63
情景6: ckt=0 -0.016 -2.30
情景7: caui= ckt =0 0.399 57.33
情景8: Ak+1% 0.020 1.05 0.062 1.00 0.012 1.72
情景9: SYT-lng+1% -0.008 -0.42 0.019 0.31 0.002 0.29
情景10: IRTG-elec-1% 0.004 0.21 0.025 0.40 0.003 0.43
情景11: IYT-lng-1% 0.015 0.78 0.025 0.40 0.005 0.72
情景12: ck_dsl+1% 0.019 2.73
情景13: ck_elec+1% -0.002 -0.29
情景14: ck_lng+1% -0.004 -0.57
情景15: ckt+1% 0.001 0.14
表3  宁波舟山港集装箱作业设备改造的节能减排效益情景分析
港口 设备类别 ΔE¯n / tce δE¯n / % ΔE¯m / t CO2 δE¯m / % ΔC ¯/ 万元 δC ¯/ % WTT caui ct 来源
广州 RTG 88 88 80 × × × 文献[7]
上海 RTG 30 75 60 × × × 文献[2]
上海 RTG 117 70 60 67 × × × 文献[1]
宁波舟山 RTG 89 50 223 77 × × × 宁波网
迪拜 RTG 110 250 × × × 迪拜港官网
釜山 RTG 298 74 105 90 × × × 文献[6]
深圳 RTG 121 91 308 60 × × × 深圳交通委
宁波舟山 RTG 41 50 30 × × 文献[5]
青岛 RTG 77 86 44 × × 文献[9]
大连 RTG 120 75 270 46 55 × × 文献[11]
广州 RTG 182 90 260 71 49 41 × × 文献[8]
宁波舟山 RTG 122 67 313 50 × × 文献[4]
高雄 RTG 137 88 194 68 46 × 文献[10]
大连 RTG 201 72 23 × 文献[12]
宁波舟山 RTG 101 85 240 68 30 51 本文
上海 YT 27 28 × × × 文献[2]
上海 YT -6 31 29 4 20 × × × 文献[3]
宁波舟山 YT -10 25 30 9.9 20 × × × 宁波交通委
长滩 YT -29 18 × × × 长滩港官网
广州 YT 22 0.8 6 × × 文献[8]
宁波舟山 YT -8 -31 18 24 0.2 2 本文
表4  2010—2017年国内外港口集装箱作业设备改造的节能减排效益比较
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