水泥行業(yè)溫室氣體排放核算方法學(xué)研究

＊楊貌 劉屹澤 陶彥峰 蘇春麗 謝紫銀

（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院有限公司 上海 200063）

氣候變化是21世紀(jì)對(duì)人類(lèi)和地球最大的環(huán)境威脅，全球人為溫室氣體排放是極端氣候事件增多的主要原因之一[1]。2018年后全球CO2排放年增長(zhǎng)率僅為0.1%，但中國(guó)CO2排放年增長(zhǎng)率仍高達(dá)2%以上[2]。水泥行業(yè)是我國(guó)碳排放權(quán)交易體系目前覆蓋的八個(gè)行業(yè)之一，其直接碳排放量占全球工業(yè)碳排放總量的1/4左右[3-4]。因此，水泥行業(yè)溫室氣體核算方法學(xué)的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)具有重要意義。

現(xiàn)有溫室氣體核算方法分為生產(chǎn)側(cè)核算和消費(fèi)側(cè)核算，生產(chǎn)側(cè)主要采用聯(lián)合國(guó)氣候變化政府間專家委員會(huì)的方法（IPCC法），消費(fèi)側(cè)主要使用生命周期評(píng)價(jià)法和投入產(chǎn)出法。生命周期評(píng)價(jià)法用于核算產(chǎn)品或服務(wù)整個(gè)生命周期過(guò)程[5]，投入產(chǎn)出法用于在行業(yè)或部門(mén)層級(jí)的核算[6]。水泥行業(yè)溫室氣體排放量以生產(chǎn)過(guò)程中的排放為主，因此本研究重點(diǎn)分析生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段產(chǎn)生的溫室氣體排放。國(guó)際上主要參考《組織層面溫室氣體排放與清除量化及報(bào)告規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱“ISO 14064”）和《溫室氣體核算體系：企業(yè)核算與報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“GHG Protocol”），利用這些核算方法可以幫助企業(yè)更全面的了解自身溫室氣體排放情況，制定減排計(jì)劃，同時(shí)在建立低碳數(shù)據(jù)搜集和披露體系，確保核算結(jié)果一致性等方面提供依據(jù)[7]。

2011年我國(guó)發(fā)布了《省級(jí)溫室氣體清單編制指南（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《省級(jí)清單》），對(duì)水泥行業(yè)的核算參數(shù)選擇、活動(dòng)水平數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)制、生產(chǎn)過(guò)程排放等方面提出了較為全面的要求。隨后，又發(fā)布了《中國(guó)水泥生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《行業(yè)指南》）和《溫室氣體排放核算與報(bào)告要求 第8部分：水泥生產(chǎn)企業(yè)》（以下簡(jiǎn)稱《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》）。我國(guó)水泥行業(yè)已初步建立溫室氣體監(jiān)測(cè)、報(bào)告和核查體系，但還存在完善空間，如摻配水泥生產(chǎn)工藝可產(chǎn)生5%～20%減排額度[8]，水泥生產(chǎn)中實(shí)施碳捕獲與封存可減排65%～70%[9]，而指南中缺少排放量抵消機(jī)制的規(guī)定及科學(xué)減排目標(biāo)設(shè)定的策略。

1.國(guó)內(nèi)外水泥行業(yè)溫室氣體核算方法學(xué)研究

（1）IPCC法。《IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》[10]（以下簡(jiǎn)稱《IPCC指南》）是當(dāng)前適用范圍最廣，應(yīng)用最普遍的溫室氣體排放核算方法，是各國(guó)制定國(guó)家溫室氣體清單的技術(shù)規(guī)范。根據(jù)《IPCC指南》建議，水泥行業(yè)需核算CO2、CH4和N2O排放。核算方法以通過(guò)活動(dòng)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的排放因子計(jì)算排放量為主[11]。

（2）GHG Protocol。GHG Protocol[12]廣泛應(yīng)用于歐美各國(guó)，水泥行業(yè)需核算CO2、CH4、N2O和HFCs排放，并提供了股權(quán)比例法和控制權(quán)法指導(dǎo)企業(yè)設(shè)定組織邊界。在運(yùn)營(yíng)邊界設(shè)定時(shí)引出了“范圍”的概念，范圍一為直接排放，包括生產(chǎn)過(guò)程中所有燃燒排放源產(chǎn)生的排放；范圍二和范圍三分別為企業(yè)外購(gòu)電力、熱力及企業(yè)價(jià)值鏈產(chǎn)生的排放。GHG Protocol提供了計(jì)算工具輔助表，幫助制定溫室氣體減排目標(biāo)。

（3）ISO 14064。ISO 14064[7]排放源核算范圍與GHG Protocol一致，但名稱類(lèi)別不同，在邊界范圍、溫室氣體減排量、目標(biāo)設(shè)定機(jī)制等方面與GHG Protocol相類(lèi)似，但在企業(yè)報(bào)告時(shí)，對(duì)目標(biāo)所涵蓋的期間、參考年、完成年、目標(biāo)的類(lèi)型（強(qiáng)度或絕對(duì)值）、目標(biāo)所包括的排放類(lèi)別等做了更詳細(xì)的規(guī)定。

（4）我國(guó)水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法學(xué)。《省級(jí)清單》由國(guó)家發(fā)改委發(fā)布，對(duì)包括水泥行業(yè)在內(nèi)的12種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的溫室氣體排放情景進(jìn)行了規(guī)定。此外，我國(guó)水泥生產(chǎn)企業(yè)主要參考《行業(yè)指南》[8]和《行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》[9]。根據(jù)兩者要求，目前化石燃料燃燒過(guò)程僅需核算CO2排放，其核算范圍包括燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、外購(gòu)電力和熱力等環(huán)節(jié)的排放，未包括“范圍三”。目前利用水泥窯協(xié)同處置各類(lèi)廢棄物的燃燒也包括生物質(zhì)碳，但我國(guó)《行業(yè)指南》僅考慮非生物質(zhì)碳燃燒產(chǎn)生情形，此外，指南中缺乏對(duì)目標(biāo)績(jī)效指標(biāo)制定的指導(dǎo)。

（5）其他溫室氣體排放核算方法學(xué)研究。其他核算方法研究方向體現(xiàn)在新模型的開(kāi)發(fā)和更準(zhǔn)確的排放因子獲取。陳俊文等[10]通過(guò)分析質(zhì)量和能量平衡并模擬工業(yè)代謝途徑，建立生產(chǎn)系統(tǒng)的微觀機(jī)制模型以更準(zhǔn)確地核算生產(chǎn)階段的CO2。周春磊等[11]使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建新的電力-碳耦合模型，數(shù)據(jù)量需求小且核算結(jié)果較準(zhǔn)確。

2.水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法學(xué)模型

現(xiàn)有的水泥行業(yè)溫室氣體核算方法在整體框架上大體一致，但在選擇核算邊界方法、核算內(nèi)容、排放因子選擇、目標(biāo)制定等方面存在差異。根據(jù)梳理我國(guó)水泥行業(yè)指南有以下改進(jìn)方向：一是可制定覆蓋N2O和CH4排放量的核算機(jī)制；二是推薦使用實(shí)測(cè)值或?qū)ふ移渌椒ǐ@取更準(zhǔn)確的排放因子；三是可建立數(shù)據(jù)質(zhì)量選擇評(píng)估機(jī)制，對(duì)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)級(jí)評(píng)分；四是溫室氣體相關(guān)抵消機(jī)制有待進(jìn)一步定義；五是企業(yè)應(yīng)設(shè)定溫室氣體績(jī)效目標(biāo)，履行減排責(zé)任。因此，本文建議水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法學(xué)模型如圖1所示。

圖1 本研究水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法學(xué)模型圖

（1）核算邊界。本文溫室氣體核算模型將核算邊界分為組織邊界和地理邊界。企業(yè)在明確組織邊界范圍時(shí)應(yīng)考慮如何使核算報(bào)告更好地適應(yīng)交易體系相關(guān)要求，并最大限度地反映公司對(duì)溫室氣體排放的實(shí)際控制能力。在地理邊界方面，建議統(tǒng)計(jì)邊界與能源統(tǒng)計(jì)邊界范圍相一致。

（2）溫室氣體種類(lèi)。核算的溫室氣體種類(lèi)應(yīng)包括CO2、CH4、N2O和HFCs。

（3）排放源分類(lèi)。按照我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，本研究核算范圍按圖2中的分類(lèi)劃定。目前未納入產(chǎn)品價(jià)值鏈的排放，但隨著國(guó)內(nèi)綠色供應(yīng)鏈的建立，后續(xù)研究應(yīng)逐步完善。

圖2 本研究溫室氣體核算排放源分類(lèi)

（4）抵消機(jī)制。溫室氣體抵消量為企業(yè)用核算邊界以外所產(chǎn)生的溫室氣體排放的減少量、碳匯，以碳減排量、碳配額、新建林業(yè)項(xiàng)目等碳匯量等形式用來(lái)補(bǔ)償或抵消來(lái)自企業(yè)邊界范圍內(nèi)的溫室氣體排放，購(gòu)買(mǎi)的綠電可抵扣外購(gòu)電力產(chǎn)生的排放。水泥行業(yè)在邊界范圍內(nèi)對(duì)化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2進(jìn)行捕集或通過(guò)地質(zhì)封存進(jìn)行儲(chǔ)存可在排放總量中予以扣減，應(yīng)用CCUS技術(shù)可經(jīng)第三方核證后扣減。實(shí)施抵消機(jī)制應(yīng)披露以下信息：抵消所涵蓋的時(shí)間范圍、量化抵消的方法、抵消的數(shù)額和單位、抵消類(lèi)型及是否經(jīng)過(guò)第三方核證等。

（5）核算方法。水泥行業(yè)企業(yè)的溫室氣體排放總量為排放總量扣除企業(yè)用以抵消的抵消量。按公式（1）計(jì)算。

式中：ECO2e—水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放披露總量，tCO2e；ECO2e排放—直接排放和間接排放總量，tCO2e，應(yīng)包括CO2、CH4、N2O和HFCS；DCO2e清除—用以抵消溫室氣體排放的抵消量，tCO2e。

CO2當(dāng)量即CO2e，換算應(yīng)乘以對(duì)應(yīng)全球增溫潛勢(shì)值（GWP）。根據(jù)IPCC要求，由于生物質(zhì)燃料的CO2排放被視為對(duì)氣候無(wú)影響，僅作為披露項(xiàng)，不計(jì)入企業(yè)溫室氣體排放總量中，具體的量化方法采用直接監(jiān)測(cè)法、排放因子法及質(zhì)量平衡法，企業(yè)應(yīng)選擇適宜的量化方式建立排放清單。

（6）績(jī)效指標(biāo)。本研究模型對(duì)基準(zhǔn)年數(shù)據(jù)和溫室氣體排放強(qiáng)度兩個(gè)績(jī)效指標(biāo)作要求。水泥行業(yè)企業(yè)應(yīng)使用具有代表性且可核實(shí)的報(bào)告邊界數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)年數(shù)據(jù)，也可設(shè)置連續(xù)多年平均。若因設(shè)施生產(chǎn)水平的變化而重新計(jì)算其基準(zhǔn)年數(shù)據(jù)，應(yīng)在清單中記錄變更情況，并重新按公式（1）計(jì)算。確立基準(zhǔn)年后，企業(yè)應(yīng)建立溫室氣體排放強(qiáng)度，即凈排放量與業(yè)務(wù)量（產(chǎn)品產(chǎn)量）的比值，按公式（2）計(jì)算。

式中：Ei—溫室氣體排放強(qiáng)度，tCO2e/t；ECO2e—水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放總量，tCO2e；P—業(yè)務(wù)量（產(chǎn)品產(chǎn)量），t，主要為水泥行業(yè)企業(yè)邊界范圍內(nèi)生產(chǎn)的合格產(chǎn)品。

（7）目標(biāo)制定。本研究模型對(duì)目標(biāo)制定也給出了一定指導(dǎo)，企業(yè)應(yīng)制定的績(jī)效目標(biāo)符合：至少應(yīng)該與全球升溫遠(yuǎn)低于2℃的減排路徑一致；努力根據(jù)全球溫升1.5℃的情景設(shè)定目標(biāo)；溫室氣體總量與強(qiáng)度指標(biāo)的要求應(yīng)符合當(dāng)?shù)靥歼_(dá)峰、碳中和相關(guān)的行動(dòng)方案、規(guī)劃文件或行業(yè)的要求。本研究減排目標(biāo)設(shè)定總體遵循《科學(xué)碳目標(biāo)設(shè)定手冊(cè)》[12]（以下簡(jiǎn)稱SBTi）和GHG Protocol，其路徑規(guī)劃如圖3所示。

圖3 水泥行業(yè)企業(yè)溫室氣體減排目標(biāo)設(shè)定路徑規(guī)劃圖

對(duì)于水泥行業(yè)企業(yè)，建議使用行業(yè)減排法（SDA），建議設(shè)置長(zhǎng)期目標(biāo)，并設(shè)置五年短期目標(biāo)，企業(yè)可根據(jù)當(dāng)前年產(chǎn)量、碳排量、基準(zhǔn)年、承諾期長(zhǎng)短與目標(biāo)年產(chǎn)量計(jì)算出目標(biāo)減排量，確定減排量后，將目標(biāo)分配至各部門(mén)，各部門(mén)可通過(guò)采用新技術(shù)、改造舊技術(shù)、提高運(yùn)行效率等措施控制溫室氣體排放量。

（8）質(zhì)量保證。為了保證企業(yè)溫室氣體排放的年度核算和報(bào)告的質(zhì)量，需建立一套完善的文件存檔和質(zhì)量保證制度，應(yīng)包括文件管理、質(zhì)量管理計(jì)劃、數(shù)據(jù)評(píng)估機(jī)制等多個(gè)方面，要求保存和維護(hù)與企業(yè)溫室氣體排放核算及報(bào)告相關(guān)的數(shù)據(jù)資料、證明文件。水泥行業(yè)企業(yè)需對(duì)與量化方法（數(shù)據(jù)和模型）相關(guān)的不確定性進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)定量評(píng)估無(wú)法進(jìn)行或沒(méi)有成本效益時(shí)，企業(yè)需要提供證明，并進(jìn)行定性評(píng)估。

3.結(jié)論

本研究在現(xiàn)有的核算框架基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了綜合性指標(biāo)系統(tǒng)建立的水泥行業(yè)溫室氣體核算方法學(xué)模型，能夠適應(yīng)水泥行業(yè)企業(yè)不同規(guī)模的需要，同時(shí)對(duì)水泥行業(yè)企業(yè)完善排放源梳理、選擇適宜的核算方法、建立全面的溫室氣體排放清單、制定關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)及管理溫室氣體風(fēng)險(xiǎn)并識(shí)別減排機(jī)會(huì)等方面提供一定研究基礎(chǔ)。該模型基于IPCC指南和GHG Protocol等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有可靠的理論基礎(chǔ)，且核算模型步驟較為完整，核算可行性較強(qiáng)。通過(guò)對(duì)水泥行業(yè)溫室氣體排放核算，可更好地了解水泥生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體排放情況，為制定減排政策提供科學(xué)依據(jù)。此外，該模型還可指導(dǎo)企業(yè)設(shè)定減排目標(biāo)，提供減排方案，幫助企業(yè)降低碳排放量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。