1、 南阳师范学院 20XX 届毕业生 毕业论文（设计） 题 目： 基于 GIS 的河南省城市居民 用电碳排放空间分异研究 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 地理科学 指导教师： 完成日期： 目 录 摘要 (1) 1 引言 (1) 2 项目研究的目标及主要内容 (2) 2.1 研究目标 (2) 2.2 研究内容 (3) 3 空间分异研究 (3) 3.1 测算方法 (3) 3.2 数据来源与处理 (4) 3.3 测算结果 (4) 3.4 2000-2009 年人均直接能耗碳排放变化的空间格 局 (5) 3.5 城市分类 (5) 4 调查的基本情况 (6) 4.1 调查的目的、范围、对象、方
2、式及基本内容 (6) 4.2 调查的样本情况 (7) 4.3 城市居民用电状况分析 (8) 4.4 用电影响因素分析 (14) 5 建议策略 (15) 6 结论与讨论 (16) 参考文献 (16) Abstract (17) 第 1 页 （共 17 页） 基于 GIS 的河南省城市居民 用电碳排放空间分异研究 摘要 ： 中国面临的碳减排压力日益增大，实施低碳经济转型战略迫在眉睫 。而火电正是温室气体的主要来源，河南是以火电为主要电力来源的省份。通过对河南省城市居民用电碳排放调查来进行空间分异研究，探究不同城市居民用电碳排放情况，并结合 GIS 建立辅助决策的用电碳排放空间分布模型，探究河南省城
3、市居民用电碳排放的空间分异规律，并找出其影响因素 ,提出改善城市自然、人文环境条件以及居民家庭生活方式的碳减排建议。 目前中国电力资源人均占有量少且空间分布不平衡，随着中国城市化、工业化的加速，居民生产生活用电需求量逐年增大，电力资源的需求缺口也日益增大，电力资源压力与日俱增。通过建立城市用电模型 ，依据分析结果，在优化用电方式的基础上，实现电力资源的集约化应用。在我国城市化加快推进的社会背景下，探讨碳排放空间分布具有创新性和建设性，如何在低碳经济转型的同时兼顾阶段性经济发展特征，在城市化进程和低碳发展模式之间寻求一个有效平衡点显得至关重要。 关键词： 河南省城市居民；用电碳排放；空间分异；
4、机理分析 1 引言 随着全球气候变化带来的各种灾难愈演愈烈，控制温室气体排放量成为世界各国普遍关注的焦点，而中国作为碳排放量占全球比例最大的国家之一，其所面临的碳减排压力日益增大，实施低碳经济转型战略迫在眉睫 。而火电正是温室气体的主要来源，河南是以火电为主要电力来源的省份。通过对河南省城市居民用电碳排放调查来进行空间分异研究，探究不同城市居民用电碳排放情况，并结合 GIS 建立辅助决策的用电碳排放空间分布模型，探究河南省城市居民用电碳排放的空间分异规律，并找出其影响因素。 特别是目前中国电力资源人均占有量少且空间分布不平衡，随着中国城市化、工业化的加速，居民生产生活用电需求量逐年增第 2 页
5、 （共 17 页） 大，电力资源的需求缺口也日益增大，电力资源压力与日俱增。通过建立城市用电模型，依据分析结果，在优化用电方式的基础上，实现电力资源的集约化 应用。在我国城市化加快推进的社会背景下，探讨碳排放空间分布具有创新性和建设性，如何在低碳经济转型的同时兼顾阶段性经济发展特征，在城市化进程和低碳发展模式之间寻求一个有效平衡点显得至关重要。 城市作为物质空间，容纳了各种生产及创造性活动，进行着各种物质与能量交换，城市节能减排对全球气候与环境的影响意义重大。对国内外低碳城市的研究作了文献检索及分析，发现在城市用电碳排放领域，目前尚缺少综合系统的研究，特别是针对具体空间分异研究较少。在理论论述
6、、模型的指标量化方面针对性不足，缺乏相应的实证分析。而量化城市发展过程 中的用电碳排放量、结合GIS 建立辅助决策的用电碳排放空间分布模型对于建立低碳城市以促进城市环境保护参与综合决策，提高城市环境基础设施的建设水平，促进城市产业结构和和能源结构的调整具有重要的意义 。 把居民用电碳排放计量模型与 GIS相结合可以为低碳城市规划提供辅助平台。分异规律的影响因素可作为今后发展的参考依据。 2 项目研究的目标及主要内容 2.1 研究目标 2.1.1发现河南省城市居民用电碳排放空间分布规律及机理。 2.1.2为河南省居城市民用电碳排放调控提出区域调控策略建议。 2.2 研究内容 2.2.1 计算河南
7、省城市居民用电碳排放量 基于河南省统计年鉴（ 2000-2009）以及河南省 18 个地级城市的居民在不同季节、不同时段的用电调查数据，测算城市发展过程中居民的用电碳排放量。 2.2.2 探究河南省城市居民用电碳排放分异规律 利用 ArcGIS 软件和空间分析技术，进行河南省城市居民用电碳排放的时、空间分异研究。 第 3 页 （共 17 页） 2.2.3 揭示河南省城市居民用电碳排放时空分异的影响因素及机理 以河南省 18 个地级市的城市自然、人文环境条件及居民用电碳排放数据，分析城市环境条件对居民用电碳排放的影响；基于生活方式理论，利用 城市居民用电调研数据，借助 SPSS 软件，分析生活方
8、式对城市居民家庭用电碳排放的影响及机理。 2.2.4提出建议 改善城市自然、人文环境条件以及居民家庭生活方式的碳减排建议。 3 空间分异研究 3.1 测算方法 城市家庭直接能耗 CO2排放由生活用电、 天然气 组成。由于人均CO2 排放量可提供不同地区家庭生活的 CO2 排放信息 , 有利于在不同空间尺度上进行对比（张志强等 , 2008）。因此 , 我们首先计算 用电人均 CO2排放量 , 然后得到城市家庭人均直接能耗 CO2 排放总量。本文参考 IPCC 国家温室气体排放清单指南 2006的方法 , 并采用自下而上的 物料衡算 法 , 分项计算家庭直接能耗的人均 CO2排放量 , 方法见表
9、 4-1-1。为了提高计算的准确度 , 城市家庭各项生活能耗碳排放量的计算尽可能依据 2006 年 IPCC 在 Guidelines for Gas Inventories发布的方法 3, 电碳排放因子以城市所在各大电网每年公布的中国区域电网基准碳排放因子为准 1。 表 3-1-1 城市家庭人均直接能耗 CO2 排放量计算方法 CO2 排放项目 计算公式 说明 人均用电 CO2 排放 量 C1= E1EF1i/P C1 为人均用电 CO2 排放量 , E1 为城市家庭用电量 , EF1i 为所在电网的碳排放因子 , P 为城市人口。 3.2 数据来源与处理 第 4 页 （共 17 页） 本研
10、究以行政界限相对稳定的我 省 地级以上城市市辖区作为分析单元 , 分析年份为 2009 年。城市家庭的用电量数据来自中国城市建设统计年鉴（ 2009） , 各地电碳排放系数来自 2009 年中国区域电网基准线排放因子的公告 。 但为了便于对全 省 18 个地级以上城市进行计算 ,用电情况 均消除地方特殊因素 , 按照多数城市 用电 能耗进行估算。 （参照图 3-2-1） 图 3-2-1 河南省城市居民人均用电量 3.3 测算结果 经过测算 , 2009 年我 省 18 个地级以上城市家庭人均用电直接能耗导致的 CO2排放量统计数据见表 4-3-2, 各项 CO2排放量均呈正偏态分布 , 且标准
11、差较大。 表 4-3-2 2009 年 河南 城市家庭人均直接能耗 CO2排放量统计数据（单位： kg/人） CO2排放量 最小值 最大值 极差 均值 偏度 标准差 用电 CO2排放量 110.51 437.33 326.82 209.48 1.875 198.51 第 5 页 （共 17 页） 3.4 2000-2009 年人均直接能耗碳排放变化的空间格局 2000-2009 年河南地级以上城市家庭人均直接能耗碳排放变化亦有差异 , 见图 4-4-2, 在空间上表现出如下特征：全省来看 , 各城市的人均用电碳排放均表现出增长态势 , 其中增长较多的城市集中分布在豫东、豫南等地区；但有 1 个
12、城市鹤壁的人均用电碳排放呈现出下降态势 , 这是由于其冬季取暖采取集中供暖或煤炭取暖等，从而使之在人均用电方 面总体上表现出下降态势。郑州经济发达地区增幅不大。 2000-2009 年 , 全省地级以上城市人均直接能耗碳排放均表现为增长 , 其中增长量高的城市集中分布在豫南地区，主要是南阳和信阳增幅大。 由于该地区冬季没有集中供暖，故居民多采用电器取暖导致总体用电量的增幅过大。人均用电量高的城市为郑州、洛阳、开封等经济发达地区，其用电碳排放高。说明了经济水平与居民生活用电成正相关，其家庭用电器的增多是主要因素，以及空调的大面积使用。全省城市居民碳排放差异较大，应区别对待。 根据河南省的不同城市
13、的对比分析，发现，不同地域的 城市居民用电方面存在很大的差异。例如，河南省郑州市城市居民平均用电量要远远的高于南阳，这是因为郑州市是河南省的经济发展的中心，经济发展程度要远远的高于南阳的经济的发展的程度，因此，城市居民的人均月用电量要高于南阳。以安阳为例，安阳处于河南省的最北部，城市的气候特征也与南阳有着显著地差异，安阳冬季日平均温度要低于南阳 4-5 度，因此，冬季的取暖的用电所占的比例要大一些。 3.5 城市分类 通过聚类分析可将河南省城市分为两类：高碳型和低碳型。高碳型是指耗电量高，城市发展水平较高，经济较发达的城市，主要有：郑州、洛阳 、开封、平顶山、安阳、新乡、许昌、焦作等城市。低碳
14、型是指耗电量低，经济发展水平较低的城市，主要有信阳、南阳、驻马店、周口、漯河、鹤壁等城市。这两种类型反应了河南省城市居民用电的基本情况。 第 6 页 （共 17 页） 图 3-4-2 河南省城市居民用电碳排放空间分异分布图 4 调查的基本情况 4.1 调查的目的、范围、对象、方式及基本内容 本次调查的目的是为了探究两类城市用电量不同的影响因素。本次调查的范围是河南省地级城市，主要为南阳市和洛阳市 ,分别代表了低耗型和高耗型城市 ,两者具有明显的代表性 ,通过对二者的对比来探究两类城市的耗 能因素。调查对象为河南省城市成年居民。调查的方式多样 ,采用实地问卷调查的方式 ,采用街头随机问卷调查、网
15、上问卷星问卷调查和深入城市市民居住地内部相结合的方法。调查的主要内容有：家庭成员最高学历、住房面积、家庭常住人口、家庭人均月收入、经常使用的电器、春秋季月用电量、夏冬第 7 页 （共 17 页） 季月用电量、夏季常用的降温方法、使用空调的时间、冬季取暖情况、以及对现在的电器的认识等。 4.2 调查的样本情况 本次以南阳和洛阳市为例进行调查，共计调查有效样本各 330份。 图 4-2-1 城市居民家庭人均月收入比例 图 4-2-2 城市居民家 庭成员最高学历比例 样本分布状况 :从家庭人均月收入状况来看南阳一千元以下的市占总调查人数的 16.36%；一千到两千元之间的人数占总人数的41.82%，
16、两千到三千之间的占总人数的 38.18%，三千元以上的占总第 8 页 （共 17 页） 人口的 3.64%。而洛阳市的低收入人群比例小于南阳市，高收入则稍多于南阳市（参看图 4-2-1）。从家庭成员最高学历上面来说南阳市初中及以下的占 7.27%，研究生以及研究生以上学历的占 9.09%， 高中或者中专学历的占 10.91%，大专或者本科学历的占 72.73%。洛阳市的高学历人口数多于南阳，低学历人数则 相对较少 （参看图4-2-2） 。 4.3 城市居民用电状况分析 经常使用的用电器 ： 图 4-3-1 城市居民家庭经常使用的各个用电器比例 此次问卷调查对城市居民主要的用电器进行了深入调查，其中冰箱、电视机和洗衣机作为城市居民的主要用电器在城市家庭生活中占据主要的地位。从南阳市调查可以看出电视机是城市家庭生活最主要的部分，其所占比例高达 94.55%；其次是电冰箱所占比例为87.27%。而洗衣机所占比例为 80.00%，空调所占比例为 69.09%，电脑所占比例为 65.45%，电磁灶占比例为 67.27%，电热水器所占比 例为 29.09%，电饭锅所占比例为 58.18%，其他用电器所占比例共为20.00%。而洛阳市居民家庭总体用电器数量均多于南阳市，但整体
