船舶岸電溫室氣體自愿減排方法學(xué)研究

劉磊磊，郭 旭，丁 健，劉子輝

(1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所 水路交通環(huán)境保護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300456； 2.唐山港集團(tuán)股份有限公司，河北 063611；3.天津港輪駁有限公司，天津 300456)

溫室氣體自愿減排交易是充分利用市場(chǎng)機(jī)制促進(jìn)溫室氣體減排的重要方式，對(duì)于培育碳減排市場(chǎng)意識(shí)、探索和試驗(yàn)碳排放交易程序和規(guī)范具有積極意義。參與溫室氣體自愿減排交易的項(xiàng)目需要按照經(jīng)國(guó)家主管部門備案的方法學(xué)開展減排量核定，其方法學(xué)用于確定項(xiàng)目基準(zhǔn)線、論證額外性、計(jì)算減排量、制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃等，保證項(xiàng)目具有真實(shí)性、可測(cè)性和額外性，為碳排放交易提供量化計(jì)算的依據(jù)。目前我國(guó)已經(jīng)基本構(gòu)建了溫室氣體自愿減排交易及其支撐體系，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)頒布了《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》[1]和《溫室氣體自愿減排項(xiàng)目審定與核證指南》[2]等相關(guān)指導(dǎo)性文件，在交通領(lǐng)域公布了《通過電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)減排(方法學(xué)編號(hào)CMS-048-V01)》[3]等方法學(xué)，交通運(yùn)輸行業(yè)碳排放邊界不固定，排放源多而雜，減排成本高[4]，已備案方法學(xué)較少，交通運(yùn)輸行業(yè)作為溫室氣體排放大戶，逐步納入全國(guó)碳交易市場(chǎng)框架的趨勢(shì)勢(shì)不可擋[5]。港口的溫室氣體排放主要來自裝卸生產(chǎn)及靠港船舶停靠期間的化石燃料燃燒，靠港船舶岸基供電項(xiàng)目的實(shí)施可有效控制港口區(qū)域溫室氣體排放，此類項(xiàng)目具有規(guī)模大、節(jié)能減排效益顯著等特點(diǎn)，適合作為交通運(yùn)輸行業(yè)的典型項(xiàng)目開展自愿減排交易，但靠港船舶岸基供電項(xiàng)目目前缺乏減排量核證方法，影響自愿減排交易開展。

本文在對(duì)“通過電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)減排”、“電動(dòng)汽車充電站及充電樁溫室氣體減排”等已備案方法學(xué)整理分析的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)已建岸電設(shè)施進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研和收集岸電使用數(shù)據(jù)，研究確定了“船舶岸電溫室氣體自愿減排方法學(xué)”的適用范圍、項(xiàng)目邊界、基準(zhǔn)線情景、額外性論證、減排量計(jì)算等技術(shù)要求和參數(shù)[6]，提出項(xiàng)目溫室氣體自愿減排方法學(xué)。通過對(duì)我國(guó)華東某港口船舶岸基供電項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，結(jié)果表明船舶岸電溫室氣體自愿減排方法學(xué)適合港口岸電項(xiàng)目溫室氣體減排量核算，成果能夠有效指導(dǎo)此類項(xiàng)目參與溫室氣體自愿減排交易，充分利用市場(chǎng)機(jī)制促進(jìn)岸電設(shè)施的建設(shè)和使用，降低船舶污染。

1 方法學(xué)研究

1.1 適用條件

船舶岸基供電簡(jiǎn)稱“岸電”，是指船舶靠港期間停止使用船舶輔機(jī)，改用陸地電源供電。本方法學(xué)適用于各類船舶靠港期間使用岸基供電方式替代船舶燃油發(fā)動(dòng)機(jī)供電所帶來的減排量計(jì)算。各類參數(shù)的選取原則是優(yōu)先選擇實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 基準(zhǔn)線

確定基準(zhǔn)線情景時(shí)，基準(zhǔn)線船舶和項(xiàng)目船舶(靠港期間使用岸基供電項(xiàng)目的船舶)應(yīng)提供可比的服務(wù)。要求提供電力的燃油設(shè)備(包括船舶的主、輔發(fā)動(dòng)機(jī))功率相差分別在±20%以內(nèi)。

1.3 項(xiàng)目邊界

項(xiàng)目邊界包括：(1)靠港期間使用岸基供電的船舶；(2)船舶所?？康母劭诘牡乩磉吔纾?3)岸基供電設(shè)備、電力來源(如電網(wǎng))等附屬設(shè)施。

1.4 額外性論證

(1)方式1。論證項(xiàng)目活動(dòng)由于存在一個(gè)或多個(gè)障礙而導(dǎo)致項(xiàng)目活動(dòng)不能實(shí)施。該障礙可以是建設(shè)岸基供電設(shè)備工程等面臨的障礙，供電服務(wù)面臨的政策法規(guī)障礙(如供電價(jià)格不明確、運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)利益得不到保障、政策性市場(chǎng)壁壘等)，強(qiáng)制性的法律法規(guī)等。

(2)方式2。事先證明項(xiàng)目活動(dòng)之前在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)靠港期間使用岸基供電的船舶小于或等于靠港期間使用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)提供電力的船舶所占份額的20%。

1.5 基準(zhǔn)線計(jì)算

基準(zhǔn)線情景識(shí)別采用最新版的“基準(zhǔn)線情景識(shí)別和額外性論證組合工具”，并結(jié)合以下條件綜合確定：

(1)對(duì)于新建碼頭或運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)不足1 a的碼頭，基準(zhǔn)線情景應(yīng)與項(xiàng)目所在碼頭具有可比性，包括貨類、設(shè)計(jì)通過能力、岸電設(shè)備容量等。

(2)對(duì)于具備1 a以上運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的碼頭，基準(zhǔn)線情景為碼頭繼續(xù)當(dāng)前運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)，即碼頭持續(xù)正常的裝卸生產(chǎn)作業(yè)。

基準(zhǔn)線排放按船舶靠港期間使用船舶輔機(jī)進(jìn)行發(fā)電情況下的單位時(shí)間燃油消耗量計(jì)算，由靠港時(shí)間以及船舶數(shù)量、所使用燃料的排放系數(shù)相乘獲得，計(jì)算公式如下

BEy=Σfi,y×ECPJ,i,y×NCVfuel,i,y×EFCO2,i,y×IRt

(1)

式中：BEy為y年的基準(zhǔn)線排放，t-CO2；ECPJ,i,y為y年岸基供電系統(tǒng)為船型為i的船舶的供電量，MWh；NCVfuel,i,y為船型為i的基準(zhǔn)線船舶消耗化石燃料的凈熱值，GJ/t；EFCO2,i,y為船型為i的基準(zhǔn)線船舶消耗燃料的CO2排放因子，t-CO2/GJ；IRt為t年基準(zhǔn)線船舶的技術(shù)改進(jìn)因子。技術(shù)改進(jìn)率應(yīng)用于每一日歷年，對(duì)于基準(zhǔn)線所有船舶類型來說其技術(shù)改進(jìn)因子額缺省值為0.99；t為項(xiàng)目活動(dòng)開始后的第t年；i為船舶類型，如大型船舶和中小型船舶等；fi,y為y年船型為i的基準(zhǔn)線船舶和項(xiàng)目船舶單位?？繒r(shí)間能源消耗比，t/MWh。

基準(zhǔn)線船舶和項(xiàng)目船舶單位?？繒r(shí)間能源消耗比f(wàn)i,y計(jì)算如下

(2)

式中：SFCfuel,i,y為y年船型為i的基準(zhǔn)線船舶單位?？繒r(shí)間油耗值，t/h；SFCelec,i,y為y年船型為i的項(xiàng)目船舶的單位?？繒r(shí)間電耗值，MWh/h。

上述各參數(shù)的取值要求，參照表1的要求。

1.6 項(xiàng)目排放

項(xiàng)目活動(dòng)由項(xiàng)目船舶消耗電力產(chǎn)生的排放引起，按照靠泊的各類船舶每年消耗電力總量及CO2排放因子計(jì)算得出，計(jì)算公式如下

(3)

式中：PEy為y年項(xiàng)目總排放量，t-CO2；EFelec,i,y為y年船型為i的項(xiàng)目船舶所消耗電力的CO2排放因子，t-CO2/MWh；ECPJ,i,y為y年岸基供電設(shè)備為船型i的項(xiàng)目船舶的供電量，MWh；TDLi,y為y年為船舶供電的電力技術(shù)傳輸與分配的平均損失，%；i為船舶類型。

上述各參數(shù)的取值要求，參照表1的要求。

表1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)及方法Tab.1 Monitoring indicators and methods

1.7 泄漏

本方法學(xué)不要求計(jì)算泄漏。

1.8 減排量

減排量按照基準(zhǔn)線排放量與項(xiàng)目年排放量及泄漏量的差計(jì)算得出，計(jì)算公式如下

ERy=BEy-PEy-LEy

(4)

式中：ERy為y年減排量，t-CO2；BEy為y年基準(zhǔn)線排放量，t-CO2；PEy為y年項(xiàng)目排放量，t-CO2；LEy為y年泄漏量，t-CO2。

1.9 監(jiān)測(cè)

項(xiàng)目所需的監(jiān)測(cè)指標(biāo)及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法如表1所示。

2 算例分析

以我國(guó)華東某港口船舶岸基供電項(xiàng)目為例，進(jìn)行項(xiàng)目溫室氣體減排量計(jì)算。根據(jù)港口企業(yè)提供數(shù)據(jù)，項(xiàng)目開始前，所有靠港船舶靠港期間均采用自身發(fā)電進(jìn)行供電，符合“項(xiàng)目活動(dòng)之前在項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)靠港期間使用岸基供電的船舶小于或等于靠港期間使用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)提供電力的船舶所占份額的20%”的要求，本項(xiàng)目具有額外性。

表2 參數(shù)表Tab.2 Main parameters

2.1 項(xiàng)目活動(dòng)描述

本項(xiàng)目通過建設(shè)岸基供電設(shè)施，使用電力代替燃油達(dá)到減排效果，項(xiàng)目排放量包括項(xiàng)目靠港船舶使用華東電網(wǎng)的電力產(chǎn)生的排放，年岸電年用電量為13 964 MWh。需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)參數(shù)如表2所示。

2.2 減排量事前計(jì)算

(1)基準(zhǔn)線計(jì)算。

船舶輔機(jī)發(fā)電的燃油消耗量為245 g/kWh，則船舶單位?？繒r(shí)間能源消耗比為

采用柴油作為燃料，則燃料油凈熱值為42 652 J/g=42.652 GJ/t；化石燃料排放因子為

20.2 t-CO2/TJ×44/12=74.067 t-CO2/TJ=74.067×10-3t-CO2/GJ

基準(zhǔn)線排放為

BEy=Σfi,y×ECPJ,i,y×NCVfuel,i,y×EFCO2，i,y×IRt=0.245×13 964 MWh×42.652 GJ/t×74.067×10-3t-CO2/GJ×0.99 =10 699.79 t-CO2

(2)排放量計(jì)算。

項(xiàng)目位于我國(guó)華東地區(qū)，根據(jù)《2017年度減排項(xiàng)目中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》[7]，電力排放因子取0.542 2 t-CO2/MWh，電力損耗系數(shù)為0.06。排放量為

(3)減排量為

ERy=BEy-PEy=10 699.79-8 025.56 =2 674.23 t-CO2

由上述計(jì)算可知，本項(xiàng)目第一年減排量為2 674.23 t-CO2。

3 結(jié)論

(1)靠港船舶化石燃料燃燒是港口溫室氣體排放的重要來源，通過實(shí)施船舶岸電項(xiàng)目，能夠?qū)崿F(xiàn)以電力替代燃油消耗，顯著降低船舶靠泊期間溫室氣體排放。本文充分研究分析現(xiàn)有溫室氣體減排方法學(xué)，結(jié)合港口船舶岸基供電項(xiàng)目特點(diǎn)，明確了岸基供電項(xiàng)目基線確定、額外性論證、減排量計(jì)算、監(jiān)測(cè)計(jì)劃制定等要求，為港口船舶岸基供電項(xiàng)目參與碳排放交易提供了量化計(jì)算的依據(jù)。

(2)通過實(shí)際項(xiàng)目案例分析，研究提出的船舶岸電溫室氣體自愿減排方法學(xué)符合岸電項(xiàng)目特點(diǎn)，具有針對(duì)性和可操作性，能夠指導(dǎo)船舶岸電項(xiàng)目參與碳排放交易，促進(jìn)岸電項(xiàng)目的推廣使用。本研究在案例分析過程中，在排放因子等參數(shù)選取時(shí)主要采用了IPCC的缺省值，由于不同船舶使用的燃油品質(zhì)不同，排放因子也會(huì)有所差異，因此，后續(xù)還需進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)參數(shù)研究。