深圳城市生活垃圾處理的溫室氣體減排潛力：組合預測模型

摘"要：城市生活垃圾部門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徒洕睒s產生了大量的城市固體垃圾。因此，確定城市生活垃圾處理產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重要。本文以中國典型的大城市深圳市為研究對象，探討城市生活垃圾處理技術在溫室氣體（GHG）減排方面的潛力。研究結果表明，對深圳市城市生活垃圾進行90%焚燒、2%填埋和8%AD分別比例聯合處理，可導致約546萬噸溫室氣體排放，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發能源，減輕溫室氣體排放。

關鍵詞：CFM模型；溫室氣體；城市生活垃圾

中圖分類號：TB"文獻標識碼：A""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.13.082

0"引言

全球氣候變化已成為當今世界面臨的主要環境挑戰之一，城市生活垃圾的溫室氣體排放也是最重要的人為來源之一，人們越來越需要了解城市生活垃圾處理方式對溫室氣體排放的影響。中國已成為世界上最大的城市生活垃圾產生國，約占全球城市生活垃圾產生量的13%，2019年中國城市生活垃圾產生量為24206萬噸，是1949年（750萬噸）的32倍。自2007年以來，中國一直也是世界上最大的碳排放國，85%的國內能源相關碳排放發生在城市地區，為了為進一步推進低碳城市建設，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。深圳是中國經濟快速發展的主要超大城市之一，隨著人口的增長和城市化進程的加快，深圳城市生活垃圾處理過程中產生的溫室氣體排放持續增加，導致氣候的進一步變化。因此，對于深圳市的環境來說，迫切需要探索生活垃圾處理溫室氣體緩解的潛力，并通過實施低碳戰略，對減排產生重要影響。

1"研究設計

1.1"組合預測模型

考慮到本文針對LSTM、GRU和BI-LSTM"3個預測模型構建了權重組合預測模型，本部分主要介紹了CFM預測方法和逆方差權重方法。組合預測模型（CFM）最早由Bates提出。組合預測模型一般采用不同的單一模型進行預測，然后對這些單一模型進行適當的組合賦權，從而構建組合模型。最后，應用所建立的組合模型進行進一步的預測操作。它可以準確地提取個體預測模型的樣本信息，還可以減少個體預測模型受各種隨機因素的干擾，提高整體模型的預測精度。

1.2"情景設置

2019年，中國生活垃圾焚燒處置量12174.2萬噸，占比50.7%，焚燒處置量首次超過衛生填埋處置量。以垃圾焚燒為主體，以資源化為優先，以衛生填埋為兜底的固廢末端處理大格局正在形成，衛生填埋作為生活垃圾處置的兜底保障性處置設施，將永久存在。基于深圳市生活垃圾處理過程中溫室氣體排放的特征，表1設計了深圳市2020—2030年3種生活垃圾管理方案，此外假設2020年的趨勢在未來可能會持續下去，并且沒有采取其他可能導致溫室氣體排放控制的政策。

2"實驗結果與討論

2.1"模型精度分析

對比LSTM模型、GRU模型和Bi-LSTM模型的預測結果可以發現，3種模型均適用于實際生活垃圾的預測，但結果存在一定差異，這是由于外部干擾的影響。單一的預測模型未能充分發揮其優勢，導致理論預測值與實際預測值存在差異，降低了最終的預測精度。組合權重模型可以根據實際的預測值確定每個模型的權重，保證了3種預測方法的優勢有效結合，從而降低了單一預測模型的風險。本文采用方差逆法和簡單加權法計算3個預測模型的權重系數，構建組合權重模型對城市生活垃圾進行預測。最終計算結果如表2所示。

2.2"城市生活垃圾產生量預測

結合6個指標的歷史數據和宏觀經濟、社會消費以及人口指標的相關規劃，對各項指標的特征變化趨勢進行合理分析，設定基準情景下并根據基準情景計算各指標數值，從而有效預測城市生活垃圾產生量。本研究基于經濟發展狀況建立了基準情景，以預測深圳市2020—2030年城市生活垃圾產生量?；鶞试鲩L情景以1978—2019年各指標的平均同比增長率為基準，更加符合發展現狀，而且各指標特征在2020—2030年的發展趨勢也將更加準確。基準情景下的數據序列增長率情況如表3所示。

2.3"溫室氣體排放評估

根據上文得到的2020—2030年城市生活垃圾產生量，以及目前3種基本的垃圾處理方法情景比例，得到3個情景下各個處理方式的數量，為了后面計算溫室氣體。情景1中焚燒處理數量最多、衛生填埋量其次、生化處理（厭氧消化）量最少。情景2中衛生填埋量最多、焚燒處理數量其次、生化處理（厭氧消化）量最少。情景3中焚燒處理數量最多、生化處理（厭氧消化）量其次、衛生填埋量最少，詳細數量見圖1。

本文基于3種情景分析，計算了對應的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"結論

應對為城市生活垃圾的不斷產生和為氣候變化，加強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重要。本研究建立了組合權重預測模型，預測2020—2030年深圳市城市生活垃圾產生量，進而預測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。同時考慮技術因素、行政因素、社會經濟因素和人口因素，從動態和長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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