熱電機組供熱比碳排放強度關聯影響分析

趙旭，黃天科

（江蘇省工程咨詢中心有限公司，江蘇 南京 210003）

2020年9月22日，雙碳目標的提出不僅引發能源發展方式的變革，還有力推進碳交易市場的前進步伐。2020年末，生態環境部連續印發《2019-2020年全國碳排放權交易配額總量設定與分配實施方案（發電行業）》、《納入2019-2020年全國碳排放權交易配額管理的重點排放單位名單》及《碳排放權交易管理辦法（試行）》，明確了納入配額管理的重點排放單位名單、納入配額管理的機組類別、配額總量及配額分配方法、碳排放權登記、交易、結算，溫室氣體排放報告與核查等相關內容。

對于燃煤熱電聯產機組來說，其碳排放配額充分體現在供電碳排放強度和供熱碳排放強度，而其中起決定性作用的為機組供熱比。通過供熱比，不僅可以得出熱電機組供電標煤耗和供熱標煤耗，還可以得出熱電機組供電碳排放強度和供熱碳排放強度，兩者之間具有緊密的關聯性。針對某自備熱電廠，由于熱電系統中引入化工反應余熱綜合利用，采用常規供熱比造成機組碳排放強度失真，不能反映企業生產實際情況。通過優化修正供熱比計算公式，經對比，符合實際狀況。

1 供熱比

供熱比是熱電機組經濟技術指標重要的參數之一，按此分攤可以得出熱電機組的供電標煤耗和供熱標煤耗。供熱比可按照如下進行計算得出：

（1）當鍋爐無向外直供蒸汽時。供熱比指統計期內汽輪機向外供出的熱量與汽輪機耗熱量之比，采用公式（A1）計算。

式中，

α為供熱比，以%表示；

∑Qjz為汽輪機向外供出的熱量，為機組直接供熱量和間接供熱量之和，單位為GJ；

∑Qsr為汽輪機總耗熱量，單位為GJ。

（2）當鍋爐存在向外直供蒸汽時。供熱比為統計期內供熱量與鍋爐總產出的熱量之比，采用公式（A2）計算。鍋爐總產出的熱量在數據不可得或非再熱機組的情形下，可采用公式（A3）進行簡化計算。

式中，α為供熱比，以%表示；Qgr為供熱量，單位為GJ；Qcr為鍋爐總產出的熱量，單位為GJ；Dzq為鍋爐主蒸汽量，單位為t；hzq為鍋爐主蒸汽焓值，單位為kJ/kg；Dgs為鍋爐給水量，單位為t；hgs為鍋爐給水焓值，單位為kJ/kg。

2 碳排放強度

依據《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南 發電設施》，熱電機組供電碳排放強度和供熱碳排放強度可采用公式（A4）、（A5）、（A6）和（A7）計算。

式中，

Sgd為供電碳排放強度，即機組每供出1MWh的電量所產生的二氧化碳排放量，單位為tCO2/MWh；

Egd為統計期內機組供電所產生的二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；

Wgd為供電量，單位為MWh；

Sgr為供熱碳排放強度，即機組每供出1GJ的熱量所產生的二氧化碳排放量，單位為tCO2/GJ；

Egr為統計期內機組供熱所產生的二氧化碳排放量，單位為tCO2；

E為二氧化碳排放量，單位為tCO2。

3 相關性分析

（1）供熱比可按兩種工況進行計算，實際碳核查操作過程中，因有計量設備進行統計，正常均采用公式（A2）計算得出。

（2）碳排放總量一定的情況下，供熱比越大，說明機組供熱量越大，能效水平優，供熱碳排放強度和供電碳排放強度水平相對較低。

4 計算示例分析

4.1 核查數據

某自備燃煤熱電廠，機組規模為3臺240t/h高溫高壓參數燃煤鍋爐配置2臺容量分別為B15MW、C25MW汽輪發電機組，向生產車間提供電力和熱力。

碳核查過程中發現，熱電廠供熱包括鍋爐直供熱和汽輪機供熱兩部分組成，同時生產車間反應化工余熱又補給至熱力系統給水系統，具體的生產數據如表1所示。

表1 某自備熱電廠生產數據匯總表

4.2 核算結果

根據表1生產統計數據，依據前文相關公式，按照不考慮余熱影響和考慮余熱影響分別進行計算，得出供熱比、供電碳排放強度、供熱碳排放強度如表2所示。

表2 碳排放強度計算表

計算結果表明：不考慮余熱影響，計算數值誤差較大，結果不合理，不符合實際；考慮余熱影響，通過外來余熱在供熱量中扣減和在產熱量中累加兩種方式，得出數值均在合理范圍之內，結果相當。

4.3 優化修正供熱比

通過計算結果表明，特別是針對燃煤自備熱電廠，因主體工程生產過程中或多或少會產生一定的余熱。這些熱量一般為低品位能源，正常會引入熱電系統，加熱給水，節省燃料消耗。在計算碳排放強度時，必須區別一般公用熱電機組，考慮外來余熱影響，建議對供熱比公式（2）分母進行優化修正，供熱比修正為如下公式（8）：

式中，Qwr為外來熱量，單位為GJ。

5 結語

熱電機組供熱比和碳排放強度密切相關，碳排放強度直接影響后續碳配額、碳交易等事項。在計算供熱比時，應根據實際情況、充分考慮外部因素影響（如外來余熱），對供熱比進行優化修正，提高計算準確度，進而為熱電機組碳核查工作、碳排放強度計算提供參考價值。