深圳城市生活垃圾處理的溫室氣體減排潛力：組合預(yù)測(cè)模型

摘"要：城市生活垃圾部門(mén)作為重要的人為溫室氣體排放源，其溫室氣體排放模式尚不明確，影響了潛在溫室氣體減排的有效決策?？焖俚某鞘谢徒?jīng)濟(jì)繁榮產(chǎn)生了大量的城市固體垃圾。因此，確定城市生活垃圾處理產(chǎn)生的溫室氣體排放的決定因素并制定潛在的溫室氣體緩解措施至關(guān)重要。本文以中國(guó)典型的大城市深圳市為研究對(duì)象，探討城市生活垃圾處理技術(shù)在溫室氣體（GHG）減排方面的潛力。研究結(jié)果表明，對(duì)深圳市城市生活垃圾進(jìn)行90%焚燒、2%填埋和8%AD分別比例聯(lián)合處理，可導(dǎo)致約546萬(wàn)噸溫室氣體排放，因此采用城市生活垃圾焚燒和生化處理中的厭氧消化可以從剩余廢物中開(kāi)發(fā)能源，減輕溫室氣體排放。

關(guān)鍵詞：CFM模型；溫室氣體；城市生活垃圾

中圖分類號(hào)：TB"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.13.082

0"引言

全球氣候變化已成為當(dāng)今世界面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)之一，城市生活垃圾的溫室氣體排放也是最重要的人為來(lái)源之一，人們?cè)絹?lái)越需要了解城市生活垃圾處理方式對(duì)溫室氣體排放的影響。中國(guó)已成為世界上最大的城市生活垃圾產(chǎn)生國(guó)，約占全球城市生活垃圾產(chǎn)生量的13%，2019年中國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量為24206萬(wàn)噸，是1949年（750萬(wàn)噸）的32倍。自2007年以來(lái)，中國(guó)一直也是世界上最大的碳排放國(guó)，85%的國(guó)內(nèi)能源相關(guān)碳排放發(fā)生在城市地區(qū)，為了為進(jìn)一步推進(jìn)低碳城市建設(shè)，有必要從城市生活垃圾處理方式提供有效的碳排放減緩路徑。深圳是中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要超大城市之一，隨著人口的增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加快，深圳城市生活垃圾處理過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體排放持續(xù)增加，導(dǎo)致氣候的進(jìn)一步變化。因此，對(duì)于深圳市的環(huán)境來(lái)說(shuō)，迫切需要探索生活垃圾處理溫室氣體緩解的潛力，并通過(guò)實(shí)施低碳戰(zhàn)略，對(duì)減排產(chǎn)生重要影響。

1"研究設(shè)計(jì)

1.1"組合預(yù)測(cè)模型

考慮到本文針對(duì)LSTM、GRU和BI-LSTM"3個(gè)預(yù)測(cè)模型構(gòu)建了權(quán)重組合預(yù)測(cè)模型，本部分主要介紹了CFM預(yù)測(cè)方法和逆方差權(quán)重方法。組合預(yù)測(cè)模型（CFM）最早由Bates提出。組合預(yù)測(cè)模型一般采用不同的單一模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)這些單一模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合賦權(quán)，從而構(gòu)建組合模型。最后，應(yīng)用所建立的組合模型進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)測(cè)操作。它可以準(zhǔn)確地提取個(gè)體預(yù)測(cè)模型的樣本信息，還可以減少個(gè)體預(yù)測(cè)模型受各種隨機(jī)因素的干擾，提高整體模型的預(yù)測(cè)精度。

1.2"情景設(shè)置

2019年，中國(guó)生活垃圾焚燒處置量12174.2萬(wàn)噸，占比50.7%，焚燒處置量首次超過(guò)衛(wèi)生填埋處置量。以垃圾焚燒為主體，以資源化為優(yōu)先，以衛(wèi)生填埋為兜底的固廢末端處理大格局正在形成，衛(wèi)生填埋作為生活垃圾處置的兜底保障性處置設(shè)施，將永久存在?；谏钲谑猩罾幚磉^(guò)程中溫室氣體排放的特征，表1設(shè)計(jì)了深圳市2020—2030年3種生活垃圾管理方案，此外假設(shè)2020年的趨勢(shì)在未來(lái)可能會(huì)持續(xù)下去，并且沒(méi)有采取其他可能導(dǎo)致溫室氣體排放控制的政策。

2"實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1"模型精度分析

對(duì)比LSTM模型、GRU模型和Bi-LSTM模型的預(yù)測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，3種模型均適用于實(shí)際生活垃圾的預(yù)測(cè)，但結(jié)果存在一定差異，這是由于外部干擾的影響。單一的預(yù)測(cè)模型未能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致理論預(yù)測(cè)值與實(shí)際預(yù)測(cè)值存在差異，降低了最終的預(yù)測(cè)精度。組合權(quán)重模型可以根據(jù)實(shí)際的預(yù)測(cè)值確定每個(gè)模型的權(quán)重，保證了3種預(yù)測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)有效結(jié)合，從而降低了單一預(yù)測(cè)模型的風(fēng)險(xiǎn)。本文采用方差逆法和簡(jiǎn)單加權(quán)法計(jì)算3個(gè)預(yù)測(cè)模型的權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建組合權(quán)重模型對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行預(yù)測(cè)。最終計(jì)算結(jié)果如表2所示。

2.2"城市生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測(cè)

結(jié)合6個(gè)指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)和宏觀經(jīng)濟(jì)、社會(huì)消費(fèi)以及人口指標(biāo)的相關(guān)規(guī)劃，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的特征變化趨勢(shì)進(jìn)行合理分析，設(shè)定基準(zhǔn)情景下并根據(jù)基準(zhǔn)情景計(jì)算各指標(biāo)數(shù)值，從而有效預(yù)測(cè)城市生活垃圾產(chǎn)生量。本研究基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r建立了基準(zhǔn)情景，以預(yù)測(cè)深圳市2020—2030年城市生活垃圾產(chǎn)生量。基準(zhǔn)增長(zhǎng)情景以1978—2019年各指標(biāo)的平均同比增長(zhǎng)率為基準(zhǔn)，更加符合發(fā)展現(xiàn)狀，而且各指標(biāo)特征在2020—2030年的發(fā)展趨勢(shì)也將更加準(zhǔn)確。基準(zhǔn)情景下的數(shù)據(jù)序列增長(zhǎng)率情況如表3所示。

2.3"溫室氣體排放評(píng)估

根據(jù)上文得到的2020—2030年城市生活垃圾產(chǎn)生量，以及目前3種基本的垃圾處理方法情景比例，得到3個(gè)情景下各個(gè)處理方式的數(shù)量，為了后面計(jì)算溫室氣體。情景1中焚燒處理數(shù)量最多、衛(wèi)生填埋量其次、生化處理（厭氧消化）量最少。情景2中衛(wèi)生填埋量最多、焚燒處理數(shù)量其次、生化處理（厭氧消化）量最少。情景3中焚燒處理數(shù)量最多、生化處理（厭氧消化）量其次、衛(wèi)生填埋量最少，詳細(xì)數(shù)量見(jiàn)圖1。

本文基于3種情景分析，計(jì)算了對(duì)應(yīng)的2020—2030年深圳市生化處理、焚燒和垃圾填埋的溫室氣體年排放量在圖1。結(jié)果表明，在情景1下，2030年城市生活垃圾處理方式的溫室氣體排放量中，最大為垃圾焚燒4091645t，其次垃圾填埋量為2341800t，生化處理量最小為97575t。在情景2下，2030年城市生活垃圾處理方式的溫室氣體排放量中，垃圾填埋量最大為19905300t、其次垃圾焚燒量為481370t，生化處理量最小為97575t。在情景3下，2030年城市生活垃圾處理方式的溫室氣體排放量中，垃圾焚燒量最大為40911370t，其次垃圾填埋量為1170900t、生化處理量最小為195150t。

3"結(jié)論

應(yīng)對(duì)為城市生活垃圾的不斷產(chǎn)生和為氣候變化，加強(qiáng)城市生活垃圾的整體管理，減少城市生活垃圾的溫室氣體排放至關(guān)重要。本研究建立了組合權(quán)重預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)2020—2030年深圳市城市生活垃圾產(chǎn)生量，進(jìn)而預(yù)測(cè)2020—2030年期間深圳市城市生活垃圾處理的溫室氣體減排潛力。同時(shí)考慮技術(shù)因素、行政因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和人口因素，從動(dòng)態(tài)和長(zhǎng)期的角度模擬溫室氣體排放減緩潛力，為城市生活垃圾處理提供參考。

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