造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法研究

佟慶+秦旭映+張文婷

一、研究背景

2011年底，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》，提出了“探索建立碳排放交易市場(chǎng)”，“加快構(gòu)建國(guó)家、地方、企業(yè)三級(jí)溫室氣體排放核算工作體系，實(shí)行重點(diǎn)企業(yè)直接報(bào)送溫室氣體排放和能源消費(fèi)數(shù)據(jù)制度”等要求。造紙和紙制品業(yè)是中國(guó)的能耗大戶，涉及能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、廢水厭氧處理等多類溫室氣體排放機(jī)理，因此必將成為溫室氣體排放報(bào)告及碳排放交易的重要參與行業(yè)。

在國(guó)家發(fā)改委的組織下，清華大學(xué)與中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)合作，開(kāi)發(fā)了《中國(guó)造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》，是我國(guó)碳排放交易市場(chǎng)建設(shè)中的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作，對(duì)合理分配企業(yè)的碳排放權(quán)、保證市場(chǎng)的公平性具有十分重要的意義。

二、方法學(xué)的技術(shù)概要

（一）核算邊界

本方法的溫室氣體排放核算邊界，是以造紙和紙制品生產(chǎn)為主營(yíng)業(yè)務(wù)的獨(dú)立法人企業(yè)或視同法人單位。

（二）排放源

企業(yè)核算邊界內(nèi)的關(guān)鍵溫室氣體排放源包括：

1、燃料燃燒排放：煤炭、燃?xì)?、柴油等燃料在各種類型的固定或移動(dòng)燃燒設(shè)備（如鍋爐、窯爐、內(nèi)燃機(jī)等）中與氧氣充分燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放。

2、過(guò)程排放：指工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，除能源的使用以外所發(fā)生的物理變化或化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致溫室氣體排放。造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)所涉及的過(guò)程排放主要是部分企業(yè)外購(gòu)并消耗的石灰石（主要成分為碳酸鈣）發(fā)生分解反應(yīng)導(dǎo)致的二氧化碳排放。

3、廢水厭氧處理的甲烷排放：制漿造紙企業(yè)產(chǎn)生工業(yè)廢水，采用厭氧技術(shù)處理高濃度有機(jī)廢水時(shí)會(huì)產(chǎn)生甲烷排放。

4、凈購(gòu)入電力和熱力產(chǎn)生的排放：指企業(yè)凈購(gòu)入電力和凈購(gòu)入熱力所隱含的燃料燃燒產(chǎn)生的溫室氣體排放。此類排放實(shí)際發(fā)生在其他企業(yè)所控制的發(fā)電和供熱設(shè)施上。

（三）量化計(jì)算方法

企業(yè)的溫室氣體排放量是其各項(xiàng)排放源的排放量之和，按公式（1）計(jì)算。

EM = ΣEMi （1）

式中：EM—企業(yè)溫室氣體排放總量；EMi—企業(yè)核算邊界內(nèi)某項(xiàng)排放源的溫室氣體排放量；i—排放源類型，包括燃料燃燒、過(guò)程排放、廢水厭氧處理、外購(gòu)電力和外購(gòu)熱力等。按照以下內(nèi)容核算各類排放源的溫室氣體排放量。

1、燃料燃燒排放

燃料燃燒導(dǎo)致的二氧化碳排放量是企業(yè)核算和報(bào)告年度內(nèi)各種燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量的加總，按公式（2）計(jì)算：

■ （2）

式中：

E燃燒—核算和報(bào)告年度內(nèi)化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；ADi —核算和報(bào)告年度內(nèi)第i種化石燃料的活動(dòng)數(shù)據(jù)，單位為百萬(wàn)千焦（GJ）；EFi —第i種化石燃料的二氧化碳排放因子，單位為噸二氧化碳/百萬(wàn)千焦（tCO2/GJ）；i—化石燃料類型代號(hào)。

燃料燃燒的活動(dòng)數(shù)據(jù)是核算和報(bào)告年度內(nèi)各種燃料的消耗量與平均低位發(fā)熱量的乘積，按公式（3）計(jì)算：

ADi=NCVi×FCi （3）

式中：

ADi —核算和報(bào)告年度內(nèi)第i種化石燃料的活動(dòng)數(shù)據(jù)，單位為百萬(wàn)千焦（GJ）；

NCVi —核算和報(bào)告年度內(nèi)第i種燃料的平均低位發(fā)熱量，采用本指南附錄二所提供的推薦值；對(duì)固體或液體燃料，單位為百萬(wàn)千焦/噸（GJ/t）；對(duì)氣體燃料，單位為百萬(wàn)千焦/萬(wàn)立方米（GJ/萬(wàn)Nm3）；具備條件的企業(yè)可遵循《GB/T 213煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》、《GB/T 384石油產(chǎn)品熱值測(cè)定法》、《GB/T 22723天然氣能量的測(cè)定》等相關(guān)指南，開(kāi)展實(shí)測(cè)；

FCi —核算和報(bào)告年度內(nèi)第i種燃料的凈消耗量，采用企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)，相關(guān)計(jì)量器具應(yīng)符合《GB17167用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》要求；對(duì)固體或液體燃料，單位為噸（t）；對(duì)氣體燃料，單位為萬(wàn)立方米（萬(wàn)Nm3）。

燃料燃燒的二氧化碳排放因子按公式（4）計(jì)算：

■ （4）

式中：

EFi —第i種燃料的二氧化碳排放因子，單位為噸二氧化碳/百萬(wàn)千焦（tCO2/GJ）；CCi — 第i種燃料的單位熱值含碳量，單位為噸碳/百萬(wàn)千焦（tC/GJ），宜參考附錄二表1；OFi —第i種化石燃料的碳氧化率，宜參考附錄二表1；■—二氧化碳與碳的分子量之比。

2、過(guò)程排放

過(guò)程排放量是企業(yè)外購(gòu)并消耗的石灰石（主要成分為碳酸鈣）發(fā)生分解反應(yīng)導(dǎo)致的二氧化碳排放量，按公式（5）計(jì)算。

E過(guò)程 = L × EF石灰 （5）

式中：E過(guò)程—核算和報(bào)告年度內(nèi)的過(guò)程排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；L —核算和報(bào)告年度內(nèi)的石灰石原料消耗量，采用企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)，單位為噸（t）；EF石灰—煅燒石灰石的二氧化碳排放因子，單位為噸二氧化碳/噸石灰石（tCO2/t石灰石），采用推薦值0.405噸二氧化碳/噸石灰石。

3、凈購(gòu)入電力產(chǎn)生的排放

企業(yè)購(gòu)入的電力消費(fèi)所對(duì)應(yīng)的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)二氧化碳排放量按公式（6）計(jì)算：

E電=AD電×EF電 （6）

式中：E電 —購(gòu)入的電力所對(duì)應(yīng)的電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；AD電 —核算和報(bào)告年度內(nèi)的凈外購(gòu)電量，單位為兆瓦時(shí)（MWh），是企業(yè)購(gòu)買的總電量扣減企業(yè)外銷的電量，活動(dòng)數(shù)據(jù)以企業(yè)的電表記錄的讀數(shù)為準(zhǔn)，也可采用供應(yīng)商提供的電費(fèi)發(fā)票或者結(jié)算單等結(jié)算憑證上的數(shù)據(jù)；EF電 —根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)地及目前的東北、華北、華東、華中、西北、南方電網(wǎng)劃分，選用國(guó)家主管部門最近年份公布的相應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)排放因子，單位為噸二氧化碳/兆瓦時(shí)（tCO2/MWh）。

4、凈購(gòu)入熱力產(chǎn)生的排放

企業(yè)購(gòu)入的熱力消費(fèi)所對(duì)應(yīng)的熱力生產(chǎn)環(huán)節(jié)二氧化碳排放量按公式（7）計(jì)算。

E熱=AD熱×EF熱 （7）

式中：E熱 —購(gòu)入的熱力所對(duì)應(yīng)的熱力生產(chǎn)環(huán)節(jié)二氧化碳排放量，單位為噸二氧化碳（tCO2）；AD熱 —核算和報(bào)告年度內(nèi)的凈外購(gòu)熱力，單位為百萬(wàn)千焦（GJ），是企業(yè)購(gòu)買的總熱力扣減企業(yè)外銷的熱力，活動(dòng)數(shù)據(jù)以企業(yè)的熱力表記錄的讀數(shù)為準(zhǔn)，也可采用供應(yīng)商提供的熱力費(fèi)發(fā)票或者結(jié)算單等結(jié)算憑證上的數(shù)據(jù)；EF熱 —年平均供熱排放因子，單位為噸二氧化碳/百萬(wàn)千焦（tCO2/GJ），可取推薦值0.11tCO2/GJ，也可采用政府主管部門發(fā)布的官方數(shù)據(jù)。

5、廢水厭氧處理的排放

企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水經(jīng)厭氧處理導(dǎo)致的甲烷排放量計(jì)算公式如下：

■（8）

式中，EGHG_廢水—廢水厭氧處理過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳排放當(dāng)量，單位為噸二氧化碳當(dāng)量（tCO2e）；■—甲烷的全球變暖潛勢(shì)（GWP）值，根據(jù)《省級(jí)溫室氣體清單編制指南（試行）》，取21。

■ （9）

式中：■—廢水厭氧處理過(guò)程甲烷排放量（千克）；TOW—廢水厭氧處理去除的有機(jī)物總量（千克COD）；S—以污泥方式清除掉的有機(jī)物總量（千克COD）；EF—甲烷排放因子（千克甲烷/千克COD）；R—甲烷回收量（千克甲烷）；活動(dòng)水平數(shù)據(jù)包括廢水厭氧處理去除的有機(jī)物總量（TOW）、以污泥方式清除掉的有機(jī)物總量（S）以及甲烷回收量（R）。

（1）廢水厭氧處理去除的有機(jī)物總量（TOW）數(shù)據(jù)獲取

如果企業(yè)有廢水厭氧處理系統(tǒng)去除的COD統(tǒng)計(jì)，可直接作為TOW的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有去除的COD統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，則采用公式（10）計(jì)算：

■（10）

式中：W—厭氧處理過(guò)程產(chǎn)生的廢水量（立方米），采用企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)；CODin —厭氧處理系統(tǒng)進(jìn)口廢水中的化學(xué)需氧量濃度（千克COD/立方米），采用企業(yè)檢測(cè)值的平均值；CODout —厭氧處理系統(tǒng)出口廢水中的化學(xué)需氧量濃度（千克COD/立方米），采用企業(yè)檢測(cè)值的平均值。

（2）以污泥方式清除掉的有機(jī)物總量（S）數(shù)據(jù)獲取

采用企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)。若企業(yè)無(wú)法統(tǒng)計(jì)以污泥方式清除掉的有機(jī)物總量，可使用缺省值為零。

（3）甲烷回收量（R）數(shù)據(jù)獲取

采用企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)，或根據(jù)企業(yè)臺(tái)賬、統(tǒng)計(jì)報(bào)表來(lái)確定。采用公式（11）計(jì)算排放因子：

EF=Bo*MCF （11）

對(duì)于廢水厭氧處理系統(tǒng)的甲烷最大生產(chǎn)能力Bo，優(yōu)先使用國(guó)家最新公布的數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有，則采用本指南的推薦值0.25千克甲烷/千克COD。對(duì)于甲烷修正因子MCF，具備條件的企業(yè)可開(kāi)展實(shí)測(cè)，或委托有資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，或采用本指南的推薦值0.5。

三、關(guān)鍵問(wèn)題及解決

（一）中國(guó)造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)是否涉及碳酸鈉分解的排放

國(guó)外可能有少量堿法制漿企業(yè)采用純堿（碳酸鈉）作為原料，發(fā)生碳酸鹽分解反應(yīng)，排放二氧化碳，因此歐盟的溫室氣體排放監(jiān)測(cè)報(bào)告與核查指令中包括了這種排放類別。但我國(guó)的堿法制漿企業(yè)基本不采用碳酸鈉作為原料，在生產(chǎn)工藝和原料方面與國(guó)外存在較大差別，不會(huì)導(dǎo)致此類過(guò)程排放。

（二）如何考慮廢水處理所導(dǎo)致的氧化亞氮排放

造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)廢水處理所導(dǎo)致的氧化亞氮排放不足企業(yè)總排放量的1%，因此本方法予以忽略。

（三）本指南所提供的石灰石分解排放因子推薦值為何略低于政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）和歐盟缺省值

IPCC和歐盟缺省值為石灰石原料純度和分解率均為100%情況下的理論值；但經(jīng)企業(yè)調(diào)研和專家咨詢，了解到我國(guó)石灰石原料純度和分解率達(dá)不到100%，企業(yè)生產(chǎn)記錄數(shù)據(jù)在95%左右，因此本指南根據(jù)我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行了修正。

〔本研究受到“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“我國(guó)主要行業(yè)溫室氣體檢測(cè)與核算技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2012BAC20B11）支持〕

（佟慶，1977年生，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院高級(jí)工程師。研究方向：應(yīng)對(duì)全球氣候變化戰(zhàn)略與政策研究。秦旭映，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院工程師。張文婷，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院工程師）