火電企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)管理研究

邵媛

(華電國(guó)際電力股份有限公司 技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014)

0 引言

國(guó)家于2015年開展2013—2015年火電行業(yè)碳盤查，掌握了火電行業(yè)的碳排放水平，并于2017年5月下發(fā)了《電力行業(yè)碳交易市場(chǎng)配額分配方案(討論稿)》，計(jì)劃于2017年開展全國(guó)碳排放交易，而碳排放數(shù)據(jù)是碳排放交易的基礎(chǔ)。對(duì)于火電企業(yè)，碳排放數(shù)據(jù)涉及化石燃料燃燒排放活動(dòng)水平、排放因子、燃料消耗量、低位發(fā)熱量、單位熱值含碳量、碳氧化率等相當(dāng)多的數(shù)據(jù)，如何從這么多的數(shù)據(jù)中選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)，以及如何從根本上降低碳排放強(qiáng)度是火電企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)管理的重點(diǎn)。

1 碳排放量管理

通過對(duì)燃煤機(jī)組燃煤、燃油、脫硫、凈購入電力生成二氧化碳分別進(jìn)行核算，得到二氧化碳排放比例，見表1。

表1 燃煤機(jī)組各環(huán)節(jié)二氧化碳生成比例 %

從表1可以看出，99%以上的二氧化碳是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的[1]，因此，本節(jié)主要考慮燃煤參數(shù)對(duì)碳排放量的影響。根據(jù)《中國(guó)發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《指南》)要求，發(fā)電企業(yè)產(chǎn)生的碳排放量計(jì)算公式為[2]

E=FC×NCV×EF，

(1)

EF=CC×OF×44/12 ，

(2)

CC=C/NCV，

(3)

(4)

式中：E為燃煤產(chǎn)生的二氧化碳排放量，t；FC為燃煤量，t；NCV為燃煤的平均低位發(fā)熱量，kJ/kg；EF為燃煤排放因子，tCO2/TJ；CC為燃煤月平均單位熱值含碳量，tC/TJ；OF為燃煤的碳氧化率，%；C為燃煤的月平均元素碳含量，%；G渣，G灰分別為全年的爐渣、飛灰產(chǎn)量，t；C渣，C灰分別為爐渣、飛灰的平均含碳量，%；η除塵為除塵效率，%。

碳排放量主要由以下幾個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)決定[3]：燃煤量(皮帶秤計(jì)量得到)、燃煤碳元素含量(可每日測(cè)量通過加權(quán)平均得到月均值，也可測(cè)量月縮分后的煤樣直接得到)、碳氧化率(可直接測(cè)量，也可采用缺省值)、爐渣產(chǎn)量和爐渣含碳量、飛灰產(chǎn)量和飛灰含碳量、其他燃料碳排放量、凈購入電力。

數(shù)據(jù)管理的過程是選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)的過程，在不改變實(shí)際情況的條件下，使碳排放量最小，配額量最大，為企業(yè)爭(zhēng)取利益。統(tǒng)計(jì)碳排放量時(shí)，在參數(shù)選取中容易出現(xiàn)以下幾點(diǎn)錯(cuò)誤。

1.1 碳氧化率選取錯(cuò)誤

根據(jù)《指南》要求，燃煤的碳氧化率可以采用實(shí)測(cè)值，也可以采用《指南》推薦值，但如果要用實(shí)測(cè)值，企業(yè)需要對(duì)灰渣量、含碳量、除塵效率等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由式(1)～(4)可以看出，燃煤碳氧化率越高，排放的二氧化碳量越多，因此僅就計(jì)算碳排放量來說，碳氧化率越低越好，當(dāng)監(jiān)測(cè)的碳氧化率高于默認(rèn)值(98.00%)時(shí)，可以考慮選擇默認(rèn)值。某電廠碳氧化率選取情況見表2，該電廠2015年度核查采用飛灰、爐渣的銷售量代替產(chǎn)量計(jì)算碳氧化率，計(jì)算出的碳氧化率為99.88%，比默認(rèn)值98.00%高出許多，究其原因是灰渣銷售量和實(shí)際產(chǎn)生量的偏差較大，這種情況就應(yīng)該采用默認(rèn)值計(jì)算。

1.2 對(duì)產(chǎn)量的定義不明確

根據(jù)要求，對(duì)于純發(fā)電企業(yè)，供電量=發(fā)電量-廠用電量；對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，供電量=發(fā)電量-發(fā)電廠用電量。將供電量當(dāng)做上網(wǎng)電量或熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組將供電量當(dāng)做“發(fā)電量-綜合廠用電量”進(jìn)行計(jì)算，都會(huì)導(dǎo)致供電量減少，影響配額分配。如某電廠2015年供電量統(tǒng)計(jì)偏差59 913.89 MW·h，按供熱比0.042計(jì)算，配額分配減少約5萬t，假設(shè)市場(chǎng)上配額價(jià)格為40元/t，直接造成廠里經(jīng)濟(jì)損失200萬元。具體情況見表3。

表2 碳氧化率選取錯(cuò)誤

表3 產(chǎn)量數(shù)值選取錯(cuò)誤

表4 平均低位發(fā)熱量選取不當(dāng)

1.3 分機(jī)組參數(shù)與全廠綜合值選取不當(dāng)

分機(jī)組的熱值、單位熱值含碳量、碳氧化率等參數(shù)，理論上如果企業(yè)實(shí)現(xiàn)了分開監(jiān)測(cè)，應(yīng)優(yōu)先使用分機(jī)組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如果沒有分開監(jiān)測(cè)，則用全廠綜合值。某電廠平均低位發(fā)熱量選取見表4，該電廠有分機(jī)組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但實(shí)際采用的是全廠綜合熱值，這種取值方法導(dǎo)致全廠總排放量增多。

1.4 其他問題

出現(xiàn)的其他問題有機(jī)組類型填寫不正確、凈購入電力填寫不正確、電網(wǎng)排放因子取值不正確、生產(chǎn)用油與移動(dòng)源用油未區(qū)分等，這些問題都會(huì)導(dǎo)致碳排放量統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，在碳排放統(tǒng)計(jì)過程中，《指南》明確的參數(shù)要嚴(yán)格按照《指南》選取，《指南》未明確的地方可根據(jù)實(shí)際情況選擇有利于企業(yè)的參數(shù)。

2 碳排放配額的管理

這里的管理分兩部分，一部分是發(fā)放的配額怎么管理，一部分是怎么通過數(shù)據(jù)報(bào)送爭(zhēng)取更多的配額。由于前一部分主要涉及交易的問題，在這里不進(jìn)行詳細(xì)說明，主要說明后一部分。

配額是國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)通過一定規(guī)則發(fā)放給企業(yè)的，目前國(guó)家電力行業(yè)碳排放分配方法已經(jīng)出臺(tái)。影響碳排放配額分配的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是：分配基準(zhǔn)值，由機(jī)組類型決定(主要是裝機(jī)容量和壓力參數(shù))，裝機(jī)容量越大，基準(zhǔn)值越小，壓力參數(shù)越高，基準(zhǔn)值越?。还╇娏?；供熱量[4]。

《全國(guó)碳交易市場(chǎng)配額分配方案(討論稿)》制定的分配方案如下：配額分配總量=供電配額總量+供熱配額總量，其中供電配額總量=供電量×排放基準(zhǔn)×冷卻方式修正系數(shù)×供熱量修正系數(shù)×燃料熱值修正系數(shù)。排放基準(zhǔn)根據(jù)壓力、機(jī)組容量和燃料類型分了11個(gè)類型，各類型有不同的排放基準(zhǔn)值。冷卻方式修正系數(shù)和燃料熱值修正系數(shù)對(duì)于絕大部分機(jī)組來說，都是固定的，唯一變化的是供熱量修正系數(shù)。燃煤電廠供熱量修正系數(shù)為1-0.25×供熱比，可以看出，供熱比會(huì)影響供電配額分配量。

2.1 同一機(jī)組煤耗拆分對(duì)供電碳排放配額的影響

根據(jù)DL/T 904—2015《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》要求，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱比可以根據(jù)供熱量/(主蒸汽流量×主蒸汽焓-鍋爐給水流量×鍋爐給水焓)計(jì)算，也可以按照(供熱煤耗×供熱量)/(供熱煤耗×供熱量+供電煤耗×供電量)計(jì)算，但由于前一種方法不方便計(jì)量，絕大部分還是根據(jù)后一種方法計(jì)算供熱比。因此，總煤量、供電量、供熱量一定，主要是供熱煤耗和供電煤耗的分?jǐn)傆绊懱寂漕~的分配。目前，供熱煤耗一般認(rèn)定為40 g/(kW·h)左右，剩下的煤耗由供電承擔(dān)，這種拆分方法相當(dāng)于熱電聯(lián)產(chǎn)效率提高的部分讓利給供電，供熱量越大的機(jī)組供電煤耗就越低，導(dǎo)致供電排放強(qiáng)度就越低，當(dāng)實(shí)際供熱煤耗比認(rèn)定的低時(shí)，降低的煤耗歸了供電，這會(huì)導(dǎo)致供熱比增加，配額量減少。以某臺(tái)機(jī)組為例計(jì)算，該機(jī)組實(shí)際供熱煤耗約為36 g/(kW·h)，但仍認(rèn)定供熱煤耗為40 g/(kW·h)，最終導(dǎo)致2013—2015年配額總量減少10 737 t。具體情況見表5。

表5 煤耗拆分對(duì)供電碳配額的影響計(jì)算

注：“認(rèn)定”指按認(rèn)定供熱煤耗核算，“實(shí)際”指按實(shí)際供熱煤耗核算。

從表5中可以得出結(jié)論：(1)當(dāng)實(shí)際計(jì)算的供熱煤耗比認(rèn)定的小時(shí)，供熱煤耗按低計(jì)，供熱比會(huì)降低，對(duì)配額分配更有利；(2)供熱煤耗按低計(jì)，則供電煤耗會(huì)增加，供電碳排放強(qiáng)度也會(huì)增加；(3)供熱量越多，供熱比越高，按照供熱煤耗低計(jì)算比原計(jì)算減少的供熱比更多，相應(yīng)配額分配會(huì)更多，因此供熱量多的機(jī)組更應(yīng)注意煤耗的拆分；(4)同一臺(tái)機(jī)組，供電量相差不多，供熱量增加，供熱比增加，供電碳排放強(qiáng)度及供熱碳排放強(qiáng)度均增加。

2.2 不同機(jī)組供電煤耗拆分對(duì)供電碳排放配額的影響

目前，電廠經(jīng)常存在機(jī)組耗煤量未分爐計(jì)量的情況，一般來說，供熱部分的煤耗由供熱全部承擔(dān)，剩下的煤耗分別拆分到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和純發(fā)電機(jī)組。以某2臺(tái)330 MW機(jī)組(一臺(tái)為熱電聯(lián)產(chǎn)(#3機(jī)組)、一臺(tái)為純發(fā)電機(jī)組(#4機(jī)組))為例，研究在總煤耗量確定的情況下如何拆分機(jī)組煤耗對(duì)配額分配更有利。未分?jǐn)偱c分?jǐn)偨o#3機(jī)組3 g，10 g供電煤耗對(duì)供電碳排放配額的影響見表6。

從表6中可以得出結(jié)論：(1)供電煤耗拆分到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組越多，供熱比越低，有利于總體獲得越多的配額；(2)供電煤耗拆分到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組多，會(huì)導(dǎo)致熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供電碳排放強(qiáng)度增加，純發(fā)電機(jī)組供電碳排放強(qiáng)度降低；(3)供電煤耗的拆分對(duì)配額影響并不是很大，當(dāng)拆分給熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供電煤耗增加10 g時(shí)，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組配額僅增加400多t，純發(fā)電機(jī)組不增加，主要原因是10 g的供電煤耗占比較少，對(duì)配額影響也較小。

火電企業(yè)的機(jī)組類型、供電量和供熱量確定后，實(shí)際上只有供熱比變化會(huì)影響企業(yè)的碳配額，而主要是供電、供熱煤耗在一定程度上影響供熱比的大小，本節(jié)通過對(duì)同一機(jī)組供電、供熱煤耗的拆分，以及不同機(jī)組供電煤耗拆分對(duì)供電碳排放配額影響的數(shù)據(jù)挖掘，指導(dǎo)企業(yè)如何對(duì)機(jī)組煤耗進(jìn)行拆分才能獲得更多的碳配額。

3 影響碳排放強(qiáng)度的關(guān)鍵參數(shù)

降低機(jī)組碳排放水平的關(guān)鍵是降低單位產(chǎn)量下的碳排放強(qiáng)度，通過分析一定周期內(nèi)機(jī)組碳排放強(qiáng)度變化，并分析煤耗、供熱比對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響，進(jìn)一步指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整或升級(jí)改造。

3.1 煤耗對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響

表6 不同機(jī)組供電煤耗拆分對(duì)供電碳排放配額的影響

通過對(duì)13臺(tái)300 MW級(jí)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組2016年供電碳排放數(shù)據(jù)及供電煤耗的跟蹤分析，得出供電碳排放強(qiáng)度和供電煤耗的關(guān)系趨勢(shì)如圖1所示。由圖1可以看出，供電碳排放強(qiáng)度與供電煤耗趨勢(shì)基本一致，第11臺(tái)機(jī)組供電碳排放強(qiáng)度最低，其供電煤耗也最低，因此，降低供電碳排放強(qiáng)度的關(guān)鍵在于采取運(yùn)行優(yōu)化或節(jié)能改造措施提高機(jī)組降耗水平。

圖1 供電碳排放強(qiáng)度和供電煤耗的關(guān)系趨勢(shì)

3.2 供熱比對(duì)碳排放強(qiáng)度的影響

通過對(duì)該13臺(tái)機(jī)組2016年供電碳排放數(shù)據(jù)及熱電比的跟蹤分析，供電碳排放強(qiáng)度和供熱比的關(guān)系趨勢(shì)如圖2所示。由圖2可以看出，供電碳排放強(qiáng)度與供熱比趨勢(shì)是相反的，即供熱比越高，供電排放強(qiáng)度越低，說明供熱改造或提高機(jī)組供熱量對(duì)于降低機(jī)組碳排放強(qiáng)度、降低機(jī)組能耗是有利的。

圖2 供電碳排放強(qiáng)度和供熱比的關(guān)系趨勢(shì)

降低煤耗或提高供熱比都會(huì)降低機(jī)組碳排放強(qiáng)度，在產(chǎn)量(供電量或供熱量)一定的情況下，碳排放強(qiáng)度越低，碳排放量越小，在碳交易市場(chǎng)中企業(yè)越處于有利的地位，因此，采取措施降低煤耗或提高供熱比，才是提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段[5]。

4 結(jié)束語

國(guó)家開展碳排放交易的最終目的是減緩因二氧化碳排放導(dǎo)致的全球變暖，全國(guó)統(tǒng)一碳交易市場(chǎng)后，隨著政府對(duì)碳配額逐漸收緊，碳價(jià)將會(huì)逐步上升，公司配額總量也會(huì)逐步降低，配額富余企業(yè)也可能成為短缺企業(yè)，導(dǎo)致公司需要付出更多成本購買配額。碳交易并不能改變企業(yè)二氧化碳排放總量，從長(zhǎng)期看，無論是配額富余企業(yè)還是短缺企業(yè)，均應(yīng)考慮通過降低能耗水平來達(dá)到減排目的，才能降低碳交易風(fēng)險(xiǎn)，使企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]燕百強(qiáng),史向峰,張禮興.發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法實(shí)例[J].節(jié)能與環(huán)保,2017(2):58-60.

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[5]霍沫霖,韓新陽,單葆國(guó).中國(guó)電力工業(yè)碳排放強(qiáng)度影響因素實(shí)證分析[J].中國(guó)電力, 2013,46(12):122-126.