燃煤電廠碳排放的核算方法對比分析

摘要：燃煤電廠固定排放源是我國CO2的主要排放源，準確量化CO2排放量是燃煤電廠實施碳資產(chǎn)管理、參與全國碳交易的基礎(chǔ)。本文采用排放因子法和實測法，對江蘇省某燃煤電廠固定排放源CO2排放量進行對比分析。研究發(fā)現(xiàn)，實測法結(jié)果高于排放因子法，諸多因子均會影響核算結(jié)果。目前，火電企業(yè)已經(jīng)普遍安裝煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS），具備增加CO2監(jiān)測功能的技術(shù)基礎(chǔ)。CEMS通過改造可實現(xiàn)CO2在線監(jiān)測，因此開展CO2在線監(jiān)測具有較高可行性。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；CO2排放量；排放因子法；實測法

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.042

Comparative analysis of accounting methods for carbon emissions from coal-fired power plants

ZHU Zhenxing

（Jiangsu Nanjing Environmental Monitoring Center， Nanjing 210000， China）

Abstract： The fixed emission source of coal-fired power plants is the main source of CO2 emissions in China， accurately quantifying CO2 emissions is the foundation for coal-fired power plants to implement carbon asset management and participate in national carbon trading. This paper uses the emission factor method and the actual measurement method to compare and analyze the CO2 emissions from the fixed emission source of a coal-fired power plant in Jiangsu Province. Research has found that the results of actual measurement method are higher than the emission factor method， and many factors can affect the accounting results. At present， thermal power enterprises have generally installed continuous emission monitoring system （CEMS）， which have the technical foundation to add CO2 monitoring functions. CEMS can achieve online monitoring of CO2 through transformation， so it is highly feasible to carry out online monitoring of CO2.

Keywords： coal-fired power plants; CO2 emissions; emission factor method; actual measurement method

氣候變化是人類面臨的全球性問題，隨著CO2等溫室氣體排放量的迅猛增加，全球生態(tài)環(huán)境遭遇嚴重威脅[1]。在這一背景下，世界各國以全球締約的方式減少溫室氣體排放量[2]。國家高度重視氣候變化應(yīng)對工作，連續(xù)出臺多項政策，這為“雙碳”工作指明基本方向?！笆奈濉睍r期，我國生態(tài)文明建設(shè)進入新階段，開始以降碳為重點戰(zhàn)略方向，同時推動減污降碳協(xié)同增效，以促進經(jīng)濟和社會發(fā)展全面轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)我國生態(tài)環(huán)境質(zhì)量由量變到質(zhì)變的改變。全國碳排放權(quán)交易市場是實現(xiàn)碳達峰與碳中和目標的核心政策工具之一[3]。

準確的碳排放數(shù)據(jù)是政策實施的前提，完善、有序的溫室氣體監(jiān)測體系是獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)[4]。2013—2015年，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布多項溫室氣體排放核算方法與報告指南，但均未提及應(yīng)用CEMS實測確定溫室氣體排放量。根據(jù)《關(guān)于加強企業(yè)溫室氣體排放報告管理相關(guān)工作的通知》（環(huán)辦氣候〔2021〕9號），發(fā)電、石化、鋼鐵等重點排放行業(yè)溫室氣體排放量主要采用核算方法，尚未應(yīng)用CEMS監(jiān)測法。已開展的碳排放權(quán)交易市場試點中，每個試點地區(qū)都有各自的溫室氣體排放核算方法和報告指南，其中，北京市、上海市、廣東省和湖北省均允許使用CEMS監(jiān)測法來確定溫室氣體排放量。北京市要求CEMS監(jiān)測法的數(shù)據(jù)準確性不能低于采用核算方法的計算結(jié)果；上海市要求根據(jù)CEMS監(jiān)測法得到的排放量應(yīng)通過核算方法進行驗證。但由于缺乏詳細的技術(shù)要求，CEMS監(jiān)測法未能得到很好的應(yīng)用?；鹆Πl(fā)電行業(yè)作為我國碳排放占比最大的行業(yè)，其碳排放的準確計量與預(yù)測是服務(wù)碳排放權(quán)交易的重要支撐。本文通過排放因子法和實測法對江蘇省某燃煤電廠600 MW發(fā)電機組2021年碳排放核算結(jié)果進行差異分析，探討實測法量化碳排放的前景。

1 機組概況

該燃煤電廠共配置2套常規(guī)燃煤發(fā)電機組，單套裝機容量為600 MW。其中，1#機組安裝CEMS，可以監(jiān)測CO2，1#機組主要有3種設(shè)備，即鍋爐（型號HG-1965/25.4-YM5，1臺）、發(fā)電機（型號QFSN-600-2-22C，1臺）、汽輪機（型號CC600/537-24.2/4.2/1.0/538/566，1臺）。2021年，1#機組運行參數(shù)如表1所示。

2 碳排放量核算

根據(jù)行業(yè)特性，電力行業(yè)采用排放因子法進行核算，小部分電力企業(yè)安裝CEMS用于開展碳排放監(jiān)測技術(shù)研究。

2.1 排放因子法

排放因子法是目前應(yīng)用最為廣泛的溫室氣體排放量核算方法，溫室氣體排放量等于活動水平數(shù)據(jù)與排放因子的乘積，反映出能源強度和碳排放強度的高度相關(guān)[5]。燃煤電廠的CO2排放源主要有燃料燃燒、脫硫、外購電力等。其中，燃料燃燒、脫硫?qū)儆谥苯优欧?，外購電力屬于間接排放。

燃料燃燒過程的CO2排放量計算公式為

（1）

式中：E燃燒為燃料燃燒的CO2排放量，t；ADi為第i種燃料活動水平，TJ；EFi為第i種燃料的排放因子，tCO2/（MW·h）。

電廠在濕法脫硫過程中會產(chǎn)生CO2，脫硫過程的CO2排放量計算公式為

（2）

式中：E脫硫為脫硫過程的CO2排放量，t；CAL為碳酸鹽消耗量，t；EFk為脫硫劑排放因子，tCO2/t；k為脫硫劑類型。

發(fā)電企業(yè)有時需要外購電力，凈購入電力產(chǎn)生的CO2排放量計算公式為E電=AD電×EF電（3）

式中：E電為凈購入電力產(chǎn)生的CO2排放量，t；AD電為企業(yè)的凈購入電量，MW·h；EF電為區(qū)域電網(wǎng)年平均供電排放因子，tCO2/（MW·h）。

2.2 實測法

實測法通過監(jiān)測儀器或連續(xù)計量設(shè)施，測量排放氣體的流量、流速和濃度等參數(shù)，計算氣體的排放總量[6]。根據(jù)使用儀器的不同，實測法分為手工監(jiān)測法和基于CEMS的連續(xù)監(jiān)測法。手工監(jiān)測多用于儀器校準，通過攜帶手持監(jiān)測設(shè)備在預(yù)留好的煙囪測點進行短時間的測量，使用CEMS可對燃煤電廠開展連續(xù)監(jiān)測。實測法通過對煙道氣體中的CO2濃度和煙氣流量連續(xù)測算來計算排放源的排放量。該方法影響參數(shù)較少，精確度高，數(shù)據(jù)實時上傳，自動形成監(jiān)測報告，減少因人為測量產(chǎn)生的不可控因素。

3 核算結(jié)果分析

3.1 排放因子法碳排放量

2021年，該燃煤電廠根據(jù)《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南 發(fā)電設(shè)施》的相關(guān)要求，核算1#機組年度溫室氣體排放量。燃燒過程的CO2排放量由活動水平和排放因子共同決定，活動水平及排放因子數(shù)據(jù)可通過實測或者臺賬獲得。該燃煤電廠按照《煤的發(fā)熱量測定方法》（GB/T 213—2008）自行監(jiān)測1#機組發(fā)電用煤低位發(fā)熱量，單位熱值含碳量委托有資質(zhì)的第三方機構(gòu)監(jiān)測。經(jīng)監(jiān)測，1#機組發(fā)電用煤低位發(fā)熱量為19.937 GJ/t，單位熱值含碳量為0.026 89 tC/GJ。

2021年，該燃煤電廠1#機組燃燒過程碳排放量為1 990 808.857 t，外購電力排放3 832.01 t，脫硫過程碳排放未核算。1#機組發(fā)電量為2 212 258.437 MW·h，供電排放強度為0.878 339 293 tCO2/（MW·h）。

3.2 實測法碳排放量

2021年，經(jīng)CEMS連續(xù)監(jiān)測，該燃煤電廠1#機組CO2排放量為2 402 268.124 t，發(fā)電量為2 212 258.437 MW·h，供電排放強度為1.090 57 tCO2/（MW·h）。

3.3 方法誤差分析

該燃煤電廠2021年1#機組碳排放總量核算結(jié)果顯示，排放因子法結(jié)果小于實測法。經(jīng)分析，主要原因是排放邊界、排放因子法核算參數(shù)以及在線監(jiān)測設(shè)備煙氣參數(shù)存在不確定性。2021年，排放因子法CO2排放量為1 990 808.857 t，實測法CO2排放量為2 402 268.124 t，相對誤差約為17%。

3.3.1 排放邊界

2021年，該燃煤電廠碳排放報表并未計算脫硫產(chǎn)生的CO2排放量，根據(jù)該燃煤電廠2020年碳排放報表，CaCO3脫硫產(chǎn)生的CO2排放量為25 648.29 t，排放邊界的差異對碳排放核算結(jié)果影響較大。

3.3.2 排放因子法核算參數(shù)

排放因子法碳排放核算依賴低位發(fā)熱量、單位熱值含碳量、碳氧化率、耗煤量等參數(shù)，煤樣采集、煤樣分析以及耗煤量統(tǒng)計等對該方法的影響較大。一些企業(yè)存在計量器具精度不達標或者檢定/校準周期內(nèi)失準等情況，耗煤量統(tǒng)計存在一定偏差。

3.3.3 在線監(jiān)測設(shè)備煙氣參數(shù)

實測法碳排放核算受煙氣參數(shù)影響較大，其中，煙氣流量準確與否直接影響排放量計算的準確性。現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，該燃煤電廠1#機組CEMS安裝位置不合理，安裝在變徑處，對煙氣參數(shù)進行比對監(jiān)測，流速準確度比對監(jiān)測結(jié)果不合格，相對誤差為13.3%，導(dǎo)致碳排放量核算結(jié)果偏大。

4 結(jié)語

從該燃煤電廠1#機組碳排放來看，排放因子法和實測法核算結(jié)果具有相關(guān)性，排放因子法的排放邊界未包含脫硫過程碳排放，CEMS安裝位置不符合規(guī)范，煙氣排口流速比對監(jiān)測結(jié)果不合格，造成實測法碳排放量核算結(jié)果大于排放因子法。排放因子法數(shù)據(jù)可靠性差，時效性弱，其核算結(jié)果準確性受參數(shù)測定影響，但第三方檢測機構(gòu)能力參差不齊，取得資質(zhì)的企業(yè)更是寥寥無幾。實測法碳排放量核算依賴于CEMS監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，但系統(tǒng)可以監(jiān)測煙氣流速、CO2濃度、煙溫、濕度等參數(shù)，實時掌控煙氣中CO2排放情況，具有很強的時效性。CO2連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)可以通過在線平臺提高核算數(shù)據(jù)的準確性、可靠性和時效性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互補和驗證，完善碳排放監(jiān)控。目前，電力企業(yè)普遍安裝CEMS，具備增加CO2監(jiān)測功能的技術(shù)基礎(chǔ)，CEMS通過改造可實現(xiàn)CO2在線監(jiān)測，因此開展CO2在線監(jiān)測具有較高的可行性。當前，要從國家、行業(yè)層面盡快制定支撐性技術(shù)標準，從安裝、運營維護、監(jiān)管、數(shù)據(jù)處理等方面對CO2在線監(jiān)測進行詳細規(guī)定，夯實法律依據(jù)和標準基礎(chǔ)。各企業(yè)要依托現(xiàn)有系統(tǒng)建立自動核算、實時報送的CO2數(shù)據(jù)信息平臺，真實反映CO2排放量，有效減少數(shù)據(jù)造假，為建立健康的碳排放權(quán)交易市場提供有力

支撐。

參考文獻

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