孫祥超　潘玉桐　賀姝峒　張　寧

（1.天津榮程聯合鋼鐵集團有限公司 天津 300352 2.南開大學 天津 300071 3.天津市環(huán)境保護科學研究院 天津 300191）

1　引言

一直以來，中國高度重視氣候變化問題，在控制溫室氣體排放方面積極采取措施并作出國際承諾。國務院《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》提出有效控制溫室氣體排放，把低碳發(fā)展作為我國經濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設的重要途徑[1]。其中，充分發(fā)揮市場機制是我國控制溫室氣體排放的重要手段之一。2017年，全國碳排放權交易體系啟動，區(qū)域碳交易試點地區(qū)將繼續(xù)發(fā)揮現有作用，在條件成熟后逐步向全國碳市場過渡[2]。

隨著中國經濟的快速發(fā)展,中國鋼鐵工業(yè)為滿足國內需求而發(fā)展壯大，是國家建設的重要支撐[3]。作為我國國民經濟的支柱產業(yè)，鋼鐵行業(yè)肩負著實現低碳經濟轉型的主要任務，但生產過程仍存在高耗能、高污染、高排放、二次能源利用效率低、固體廢物利用率低的問題[4]。因而，碳排放權交易七個試點地區(qū)都納入了鋼鐵行業(yè)。系統、準確地核算與核查鋼鐵企業(yè)二氧化碳排放量是碳交易市場的重要環(huán)節(jié)，也是鋼鐵行業(yè)在未來納入全國碳市場中關鍵的和必須的一步。

目前，國際上最主要的兩個溫室氣體報告制度，即美國溫室氣體報告制度（Greenhouse Gas Reporting Program,GHGRP）和歐盟排放交易體系（EU Emissions Trading Scheme,EU ETS），均是在設施層面上管理企業(yè)直接碳排放，即強制要求企業(yè)報告單個設施的溫室氣體排放量[5]。我國國家發(fā)展改革委于2013年發(fā)布了首批10個行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行），其中包括鋼鐵行業(yè)[6]。依據該指南，鋼鐵行業(yè)企業(yè)除報告企業(yè)二氧化碳排放總量之外，還應報告化石燃料燃燒排放量、工業(yè)生產過程排放量、凈購入使用的電力、熱力產生的排放量和固碳產品隱含的排放量等四部分排放量，但未要求報告設施層面排放量。2016年，國家發(fā)展改革委就全國碳排放權交易市場啟動部署重點工作，提出企業(yè)報送的排放報告應包含補充數據[7]。鋼鐵生產企業(yè)年溫室氣體排放報告補充數據表要求企業(yè)進行分工序的核算與報告，包括煉焦工序、燒結（或造團）工序、煉鐵工序、煉鋼工序、鋼鐵加工工序、自備發(fā)電、供熱和其他輔助工序，各工序均需要補充報告化石燃料燃燒排放、凈購入電力、熱力產生的排放，前五個工序還應報告相關產品產量。

在此背景下，研究鋼鐵聯合企業(yè)碳排放分工序核算核查技術研究，對于政府主管部門和企業(yè)掌握、報告碳排放情況，明確重點排放源，制定有效的節(jié)能減排對策，特別是對進一步研究鋼鐵行業(yè)配額分配、未來建立全國碳市場鋼鐵行業(yè)MRV制度、探索與國際碳市場對接可行性等各項工作具有重要意義。因此，本文系統提出具有較強可行性的鋼鐵聯合企業(yè)分工序碳排放核算方法與所需數據，并以天津市某鋼鐵聯合企業(yè)為案例驗證這一方法在實際核算中的應用，提出企業(yè)可能遇到的困難及應對方法，以期為全國碳市場的建立提供方法與實踐的參考。

2　鋼鐵聯合企業(yè)分工序碳排放核算方法

2.1　排放源識別

鋼鐵聯合企業(yè)碳排放有三類來源：化石燃料使用直接排放、生產過程直接排放與外購電力、熱力間接排放，碳類型與示例如表1所示。

表1　鋼鐵聯合企業(yè)碳排放源類型

鋼鐵企業(yè)直接生產系統排放單元包括：煉焦單元、燒結單元、煉鐵單元、煉鋼單元、壓延及熱處理單元、石灰燒制單元、自備發(fā)電單元等。主要直接排放源包括：燒結機、焦爐、干熄爐、高爐、轉爐、連鑄機、軋機、豎窯、回轉窯、發(fā)電鍋爐等。間接排放源主要包括使用外購電力和熱力的設備。典型鋼鐵企業(yè)分工序CO2排放單元和排放源識別如圖1所示。

圖1　典型鋼鐵企業(yè)CO2排放單元和排放源識別

2.2　碳排放量核算方法

企業(yè)碳排放總量為各排放單元直接排放量與企業(yè)間接排放量之和。

2.2.1直接排放

（1）化石燃料燃燒

企業(yè)外購煤、石油、天然氣、煤氣、焦炭等化石燃料，須按照不同排放單元的燃料消費量分別核算各自的直接排放量，并納入本企業(yè)碳排放。企業(yè)副產煤氣外銷的，須扣除，不納入本企業(yè)碳排放量。

對于包含煉焦單元的鋼鐵聯合企業(yè)，煉焦單元僅需計算焦爐燃料燃燒產生的CO2直接排放量，原料煤產生的CO2排放在煉鐵、煉鋼及其他單元中按照焦炭及焦爐煤氣燃燒計算，不計算在煉焦單元中。

此外，煉鐵排放單元CO2直接排放量，須扣除外銷和下游單元使用的本企業(yè)煉鐵副產高爐煤氣和煉鋼副產轉爐煤氣燃燒產生CO2直接排放量。而對于除煉焦、煉鐵單元外的其他排放單元，則須計算外購化石燃料和企業(yè)副產高、轉爐煤氣兩部分的直接排放。

各排放單元消耗的煤、焦炭、石油、天然氣、煤氣等化石燃料排放量，主要基于分燃料品種的燃料消費量、燃料低位發(fā)熱值、單位熱值含碳量和碳氧化率計算得到，見公式（1）：

式中，為化石燃料燃燒產生的CO2排放量，單位t；i為燃料品種；ADi為燃料i的消費量，單位t；Hi為燃料i的低位發(fā)熱值，單位TJ/t；Fchi為燃料i的單位熱值含碳量，單位tC/TJ；Faxi為燃料i的碳氧化率，%。

（2）工業(yè)生產過程

煉鐵生產過程熔劑消耗產生的CO2直接排放量，按公式（2）計算：

式中，ADl為消耗的作為熔劑的石灰石數量，單位104t；EFl為石灰石消耗的排放因子，單位tCO2/t；ADd為消耗的作為熔劑的白云石數量，單位104t；EF為白云石消耗的排放因子，單位tCO2/t；

煉鋼生產過程含碳原料消耗產生的CO2直接排放量，按公式（3）計算：

式中,ADr為煉鋼生產過程鋼鐵企業(yè)消耗的生鐵、鐵水的數量，單位104t；Fr為煉鋼生產過程生鐵、鐵水含碳率，%；ADs為煉鋼生產過程鋼鐵企業(yè)的粗鋼產量，單位104t；Fs為煉鋼的鋼材產品的平均含碳率，%。

石灰生產過程產生的CO2直接排放量，按公式（4）計算：

式中，AD為石灰產量，單位104t；EF為單位石灰生產過程的CO2排放因子，單位tCO2/t。

燃煤發(fā)電鍋爐、工業(yè)鍋爐等，采用碳酸鹽脫硫環(huán)節(jié)產生CO2的排放，按公式（5）計算：

式中，ECO2為煙氣脫硫處理產生的CO2量，單位t；A為設施脫硫消耗碳酸鹽物質的量，單位t；C為設施脫硫消耗碳酸鹽物質中碳酸鹽所占的比例，%；為碳酸鹽物質的分子量；η為碳酸鹽的反應率，%，若企業(yè)無法提供可采用缺省值100%。

2.2.2間接排放

（1）外購電力

外購電力CO2排放按公式（6）計算：

式中，ECO2為外購電力消耗產生的CO2排放量，單位t；ADe為外購電量，單位104kWh；EFe為電力抵扣量，單位104kWh，僅包括余熱余壓發(fā)電量和光伏發(fā)電量；EFe為外購電力的間接CO2排放因子，單位t CO2/104kWh。

（2）外購熱力

外購熱力二氧化碳（CO2）排放量按公式（7）計算：

式中，為外購熱力消耗產生的CO2排放量，單位t；為外購熱量，單位GJ；為外購熱力的CO2排放因子，單位tCO2/GJ。

2.3　數據來源

2.3.1活動數據

直接排放核算所需化石燃料、熔劑、原料消耗量及產品產量數據根據年度購買量或銷售量以及庫存的變化確定。購買量或銷售量采用采購單或銷售單等結算憑證上的數據，庫存變化數據采用計量工具讀數或其他符合要求的方法來確定?；剂舷牧宽毤毞值脚欧艈卧?。

間接排放核算所需外購的電力、熱力活動數據根據供應商出具的結算憑證獲取。

2.3.2相關參數

燃料、原料、產品、副煤氣產出量及動力消耗量等通過企業(yè)計量或統計數據獲取，至少按月份提供統計報表。

含碳率采用實際檢測值的算數平均值，每年應至少檢測12次，且連續(xù)兩次檢測的時間間隔不小于1周。

企業(yè)發(fā)電鍋爐、工業(yè)鍋爐所用燃料低位發(fā)熱值必須采用監(jiān)測值；其他設備所用燃料低位發(fā)熱值可通過采用監(jiān)測值或缺省值兩種方法獲得。

單位熱值含碳量、燃煤碳氧化率等相關參數可通過采用監(jiān)測值或天津市缺省值兩種方法獲得，其他燃料碳氧化率采用缺省值。

上述缺省值均可通過《天津市鋼鐵行業(yè)碳排放核算指南（試行）》附錄B獲取[8]。

3　天津市某鋼鐵聯合企業(yè)分工序核算案例

3.1　案例概述

案例企業(yè)是天津市一家包含焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼和石灰生產等鋼鐵全流程生產的典型企業(yè)。企業(yè)所在廠區(qū)內包含原料場、焦化、燒結、煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等生產工序，形成了一套完整的鋼鐵聯合企業(yè)生產體系。生產投入的主要能源品種為無煙煤、煙煤、焦炭、液化石油氣、柴油、電力和中間過程所產生的高爐煤氣和焦爐煤氣。該企業(yè)鋼鐵生產工序齊全，能源計量統計基本完備，參與碳市場建設的主動性較強，可作為研究鋼鐵聯合生產企業(yè)碳排放核算方法的典型案例。

3.2　排放源與核算邊界識別

該企業(yè)主要固定排放源包括：高爐、燒結機、加熱爐等消耗無煙煤、煙煤、焦炭等產生的直接排放；鋼包精煉爐、熱連軋板帶軋機、除塵器、電機、風機等耗電產生的間接排放。主要移動排放源包括：多臺廠內叉車及裝卸車輛消耗柴油產生的直接排放。

該企業(yè)冬季辦公采暖采用轉爐、軋鋼和燒結等工序余熱收回采暖，無外購熱力，也不對外供熱。企業(yè)的在煉鐵工序產生的高爐煤氣、轉爐煤氣供燒結、球團、軋鋼等工序作為燃料使用，因此在煉鐵單元的核算過程中對外供燃料氣部分予以扣除。

企業(yè)排放源如表3所示。

表3　企業(yè)排放源列表

3.3　核算結果

鋼鐵聯合案例企業(yè)2014年分工序碳排放量核算結果，如表4。

表4　案例企業(yè)分工序碳排放核算結果

各工序及企業(yè)碳排放強度水平如表5所示。

表5　各工序碳排放強度水平分析結果

3.4　分工序核算重點與難點問題討論

獲取準確的活動水平數據是分工序核算企業(yè)排放量數據的難點之一，需要企業(yè)提供多渠道數據支持，并在核算過程總進行交叉核對。本文研究的案例企業(yè)作為產品復雜、工序眾多的鋼鐵聯合生產企業(yè)，存在活動水平數據繁多、來源渠道不一、數據交叉核對難度較大等情況。在數據獲取與核算工作中，通過加強與企業(yè)的溝通、多渠道核證保證數據真實性。重點分析企業(yè)主要耗能設施、工藝流程和能源走向等情況，收集企業(yè)月度、年度能源統計臺賬，生產情況報表，生產日志以及部分能源品種檢測記錄等信息，隨機抽查財務結算發(fā)票，對各渠道來源數據交叉核對，對核對結果不一致的情況及時進行記錄，并形成問題清單，通過與企業(yè)現場檢查、電話、郵件、傳真等形式進行核證，確認數據的準確性及核對差異存在的原因，最終確定可靠、合理、可追溯的數據來源和排放結果。

分工序核算有助于摸清鋼鐵聯合企業(yè)溫室氣體排放重點環(huán)節(jié)、深挖鋼鐵工業(yè)碳減排潛力。從碳流向來看，鋼鐵聯合企業(yè)的碳源主要來自三方面：一是煉焦、燒結、煉鐵消耗的煤和焦炭、各工序消耗天然氣以及汽、柴油產生的直接排放；二是煉焦、煉鐵、煉鋼以及石灰生產的工業(yè)生產過程直接排放；三是各工序耗電產生的間接排放。其中，電力消耗量與企業(yè)產業(yè)鏈的長短密切相關，具有企業(yè)差異性；而工業(yè)生產過程排放也因企業(yè)生產工藝（如轉爐煉鋼和電爐煉鋼）和產品類型的不同具有較大差異。因此，鋼鐵聯合企業(yè)碳排放的重點環(huán)節(jié)是燒結和煉鐵生產工序。分工序核算需要以全面梳理鋼鐵聯合企業(yè)的能流、物流、重點耗能設備為基礎，為摸清本企業(yè)與先進企業(yè)在燃料組成、工業(yè)流程以及資源利用效率等方面的差距提供了良好的數據基礎，并為企業(yè)進一步核算碳減排成本、優(yōu)化生產流程、有針對性地投入減排技術設備提供了有力抓手。

結語

鋼鐵是能源密集型行業(yè)，是我國碳排放權交易的重要參與者。本文提出鋼鐵聯合企業(yè)碳排放分工序核算方法，并以天津市某鋼鐵聯合企業(yè)為案例檢驗該算法在實踐中的應用，以期為政府主管部門和企業(yè)掌握、報告碳排放情況，明確重點排放源，制定有效的節(jié)能減排對策，特別是積極有序地推進全國碳市場建設、控制溫室氣體排放等各項工作提供方法支撐與實踐參考。

在鋼鐵聯合企業(yè)分工序碳排放核查與核算的實際工作中發(fā)現，核算的主要難點集中在各工序活動水平數據的收集上，主要原因是企業(yè)碳資產管理意識薄弱、各工序數據統計工作界限不清晰。建議開展企業(yè)碳排放報告與核查工作的地區(qū)組織企業(yè)培訓、樹立企業(yè)碳排放基礎數據管理意識，核查單位應在首次核查時理清并記錄各工序核算邊界與數據來源、通過交叉核對核證各工序排放量，鋼鐵企業(yè)應盡快數據分工序核算核查的所需數據與流程、配備專業(yè)人員統籌日常數據監(jiān)測管理與年度核算、報告、核查工作。

我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展面臨著環(huán)境和資源的雙重壓力，但也孕育著產業(yè)結構化的機遇。碳排放核算核查全面梳理了鋼鐵聯合企業(yè)的能流、物流、重點耗能設備，鋼鐵企業(yè)應以碳排放核算工作為抓手，學習行業(yè)內領先企業(yè)的節(jié)能減排技術和管理方法，將低碳減排作為企業(yè)文化貫徹落實到每個員工的思想和行為中，實現企業(yè)整體減排成本效益最優(yōu)和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]國務院.國務院關于印發(fā)“十三五”控制溫室氣體排放工作方案的通知[EB/OL].（2016-10-2 7)）[2017-12-31].

[2]國家發(fā)展和改革委員會.國家發(fā)展改革委關于印發(fā)《全國碳排放權交易市場建設方案（發(fā)電行業(yè)）》的通知[EB/OL].(2017-12-18)[2017-12-31].

[3]中國鋼鐵工業(yè)協會.中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展報告(2016版)[R/OL].(2016-05-24)[2017-12-31].

[4]張蕊嬌,劉振鴻.中國鋼鐵行業(yè)CO2排放核算[J].中國人口資源與環(huán)境,2012,v.22;No.141(s2):5-8.

[5]張麗欣,段志潔,燕百強,等.美國和歐盟溫室氣體管理機制對我國電力行業(yè)碳排放管理的啟示[J].中國電力,2013,46(5):77-82.

[6]國家發(fā)展和改革委員會.國家發(fā)展改革委辦公廳關于印發(fā)首批10個行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)的通知:發(fā)改辦氣候[2013]2526號[EB/OL].(2013-10-15)[2017-12-31].

[7]國家發(fā)展和改革委員會.國家發(fā)展改革委辦公廳關于切實做好全國碳排放權交易市場啟動重點工作的通知：發(fā)改辦氣候[2016]57號[EB/OL].(2016-01-11)[2017-12-31].

[8]天津市發(fā)展和改革委員會.天津市發(fā)展改革委關于開展碳排放權交易試點工作的通知:津發(fā)改環(huán)資[2013]1345號[EB/OL].天津:天津市發(fā)展和改革委員會,(2013-01-02)[2017-04-24].