“雙碳”目標下火電廠燃料標準化管理研究

張 麗，竇有權，柯文明

（1.國家能源聊城發電有限公司，山東 聊城 252000；2.國能南京煤炭質量監督檢驗有限公司，江蘇 南京 210031）

面對全球氣候日益變暖的緊迫形勢，聯合國制定了應對氣候變化的一系列公約，我國政府積極響應，提出到2030年，經濟社會發展全面綠色轉型取得顯著成效，重點耗能行業能源利用效率達到國際先進水平二氧化碳排放量達到峰值并實現穩中有降。到2060年，綠色低碳循環發展的經濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系全面建立，能源利用效率達到國際先進水平，非化石能源消費比重達到80%以上，碳中和目標順利實現。我國“富煤貧油少氣”的能源結構決定了煤炭在一次能源中占比過半。據中國電力企業聯合會《2021年1～6月份電力工業運行簡況》統計顯示：全國發電裝機容量22.6億kW，其中燃煤發電10.9億kW，同比增長2.5%，占比48.23%。目前，我國發電行業碳排放量約占全國碳排放總量的40%，火電企業是落實國家應對氣候變化戰略的重點行業。

1 “雙碳”目標下火電廠燃料標準化管理的必要性

碳排放配額是指重點排放單位擁有的發電機組產生的二氧化碳排放限額，包括化石燃料消費產生的直接二氧化碳排放和凈購入電力所產生的間接二氧化碳排放。碳排放配額的多少直接關系到電廠的經濟利益，隨著2021年7月16日全國“碳市場”上線交易的正式啟動，“碳資產”被賦予了市場價值和流動性。但是目前，碳排放數據質量失真、失信問題突出。

在國家生態環境部碳排放報告質量專項監督幫扶中，發現了部分火電企業涉嫌主觀數據弄虛作假、違規修改參數和數據、參數選用和統計計算不準確、質量控制不規范、質量管理失控、報告結論失真等問題。目前，大部分火電企業采用核算法計算碳排放量，碳排放數據需人工統計，數據量大，存在數據風險，缺乏信息化管理手段等問題，難免會出現因數據不規范而帶來的經濟損失。因此，碳排放精準管理將成為燃煤企業下一步工作的重點，2022新版溫室氣體核算方法與報告指南中直接使用燃料消耗量和收到基元素碳含量計算排放量，因此作為火電廠溫室氣體排放主要排放源的化石燃料——煤炭，其標準化管理因此也顯得尤為重要。

2 火電廠碳排放工作重點及主要參數

2.1 碳核查工作流程（圖1）及核查需要準備的文件清單（表1）

圖1 火電企業碳核查流程圖

表1 碳盤查和核查文件清單

2.2 化石燃料燃燒排放主要參數

單位熱值含碳量及元素碳含量：單位熱值含碳量單位——tC/GJ；元素碳含量單位——%，目前很多火電企業煤檢實驗室都配備了碳氫測定儀，可以開展碳氫實測，通常采用GB/T 30733《煤中碳氫氮的測定 儀器法》或DL/T 568《燃料元素的快速分析方法》測定。相較2021版指南，新指南直接使用燃料消耗量和收到基元素碳含量計算排放量，對于元素碳含量沒有實測或者測定不符合要求的，則仍然參考2021版指南，使用單位熱值含碳量和收到基低位發熱量進行換算（收到基碳含量），并規定了相應的缺省值，即使用高限計算，這樣會對企業造成較大經濟損失。

因為碳元素檢測大部分使用縮分樣檢測，縮分樣檢測無法直接獲得收到基元素碳含量，可按以下方法使用空干基（公式①）或者干基碳含量（公式②）換算到收到基碳含量：

不同于CH4和N2O對燃燒技術的依賴性大，CO2排放取決于燃料含碳量，通常燃燒條件（燃燒效率、礦渣和爐灰等的碳殘留）可以忽略不計。因此，規范開展燃料元素碳含量檢測，做好燃料消耗量測定，是保證化石燃料燃燒碳排放量準確的關鍵。

綜合樣收到基全硫和月平均收到基全硫相對偏差應小于5%（收到基全硫大于1%），或絕對偏差小于0.05個百分點（收到基全硫小于1%）。

3 火電廠燃料標準化管理存在的主要問題及相關建議

3.1 存在的主要問題

國家能源集團大部分火電企業已經實現了燃料智能化改造，即通過若干個數據集成控制模塊對計量設備（軌道衡、汽車衡、皮帶秤）、皮帶采樣機PLC、煤樣收集及分選封裝設備、全自動制樣機、化驗數據自動上傳、視頻監控設備、存查樣設備、智能取樣設備、氣動傳輸設備等進行實時數據采集、分析及處理，在管控中心建立大屏顯示系統，通過燃料智能化監控中心完成燃料智能化全過程的監視和管理。

《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南 發電設施（2022修訂版）》（以下簡稱《指南》）中碳排放量主要由化石燃料燃燒排放和外購電力折算排放兩部分組成，其中外購電力折算排放完全使用排放因子法，即購入使用電量×電網排放因子，由于我國的新能源發電比例不斷提升，同時煤電效率不斷提高，導致電網排放因子不斷下降，電網排放因子由0.5839變更為0.5810，并且該數值后期也會不斷變化?！吨改稀分刑佳趸?、購入使用電量、電網排放因子等都可以簡單準確地獲取，碳排放數據質量的主要影響因素來自化石燃料的消耗量和化石燃料的收到基元素碳含量的計量。這兩項關鍵數據在采集和獲取中存在一定失真。主要反映在以下方面：

（1）入爐煤計量器具設備老舊、穩定性差、溯源難。皮帶秤作為連續累計稱重的自動衡器，其計量精度低于靜態衡且耐久性較差，不能長期地保持設計精度，需要定期進行校準，但即便是定期校準，也難以保證皮帶秤在兩次校準周期內的計量精度。集團內入爐煤皮帶秤普遍存在設備老舊、穩定性差、維護不到位等情況，大部分電廠使用的循環鏈碼校驗方式在JJG 195-2014《連續累計自動衡器（皮帶秤）計量檢定規程》已刪除。皮帶秤的日常運維和校驗過程均缺少具體的校驗操作方法和質量控制規范，導致計量準確性難以保證。

（2）實驗室檢測能力較弱，機構設置和人員配備不合理，未建立完整的質量管理驗收體系，很多實驗室技術管理不到位，尤其是“重入廠輕入爐”的想法普遍存在，導致入爐煤采制化質控差，數據波動大的現象時有發生。新版《指南》中對入爐煤元素碳含量測定提出了明確的要求，測定入爐煤元素碳含量所依托的采制化設備和操作方法已經很成熟，但采樣、制樣、化驗流程復雜，不確定度分量較多；同時常規化驗環節樣品稱量長期依賴人工操作，存在管控風險。一些新型制樣、化驗技術因缺少國家或行業標準，應用于貿易結算時不被采信；多數化驗室未按《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南 發電設施》要求取得CNAS或CMA資質，且缺少覆蓋“人、機、料、法、環、測”的全面系統的質量控制規范。

（3）實驗室缺乏相應的資質認可。根據《指南》要求，燃煤元素碳含量檢測報告應由通過CMA認定或CNAS認可、且認可項包括元素碳含量的檢測機構/實驗室出具。2021版指南就對此提出了相關要求，在生態環境部2021年底開展的碳排放報告質量專項監督幫扶中，發現眾多數據造假問題，通知明確了從2022年4月起，碳含量檢測報告需加蓋CNAS/CMA標識，對實驗室資質要求進一步升級，要求從指南發布的次月就要有相關資質的保證，才能認可碳排放相關化驗數據。

3.2 相關建議

3.2.1 加強入爐煤管理，規范開展燃料元素碳含量檢測

2022版碳排放指南高度重視數據獲取過程，對數據管理提出了明確要求，其中燃料消耗量部分明確了計量方式的選取優先序，且不能改變優先序，并對計量設備的準確度等級和校驗提出了明確要求，以保證消耗量計量結果的準確性。作為火電企業要嚴格按照指南要求選用計量方式，定期做好入爐煤皮帶秤或給煤機皮帶秤維護校驗工作，確保計量準確并留存詳細記錄。特別注意入爐煤量以實際測量值確定，每值測量，每日、月統計入爐煤量（扣除非生產用煤量）。共用皮帶上煤的，要分機組統計入爐煤量。確保燃煤消耗量日數據累積量與月度、年度數據的一致性。非生產用煤量留存好相應的原始記錄。每值開展入爐煤發熱量、全水分、全硫等參數檢測，按機組入爐煤量加權統計得到該機組日、月平均低位熱值等相關參數，保持月平均低位熱值等參數與相關日參數的邏輯關系，嚴格按照指南要求保留每值入爐煤分析樣不少于60 g一年備查。

3.2.2 建設燃料驗收管理標準化煤檢實驗室

為了應對日益嚴苛的數據要求，新建火電企業在建設初期即需把實驗室的標準化管理配置考慮進去，建議從實驗室的硬件到機構人員配置，嚴格按照CNAS要求進行建設。申請CNAS或CMA認可/認證，實驗室由公司發文成立，名稱要規范，通常由發電公司名稱加煤檢中心組成，實驗室主任可由公司分管領導擔任，同時實驗室配有授權簽字人、技術負責人、質量負責人等相關管理人員，授權簽字人對學歷、專業和崗位工作年限等要求較為嚴格，管理層要著重考慮人員自身條件及工作穩定性，不要頻繁更換。已經運行的火電企業建議建立CNAS管理體系，并嚴格按照CNAS相關標準的要求進行體系建設編寫質量手冊和相應的程序文件，定期對質量活動進行內部審核，促進管理體系規范有序的運行。加強設備管理，建立設備和人員培訓檔案，定期開展實驗室設備檢定/校準的確認工作和設備的期間核查工作，采用能力驗證方法來控制檢測質量。為保證與國際接軌，CNAS檢測實驗室能力認可成為證明實驗室燃煤元素碳含量檢測數據可靠性的必要手段。同時根據《國家標準化發展綱要》對新一代信息技術和數字化轉型形勢下發展要求，實驗室信息化建設、智能（物聯網）終端認可、遠程評審等工作成為CNAS檢測實驗室能力認可發展的必然要求。

4 結論

隨著國家碳核查執法檢查力度的不斷加大，對火電企業碳排放相關工作提出了更加嚴格的要求，火電企業的燃料管理要做到領導層重視、轉變觀念、全員參與、“六要素”控制，持續提升火電企業燃料管理的標準化建設水平，確保碳排放報告的真實性、合規性、一致性和準確性，進一步提高碳排放報告質量，助力實現雙碳目標，保證企業健康可持續發展。