CN114897387A - 一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,包括:依据露天矿山开采实际情况,合理确定露天开采生态成本的基本构成单元;依据确定的露天开采生态成本基本构成单元,分别确定每个构成单元的价值化衡量方式;确定各构成单元的主要影响因素,建立相应构成单元价值化表征的函数表达式;根据确定的每个构成单元价值化表征的函数表达式,通过函数叠加建立矿山露天开采生态成本核算模型;本发明所构建的生态成本核算模型能够有效计量矿山露天开采生态成本,具有较高的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明属于矿山露天开采生态成本研究技术领域,具体涉及一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法。
背景技术
我国“双碳”战略不断推进与发展,各行各业都开始注重环境保护、工业生产与生态环境间的协调发展。随着碳交易、碳市场的蓬勃发展,生态成本得到了更多的关注与研究。我国矿产品的产量和消耗量都是世界第一,矿山开采生态成本研究的重要性不言而喻。矿山开采方式粗放,露天开采对环境的影响则更为明显,针对矿山露天开采的生态成本的研究与发展是必然趋势,因此,简明准确的构建核算矿山露天开采生态成本的数学模型的方法,将为后续研究提供有力支撑。
在目前的矿山生态成本研究方面,研究方法大多遵循上世纪提出的生态足迹方法,就生态足迹方法本身而言,是一种适于大面积区域例如城市、国家,且追求体现平均值的方法,这并不适于露天矿山这种小面积的研究。加之生态足迹理论中有许多研究方面是矿山开采中涉及不到的地方,这就使得生态足迹理论在用于矿山开采生态成本研究领域的精度、适用性较低,寻找一种简明且适用于矿山开采的生态成本核算方法与模型十分必要。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,该方法依据露天矿山开采实际情况确定露天开采生态成本的基本构成单元,确定各构成单元的价值化衡量方式,分析各构成单元的主要影响因素,统计计算各影响因素的系数或取值,建立相应构成单元价值化表征的函数表达式,通过函数叠加建立矿山露天开采生态成本核算模型。
一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,其特征在于,该模型构建方法包括以下步骤:
步骤1、依据露天矿山开采实际情况和开采作业流程,确定露天开采生态成本的基本构成单元;
步骤2、依据确定的露天开采生态成本基本构成单元,分别确定每个构成单元的价值化衡量方式,建立相应构成单元价值化表征的函数表达式;
步骤3、根据确定的每个构成单元价值化的函数表达式,通过函数叠加建立矿山露天开采生态成本核算模型。
优选地,所述步骤1中所述露天开采生态成本基本构成单元包括:由于矿山的开采需要,破坏的生态环境的价值表征以及矿山为降低生态破坏、治理生态环境而支出的费用;露天开采生态成本的基本构成单元包括:燃料消耗成本、电能消耗成本、粉尘污染治理成本、植被破坏成本。
优选地,所述步骤2所述依据确定的露天开采生态成本基本构成单元,分别确定每个构成单元的价值化衡量方式,具体为:
燃料消耗成本以矿山开采设备的燃料消耗所排放的CO2总量进行衡量;电能消耗成本以矿山开采设备的电能消耗总量与对应发电方式的电力碳排放当量计算的碳排放总量进行衡量;粉尘污染治理指矿山企业为达到排放要求所实施的治理方法,包括湿法防尘和机械防尘,粉尘污染治理成本以耗水量和粉尘治理设备投资进行衡量;植被破坏成本以由于露天矿山开采破坏原有植被固碳功能而没有被吸收的CO2总量进行衡量。
优选地,所述步骤2中建立矿山露天开采生态成本每个基本构成单元价值化表征的函数表达式,分析各构成单元价值化表征方法中的主要影响因素,通过数学关系联系所有影响因素共同构建函数表达式,具体步骤为:
步骤2.1、影响燃料消耗成本的主要因素包括:矿山开采设备消耗的燃料类型i,消耗第i种燃料的设备数量mi、每台设备消耗第i种燃料的平均消耗量qi,第i种燃料的碳排放当量CEi,碳到二氧化碳的转换系数α,CO2排放量单价构建的燃料消耗成本价值化表征的函数表达式为:
其中,燃料的碳排放当量CEi可以根据《IPCC国家温室气体清单指南》给出的能源燃烧热值系数和能源碳排放系数求得;碳到二氧化碳的转换系数根据化学相对原子质量与相对分子质量关系求得α;CO2排放量单价可以用碳排放权交易市场的实时价格进行计算;
步骤2.2、影响电能消耗成本的主要因素包括:矿山开采耗电设备类型j,第j种设备的数量mj、第j种设备的工作功率pj、第j种设备的平均工作时长tj,三种发电方式对应的碳排放当量:火力发电CFE,水力发电CHE,核电CNE,三种发电方式所占比例:火力发电βFE,水力发电βHE,核电βNE,碳到二氧化碳的转换系数α,CO2排放量单价构建的电能消耗价值化表征的函数表达式为:
其中,三种发电方式对应的碳排放当量可以参考中国原子能科学研究院的研究并结合IPCC指南确定,所占的比例可以通过调查地区电力系统确定;
其中,植被类型主要包括林地、农耕地、牧草地,气候带包括热带气候、亚热带气候、温带气候、寒带气候,植被类型对应的取值和气候带影响系数可以通过现有的植被固碳能力的年净初级生产力研究,采集数据进行回归分析确定;CO2固定系数根据光合作用反应式求得
进一步地,所述步骤3中每个构成单元价值化的函数表达式通过函数叠加运算,得到矿山露天开采生态成本核算模型,表征矿山露天开采的生态成本Q=Q1+Q2+Q3+Q4。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,考虑矿山开采生态成本内容,根据矿山开采实际情况确定生态成本基本构成单元,针对构成单元选择合适的衡量方法,有效地提高了矿山开采生态成本研究的科学性与合理性。
本发明中将三类生态成本基本构成单元统一用CO2排放量进行价值化表征,遵循我国双碳战略发展要求,能够有效帮助矿山企业顺应时代发展,与碳排放权、碳交易市场紧密贴合,符合企业经济效益发展潮流,具有较强的适用性。
本发明中各构成单元选择主要影响因素并按照数学关系联系构建价值化表征函数表达式,采用生化反应方程和数理统计分析方法计算影响因素的取值或系数,提高了矿山开采生态成本核算的精确度。
附图说明
图1:为本发明的实施中矿山露天开采生态成本核算模型构建方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明内容及技术方案实施过程作进一步说明,但不作为本发明的限定。
如图1所示,本实施例提供了一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,该方法结合矿山开采实际情况确定生态成本的基本构成单元,针对各基本构成单元提出了合理的衡量思路,并结合主要影响因素及其数学关系构建价值化表征函数表达式,建立矿山开采生态成本的核算数学模型,具体包括以下步骤:
步骤1、考虑矿山开采的生态成本包括:由于矿山的开采需要,破坏的生态环境的价值表征以及矿山为降低生态破坏、治理生态环境而支出的费用,并依据矿山开采的实际情况合理确定矿山开采生态成本的基本构成单元包括:燃料消耗成本、电能消耗成本、粉尘污染治理成本、植被破坏成本。
步骤2、依据确定的生态成本的基本构成单元,分别确定每个构成单元的价值化表征方法包括:燃料消耗成本以矿山开采设备的燃料消耗所排放的CO2总量进行衡量;电能消耗成本以矿山开采设备的电能消耗总量与对应发电方式的电力碳排放当量计算的碳排放总量进行衡量;粉尘污染治理指矿山企业为达到排放要求所实施的治理方法,包括湿法防尘和机械防尘,粉尘污染治理成本以耗水量和粉尘治理设备投资进行衡量;植被破坏成本以由于露天矿山开采破坏原有植被固碳功能而没有被吸收的CO2总量进行衡量。
步骤2.1、影响燃料消耗成本的主要因素包括:矿山开采设备消耗的燃料类型i,包括汽油和柴油;消耗第i种燃料的设备数量mi、每台设备平均耗油量qi,其中,消耗第1种燃料汽油的设备数量m1=5台,每台设备平均耗油量q1=2t·a-1,消耗第2种燃料柴油的设备m2共计20台,每台设备平均耗油量q2=80t·a-1;两种燃料的碳排放当量CEi根据《IPCC国家温室气体清单指南》给出的能源燃烧热值系数和能源碳排放系数可求得CE1=0.85tC·t-1、CE2=0.9tC·t-1;碳到二氧化碳的转换系数根据化学相对原子质量与相对分子质量关系求得α=3.667,CO2排放量单价用碳排放权交易市场的实时价格
步骤2.2、影响电能消耗成本的主要因素包括:矿山开采耗电设备类型j,第j种设备的数量mj、设备的工作功率pj、设备的平均工作时长tj,统计计算得到矿山开采年耗电量为3.5×106kW·h;三种发电方式对应的碳排放当量:火力发电CFE,水力发电CHE,核电CNE,三种发电方式所占比例:火力发电βFE,水力发电βHE,核电βHE,根据中国原子能科学研究院的研究并结合IPCC指南确定得到CFE=0.25×10-3tC·kW-1·h-1、CHE=0.06×10-3tC·kW-1.h-1、CHE=0.05×10-3tC·kW-1·h-1,调查得知开采地区发电方式占比为CEE=0.9、CHE=0.1;碳到二氧化碳的转换系数α=3.667,CO2排放量单价构建的电能消耗价值化表征的函数表达式为:带入数据求得矿山开采年电能消耗成本Q2=138317.25元;
步骤2.3、影响粉尘污染治理成本的主要因素包括:湿法防尘耗水量DW、机械防尘设备投资ME,工业用水单价统计得到矿山开采年湿法防尘耗水量DW=1×105t,机械防尘设备投资ME=10万元,工业用水单价构建的粉尘污染治理价值化表征的函数表达式为:带入数据求得矿山开采年粉尘污染治理成本Q3=51万元;
步骤2.4、影响植被破坏成本的主要因素包括:植被类型VTk,气候带影响系数CZl,矿区植被类型主要包括林地、农耕地,气候带属温带气候,植被类型对应的取值和气候带影响系数通过现有的植被固碳能力的年净初级生产力研究,采集数据进行回归分析确定得到:林地固碳系数VT1=6.75×10-4t.m-2·a-1、农耕地固碳系数VT2=3.97Δ10-4t·m-2·a-1,温带气候影响系数CZ3=0.9,植被面积Sk,包括林地面积S1=3Δ106m2、农耕地面积S2=1×106m2;CO2固定系数限据光合作用反应式求得CO2排放量单价构建的植被破坏价值化表征的函数表达式为:带入数据求得矿山开采年植被破坏成本Q4=164735.15元。
步骤3、根据确定的每个构成单元价值化表征的函数表达式,通过函数叠加建立矿山露天开采生态成本核算模型Q为:Q=Q1+Q2+Q3+Q4,带入计算得到的数据,求得矿山露天开采年生态成本Q=1060838.54元,约合人民币106万元。
以上实施例,只是本发明优选地具体实例的一种,基于本发明中的实施例,本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,其特征在于,该模型构建方法包括以下步骤:
步骤1、依据露天矿山开采实际情况和开采作业流程,确定露天开采生态成本的基本构成单元;
步骤2、依据确定的露天开采生态成本基本构成单元,分别确定每个构成单元的价值化衡量方式,建立露天开采生态成本每个构成单元价值化表征的函数表达式;
步骤3、根据确定的每个构成单元价值化表征的函数表达式,通过函数叠加建立矿山露天开采生态成本核算模型;
所述步骤2所述建立露天开采生态成本每个构成单元价值化表征的函数表达式如下:
步骤2.1、影响燃料消耗成本的主要因素包括:矿山开采设备消耗的燃料类型i,消耗第i种燃料的设备数量mi、每台设备消耗第i种燃料的平均消耗量qi,第i种燃料的碳排放当量CEi,碳到二氧化碳的转换系数α,CO2排放量单价构建的燃料消耗成本价值化表征的函数表达式为:
步骤2.2、影响电能消耗成本的主要因素包括:矿山开采耗电设备类型j,第j种设备的数量mj、第j种设备的工作功率pj、第j种设备的平均工作时长tj,三种发电方式对应的碳排放当量:火力发电CFE,水力发电CHE,核电CNE,三种发电方式所占比例:火力发电βPE,水力发电βHE,核电βNE,碳到二氧化碳的转换系数α,CO2排放量单价构建的电能消耗成本价值化表征的函数表达式为:
2.根据权利要求4所述的矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,其特征在于:
所述步骤3中每个构成单元价值化表征的函数表达式通过函数叠加运算,得到矿山露天开采生态成本核算模型Q为:Q=Q1+Q2+Q3+Q4。
3.根据权利要求1所述的矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,其特征在于:
所述步骤1中露天开采生态成本的基本构成单元包括:燃料消耗成本、电能消耗成本、粉尘污染治理成本、植被破坏成本。
4.根据权利要求1所述的矿山露天开采生态成本核算模型构建方法,其特征在于:
所述步骤2中依据确定的露天开采生态成本基本构成单元,分别确定每个构成单元的价值化衡量方式,具体方法如下:
燃料消耗成本以矿山开采设备的燃料消耗所排放的CO2总量进行衡量;电能消耗成本以矿山开采设备的电能消耗总量与对应发电方式的电力碳排放当量计算的碳排放总量进行衡量;粉尘污染治理成本以耗水量和粉尘治理设备投资进行衡量;植被破坏成本以由于露天矿山开采破坏原有植被固碳功能而没有被吸收的CO2总量进行衡量。
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