安 明

(中國質量認證中心成都分中心，四川成都 610041)

1 研究背景

建立全國碳排放權交易制度，加強溫室氣體排放統(tǒng)計與核算是我國“十三五”控制溫室氣體排放工作的重要任務[1]。全國碳排放權交易市場將于2017年啟動，在第1階段納入石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、電力、航空等工業(yè)行業(yè)中年能耗10 kt標準煤以上企業(yè)，實施碳排放配額管控。合成氨企業(yè)作為典型的化工企業(yè)和碳排放大戶，其碳配額將價值數(shù)千萬乃至上億元；準確核算其碳排放量，對于企業(yè)在碳交易機制下全面了解自身排放情況，尋找減排機會，優(yōu)化配置碳資產，提升競爭優(yōu)勢意義重大。

2 核算要求

2013—2015年中任意1年綜合能源消費總量達到10 kt標準煤以上(含)的合成氨企業(yè)需以法人企(事)業(yè)單位或視同法人的獨立核算單位作為報告主體，按照《中國化工生產企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》(以下簡稱《指南》)的要求，分年度核算并報告其溫室氣體排放量及相關數(shù)據，編制《中國化工生產企業(yè)溫室氣體排放報告》(以下簡稱“排放報告”)，并填寫《全國碳排放權交易企業(yè)碳排放補充數(shù)據核算報告模板》數(shù)據匯總表與補充數(shù)據表(以下簡稱“補充數(shù)據表”)[2]。

排放報告服務于國家溫室氣體排放基礎統(tǒng)計和核算工作體系建設，關注責任人整體排放情況；補充數(shù)據表服務于全國碳交易配額分配方案設計，關注特定生產車間和設施的排放情況，以利于同類產品生產企業(yè)在同一核算基礎上比較單位產品碳排放量，并據此參與碳交易。兩者目的不同，故其核算要求不同(表1)[2-3]。下面以某合成氨企業(yè)為例，對其年度排放報告與補充數(shù)據表核算進行分析對比。

表1 排放報告與補充數(shù)據表核算要求對比

3 案例分析

3.1 案例介紹

某合成氨企業(yè)以煤為原料生產氨，副產粉煤灰并回收硫黃出售，其主要生產工藝流程如圖1所示。主體為500 kt/a煤氣化-合成氨工藝裝置，配套建設循環(huán)流化床鍋爐、汽輪機組熱電裝置?？辗盅b置及廠區(qū)職工食堂、運輸車隊外包運營，其中空分裝置運行所需電力由外包公司提供，熱力由合成氨企業(yè)提供。

圖1 某合成氨企業(yè)工藝流程

3.2 核算排放報告

3.2.1 確定企業(yè)邊界

企業(yè)邊界應是能夠單獨進行碳排放核算的單元，并與溫室氣體核算與報告主管部門要求保持一致。案例企業(yè)為獨立法人，法人邊界內所有生產設施可整體作為一個核算單元。外包運營的空分裝置、廠區(qū)職工食堂、運輸車隊按運營權不納入邊界，不予核算。

3.2.2 確定應核算的排放源和氣體種類

識別排放源是確保碳排放核算完整性的重要環(huán)節(jié)。報告主體應根據企業(yè)邊界的確定情況，對每個核算單元按照《指南》中的排放源分類逐一確定，確保排放源識別完整、不漏項。根據案例企業(yè)邊界的確定及生產工藝，排放源識別如下。

(1)燃料燃燒排放：燃料煤在鍋爐中燃燒產生的CO2排放；

(2)生產過程排放：用原料煤生產氨時產生的CO2排放；鍋爐燃煤使用氨法脫硫，故不存在碳酸鹽使用過程產生的CO2排放，也不存在硝酸、己二酸生產，無N2O排放；

(3)CO2回收利用量：未進行CO2回收利用，以零計；

(4)凈購入的電力和熱力消費引起的CO2排放：包括全廠生產、辦公用電引起的CO2排放；熱力自產無外購，外供量需扣除；

(5)其他溫室氣體排放：根據《指南》，自備電廠應按照《中國發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南》核算。但對于本案例企業(yè)，其熱電界區(qū)鍋爐主要用于全廠供熱供汽，其所產高壓蒸汽經減壓以滿足動力用汽需求時，為充分利用熱能，按照“以熱定電”的原則建設余熱發(fā)電機組，其自發(fā)電遠小于熱電界區(qū)運行需求，需大量使用外購電，與一般的自備電廠不同?；诖藢嶋H情況，本案例不對余熱發(fā)電機組進行核算。

3.2.3 識別流入流出企業(yè)邊界的碳源流及其類別

碳源流法是核算化工企業(yè)碳排放的重要工具，正確識別碳源流可清晰地區(qū)分化石燃料是作為燃料燃燒還是原材料用途，也可在采用碳質量平衡法核算工業(yè)生產過程中的CO2排放量時避免重復計算或漏算。各煤制合成氨企業(yè)的碳源流基本一致，按《指南》分類本案例的碳源流識別如圖2所示。

圖2 某合成氨企業(yè)碳源流示意

《指南》中共包括8類碳源流，在本案例中：①流入企業(yè)邊界且明確送往各個燃燒設備作為燃料燃燒的化石燃料部分，即鍋爐用燃料煤；②流入企業(yè)邊界作為原材料的化石燃料部分，即合成氨用原料煤，部分副產品及過程氣回收至鍋爐作為燃料(圖2中虛線部分)，根據《指南》不納入核算；③流入企業(yè)邊界作為原材料的其他碳氫化合物(無)；④流入企業(yè)邊界作為原材料的CO2氣體(無)；⑤流入企業(yè)邊界作為原材料、助熔劑或脫硫劑使用的碳酸鹽(無)；⑥流出企業(yè)邊界的各類含碳產品，即副產粉煤灰，主產品氨不含碳；⑦流出企業(yè)邊界且被回收外供從而避免排放到大氣中的那部分CO2(無)；⑧流出企業(yè)邊界的其他含碳輸出物(無)。

3.2.4 收集各個碳源流的活動水平數(shù)據

活動水平數(shù)據是量化導致碳排放或清除的生產或消費活動的活動量，可從企業(yè)能源統(tǒng)計報表、生產臺帳、銷售報表、財務明細等記錄中收集。按照本案例碳源流的識別結果，需收集3類碳源流的活動水平數(shù)據(表2)。

表2 某合成氨企業(yè)活動水平數(shù)據

3.2.5 選擇和獲取排放因子數(shù)據

排放因子是與活動水平數(shù)據相對應的系數(shù)，用于量化單位活動水平的碳排放量。按排放源不同，排放因子計算略有不同，可按照《指南》要求選取缺省值或進行測量，但應遵循相應的測量標準和測量頻次。本案例3類碳源流的排放因子數(shù)據見表3，其中燃料煤排放因子未進行測量，按《指南》選取缺省值，經查閱購煤合同，燃料煤煤種為“煙煤”，選取煙煤特性參數(shù)；原料煤排放因子《指南》要求按GB/T 476對煤炭在每批次燃料入廠時或每月至少進行一次檢測，根據燃料入廠量或月消費量加權平均作為該煤種的含碳量。經查閱原料煤煤質檢測記錄臺賬，其檢測方法符合要求，檢測頻次為每天1次，按生產消耗量求出年度加權平均作為數(shù)據來源，符合《指南》要求。

表3 某合成氨企業(yè)排放因子數(shù)據

3.2.6 依據相應的公式分排放源核算各種溫室氣體的排放量

按照《指南》對每一類排放源將活動數(shù)據與排放因子相乘獲得排放量。計算過程中需注意各關聯(lián)參數(shù)單位的一致性、C與CO2之間的換算。案例企業(yè)本部分核算如下：

(1)燃料燃燒排放量E燃燒

式中：E燃燒——分企業(yè)邊界的化石燃料燃燒CO2排放量，t；

i——化石燃料的種類；

ADi——化石燃料i明確用作燃料燃燒的消費量，t；

CCi——化石燃料i的含碳質量分數(shù)；

OFi——化石燃料i的碳氧化率；

NCVi——化石燃料i的低位發(fā)熱量，GJ/t；

EFi——化石燃料i的單位熱值含碳量，t/GJ。

將數(shù)據代入上式，求得E燃燒=784 683.7 t。

(2)工業(yè)生產過程排放量E原料

只包括原材料消耗產生的CO2排放量，計算公式如下：

式中：E原料——化石燃料和其他碳氫化合物用作原材料產生的CO2排放量，t；

r——進入企業(yè)邊界的原材料種類；

p——流出企業(yè)邊界的含碳產品種類；

w——流出企業(yè)邊界且沒有計入產品范疇的其他含碳輸出物種類；

ADr——原材料r的投入量，t；

CCr——原材料r的含碳質量分數(shù)；

其中ADp，ADw，CCp，CCw忽略不計，代入數(shù)據可得E原料=2 182 552.8 t。

3.2.7 核算凈購入的電力和凈購入的熱力導致的CO2排放量

企業(yè)消費的外購電力、熱力的排放雖然發(fā)生在企業(yè)外，但仍計入自身排放總量中。購入電力、熱力并轉供給其他企業(yè)的，轉供量需扣減。對于合成氨等能源消費產業(yè)部門，其凈購入電力和熱力可以為負值[4]。電力活動水平數(shù)據來源于電費發(fā)票或電表計量；熱力活動水平數(shù)據獲取過程則較為復雜，熱力一般以t為單位計量，需結合其物性參數(shù)換算為熱量單位，以質量單位計量的蒸汽換算公式如下[5]：

AD蒸汽=M蒸汽×(E蒸汽-83.74)×10-3

式中：AD蒸汽——蒸汽的熱量，GJ；

M蒸汽——蒸汽的質量，t；

E蒸汽——蒸汽所對應的溫度、壓力下每千克蒸汽的熱焓，kJ/kg。

以工業(yè)中壓蒸汽為例，在壓力3.82 MPa、溫度450 ℃下，查得熱焓為3 333.656 kJ/kg，代入上式可求得蒸汽的熱量為3.25 GJ/t。

電力排放因子需根據企業(yè)所在電網區(qū)域選擇國家發(fā)展改革委發(fā)布的年度中國區(qū)域及省級電網平均二氧化碳排放因子。熱力排放因子應優(yōu)先采用供熱單位提供值，可通過加權平均計算，其中余熱回收排放因子為0，蒸汽鍋爐或自備電廠排放因子為“排放量/供熱量”；否則，按0.11 t/GJ計。

(1)凈購入電力排放核算

外購電力用于全廠無轉供，則全部外購電等于凈購入電。某合成氨企業(yè)地處華北電網區(qū)域，取2012年電網排放因子為0.884 t/(MW·h)，凈購入電力為216 756.576 MW·h。凈購入電力排放核算公式如下：

E凈電=AD電力×EF電力

式中：E凈電——企業(yè)凈購入電力消費引起的CO2排放量，t；

AD電力——企業(yè)凈購入的電力消費量，MW·h；

EF電力——電力供應的CO2排放因子。

將數(shù)據代入上式，求得E凈電=191 677.8 t。

(2)凈購入熱力排放核算

某合成氨企業(yè)熱力自產，外購量為0，但因向外包的空分裝置供汽，外供量需扣減，外供空分裝置蒸汽量來源于月度蒸汽銷售發(fā)票匯總為1 579 896 t，在壓力3.82 MPa、溫度450 ℃下的蒸汽熱量為3.25 GJ/t，則凈購入熱力為-5 134 662.0 GJ。排放量為燃料燃燒排放與熱電界區(qū)電力消耗排放之和，燃料燃燒排放量為784 683.7 t，根據熱電界區(qū)月度用電量統(tǒng)計匯總熱電界區(qū)電力消耗量為59 221.368 MW·h，折合排放量為52 369.5 t，則總排放量為873 053.2 t。根據月度生產匯總鍋爐產汽量為3 119 047 t，在壓力9.81 MPa、溫度540 ℃下的蒸汽熱量為3.39 GJ/t，則鍋爐產汽總量為10 573 569.3 GJ。熱力排放因子用蒸汽鍋爐“排放量/供熱量”計算，求得為0.079 2 t/GJ。凈購入熱力排放核算公式如下：

E凈熱=AD熱力×EF熱力

式中：E凈熱——企業(yè)凈購入熱力消費引起的CO2排放量，t；

AD熱力——企業(yè)凈購入的熱力消費量，MW·h；

EF熱力——熱力供應的CO2排放因子。

將數(shù)據代入上式，求得E凈熱=-406 483.9 t。

匯總計算企業(yè)溫室氣體排放總量EGHG如下[4]：

EGHG=E燃燒+E過程-R回收+E凈電+E凈熱

式中：EGHG——報告主體溫室氣體CO2排放當量，t；

E過程——企業(yè)邊界內工業(yè)生產過程產生的各種溫室氣體CO2排放當量，t；

R回收——企業(yè)回收且外供CO2量，t。

E過程為0，將數(shù)據代入上式：

EGHG=784 683.7+2 182 552.8-0+

191 677.8-406 483.9

=2 752 430.4(t)

3.3 核算補充數(shù)據表

補充數(shù)據表的核算流程與排放報告的數(shù)據基本一致。

3.3.1 確定補充數(shù)據表核算邊界

如前文所述，補充數(shù)據表核算邊界為“備煤”至“分離”，限于合成氨工段，不包括空分裝置與燃煤鍋爐。對于本案例企業(yè)熱電界區(qū)不納入邊界，不予核算。

3.3.2 確定核算內容

(1)能源作為原材料產生的排放量

需對生產工藝加以分析，按《指南》中工業(yè)生產過程排放的原材料消耗產生的CO2排放計算，如生產過程不產生溫室氣體排放，則可不予核算[5]。對于案例企業(yè)，本部分排放即排放報告中的“工業(yè)生產過程排放”，核算過程和結果等同。

(2)消耗電力對應的排放量

消耗電力僅指合成氨工段耗電，電力來源包括從電網供電、可再生能源發(fā)電、余熱發(fā)電、自備電廠，排放因子根據來源采用加權平均。案例企業(yè)合成氨工段消耗電力也等于全廠用電減去熱電界區(qū)用電。

(3)消耗熱力對應的排放量

消耗熱力同樣僅指合成氨工段耗熱，熱力來源包括余熱回收、蒸汽鍋爐或自備電廠，排放因子根據來源采用加權平均。案例企業(yè)合成氨工段耗熱由熱電界區(qū)提供，其核算方式與排放報告中外供空分裝置熱力排放類似；因不對余熱發(fā)電機組進行核算，消耗熱力可由熱電界區(qū)鍋爐產汽總量減去外供空分裝置蒸汽量進行簡化計算。

(4)氨產量

主營產品產量是用于全國碳交易配額分配的主要參考數(shù)據，合成氨產量以液態(tài)氨為最終計量狀態(tài)，按實物量計算[6]，包括生產過程中的回收和自用量。

3.3.3 收集活動水平數(shù)據與排放因子數(shù)據，并核算與匯總

消耗電量數(shù)據來源于合成氨月度用電量統(tǒng)計表匯總，也與全廠用電減去熱電界區(qū)用電結果一致，則消耗電量為157 535.208 MW·h。鍋爐產汽總量為10 573 569.3 GJ，外供空分裝置蒸汽量為5 134 662.0 GJ，則合成氨工序所消耗的熱量為5 438 907.3 GJ。匯總成補充數(shù)據表見表4。

表4 某合成氨企業(yè)2015年溫室氣體排放報告補充數(shù)據表

在準確計算了熱力排放因子時，補充數(shù)據表二氧化碳排放總量與排放報告相同。

3.4 核算要點

3.4.1 核算邊界

排放報告應以企業(yè)法人為邊界，且不包含生活、出租或外包的設施。與案例企業(yè)不同，大型化工集團一般擁有多個子公司和分公司、分廠，組織結構復雜。其子公司需按獨立法人單獨報告，非獨立法人的分公司、分廠可劃分為多個獨立單元分別核算后匯總，以便于工作開展。尤其合成氨車間應劃分為獨立單元，利于核算補充數(shù)據表。

3.4.2 排放源和碳源流

案例企業(yè)產品單一、工藝簡單，但對于一般的大型化工集團，合成氨工序后還可能包括CO2回收、甲醇、尿素、硝酸、硝銨、鈣法脫硫等多個工序，排放源和碳源流識別需進行全面分析。其中“工業(yè)生產過程排放”中需考慮多種含碳產品輸出、碳酸鹽使用過程產生的CO2排放、硝酸生產過程的N2O排放等；回收CO2且外供至邊界外的，需核算“CO2回收利用量”；有自備電廠的，需按《中國發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南》核算其他溫室氣體排放。

3.4.3 活動水平數(shù)據與排放因子

企業(yè)通常會存在以下情況：能源統(tǒng)計報表、生產臺帳、盤存表等各臺賬之間數(shù)據來源不一致；生產數(shù)據和財務數(shù)據統(tǒng)計期不一致；全廠計量和各車間分級計量之間存在計量誤差和傳輸損耗。以上均會造成同一活動水平數(shù)據的多個數(shù)據來源之間數(shù)值不一致。核算中應根據實際情況選取最準確的數(shù)據，并以另一來源數(shù)據進行交叉核對，數(shù)值不一致的需分析并說明原因。

合成氨企業(yè)煤的排放因子采用檢測值，以提高核算的準確性；其他因子采用缺省值，以減少核算工作量。不同報告期之間需保持排放因子選取方式的一致性，避免對核算結果造成影響。

3.5 結果分析

3.5.1 粉煤灰產量缺失對核算結果的影響

案例企業(yè)粉煤灰產量未統(tǒng)計。如按設計值，年副產造氣粉煤灰200 kt(含碳質量分數(shù)10%)，對應CO2排放量為73 kt，約占全廠排放3%。粉煤灰對應排放量雖然占比小，但絕對值大，且屬于補充數(shù)據表核算內容，會直接影響企業(yè)碳配額。

3.5.2 CO2回收利用對核算結果的影響

合成氨企業(yè)典型的CO2回收利用方式是后續(xù)生產尿素、碳酸氫銨。以500 kt/a合成氨裝置配套800 kt/a尿素計(含碳質量分數(shù)20%)，將減少全廠CO2排放587 kt，約占全廠排放21%。但對合成氨工段而言，因其補充數(shù)據表不核算CO2回收利用量，因此對碳配額無影響。

3.5.3 天然氣替代煤對核算結果的影響

在同等合成氨產能下，若以天然氣作為原料生產，按天然氣用量5×108m3、用電量85 000 MW·h計，不考慮天然氣合成氨副產蒸汽，對應CO2排放1 167 kt，與煤制合成氨碳排放差異巨大。部分因煤炭、天然氣價格變化而考慮進行原料替代的企業(yè)，應充分評估其工藝變更對碳配額的影響。

4 結語

碳排放核算是企業(yè)管理碳配額和獲取碳資產收益的重要基礎，其工作涉及面廣、流程復雜、技術難度大，對企業(yè)提出較高的要求。在實際工作中，企業(yè)應從管理層面上對碳排放核算工作進行規(guī)范，從高層加以重視，設立專崗專人專責；應完善統(tǒng)計計量體系，對碳排放相關活動水平數(shù)據和排放因子數(shù)據從監(jiān)測計劃、數(shù)據記錄、匯總報告、儀表維護等方面按信息流向進行精細化管理；應加強能力建設，掌握提升碳排放核算技術要求，定期開展排放核算工作內部審核，分析數(shù)據的合理性，及時解決問題，通過建立健全的企業(yè)碳排放管理體系，以保證碳排放核算工作的質量。