基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法和装置

技术领域

本发明涉及火电厂技术领域，特别是涉及一种基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法和装置。

背景技术

火力发电作为国内发电主力，其环保容量是电力工业发展规划的重要组成部分。环境容量是指对一定区域，环境总体或某些要素根据其自然净化能力，在特定的污染源布局和结构条件下，为达到环境目标值，所允许的污染物最大排放量。

传统的确定火电厂建设空间的方法是根据一次污染物(SO2、NOx)的最大允许排放量反推允许新增的火电装机容量，但火电厂排放的SO2、NOx及烟尘是形成细颗粒物PM2.5的前体物。目前尚未有针对基于二次污染物(PM2.5)浓度贡献确定火电环保建设空间的方法。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于PM2.5浓度贡献率确定火电厂建设空间的方法和装置。

一种基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法，其特征在于，包括：

获取预设类型大气污染源的基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量；所述预设类型大气污染源包括火电厂燃烧源；

分别分析所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的时空分布情况，以得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单；

将所述基准年高时空分辨率大气源排放清单和所述目标年高时空分辨率大气源排放清单分别输入空气质量模型，得到基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献 基和目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献；

当所述目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献小于所述基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献时，确定目标年有火电厂建设空间。

在其中一个实施例中，在所述确定目标年有火电厂建设空间的步骤之后，还包括：

基于所述目标年高时空分辨率大气源排放清单，在所述空气质量模型中模拟不同情景下的目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献，得到对应情景下的火电厂装机容量变化；

当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献满足约束条件时，确定对应情景下的火电厂装机容量变化为火电厂的建设空间。

在其中一个实施例中，所述约束条件为所述目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献与所述基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献保持不变且PM2.5浓度不超过设定指标。

在其中一个实施例中，所述预设类型大气污染源还包括工业燃烧源、民用燃烧源、道路移动源、非道路移动源、工业过程源、有机溶剂使用源、存储与运输源、扬尘源、农牧源和生物质燃烧源中的至少一种；

所述火电厂燃烧源和工业燃烧源的排放物质包括SO₂、NO_X、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃的排放源；

所述民用燃烧源包括居民日常生活使用的家用燃料燃烧源；

所述道路移动源包括机动车；

所述非道路移动源包括飞机、港口机械、渔船、运输船舶、农业机械、农用运输车、施工机械和铁路机车；

所述工业过程源包括食品工业、制药工业、橡胶制造工业、纸品制造工业和石油产品加工工业；

所述有机溶剂使用源包括使用工业溶剂和非工业溶剂的污染物排放源，所述使用工业溶剂的污染物排放源包括汽车制造、船舶制造、集装箱制造、涂料生产、印制电路板、家具制造、制鞋、玩具制造、印刷、织物涂层和人造板使用；所述使用非工业溶剂的污染物排放源包括家用溶剂使用和建筑涂料使用源；

所述存储与运输源的排放油品存储和运输的VOCs排放以及加油站VOCs排放；

所述扬尘源包括道路扬尘源和建筑扬尘源；

所述农牧源包括畜牧业和农业施肥污染源；

所述生物质燃烧源包括秸秆露天焚烧、秸秆家用焚烧、薪柴家用焚烧以及森林火灾。

在其中一个实施例中，所述分别分析所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的时空分布情况，以得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单的步骤包括：

分别对所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量进行空间网格化分配；

分别将所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量按时间分配；

根据所述述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的空间网格化分配结果和时间分配结果得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单。

一种基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的装置，包括：

排放量获取模块，用于获取预设类型大气污染源的基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量；所述预设类型大气污染源包括火电厂燃烧源；

排放清单获取模块，用于分别分析所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的时空分布情况，以得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单；

浓度计算模块，用于将所述基准年高时空分辨率大气源排放清单和所述目标年高时空分辨率大气源排放清单分别输入空气质量模型，得到基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献基和目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献；

建设空间确定模块，用于当所述目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献小于所述基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献时，确定目标年有火电厂建设空间。

在其中一个实施例中，还包括：调整模块，用于基于所述目标年高时空分 辨率大气源排放清单，在所述空气质量模型中模拟不同情景下的目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献，得到对应情景下的火电厂装机容量变化；

装机容量确定模块，用于当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献满足约束条件时，确定对应情景下的火电厂装机容量变化为火电厂的建设空间。

在其中一个实施例中，所述约束条件为所述目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献与所述基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献保持不变且PM2.5浓度不超过设定指标。

在其中一个实施例中，所述预设类型大气污染源还包括工业燃烧源、民用燃烧源、道路移动源、非道路移动源、工业过程源、有机溶剂使用源、存储与运输源、扬尘源、农牧源和生物质燃烧源中的至少一种；

所述火电厂燃烧源和工业燃烧源的排放物质包括SO₂、NO_X、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃的排放源；

所述民用燃烧源包括居民日常生活使用的家用燃料燃烧源；

所述道路移动源包括机动车；

所述非道路移动源包括飞机、港口机械、渔船、运输船舶、农业机械、农用运输车、施工机械和铁路机车；

所述工业过程源包括食品工业、制药工业、橡胶制造工业、纸品制造工业和石油产品加工；

所述有机溶剂使用源包括使用工业溶剂和非工业溶剂的污染物排放源，所述使用工业溶剂的污染物排放源包括汽车制造、船舶制造、集装箱制造、涂料生产、印制电路板、家具制造、制鞋、玩具制造、印刷、织物涂层和人造板使用；所述使用非工业溶剂的污染物排放源包括家用溶剂使用和建筑涂料使用源；

所述存储与运输源的排放包括油品存储和运输的VOCs排放以及加油站VOCs排放；

所述扬尘源包括道路扬尘源和建筑扬尘；

所述农牧源包括畜牧业和农业施肥污染源；

所述生物质燃烧源包括秸秆露天焚烧、秸秆家用焚烧、薪柴家用焚烧以及森林火灾。

在其中一个实施例中，所述排放清单获取模块包括：

空间分配模块，用于分别对所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量进行空间网格化分配；

时间分配模块，用于分别将所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量按时间分配；

排放清单处理模块，用于根据所述述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的空间网格化分配结果和时间分配结果得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单。

本实施方式的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法，充分考虑了火电厂对PM2.5的浓度贡献率，并基于PM2.5的浓度贡献率确定火电厂是否有建设空间，为火电厂的建设提供了科学依据，该方法充分考虑了PM2.5对空气质量的影响，有利用于保证火电厂建设的同时确保环境质量。

附图说明

图1为一种实施例的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法的流程图；

图2为一种实施例的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法的流程图；

图3为一种实施例的确定火电厂的建设空间的步骤的流程图；

图4为一种实施例的建立高时空分辨率大气源排放清单的步骤的流程图；

图5为一种实施例的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的装置的功能模块示意图；

图6为一种实施例的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的装置的功能模块示意图。

具体实施方式

本发明的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法，用于根据火电厂的环保容量确定火电厂建设空间，火电厂环保容量指：在未来火电厂址不 确定的情况下，假设目标年火电厂的地理位置与基准年一致，同比例增加各火电厂的装机容量，反复采用空气质量模型中的颗粒物源追踪技术，测算目标年火电厂大气污染物排放对PM_2.5形成贡献，直到PM_2.5形成贡献达到控制比例值时，目标年火电厂可允许新增容量。

如图1所示，基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法，包括以下步骤：

S102：获取预设类型大气污染源的基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量。

预设类型大气污染源是指，结合火电厂所在的实际情况，根据大气污染排放来源进行分类得到的预设类型。例如，一种预设类型大气污染源为火电厂燃烧源。基准年污染大气排放量通常为当年实际的排放量，目标年大气排放量为结合当地经济发展规划预计的目标年大气污染排放量，其中，当地经济发展规则中火电厂的装机容量至少与基准年相同或大于基准年的装机容量。

S104：分别分析基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量的时空分布情况，以得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单。

高时空分辨率大气源排放清单包括污染大气排放量的时间分布数据和空间分布数据。时间分布数据是将污染大气排放量按时间分解，体现污染大气排放的时间分布形态和详细数据，空间分布数据是指将污染大气排放量按空间分解，体现污染大气的空间分布形态和详细数据。

S106：将基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单分别输入空气质量模型，得到基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献基和目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献。

空气质量模型(CAMx)具有颗粒物源追踪技术(PSAT)，由于基准年污染大气排放量和目标年基准大气排放量包括了火电厂燃烧源的排放量，利用空气质量模型的颗粒物源追踪技术，能够火电厂大气污染物排放对PM_2.5形成贡献，具体的，将基准年高时空分辨率大气源排放清单输入空气质量模型，得到基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献；将目标年高时空分辨率大气源排放清单输入空 气质量模型，得到目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献。

S108：比较目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献和基准年对火电厂对PM2.5的浓度贡献。

当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献小于基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献时，执行步骤S110：确定目标年有火电厂建设空间。

具体的，C_基为基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献，C_目为目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献。

若C_基<C_目，则目标年不存在火电建设空间，且需要进一步减排；

若C_基>C_目，则目标年存在火电建设空间。

目标年大气排放量为结合当地经济发展规划预计的目标年大气污染排放量，且其中的火电厂的装机容量至少与基准年相同或大于基准年的装机容量，当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献小于基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献时，说明当地经济发展规划下，年火电厂对PM2.5的浓度贡献不会影响PM2.5的浓度的增加，因而目标年具有火电厂建设空间。

本实施方式的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法，充分考虑了火电厂对PM2.5的浓度贡献率，并基于PM2.5的浓度贡献率确定火电厂是否有建设空间，为火电厂的建设提供了科学依据，该方法充分考虑了PM2.5对空气质量的影响，有利用于保证火电厂建设的同时确保环境质量。

在其中一个实施例中，如图2所示，在步骤S110之后，还包括步骤：

S112：基于目标年高时空分辨率大气源排放清单，在空气质量模型中模拟不同情景下的目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献，得到对应情景下的火电厂装机容量变化。

S114：当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献满足约束条件时，确定对应情景下的火电厂装机容量变化为火电厂的建设空间。

具体的，如图3所示，基于目标年高时空分辨率大气源排放清单，利用空气质量模型模拟不同的情景下目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献。不同的情景是指调整火电厂的装机容量变化，如图中的case1等，不同的情景下模拟的结果得到的目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献结果不同，如图3中的△c1，每一种 浓度贡献结果对应装机容量变化△p1。当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献满足约束条件时，确定对应情景下的火电厂装机容量变化为火电厂的建设空间。

在一个具体的实施方式中，约束条件为目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献与基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献保持不变且PM2.5浓度不超过设定指标。

当目标年存在建设空间时，利用空气质量模块CAMx(PSAT)模拟得到火电排放对PM_2.5浓度贡献变化与装机容量变化的关系，在该约束条件下取PM_2.5年均浓度等于C_基时对应的装机容量变化比例即为火电建设空间。

具体的，利用目标年高时空分辨率大气源排放清单，根据目标年高时空分辨率大气源排放清单中收集火电厂的燃料消耗、锅炉信息、装机容量、污染控制水平活动水平相关数据，提供CAMx模型源排放输入数据，模拟火电厂对PM_2.5浓度贡献。

在目标年清单基础上，利用CAMx(PSAT)不同情景下的模拟得到火电排放对PM_2.5浓度贡献变化与装机容量变化的关系，在满足目标年贡献率不超过控制值等空气质量约束指标，可得目标年火电厂最大可允许新增容量。设定指标具体指当地环保部门规定的环境质量指标数据，例如PM_2.5的最高浓度等。

在其中一个实施例中，步骤S102的预设类型大气污染源包括：火电厂燃烧源、工业燃烧源、民用燃烧源、道路移动源、非道路移动源、工业过程源、有机溶剂使用源、存储与运输源、扬尘源、农牧源、生物质燃烧源和其他排放源。A.电厂燃烧源和工业燃烧源

火电厂燃烧源和工业燃烧源的排放物质包括SO₂、NO_X、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃的排放源。

电厂燃烧源和工业燃烧源废气排放中的SO₂来源于燃料中硫元素或含硫化合物燃烧转化；因此，使用物料衡算法估算SO₂排放量，基于环境统计数据中每家电厂和企业燃料消耗量及其含硫率信息，其估算如下：

$E={\Sigma }_{i=1}^n\frac{64}{32}\times S\times W\times C\times (1-{\eta }_{SO2})---\left(1\right)$

其中，E为SO₂排放总量，计量单位为t；i为第i个企业；n为企业数量；为二氧化硫(64)与硫(32)的分子量之比；S为燃料的含硫率；W为燃料的消耗 量，计量单位为t；C为燃料中硫的转化率；η_SO2为二氧化硫的控制效率，对于没有采取任何控制措施的情况下，η_SO2为0。

对于SO₂以外的NO_X、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃排放量，采用自下而上的排放因子(从国内学者近年来公开发表文献中的排放因子测试数据库中选取)估算法，基于环境统计数据中关于企业的分类别燃料消耗量的统计信息，其估算如下：

E_p＝∑_i,k,mA_i,k×EF_k,m×(1-η_i)(2)

其中，E_i为污染物的排放总量，计量单位为kg；p为污染物类型；i为第i个企业；k为燃料类型；m为燃烧技术类型；n为企业数量；A_j,k为燃料的消耗量，kg；EF_k,m为排放因子；η_i为控制措施的去除效率，对于没有采取任何控制措施的情况下，η_i为0；

电厂及工业燃烧源的NO_X、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃的排放因子会根据当地电厂和工业燃烧源的燃烧技术、设备类型以及燃料类型(从环统数据、行业报告等资料总结)，从国内学者近年来公开发表文献中的排放因子测试数据库中选取。

B.民用燃烧源

估算的民用燃烧源包括居民日常生活使用的家用燃料燃烧源，根据燃料类型，进行二级分类，分为煤炭、汽油、煤油、柴油、液化石油气和天然气六类；其估算方法采用基于燃料消耗量的排放因子法，如下：

E_p＝∑_k,mA_k×EF_k,m×10^-3(3)

其中，E为污染物的排放总量，计量单位为t；p为污染物种类；计量单位为k，m分别为燃料类型、燃烧技术类型；A为活动水平数据，燃料燃烧量，计量单位为kg；EF为排放因子，计量单位为g/kg；

当地煤炭、天然气和液化石油气消耗量等活动数据根据当地统计年鉴、中国能源统计年鉴中当地所在省份的消耗总量按各市年末常住人口进行分配，并结合部门走访调研资料进行修正。

C.道路移动源

道路移动源大气污染物排放量通常采用排放因子法进行估算，而排放因子 的确定则主要有台架测试、实际工况测试、隧道实验、模型预测等方法。其中，机动车排放模型以其从中观到宏观的应用层面，相对低的成本而被广泛应用在机动车排放因子的估算中。常用的模型有美国环保署开发的MOBILE模型，加州河边分校开发的适用于发展中国家的IVE模型、欧洲的COPERT模型等。考虑现有数据支持以及各模型的适用性情况，结合已有的研究基础，其污染物排放量采用模型估算法(IVE模型)获取的排放因子估算结果进行估算，结合当地分车型机动车保有量和年均行驶里程等信息进行估算。其中，机动车的排放因子采用IVE模型进行估算，排放量采用排放因子法进行估算，估算如下：

E_i＝∑P_j×M_j×EF_ij×10^-3(4)

其中，E_i为机动车i污染物年排放总量，计量单位为kg；i为污染物种类；j为车型分类；P_j为j车型的机动车数量，计量单位为辆；M_j为j型车的年平均行驶里程(Vehicle>i,j为j型车的第i类污染物的平均排放因子，计量单位为g/(km·辆)。

机动车排放水平活动数据包括当地2000年-2012年分车型的机动车保有量、不同车型燃料比和年均行驶里程，例如，通过广东省统计年鉴、各城市统计年鉴以及车管所、交通局等部门调研和实地调研等途径获取。

D.非道路移动源

非道路移动源主要包括飞机、港口机械、渔船、运输船舶、农业机械、农用运输车、施工机械、铁路机车等子类。根据收集到的当地，例如广东省以及各城市非道路移动源活动数据，采用基于功率和燃料消耗的排放因子法，建立广东省非道路移动源排放清单。

对于运输船舶的估算参考粤港清单的估算方法，采用基于各类型船舶引擎功率的排放因子法，考虑船舶在各种模式(普通速度行驶、慢速行驶、泊岸行驶和辅助停泊四种模式)下的运行特征和运行时间，计算方法如下式：

E_i＝VAN_i×∑_j,k(_i×FL_i,k×T_i,k×EF_i,j,k)×10^-3(5)

其中，E_i为船舶污染物排放量，计量单位为kg；i，j，k分别为船舶类型、引擎等级和行驶模式(行驶模式按照船舶航行速度进行划分)；VAN_i为第i类船舶抵达港口和码头的次数；P_i为第i类船舶的引擎功率，计量单位为kW；FL_i,k 为第i类船舶在k种行驶模式下的负荷比例，是船舶类型与行驶模式的参数，等于船舶行驶速度与最大行驶速度比值的立方；T_i,k为第i类船舶在在k种行驶模式下的活动时间，计量单位为h；EF_i,j,k为第i类船舶在k种行驶模式下的基于船舶引擎功率的排放因子，计量单位为g/kWh。

对港口机械、渔船、农业机械、农用运输车、施工机械和铁路机车而言，SO₂采用物料衡算法，其他污染物采取基于燃料消耗量的排放因子法。

活动数据主要来源于项目研究期间最新的各城市统计年鉴、当地例如统计年鉴、中国能源统计年鉴以及长江和珠江三角洲及港澳台统计年鉴等提供的相关统计数据。针对船舶排放，项目组成员已利用劳氏船级社(Lloyd's Register of Shipping)的船舶档案数据以及船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS系统)，获得广东省船舶活动的本地化参数。

E.工业过程源

工业过程源涉及面广，种类繁多，排放量大，不同的经济行业，由于原料类型和工艺技术的差异，其排放的大气污染物种类和排放强度均有所不同。工业过程源的污染物排放不仅与原辅材料类型、生产工艺技术、控制措施和管理水平密切相关，而且同一种产品的生产过程中通常有多处排放源。根据当地，例如广东省的产业结构和行业类别，本发明中工业过程源主要包括食品工业、制药工业、橡胶制造工业、纸品制造工业和石油产品加工工业。更具体的，包括植物油加工、酒类生产、食品生产、制药、纸浆与纸制品、塑料制品、轮胎制造、合成橡胶、化学纤维、石油产品加工、炼焦、烧结、炼铁、钢材、铝材、水泥、砖瓦、石灰、玻璃、硫酸、合成树脂/初级形态的塑料、乙酸乙酯、酒精、合成氨和氮肥等。

本发明在参考国内外研究工作的基础上，结合当地，例如广东省的行业结构特征，综合考虑活动数据的可获取性，主要采用基于产品产量的方法进行估算：

E_i＝∑_kA_k×EF_i,k×10^-3(6)

其中，E_i为污染物i的排放量，计量单位为kg；i为污染物类型；k为产品类型；A_k为第产品k的年产量，计量单位为kg；EF_i,k为排放因子，计量单位为 g/kg。

产品产量数据主要来源于环境统计数据(各个企业产品产量信息)和当地，例如广东省各个城市的统计年鉴。工业过程源对应的排放因子较为繁多，有多种获取途径，除了项目组已有实际测试排放因子数据外，主要是根据不同行业不同工艺在生产技术、设备类型、控制技术水平及应用比例等方面的差异，优先选取本地或国内其他研究中的实测数据，其次参考国外类似生产水平和生产工艺的排放因子，主要是美国环保署AP-42排放因子库和欧盟CORINAIR因子库等具有重要参考价值的数据库。针对其他技术参数，除了环境统计数据中的企业上报数据，还需要参考相关行业报告、现场调研等信息。

F.有机溶剂使用源

有机溶剂使用源是指在溶剂使用过程中由于溶剂挥发导致的VOCs排放，它涉及的行业非常广泛，包括涂料、油墨和胶粘剂的使用、印刷等工业及家庭溶剂清洗等。由于有机溶剂使用源涉及众多行业类型，并且排放源的分散性与复杂性往往造成活动数据较难获取，因此，在本发明中，综合考虑当地，例如广东省的工业发展的实际情况以及活动水平数据的可获取性，结合企业的产品产量和原辅材料使用量，结合自下而上和自上而下的估算方式，开展广东省有机溶剂使用源VOCs排放清单的估算工作。为了便于估算，本发明将有机溶剂使用源进一步划分为使用工业溶剂和非工业溶剂的污染物排放源，包括汽车制造、船舶制造、集装箱制造、涂料生产、印制电路板、家具制造、制鞋、玩具制造、印刷、织物涂层、人造板等工业溶剂使用排放源和家用溶剂使用、建筑涂料使用两类非工业溶剂使用排放源。

工业溶剂使用排放源的VOCs排放量采用基于原辅材料(油墨、油漆等)消耗量和基于产品产量的排放因子法进行估算，如如下：

E_j＝∑_i,jA_i,j×EF_i,j×10^-3(7)

其中，i，j分别为原辅材料类型/产品类型，行业类别；E_j为j类原辅材料/产品产量的VOCs排放量，kg；A_i,j为j行业的i类原料消耗量/产品产量，计量单位为kg；EF_i,j为对应的排放因子，计量单位为g/kg。

家用溶剂使用的VOCs挥发是一类典型的无组织面源，由于相关活动数据 的获取的困难性，本研究在清单开发过程中采用基于人口的方法进行估算，其中估算所需的活动水平数据来自广东省统计年鉴，其排放因子来源于近年来国内学者公开发表文献中的相关研究结果。

建筑涂料使用估算所需的涂料消费量主要根据建筑内外墙面积以及单位墙体面积涂料使用量估算得到。其排放因子数据主要参考《粤港排放清单手册》、《台湾清单编制手册》和《EMEP/EEA排放清单指南2009》(Emission Inventory Guidebook 2009)中的相关研究结果。

G.存储与运输源

存储与运输源是指产品在生产和流通过程中经过工厂、产品中转站和销售终端这三个物流环节时，由于产品本身固有的特性或受周围环境的影响，某些产品在存储与运输活动中会产生并排放大气污染物，污染物种类跟产品类型和性质直接相关。

以广东省为例，广东省存储与运输源的污染物排放主要发生在石油产品存储、运输和加油站油气挥发，考虑到活动水平数据的可获取性，结合广东省的实际情况，存储和运输过程本发明仅估算汽油的VOCs排放，加油站则估算汽油和柴油的油气排放量。

(1)油品存储和运输VOCs排放

综合考虑液态石油产品在存储和运输过程中主要的排污环节，采用综合的排放因子，结合液体燃料处理量进行估算，估算如下：

E＝∑_iEF_i×A×10^-6(8)

其中，i为油品类型(汽油、柴油等)；E为VOCs排放量，计量单位为kg；EFi为i油品VOCs的排放因子，计量单位为mg/L；A为液体燃料处理量，L。

(2)加油站VOCs排放

对于正常作业的加油站来说，其VOCs的排放包括地下油缸加油过程和给机动车加油两个环节。加油/卸油过程的VOCs排放都受到多种因素的影响，如加油/卸油方式和速度、储油缸结构、燃料温度、蒸汽压力、燃料成分和油气回收装置等。本发明结合活动水平数据的可获取性，采用基于液体燃料处理量的排放因子法进行估算，计算如下：

E＝∑_ijEF_ij×A×10^-6(9)

其中，i为加油站加油/卸油方式；j为油品类型(汽油、柴油等)；E为加油站加油过程VOC排放量，计量单位为kg；EFi为加油/卸油过程VOCs的排放因子，计量单位为mg/L；A为液体燃料销售量，计量单位为L。

以广东省为例，石油产品存储和加油站的VOCs排放估算所采用的活动水平数据主要来自广东省经济与信息化局提供的成品油批发经营企业信息、成品油仓储经营企业年检信息和成品油零售经营企业信息表，主要信息包括企业名称、企业地址、油库地址、油库占地面积、库容、油品购进量、销售量、油品入库量、出库量等。石油产品运输源的活动水平数据主要来自《中国能源统计年鉴》中“广东能源平衡表”所提供的石油产品处理量，再结合调研所得的油品存储量、批发及零售量进行修正。排放因子则是参考近年来国内公开发表文献中的研究结果，结合广东省及周边城市的实际情况进行换算和修正。

H.扬尘源

扬尘源是一个开放源，其排放特征受到天气环境、地表类型、人类活动强度等众多因素的影响。扬尘的来源十分混杂，主要有基础设施建设中扬尘排放，工业废渣和散装材料露天堆放和装卸时产生的扬尘，以及机动车活动或者人流活动而引起道路上的灰尘、渣土、砂石等颗粒物的扬起和未被植被或者水泥地覆盖的裸露地面的扬尘等。本发明结合当地的实际情况，综合考虑活动水平数据的可获取性，针对道路扬尘和建筑扬尘两个最为主要的扬尘源类型进行估算。

(1)道路扬尘源

道路扬尘排放主要指在车辆碾压和气流夹带等合力的作用下，沉积在路面上尘土、松散料再悬浮重新扬起进入到大气环境的过程。本发明中只考铺装道路扬尘，排放量估算如下：

E_j＝24×365×∑_i(EF_i,j×L_i×V_i)×10^-3(10)

其中，E_j为排放量，kg；i为道路类型；j为颗粒物类型(PM₁₀、PM_2.5)；EF_i,j为第i种道路类型颗粒物j的排放因子，表示车辆在单位长度道路路面(Vehicle>i为第i种道路的长度，计量单位为km；V_i为第i种道路的车流量，计量单位为辆/h。

道路扬尘源估算所需的活动数据主要是包括道路类型、道路长度及车流量数据等。根据国家公路技术等级分类，将道路类型分为高速公路、一、二、三、四级5个等级，各类等级道路长度由广东省公路局和地方公路总站提供。并在实际估算中，假设高速公路及一、二、三级公路铺装率为100％，四级公路铺装长度为总铺装长度减去一、二、三级公路长度后的差值，若该值大于四级公路长度，则取四级公路全长为铺装的四级公路长度。道路扬尘颗粒物的排放因子(E_i)与道路尘负荷、车重和降雨量相关，本发明采用美国环保署AP-42文献中推荐的如下：

E_ij＝k_j×(sL)^0.91×(W_i)^1.02×(1-P/4N)(11)

其中，E_ij为第i种等级道路上第j种扬尘颗粒物排放因子，计量单位为g/VKT，表示车辆在单位长度道路(Vehicle>j为道路扬尘第j种扬尘颗粒物的粒度乘数，计量单位为g/VKT；sL为道路尘负荷值，计量单位为g/m²(即单位面积道路扬尘中直径小于或等于75μm的颗粒物重量)；W_i为第i种等级道路的平均车重，t；P为基准年内降雨量超过0.254mm的天数；N为基准年的天数；(1-P/4N)项表示降雨因素影响道路扬尘排放的折算因子。

建筑活动扬尘主要指在城市建设、建筑物建造与拆迁、道路改造和施工等过程中产生的一类无组织源。考虑到建筑施工的颗粒物(TSP、PM₁₀、PM_2.5)产生于多个阶段，且每个阶段有其各自的持续时间和排放特征，本发明中进一步把建筑活动分为土方开挖、地基建设、土方回填和一般建设四个阶段，基于12，根据每个建筑工地不同施工阶段的施工时间、施工面积等详细的活动水平数据进行扬尘量估算。

$E={\Sigma }_i^n{S}_i\times {\mathrm{EF}}_i\times T_i\times {10}^{-6}---\left(12\right)$

其中，E为排放量，计量单位为t；i为施工阶段；S_i为施工面积，计量单位为m²；EF_i为施工排放因子，计量单位为g/(m²·h)；T_i为施工周期，计量单位为h。

I.农牧源

农牧源是NH₃排放的主要来源，其排放过程与农业和畜牧业的生产活动息 息相关，下面分别介绍畜牧业和农业施肥NH₃排放的估算方法。

(1)畜牧业

畜禽养殖中，氨排放主要来源于粪尿排泄中的氮，被排泄的氮是决定排放因子的主要因素。粪尿自产生到还田，一般经过畜舍、储存管理、农田施用和放牧4个环节。本发明根据广东省养殖业的实际情况将畜禽分为奶牛、肉牛、水牛、黄牛、母猪、肉猪、羊、蛋鸡、肉鸡、蛋鸭、肉鸭、鹅、鸽子和兔子14类，基于各类畜禽的饲养量，采用排放因子法进行估算。参考由IIASA开发的GAINS模型中NH₃排放因子的计算方法，对各畜禽排放因子进行计算，如下：

ef₁＝N_x1×v₁(13a)

ef₂＝N_x1×(1-v₁)×v₂(13b)

ef₃＝N_x1×(1-v₁-(1-v₁)×v₂)×v₃(13c)

ef₄＝N_x4×v₄(13d)

EF＝(ef₁+ef₂+ef₃+ef₄)×17/14(13e)

其中，ef₁，ef₂，ef₃，ef₄为各排放环节中NH₃-N损失(kg>3/头·年)，数字1对应畜舍，数字2对应储存管理，数字3对应农田施用，数字4对应放牧；N_x1和N_x4为畜舍和放牧过程的N排泄量(kg>3排放因子(kg>3/头·年)，即粪尿自排泄到还田整个过程NH₃的总损失；17/14-转换系数。

(2)农业施肥

施用氮肥造成的氨排放，通常是采用排放因子法进行估算，如(14)所示，用各类氮肥的施用量乘以相应的排放因子，即得到氮肥施用的氨排放量。

$E_{NH3}={\Sigma }_i{\mathrm{nf}}_i\times {\mathrm{FC}}_i\times \frac{17}{14}---\left(14\right)$

其中，i为氮肥类型；E_NH3为氨排放量，计量单位为kg；FC_i为i类氮肥的施用量，计量单位为kg；nf_i为i类氮肥的排放因子，即NH₃-N挥发率(％)；17/14为转换系数，m_NH3＝17/14×m_NH3-N。

以广东省为例，研究估算所需的活动水平数据是农肥使用量，通过查阅广东省统计年鉴可得。估算所用的排放因子则是参考IIASA的研究报告以及国内学者近年来公开发表的文献中的相关研究结果。

J.生物质燃烧源

生物质燃烧源污染物排放具有明显的季节性，多发生在农作物成熟，天气干燥的夏秋时间段，排放污染物以颗粒物、VOCs为主。根据广东省实际的农作物种植类型和生活习惯，本发明估算秸秆露天焚烧、秸秆家用焚烧、薪柴家用焚烧以及森林火灾四种燃烧形式的污染物排放量。

以广东省为例，查阅相关资料获取广东省实际种植类型、农作物产量、焚烧比例和燃烧效率等信息，针对四种燃烧形式的排放量分别采用基于焚烧量的排放因子法进行估算。基本估算如下：

E_i＝M×EF_i×10^-3(15)

其中，i为污染物类型；E_i为生物质燃烧污染物i年排放总量，计量单位为t；M为生物质燃烧量计量单位为，t；EF_i为污染物i的排放因子，计量单位为g/kg。

以广东省为例，《中国能源统计年鉴》对于广东省农村居民使用秸秆和薪柴量进行了统计，可得广东省的生物质燃烧排放量。其中，对于主要的农作物种类根据广东省的实际情况，结合广东省统计年鉴统计口径，最终确定为水稻、糖蔗、花生、大豆、烟叶、木薯和蔬菜等7类。秸秆露天焚烧比和主要农作物的谷草比则参考国内学者对于广东省的相关调研数据。

K.其他排放源

除上述排放源源外，其他排放如垃圾处理、污水排放等污染物排放也不容忽视。本发明根据收集到的活动水平数据的翔实程度，结合广东省的实际情况，仅估算人体活动、垃圾处理和污水处理这3类排放源，下面结合不同排放源的排放特征，分别介绍具体的估算方法。

(1)垃圾处理

垃圾处理主要包括市政垃圾填埋和垃圾焚烧：对于垃圾焚烧，以广东省为例，主要考虑广东省生活垃圾、危险废物集中处理厂垃圾焚烧的NH₃排放量，其活动水平数据主要从广东省城市综合管理局提供的《城市建设统计年报》，结合环境统计数据和调研资料获得，排放因子则参考国内学者近年来公开发表文献中的相关研究结果，取0.17kgNH₃-N/t进行估算；此外，垃圾填埋气中含氨、 甲烷和硫化氢等气体，由于填埋气中可利用成分是甲烷，在对填埋气产量理论估算方面主要针对甲烷，根据国外研究，市政垃圾填埋产生的NH₃排放量为甲烷排放量的0.0073倍，其中，甲烷的排放量可采用以下进行估算：

$E_{{\mathrm{CH}}_4}=MSW\times \eta \times DOC\times r\times (16/12)\times 0.5---\left(16\right)$

其中，E_CH4为垃圾填埋场的CH₄总排放量，计量单位为t；MSW为城市垃圾填埋量，计量单位为t；η为城市生活垃圾无害化处理率，计量单位为％；DOC为垃圾中可降解有机碳的含量(IPCC推荐发展中国家为15％)；r为垃圾中可降解有机碳的分解百分率(IPCC推荐为77％)。

(2)污水处理

污水处理过程氨排放主要来自污水处理厂活性污泥中微生物吸收和消化污水营养处理过程和淤泥铺摊。以广东省为例，考虑到活动水平的可获取性，本发明仅针对广东省污水处理厂活性污泥处理过程的NH₃进行研究。活动水平数据是污水处理量，通过《广东省农村统计年鉴》获取广东省的日均污水处理量，结合相关统计信息进行估算。采用的排放因子根据近年来国内学者对广州等城市污水处理厂氨排放的实测数据，选取平均排放因子0.28g/m³进行估算

(3)人体活动

人体排放的氨主要来自人体呼吸、汗液、粪尿，其排放量与人口数量密切相关，以广东省为例，本发明选取广东省市年末常住人口数量作为活动水平数据，同时考虑人体粪尿氨挥发量受处理设施的影响，对人体粪尿氨排放的人口数据进一步划分为城镇人口和农村人口进行排放量估算。估算所用的人口数量主要来自广东省统计年鉴，采用的排放因子则参考国内学者近年来公开发表文献中的相关研究结果，对城市人口取0.25kg/(人·年)，农村人口取0.50kg/(人·年)进行估算。

在另一种实施方式中，如图4所示，建立高时空分辨率大气源排放清单的步骤的步骤S104包括以下步骤：

S1041：分别对基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量进行空间网格化分配。

为了能够运用空气质量模型分析和模拟区域空气质量，以及评价不同控制 方案的环境效果，需要提供网格化的源清单供空气质量模型使用，即对各源排放进行空间网格化分配。根据排放源的空间分布形态和数据的详细程度，将排放源划分为点源、面源和线源。点源是一般是单独的一个排放源并具有详细的空间经纬度数据，其排放空间特征可直接由点源的经纬度数据和排放量确定。面源和线源的排放清单一般是基于城市的污染物统计量。其中，人为面源是由许多缺乏详细经纬度数据的固定中小型排放源构成，在宏观上表现出空间连续或者不连续的块状特征。而像机动车、船舶和其他非道路机械等移动源，在空间上是移动的，其排放的污染物在空间上表现出与源移动路线一致的地理特征。由于缺乏明确的地理位置信息，面源和线源需要借助与排放有一定联系的地理空间数据来表征其排放空间分配特征，可能是直接或者间接影响排放源估算的参数数据，也可能是在空间分布上与源类似的地理空间表征数据。

本发明针对主要排放源各自的排放特征，同时考虑到获取数据的有限性及代表性，结合课题组在前期排放源网格化空间分配工作方面的数据积累，尽量采用合适的空间分配方法，以此更好反映各类排放源的空间特征，为后续的模型验证打下良好的基础。其中，对具有详细经纬度信息的点源(电厂、工业企业、港口、加油站、建筑施工工地等)，直接根据经纬度坐标信息将排放量分配到相应网格内；道路移动源则采用本发明组建立的基于GIS的“标准道路长度法”，综合考虑实际道路网络系统以及不同等级道路车流量差异，采用GIS技术实现机动车污染物空间分配过程；对于农业机械、农用运输车以及生物质燃烧等排放源，考虑排放源的活动区域特征，采用不同土地类型作为代用空间权重因子进行分配；对内河水域船舶排放，采用基于水运航道的空间权重因子进行分配；对工程机械、家用燃烧源等排放源而言，由于目前暂时无法全面诠释其空间特征，在数据缺乏的情况下，本发明主要采用基于人口权重的方法进行空间分配。

利用ArcGIS软件对主要人为源排放的各种污染物进行空间分配，分辨率达3km×3km。

S1042：分别将基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量按时间分配。

与对清单进行空间分配的方法类似，大气污染物排放时间分配是根据污染 物的排放量或者采用与排放源有相同时间变化特征的数据将年排放量逐步分解成月排放量、日排放量以及小时排放量，以反映污染物排放的月变化特征、日/周变化特征和小时变化特征，污染物时间特征谱同样是清单处理模型的基本输入数据，对于空气质量模型模拟起着重要作用。

受到不同自然环境因素和社会环境因素的影响，不同源的排放时间特征存在一定程度差异。电厂排放时间变化受社会用电需求的直接影响，因此具有明显的季节差异和时间差异，高峰期一般出现在七八月份和白天时段。工业燃烧源、工业过程源和工业有机溶剂使用源的排放时间特征受到工厂作息时间和生产需求的影响，其排放的污染物主要集中于正常工作日的工作时间，而月排放特征跟随着生产需求而变化。道路移动源、非道路移动源和道路扬尘源的排放时间特征主要受相关交通设备或者机械设备活动水平的影响，其小时排放特征出现明显的峰值特征，而日变化特征也较为明显。建筑类扬尘源受到气象因素和施工时间的影响，其短时间内时间变化的不确定性大。生物质露天燃烧和部分农牧源受到农耕活动的影响，导致排放时间特征具有明显的季节性。其他排放源也受到多因素的影响而呈现出各自的排放时间特征。

为了准确地反映广东省主要大气源的排放时间特征，部分源可以通过直接的监测数据(如火电厂或大型企业的污染物排放在线监控数据)建立起月、日、小时时间特征谱，不能使用直接法建立时间特征谱的源，通过资料调研来获取具代表性的表征数据。

其中，针对电厂源，根据广东电网公司电网规划研究中心提供的各个中调电厂的详细发电量数据，以及三个不同级别电厂的CEMs监控数据，建立起准确的电厂源月、日、小时时间特征谱。对于工业相关源，则各行业的工业产品产量和调研得到的原辅材料使用量，折合成工业相关源的月变化系数。对于道路移动源和道路扬尘源，考虑到其排放量跟车流量以及车型分布等息息相关，通过针对代表性城市的代表性道路进行调研，收集得到这两个参数的详细值，结合气象因素(如降雨天数、降雨量等)对污染物排放小时变化、日变化和月变化进行研究。针对非道路移动源中的船舶排放源，利用AIS系统，选取当地各个港口范围内的在港船只数量、船舶抵港次数以及水路客货运输量及港口货 物吞吐量等统计数据来表征船舶排放的时间变化。对于生物质燃烧源，鉴于生物质燃烧具有较强的季节性，且同时受人为活动和气候因素的影响，其时间变化特征变化较大，在综合目前国内外研究成果的基础上，拟采用MODIS卫星火点监测数据来判断生物质开放燃烧的月变化。此外，其他排放源如非道路移动源(除船舶)、建筑扬尘源、溶剂使用源等，通过资料调研来收集并完善相应的时间分配信息。

针对各主要排放源搜集和调研相关的表征数据，建立分辨率达月、日、小时的时间谱。

S1043：根据述基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量的空间网格化分配结果和时间分配结果基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单。

本实施方式的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的方法，将把大气环境作为一个整体，充分考虑不同排放源、不同污染物对PM_2.5浓度形成的影响，以环境空气质量指标为约束，科学测算火电厂环保容量，在电力发展规划中作为一项重要依据。

本发明还提供一种基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的装置，包括：

排放量获取模块102，用于获取预设类型大气污染源的基准年污染大气排放量和目标年污染大气排放量；所述预设类型大气污染源包括火电厂燃烧源；

排放清单获取模块104，用于分别分析所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的时空分布情况，以得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单；

浓度计算模块106，用于将所述基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单分别输入空气质量模型，得到基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献基和目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献；

建设空间确定模块108，用于当所述目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献小于所述基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献时，确定目标年有火电厂建设空间。

在其中一个实施例中，还包括：

调整模块110，用于基于所述目标年高时空分辨率大气源排放清单，在所述空气质量模型中模拟不同情景下的目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献，得到对应情景下的火电厂装机容量变化；

装机容量确定模块112，用于当目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献满足约束条件时，确定对应情景下的火电厂装机容量变化为火电厂的建设空间。

在其中一种实施例中，所述约束条件为所述目标年火电厂对PM2.5的浓度贡献与所述基准年火电厂对PM2.5的浓度贡献保持不变且PM2.5浓度不超过设定指标。

在其中一种实施例中，所述大气污染源包括：火电厂燃烧源和工业燃烧源、民用燃烧源、道路移动源、非道路移动源、工业过程源、有机溶剂使用源、存储与运输源、扬尘源、农牧源、生物质燃烧源和其他排放源；

所述火电厂燃烧源和工业燃烧源包括SO₂、NO_X、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃的排放；

所述民用燃烧源为作为居民日常生活使用的家用燃料燃烧过程的的污染物排放；

所述非道路移动源包括飞机、港口机械、渔船、运输船舶、农业机械、农用运输车、施工机械和铁路机车的污染物排放；

所述工业过程源包括植物油加工、酒类生产、食品生产、制药、纸浆与纸制品、塑料制品、轮胎制造、合成橡胶、化学纤维、石油产品加工、炼焦、烧结、炼铁、钢材、铝材、水泥、砖瓦、石灰、玻璃、硫酸、合成树脂/初级形态的塑料、乙酸乙酯、酒精、合成氨和氮肥的污染物排放；

所述有机溶剂使用源包括工业使用和非工业溶剂使用的污染物排放，所述工业溶剂使用包括汽车制造、船舶制造、集装箱制造、涂料生产、印制电路板、家具制造、制鞋、玩具制造、印刷、织物涂层和人造板使用；所述非式业溶剂使用包括家用溶剂使用和建筑涂料使用；

所述存储与运输源包括油品存储和运输的VOCs排放和加油站VOCs排放；

所述扬尘源包括道路扬尘源和建筑扬尘的污染物排放；

所述农牧源包括畜牧业和农业施肥的污染物排放；

所述生物质燃烧源包括秸秆露天焚烧、秸秆家用、薪柴家用以及森林火灾的污染物排放；

所述其他排放源包括垃圾处理、污水处理和人体活动的污染物排放。

在其中一种实施例中，所述排放清单获取模块包括：

空间分配模块1041，用于分别对所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量进行空间网格化分配；

时间分配模块1042，用于分别将所述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量按时间分配；

排放清单处理模块1043，用于根据所述述基准年污染大气排放量和所述目标年污染大气排放量的空间网格化分配结果和时间分配结果得到基准年高时空分辨率大气源排放清单和目标年高时空分辨率大气源排放清单。

本实施方式的基于PM2.5形成贡献率确定火电厂建设空间的装置，将把大气环境作为一个整体，充分考虑不同排放源、不同污染物对PM_2.5浓度形成的影响，以环境空气质量指标为约束，科学测算火电厂环保容量，在电力发展规划中作为一项重要依据。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。