生物質(zhì)廢棄物熱電聯(lián)產(chǎn)溫室氣體減排量核算及討論分析

夏磊 劉慧 梁詩敏 龍建玲 許紫荊 羅漪楊 廖汶文

(廣州綠石碳科技股份有限公司，廣東 廣州 510630)

我國作為全球最大的溫室氣體排放國家，為更好地應(yīng)對和引領(lǐng)全球氣候變化、履行大國責(zé)任，通過積極建設(shè)碳排放權(quán)交易市場控制二氧化碳排放[1]。2011年，我國正式啟動(dòng)碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作，批準(zhǔn)北京、天津、上海、重慶、廣東、湖北和深圳等地開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作[2]。2016年底，福建市場啟動(dòng)交易，成為國內(nèi)第8個(gè)地方碳市場。2021年7月，全國碳市場正式開始上線交易。全國碳市場覆蓋規(guī)模約為45億t二氧化碳，約占全國碳排放的40%左右，地方碳市場覆蓋了約13億t二氧化碳[3]。

我國溫室氣體自愿減排交易制度借鑒了國際清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)開展溫室氣體自愿減排機(jī)制[4]。2012年，國家發(fā)展改革委頒布了《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》[5]，明確了主管部門和管理范圍，制定了溫室氣體自愿減排方法學(xué)、項(xiàng)目、減排量、交易機(jī)構(gòu)、審定和核證機(jī)構(gòu)申請備案的要求和程序等。經(jīng)核證的自愿減排量(CCER)作為碳市場的重要補(bǔ)充，可用于重點(diǎn)排放單位進(jìn)行履約，但不同碳市場對于抵消比例和要求均有所不同。截至2021年8月，全國碳市場以及各地方碳市場累計(jì)成交CCER約3.2億t，其中廣東和上海碳市場成交量占比過半[4]。

溫室氣體自愿減排方法學(xué)是指用于自愿減排項(xiàng)目基本信息描述、額外性論證、基準(zhǔn)線確定、減排量計(jì)算、監(jiān)測計(jì)劃制定等的技術(shù)指南[5]，由國家主管部門委托相關(guān)技術(shù)專家評估后予以備案，目前CCER方法學(xué)來源包括國際CDM項(xiàng)目方法學(xué)的轉(zhuǎn)化和國內(nèi)自主開發(fā)的方法學(xué)，其中國際CDM項(xiàng)目方法學(xué)的轉(zhuǎn)化占大多數(shù)。目前，我國已累計(jì)備案自愿減排方法學(xué)約200個(gè)[6]，涉及可再生能源利用、碳匯造林、生物質(zhì)利用、固體廢棄物處理、甲烷利用、天然氣利用、公共交通、建筑、農(nóng)業(yè)等諸多行業(yè)領(lǐng)域。《CM-075-V01生物質(zhì)廢棄物熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目(第1版)》作為備案的方法學(xué)之一，主要適用于燃燒(或摻燒)生物質(zhì)的熱電廠項(xiàng)目活動(dòng)。本文以東北某生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目為例，根據(jù)方法學(xué)CM-075-V01，通過核算邊界確定，計(jì)算基準(zhǔn)線排放量、項(xiàng)目活動(dòng)排放量、項(xiàng)目總減排量，討論和分析了該方法學(xué)的適用性，給出了方法學(xué)從核算層面簡化和優(yōu)化的建議。

1 項(xiàng)目概況

該生物質(zhì)能熱電項(xiàng)目為新建生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，目的是通過有效利用當(dāng)?shù)亟斩挼绒r(nóng)林生物質(zhì)廢棄物發(fā)電和區(qū)域供熱，替代以化石燃料為主的東北電網(wǎng)電量及燃煤鍋爐的供熱，從而滿足當(dāng)?shù)仉娏蜔崃Φ男枨螅瑫r(shí)避免生物質(zhì)腐爛產(chǎn)生的甲烷排放，減少溫室氣體的排放。項(xiàng)目建設(shè)2臺75t·h-1高溫高壓生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐，配套2臺15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組。項(xiàng)目年年發(fā)電量預(yù)計(jì)200000MWh，廠用電量20000MWh，供電量為180000MWh，供熱量1200000GJ。項(xiàng)目活動(dòng)預(yù)計(jì)年消耗柴油50t，消耗生物質(zhì)廢棄物干重250000t、濕重312500t，生物質(zhì)熱值約為0.015TJ·t-1干基，運(yùn)輸半徑約50km。

2 核算邊界

項(xiàng)目活動(dòng)為新建生物質(zhì)熱電廠，根據(jù)方法學(xué)和本項(xiàng)目的情況，項(xiàng)目邊界的空間范圍包括：項(xiàng)目活動(dòng)-發(fā)電廠；項(xiàng)目電廠所在的電力系統(tǒng)(電網(wǎng))中的所有電廠；生物質(zhì)運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目現(xiàn)場的路徑；生物質(zhì)廢棄物棄置和腐爛的地點(diǎn)；項(xiàng)目產(chǎn)生的蒸汽提供給當(dāng)?shù)氐挠脩簟＞唧w涵蓋的排放源包括：基準(zhǔn)線發(fā)電和供熱排放的CO2、基準(zhǔn)線生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放的CH4、項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放的CO2、項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物場外運(yùn)輸產(chǎn)生的CO2、項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物燃燒的CH4。

確定基準(zhǔn)線和項(xiàng)目排放時(shí)項(xiàng)目邊界包括或排除的溫室氣體排放源如表1所示。

表1 項(xiàng)目邊界內(nèi)應(yīng)包含或排除的排放源

3 減排量核算

公式：

項(xiàng)目減排量=基準(zhǔn)線排放量-項(xiàng)目活動(dòng)排放量

其中，基準(zhǔn)線排放量=基準(zhǔn)線發(fā)電和供熱排放+基準(zhǔn)線生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放；項(xiàng)目活動(dòng)排放量=項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放、項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物場外運(yùn)輸排放、項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物燃燒排放。

3.1 基準(zhǔn)線排放量

3.1.1 基準(zhǔn)線發(fā)電排放

項(xiàng)目年發(fā)電量預(yù)計(jì)200000MWh，廠用電量20000MWh，供電量180000MWh，電力排放因子根據(jù)最新年度《減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》取區(qū)域電網(wǎng)排放因子0.6612tCO2·MWh-1。

基準(zhǔn)線發(fā)電排放量=年供電量×電力排放因子=119016tCO2

3.1.2 基準(zhǔn)線供熱排放

項(xiàng)目年供熱量預(yù)計(jì)1200000GJ，鍋爐效率取85%缺省值，燃煤CO2排放因子取缺省值0.0946tCO2·GJ-1。

基準(zhǔn)線供熱排放量=年供熱量/鍋爐效率×燃煤CO2排放因子=133553tCO2

3.1.3 基準(zhǔn)線生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放

項(xiàng)目年消耗生物質(zhì)干重250000t，甲烷排放因子取缺省值用0.001971tCH4·t-1，甲烷的全球變暖潛值為25tCO2·tCH4-1。

基準(zhǔn)線生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放量=年消耗生物質(zhì)量×甲烷排放因子×甲烷全球變暖潛值=供熱量/鍋爐效率×燃煤CO2排放因子=12319tCO2

3.2 項(xiàng)目活動(dòng)排放量

3.2.1 項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放

項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料主要為鍋爐點(diǎn)火用柴油，年消耗量約為50t，柴油熱值取缺省值43.3GJ·t-1，排放因子取缺省值0.0748tCO2·GJ-1。

項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放量=柴油消耗量×柴油熱值×排放因子==162tCO2

3.2.2 項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物場外運(yùn)輸排放

項(xiàng)目活動(dòng)預(yù)計(jì)年消耗生物質(zhì)廢棄物干重250000t、濕重312500t，運(yùn)輸半徑約50km。運(yùn)輸重量應(yīng)考慮濕重312500t，同時(shí)考慮車輛往返，平均運(yùn)輸距離約為100km。運(yùn)輸車輛的平均CO2排放因子取缺省值245gCO2·tkm-1。

項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物場外運(yùn)輸排放量=生物質(zhì)廢棄物濕重×平均運(yùn)輸距離×運(yùn)輸車輛的平均CO2排放因子=7656tCO2

3.2.3 項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物燃燒排放

項(xiàng)目年消耗生物質(zhì)干重250000t，生物質(zhì)熱值根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況約為0.015TJ·t-1干基，甲烷排放因子取缺省值0.0411t·TJ-1，甲烷的全球變暖潛值為25tCO2·tCH4-1。

項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物燃燒排放量=年消耗生物質(zhì)量×生物質(zhì)熱值×甲烷排放因子×甲烷全球變暖潛值=3853tCO2

3.3 項(xiàng)目減排量

項(xiàng)目減排量=基準(zhǔn)線排放量-項(xiàng)目活動(dòng)排放量=基準(zhǔn)線發(fā)電和供熱排放+基準(zhǔn)線生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放-項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放-項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物場外運(yùn)輸排放-項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物燃燒排放=253216tCO2

4 討論與建議

4.1 核算范圍的簡化

根據(jù)上述案例核算結(jié)果可以看出，基準(zhǔn)線排放量，發(fā)電和供熱排放占比95%以上，生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放占比不到5%；項(xiàng)目活動(dòng)排放量中，生物質(zhì)廢棄物場外運(yùn)輸排放占比最高，約為65.60%，其次為生物質(zhì)廢棄物燃燒排放，約為33.01%，現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放占比不到2%。從排放量占比來看，如果考慮簡化核算，基準(zhǔn)線生物質(zhì)無控燃燒或腐爛排放以及項(xiàng)目活動(dòng)現(xiàn)場消耗的化石燃料燃燒排放可以忽略，但考慮到排放源信息一致性，項(xiàng)目活動(dòng)生物質(zhì)廢棄物燃燒排放也應(yīng)該忽略。綜合以上考慮，按簡化后的核算范圍，核算的減排量為244913tCO2，原減排量為253216tCO2，相對而言也是保守的，符合減排項(xiàng)目核算原則。

4.2 核算方法的優(yōu)化

對于減排量的核算過程中，基準(zhǔn)線排放是占比較大的，也是影響最終減排量的關(guān)鍵。基準(zhǔn)線排放中，發(fā)電和供熱排放占比95%以上。發(fā)電和供熱排放量的核算方法原理相同，都是采用排放因子法，其中基準(zhǔn)線發(fā)電排放量=年供電量×電力排放因子，基準(zhǔn)線供熱排放量=年供熱量/鍋爐效率×燃煤CO2排放因子，公式中年供電量和年供熱量為項(xiàng)目設(shè)計(jì)值或?qū)崪y值，電力排放因子、鍋爐效率、燃煤CO2排放因子均采用缺省值。

發(fā)電排放量核算中，電力排放因子采用的是主管部門公布的年度減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子。該排放因子分區(qū)域電網(wǎng)，以2019年度而言，對于相同的生物質(zhì)項(xiàng)目，東北電網(wǎng)和南方電網(wǎng)排放因子差異約為0.15tCO2·MWh-1，相差了近20%，對于發(fā)電量大的項(xiàng)目其減排量差異將會很大。建議在排放因子方面，可以考慮采用全國統(tǒng)一的平均電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子，這樣更能體現(xiàn)公平性。同時(shí)考慮科學(xué)性，建議主管部門每年更新減排項(xiàng)目電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子，近年來我國電力結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量和消納比例不斷提升，每年更新更符合更能夠及時(shí)準(zhǔn)確客觀評估減排效應(yīng)。

供熱排放量核算中，鍋爐效率、燃煤CO2排放因子均采用缺省值。方法學(xué)考慮的基準(zhǔn)線情景為燃煤鍋爐直接供熱，所以根據(jù)供熱量、鍋爐效率、燃煤CO2排放因子去計(jì)算基準(zhǔn)線情景排放量。實(shí)際情況中，純供熱的情景不多，大多數(shù)還是燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)。對于燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)，該核算方法適用性就不是十分準(zhǔn)確。建議對于供熱排放量的核算可以更為簡化，參考現(xiàn)在碳市場熱力排放量的核算，跟電力一樣，給出年度減排項(xiàng)目熱力排放因子，這樣核算更簡化，也避免核算方法不適用于實(shí)際場景的情況發(fā)生。