Геоінформаційні технології просторового аналізу емісії парникових газів у енергетичному секторі

Abstract

Дисертація присвячена розробленню методів просторового аналізу емісій парникових газів у енергетичному секторі і створенню на їх основі геоінформаційних технологій інвентаризації парникових газів на регіональному рівні. Розроблено математичні моделі та геоінформаційну технологію просторового аналізу процесів емісії парникових газів від пересувних джерел на рівні елементарних об’єктів, які враховують територіальну специфіку лінійних та площинних джерел емісії в секторах дорожнього, залізничного та позашляхового транспортів. Розроблено математичні моделі та геоінформаційну технологію просторового аналізу процесів емісії парникових газів від стаціонарних джерел у секторах виробництва тепло- та електроенергії, переробки палива, виробництва промислової продукції, видобутку паливних ресурсів, а також у житловому секторі. Розроблені моделі реалізовано в створеній геоінформаційній системі. Проведено числові експерименти з просторової інвентаризації викидів вуглекислого газу, метану та закису азоту в енергетичному секторі областей Західної України. Досліджено загальну невизначеність одержаних результатів та запропоновано методи її зниження. Диссертация посвящена разработке методов пространственного анализа эмиссий парниковых газов в энергетическом секторе и созданию на их основе геоинформационных технологий инвентаризации парниковых газов на региональном уровне. Предложен метод пространственной инвентаризации парниковых газов, базирующийся на использовании точечных, линейных и плоскостных источников эмиссии, что дает возможность учитывать специфику эмиссионных процессов на уровне элементарных объектов заданного размера. Все источники эмиссии в энергетическом секторе разбито на ряд категорий и для каждой из них разработан общий подход к проведению пространственной инвентаризации выбросов парниковых газов. Предложены математические модели и созданы геоинформационные технологии пространственной инвентаризации выбросов парниковых газов для стационарных и мобильных источников эмиссии в энергетическом секторе. Модели охватывают процессы эмиссии парниковых газов прямого действия от дорожного, внедорожного и железнодорожного транспорта, эмиссии от сжигания топлива при производстве тепло- и электроэнергии, перегонке нефти, отоплении жилых помещений, производстве промышленной продукции и строительстве, а также летучие выбросы при добыче угля и в нефтегазовых системах. Разработанные математические модели реализованы в созданной геоинформационной системе. С использованием цифровых карт и реальных статистических данных осуществлены числовые эксперименты по пространственной инвентаризации выбросов углекислого газа, метана и закиси азота в энергетическом секторе административных областей Западной Украины. Проанализировано территориальное распределение выбросов парниковых газов и их структуру. Исследовано общую неопределенность полученных результатов и предложены эффективные методы ее снижения. Thesis is dedicated to creation of methods of spatial greenhouse gas analysis in Energy sector as well as to the development of geoinformation technologies for greenhouse gas inventory for the regional level on the basis of created methods. Mathematical models and geoinformation technology of spatial analysis of processes of greenhouse gas emissions from mobile sources on the level of elementary plots are developed; these models take into account territorial specificity of line and area sources in road, railway and off-road transport sectors. Mathematical models and geoinformation technology of spatial analysis of processes of greenhouse gas emissions from stationary sources are developed; they include greenhouse gas emission sources in heat and electricity generation processes, in oil refinery processes, in residential sector, in industry as well as in coal, gas and oil systems. Developed models are realized in the designed geoinformation system. Numerical experiments dedicated to spatial inventory of carbon dioxide, methane and nitrous oxide in Energy sector are carried out for administrative regions of Western Ukraine. General uncertainty of obtained results is analyzed and effective methods for reducing uncertainty are proposed.