课题基金 / 基金详情

基于GIS和LCA-MILP的陕西菊芋生物乙醇可持续性发展综合分析

批准号:
42071258
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
尹芳
依托单位:
学科分类:
土地科学和自然资源管理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
尹芳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
利用边际土地种植非粮能源植物成为生物燃料可持续性发展的重要方向。当前国内外对生物燃料方面的研究多侧重其技术可行性及成本效益分析,而对能源作物规模化种植所带来的环境经济社会影响缺乏系统性研究。本项目拟以能源植物菊芋为例,结合陕西省种植区的测试和分析工作,发展一种耦合土壤有机碳温室气体排放模型与LCA的技术方法,对基于菊芋发展生物乙醇的减排潜力进行准确评估。同时,以LCA总经济价值最大化为目标,以生产投入成本、总预算、环境影响等条件为约束,建立多目标MILP评估模型对环境、经济和社会可持续性发展进行综合评估。项目将真正实现区域尺度能源植物发展潜力的准确估算,为区域可再生能源发展和相关产业政策提供科学依据。
英文摘要
The cultivation of marginal lands for bioenergy production has recently become a topic of research interest for sustainable bioenergy. However, considering their environmental, economic, social, and institutional aspects, the available works in this field usually emphasize particular imensions and do not allow this integration, which is essential for understanding and evaluating the bioenergy system's sustainability. The main objective of this project is to establish an operational method for comprehensive evaluation the GHG emission reduction potential from large-scale cultivation of energy plant Jerusalem artichoke, by combining LCA with high-resolution spatial modelling of greenhouse gas emissions.model. An MILP model is formulated with the objective of maximizing economic values obtained from Jerusalem artichoke -based biofuel production as well as its beneficial environmental impacts. By this means, the analysis and appraisal of maximum net energy amount and GHG emission reduction potential of fuel bioethanol from Cassava can be achieved, thus offering technical methods and typical cases for analysis of development potentials and environmental benefits of biofuels derived from energy plants. We perform sensitivity analysis to address the uncertainty in budget, yield, and utilization of cropland, and present insights into the economic and environmental impacts of Jerusalem artichoke production.This model can also be extended to biomass production from any other types of energy crops to identify the most efficient production planning strategies under various management scenarios, thus offering technical methods and typical cases for analysis of development potentials and environmental benefits of biofuels derived from energy plants.
利用边际土地种植非粮能源植物成为生物燃料可持续性发展的重要方向。当前国内外对生物燃料方面的研究多侧重其技术可行性及成本效益分析,而对能源作物规模化种植所带来的环境经济社会影响缺乏系统性研究。以能源植物菊芋为例,结合陕西省种植区的测试和分析工作,发展一种耦合土壤有机碳温室气体排放模型与LCA的技术方法,对基于菊芋发展生物乙醇的减排潜力进行准确评估。以LCA总经济价值最大化为目标,以生产投入成本、总预算、环境影响等条件为约束,建立多目标MILP评估模型对环境、经济和社会可持续性发展进行综合评估。项目将真正实现区域尺度能源植物发展潜力的准确估算,为区域可再生能源发展和相关产业政策提供科学依据。主要研究内容共包括3个部分,①菊芋生物乙醇温室气体排放模拟,②菊芋生物乙醇可持续发展综合潜力分析,③实例研究。. 重要成果主要有:(1)获得陕西省菊芋种植可利用的土地资源与适宜性等级,为规模化发展奠定基础;(2)构建菊芋生物乙醇生命周期模型,分析其产能/温室气体减排效应;(3)解译获得陕西省2020年土地利用数据,为后续评估土地利用方式改变对菊芋生物乙醇温室气体减排效应的影响分析奠定基础;(4)提出适用于商洛主要作物不规则种植面积精细提取与产量估算的技术流程,为后续评估菊芋、油菜等粮油作物及玉米、小麦等粮食作物产量及影响分析奠定基础;(5)形成可用于商洛山地区域农田土壤有机质及重金属高精度遥感反演的技术方法,为后续评估菊芋长期规模化种植引起的土壤生态化学计量特征变化分析奠定基础。. 关键数据:获得陕西省适宜发展菊芋种植的土地资源的空间分布、类型数据、影响菊芋生长的环境产量及不同气候情景下未来陕西省菊芋种植潜在适宜区的分布范围;陕西省菊芋潜在分布区主要分布在榆林定边县、延安志丹县、安康汉滨区、商洛商州区和汉中西乡县;菊芋生物乙醇的产能及减排效应;菊芋种植区土壤有机质含量遥感反演分布图;菊芋等主要作物种植区面积及分布图。
基于GIS-LCA的陕西黄连木生物柴油能量生产及环境潜力研究
  • 批准号:
    41501579
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    尹芳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金