鋼材生產(chǎn)階段碳排放核算方法和碳排放因子研究綜述高春艷

牛建廣 王斐然

[摘要]鋼材生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量直接或間接碳排放造成大氣環(huán)境的污染，而其碳排放的研究仍然處于起步階段，碳排放因子的取值存在較大爭議。文章介紹了不同組織機(jī)構(gòu)給出的應(yīng)用較為廣泛的鋼材碳排放核算基本方法、系統(tǒng)邊界、核算范圍和排放因子取值，分析了近年來國內(nèi)外文獻(xiàn)中不同層面鋼材生產(chǎn)階段碳排放核算研究成果。結(jié)果顯示，鋼材碳排放分析理論和核算方法多樣，各標(biāo)準(zhǔn)的核算方法、系統(tǒng)邊界、核算范圍和排放因子取值尚未統(tǒng)一。從2008—2018年中國鋼鐵行業(yè)和BFBOF長流程生產(chǎn)企業(yè)的鋼材碳排放強(qiáng)度主要集中在1 .50tCO2/t～2 .50tCO2/t之間，其平均值為1 .97tCO2/t。研究鋼鐵和鋼鐵相關(guān)行業(yè)、企業(yè)或組織以及以鋼材為主要原料的產(chǎn)品全生命周期環(huán)境影響時，優(yōu)先選擇基于實際獲取數(shù)據(jù)的計算結(jié)果，其次可考慮企業(yè)提供的碳排放強(qiáng)度或相關(guān)度較高的企業(yè)碳排放強(qiáng)度作為碳排放因子。若缺乏生產(chǎn)數(shù)據(jù)、企業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)且鋼材生產(chǎn)工藝不明確，可選取此平均值作為鋼材生產(chǎn)階段的碳排放因子。

[關(guān)鍵詞]鋼材生產(chǎn);碳排放;核算方法;碳排放因子

[中圖分類號]F426 .31[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-0461（2021）08-0033-06

收稿日期：2021-03-18

基金項目：河北省社會科學(xué)基金項目（HB20YJ018）;河北省社會科學(xué)發(fā)展研究重點課題（2019021201002，2019021201004）。

作者簡介：高春艷（1979—），女，山東成武人，博士，講師，研究方向為建筑碳排放;牛建廣（1978—），男，河北高邑人，博士，副教授，研究方向為區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

DOI：10 .13253/j.cnki.ddjjgl.2021 .08 .005

一、引言

在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，也伴隨著溫室氣體排放等污染問題。2014年11月16日，習(xí)近平出席20國集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人第九次峰會第二階段會議時宣布，中方計劃2030年左右達(dá)到二氧化碳排放峰值，表明了我國減少二氧化碳排放實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)[1]。2016年4月，我國在《巴黎協(xié)定》中承諾，至2030年實現(xiàn)碳排放強(qiáng)度比2005年下降60%～65%的目標(biāo)。黨的十九大報告指出，我國必須提高全要素生產(chǎn)率，持續(xù)實施大氣污染防治行動，以實現(xiàn)減少碳排放保護(hù)環(huán)境的短期和長期戰(zhàn)略目標(biāo)。

我國是鋼鐵生產(chǎn)的大國，鋼材總產(chǎn)量占全球鋼鐵產(chǎn)量的一半以上?！吨袊撹F工業(yè)年鑒2019》[2]數(shù)據(jù)表明，我國2018年粗鋼9 .28億t，生鐵7 .71億t，鋼材11 .06億t。根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會（WSA）公布的估計數(shù)據(jù)，中國大陸地區(qū)在2020年的上半年生產(chǎn)了4 .99億t粗鋼，占全球鋼鐵產(chǎn)量的比重為57 .2%。鋼鐵行業(yè)資源和能源密集，2018年鋼材綜合能耗為544 .32kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t。大量的能源消耗，鋼鐵工業(yè)原料開采以及工業(yè)生產(chǎn)工序中的物化反應(yīng)，勢必產(chǎn)生大量碳排放。鋼鐵工業(yè)和鋼鐵產(chǎn)品的碳排放理論的研究仍然處于起步階段，雖然國內(nèi)外一些相關(guān)政府部門和組織機(jī)構(gòu)均給出了鋼材碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)和核算方法，但是核算體系尚未統(tǒng)一，需要進(jìn)一步開展深入而系統(tǒng)的研究。在借鑒國外碳足跡計算理論和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我國也先后出臺了鋼鐵工業(yè)的碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)和計算方法，并結(jié)合我國的實際生產(chǎn)情況給出了相應(yīng)的生產(chǎn)工藝、原材料和能源的排放因子推薦值。國內(nèi)外研究者根據(jù)不同的核算標(biāo)準(zhǔn)和核算方法，對行業(yè)層面、組織層面和產(chǎn)品層面的鋼材碳排放問題展開了研究[3-6]。但是這些研究成果有較強(qiáng)的局限性，若將其應(yīng)用到其他相關(guān)行業(yè)或領(lǐng)域（如建筑業(yè)或建筑全生命周期碳排放）時，不同目的的核算方法、核算標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)邊界、核算范圍、參數(shù)取值以及最終的鋼材碳排放因子的數(shù)值選取等一系列問題尚應(yīng)進(jìn)一步探討。

本文介紹了不同部門或組織機(jī)構(gòu)給出的應(yīng)用較為廣泛的三種鋼材碳排放計算方法以及相應(yīng)的系統(tǒng)邊界、核算范圍的差異，為不同層面鋼鐵生產(chǎn)碳排放核算選擇提供參考。分析國內(nèi)外文獻(xiàn)中我國鋼材生產(chǎn)階段碳排放量和碳排放強(qiáng)度的研究成果，探求不同情況下鋼鐵相關(guān)行業(yè)（如建筑業(yè)）或以鋼材為主要原材料的產(chǎn)品環(huán)境影響（如建筑物全生命周期環(huán)境）評價時，鋼材碳排放因子合理取值的途徑。

二、鋼材生產(chǎn)階段的碳排放核算方法和標(biāo)準(zhǔn)

溫室氣體計量的基本方法均以碳物質(zhì)流分析為基礎(chǔ)，有排放因子法、物料平衡法以及連續(xù)監(jiān)測法。因為企業(yè)數(shù)據(jù)缺乏或不確定性較高，故一般情況下不推薦采用連續(xù)監(jiān)測法。物料平衡法基于碳物質(zhì)流的平衡分析，不考慮單元內(nèi)具體的反應(yīng)過程，也是基于企業(yè)輸入碳與輸出碳的一種差額計算方法。鋼材生產(chǎn)工藝原理較復(fù)雜，投入產(chǎn)出的物質(zhì)種類多樣，且碳含量不穩(wěn)定，投入產(chǎn)出與排放量的關(guān)系不確定。排放因子法涉及的工藝原理較簡單，投入產(chǎn)出的物質(zhì)種類較單一，且碳含量相對較穩(wěn)定，不確定因素較少，同時投入產(chǎn)出與排放量的關(guān)系明確，一般只需了解活動水平數(shù)據(jù)和排放因子即可。

（一）國際常用的基本核算方法

碳排放的計算從方法論上分為基于生命周期和基于投入產(chǎn)出的兩類統(tǒng)計方法，國際上鋼鐵行業(yè)碳排放有三種基本方法。方法1是以一種估算方法，通過鋼鐵產(chǎn)量和產(chǎn)品的平均排放因子計算碳排放量，計算表達(dá)式如下：

E=SBOF×EFBOF+SEAF×EFEAF（1）

其中，E為碳排放總量，SBOF和SEAF分別是BFBOF和EAF生產(chǎn)線鋼鐵產(chǎn)量，EFBOF和EFEAF分別為其平均排放因子。

方法2依據(jù)碳源消耗量、排放因子和熱值計算化石燃料的碳排放，計算表達(dá)式如下：

E=∑ADi×CFi×HVi×φi（2）

其中，ADi是燃料的消耗量，CFi是基于熱值的排放因子，HVi是熱值，φi是氧化率，i代表燃料類型。

方法3基于碳平衡原理計算碳排放。計算表達(dá)式如下：

E=∑（Cin，i×EFi-Cout，j×EFj）（3）

其中，Cin和Cout是碳載體的流入和流出量，EF是排放因子，i和j代表碳載體。

（二）國際組織機(jī)構(gòu)鋼材碳排放系統(tǒng)邊界和核算范圍

不同組織機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)邊界基本覆蓋整個煉鋼生產(chǎn)過程。不同之處在于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)以及能源與材料的碳排放因子的取值。大多數(shù)研究人員采用的是WSA和IPCC推薦的碳排放因子。WSA的排放系數(shù)涵蓋了各種材料和燃料的直接和間接排放系數(shù)，而IPCC的排放系數(shù)則沒有。因為考慮了上下游碳排放，WSA的排放因子明顯大于IPCC的排放因子。

國際上，各不同組織機(jī)構(gòu)的碳排放核算范圍各有不同，具體情況如表1所示。

（三）我國鋼鐵碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)和方法

國際上的碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求高，計算過程繁瑣，并沒有被中國鋼鐵企業(yè)采用。我國先后出臺了《省級溫室氣體清單編制指南》《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算和報告通則》和《溫室氣體排放核算與報告要求-鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)》的鋼鐵碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)。指導(dǎo)方法均基于投入產(chǎn)出，適用組織層面的溫室氣體排放核算。國際上應(yīng)用最廣泛的WSA方法與我國《溫室氣體排放核算與報告要求-鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)》計算方法對比如表2所示。

《省級溫室氣體清單編制指南》將溫室氣體排放分為化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程的物化反應(yīng)兩種直接碳排放以及電力熱力能源使用的間接碳排放。燃料燃燒的直接碳排放和電力熱力的間接碳排放計算采用排放因子法，工業(yè)生產(chǎn)過程的物化反應(yīng)碳排放采用我國國家溫室氣體清單編制推薦的方法。《溫室氣體排放核算與報告要求-鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)》是《省級溫室氣體清單編制指南》在鋼鐵行業(yè)碳排放計算的具體化，二者的計算方法和計算范圍一致?！稖厥覛怏w排放核算與報告要求-鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)》規(guī)定鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)以企業(yè)法人或視同法人的獨立核算單位為邊界，只核算其生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的二氧化碳排放，不考慮內(nèi)部物質(zhì)流循環(huán)。排放范圍和類型主要包括燃料燃燒排放，過程排放，購入和輸出的電力、熱力產(chǎn)生的間接排放，固碳產(chǎn)品隱含排放。固碳產(chǎn)品隱含排放在鋼鐵碳排放中應(yīng)予扣除。

三、鋼鐵碳排放核算成果

目前，大部分相關(guān)文獻(xiàn)的鋼材碳排放研究主要集中在宏觀的國家或城市行業(yè)層面和微觀的企業(yè)層面。企業(yè)層面的研究涵蓋兩條主要工藝路線，即高爐-轉(zhuǎn)爐（BFBOF）長流程路線和電弧爐（EAF）短流程路線。核算的溫室氣體種類主要是CO2，只有個別研究者考慮了CH4和N2O。這是因為對鋼鐵工業(yè)而言，CO2排放是最主要的，其溫室效應(yīng)貢獻(xiàn)大約占95%。鋼鐵工業(yè)的CO2排放主要由能源消耗引起，約占其CO2排放總量的95%，鋼鐵制造流程CO2排放源繁雜但主要集中在鐵前系統(tǒng)[7]。

（一）鋼鐵行業(yè)層面碳排放

鋼鐵工業(yè)在消耗能源的同時產(chǎn)生大量的溫室氣體，其碳排放是國內(nèi)外研究者關(guān)注的焦點之一。張春霞等[7]結(jié)合IPCC和WSA的方法，以統(tǒng)計年鑒中的能源消耗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對1991—2008年的中國鋼鐵工業(yè)CO2直接排放量進(jìn)行估算。認(rèn)為生產(chǎn)1t粗鋼的CO2直接排放量由1991年的3 .29t下降到2008年的約1 .92t。

韓穎等[8]采用IPCC的通用方法計算了我國1994—2006年鋼鐵工業(yè)的碳排放，計算范圍為化石能源和電力消耗所產(chǎn)生的碳排放，未考慮工藝過程碳排放和產(chǎn)品的碳排放抵扣，數(shù)據(jù)來源于國家相關(guān)統(tǒng)計年鑒。結(jié)果顯示，我國鋼鐵工業(yè)的碳排放強(qiáng)度逐年下降。在2000年之前，鋼鐵工業(yè)的碳排放強(qiáng)度在3 .47tCO2/t～5 .48tCO2/t之間，平均值為4 .62tCO2/t。在2001—2006年，維持在2 .38tCO2/t～2 .89tCO2/t之間，平均值為2 .59tCO2/t。

楊楠等[9]基于《溫室氣體排放核算與報告要求》的計算方法，計算了唐山市鋼鐵行業(yè)燃料燃燒排放、過程排放、固碳產(chǎn)品隱含碳排放，未考慮電力和熱力的間接碳排放。結(jié)果顯示，2017年唐山市鋼鐵行業(yè)碳排放量為14042 .52萬t，粗鋼表示的碳排放強(qiáng)度為1 .616tCO2/t。

分析發(fā)現(xiàn)，早期的研究者主要是參考國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核算，隨著我國的一系列標(biāo)準(zhǔn)出臺和相應(yīng)的參數(shù)公布，研究者逐漸開始以我國的標(biāo)準(zhǔn)開展研究工作，參數(shù)取值更符合我國的實際生產(chǎn)情況。碳排放核算范圍應(yīng)包括化石燃料燃燒的直接排放，工藝過程的直接碳排放，電力熱力消耗的間接排放，以及排放權(quán)抵扣等方面，并且應(yīng)考慮行業(yè)內(nèi)部的能源循環(huán)利用情況。目前核算的溫室氣體種類主要是CO2，尚應(yīng)考慮CH4、N2O等溫室氣體。

（二）企業(yè)層面EAF短流程煉鋼碳排放

EAF短流程生產(chǎn)指的是電弧爐與鋼材深加工相結(jié)合的煉鋼流程。因其在廢鋼利用和環(huán)保方面的優(yōu)勢，EAF短流程煉鋼發(fā)展較快，產(chǎn)量整體呈上升趨勢。在2018年，我國的電爐粗鋼產(chǎn)量達(dá)到9 143萬t。國內(nèi)外研究者已對其碳排放量和排放強(qiáng)度開展了研究。張孝存[10]根據(jù)IPCC參數(shù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及相關(guān)文獻(xiàn)的能源消耗和碳排放數(shù)據(jù)，估算出電爐法再生粗鋼的碳排放強(qiáng)度約為0 .480tCO2e/t。

勾麗明等[11]基于質(zhì)量守恒法與活動水平因子法對某鋼材生產(chǎn)企業(yè)的碳排放進(jìn)行核算。該企業(yè)直接購入廢鐵等含碳原料，主要生產(chǎn)流程為煉鐵、煉鋼、軋鋼等，最終產(chǎn)品為成品鋼材，生產(chǎn)過程不涉及焦化及燒結(jié)工序。80%高爐渣用于生產(chǎn)水泥，轉(zhuǎn)爐氧化產(chǎn)生的CO2用于制造干冰及滅火器。在未進(jìn)行企業(yè)外輸、副產(chǎn)品以及回收等產(chǎn)生的碳排放抵扣前，鋼材的碳排放強(qiáng)度為0 .72tCO2/t，抵扣后為0 .61tCO2/t。

Li等[12]基于企業(yè)的生產(chǎn)和取樣數(shù)據(jù)，利用SFA法對鋼鐵企業(yè)的碳流量進(jìn)行分析。結(jié)果表明，BFBOF煉鋼每噸粗鋼CO2排放量為1 .15tCO2/t，EAF煉鋼法為0 .05tCO2/t。

那洪明等[13]采用過程分析法和排放因子法核算了年鋼產(chǎn)量約為1億t的酒泉鋼鐵（集團(tuán)）公司2014年電爐煉鋼流程的CO2排放，核算范圍包括直接碳排放、間接碳排放和碳排放抵扣。該公司所用原材料除了廢鋼以外，還有大量鐵水，核算中考慮生產(chǎn)鐵水的上游工序所產(chǎn)生的CO2排放。結(jié)果顯示，粗鋼的碳排放強(qiáng)度為3 .07tCO2/t，其中1 .419t由鐵水產(chǎn)生。若電爐煉鋼工序的原材料全部為廢鋼時，排放強(qiáng)度為1 .650tCO2/t。

分析可知，因為鋼鐵生產(chǎn)碳排放主要集中在鐵前系統(tǒng)，所以使用廢鋼為原料的EAF短流程生產(chǎn)鋼鐵產(chǎn)生的碳排放大幅度降低。EAF短流程鋼鐵生產(chǎn)的碳排放量取決于原料中廢鋼和鐵水的比例，廢鋼比例越高則碳排放量越小。若煉鋼原料全部為廢鋼，且考慮產(chǎn)品和副產(chǎn)品以及回收等產(chǎn)生的碳排放抵扣，則EAF短流程煉鋼碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于BFBOF長流程煉鋼。若原料中大量使用購入的鐵水，且考慮鐵水上游工序碳排放，則兩種煉鋼方式的碳排放強(qiáng)度接近。核算過程中，研究的系統(tǒng)邊界不統(tǒng)一和參數(shù)取值差異會造成核算結(jié)果出現(xiàn)較大差異。

（三）企業(yè)層面BFBOF長流程煉鋼碳排放

BFBOF長流程煉鋼工藝是我國鋼鐵生產(chǎn)的主要方式，包括焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄、連軋等生產(chǎn)單元。張輝等[14]采用CMFA方法對年產(chǎn)1 000萬t粗鋼的典型大型傳統(tǒng)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的碳排放進(jìn)行研究。該企業(yè)除了主要的長流程生產(chǎn)單元，還擁有發(fā)電、石灰窯、動力轉(zhuǎn)化等輔助生產(chǎn)單元，產(chǎn)品主要以中厚板、線材和小型材為主。生產(chǎn)每噸粗鋼產(chǎn)生的直接碳排放量為1 .94tCO2，間接碳排放量為0 .13tCO2，碳排放抵扣為0 .25tCO2，總的排放強(qiáng)度為1 .82tCO2/t。Zhang等[15]利用SFA模型分析，根據(jù)獲取企業(yè)數(shù)據(jù)，采用WRI和WBCSD碳排放清單方法，核算了中國東北部以一家年產(chǎn)1 000萬t的典型長流程鋼鐵公司為核心的工業(yè)園區(qū)，不同技術(shù)條件下的直接碳排放量和電力的間接碳排放量，考慮了產(chǎn)品固碳和副產(chǎn)品（如蒸汽和礦渣水泥利用）的碳抵扣。結(jié)果顯示，常規(guī)模式下每噸粗鋼碳排放為1 .93tCO2，采用干熄焦技術(shù)降低為1 .87tCO2，采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)為1 .79tCO2，爐渣碳化捕獲CO2技術(shù)為1 .71tCO2，三種技術(shù)聯(lián)合模式下為1 .67tCO2。

張?zhí)熨x等[16]采用排放因子法核算了某BFBOF流程鋼鐵廠各工序中的燃料消耗、動力介質(zhì)消耗和外購原料的碳排放以及外銷產(chǎn)品固碳量，扣除余能回收后每噸鋼的碳排放量為1 .68tCO2/t。

高成康等[17]選取我國五個生產(chǎn)規(guī)模、地域條件、技術(shù)水平、能源結(jié)構(gòu)、回收均不同的有行業(yè)代表性的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，在工序內(nèi)采用MFAIO模型和排放因子法分析計算了物料和燃料的CO2、CH4、N2O排放，考慮燃料和動力回收，未計入工藝排放，系統(tǒng)邊界為礦石原料入廠至產(chǎn)品出廠，碳排放強(qiáng)度從小到大依次為3 .93tCO2e/t、3 .98tCO2e/t、4 .20tCO2e/t、4 .46tCO2e/t、4 .59tCO2e/t;不計CH4和N2O，則相應(yīng)為3 .49tCO2/t、3 .38tCO2/t、2 .88tCO2/t、3 .44tCO2/t、3 .04tCO2/t。劉宏強(qiáng)等[18]分別采用《省級溫室氣體清單編制指南》《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》和基于ISO標(biāo)準(zhǔn)的生命周期分析三種方法，核算了國內(nèi)某年產(chǎn)粗鋼約500萬t的長流程鋼鐵廠2014年生鐵和粗鋼的碳排放（自有鐵礦和煤礦，外購球團(tuán)礦）。第一種和第二種方法均以鋼廠物料購入邊界為系統(tǒng)邊界，不考慮系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)流循環(huán)，核算范圍為鋼廠全年因化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)過程、電力消耗所產(chǎn)生的CO2。第三種方法以原材料的開采到鋼材出廠為系統(tǒng)邊界，核算CO2、CH4、N2O排放。按三種方法計算粗鋼碳排放強(qiáng)度結(jié)果分別為2 .12tCO2/t，2 .01tCO2/t，2 .31tCO2e/t。

王韻銘等[19]基于《溫室氣體排放核算與報告要求-鋼鐵行業(yè)》的方法核算了河北省某重點長流程鋼鐵企業(yè)2013—2015年的CO2排放，其主要產(chǎn)品為板、棒、線、型四大類，鋼鐵板塊具有年產(chǎn)2 000萬t的配套生產(chǎn)能力。結(jié)果表明，該企業(yè)2013—2015年粗鋼的碳排放強(qiáng)度分別為2 .08tCO2/t、2 .16tCO2/t和2 .15tCO2/t。

Zhang等[20]采用IPCC方法2通過碳物流分析（CMFA）模型計算了年產(chǎn)800萬t的A和年產(chǎn)300萬t的B兩個高爐-轉(zhuǎn)爐流程鋼鐵企業(yè)的CO2排放情況，碳排放因子主要采用WSA推薦值。A、B企業(yè)均無焦化工藝，A企業(yè)另有HR、CR和OPP生產(chǎn)工藝，B企業(yè)另有OPP生產(chǎn)工藝。排放因子一些來自企業(yè)生產(chǎn)或統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其余來自WSA（2009年、2016年），將購買產(chǎn)品（如焦炭）和電力生產(chǎn)產(chǎn)生的CO2間接排放計算在內(nèi)，排放強(qiáng)度分別為2 .04tCO2/t和2 .50tCO2/t。

趙藝偉等[21]利用WSA所提出的LCI法和我國《溫室氣體排放核算與報告要求》中的鋼鐵工業(yè)溫室氣體排放核算方法，分別核算了某生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)500萬t典型的中小型BFBOF長流程鋼廠2015年的CO2排放量和排放強(qiáng)度。無焦化工序，焦炭采用外購方式獲得，大部分產(chǎn)品為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。WSA方法計算的碳排放結(jié)果為2 .18tCO2/t，《溫室氣體排放核算與報告要求》方法的計算結(jié)果為2 .14tCO2/t。

張世強(qiáng)等[22]基于活動水平因子法核算了京津冀地區(qū)某長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)2016—2018年的碳排放量。該企業(yè)主要產(chǎn)品為熱軋卷板和鋼筋。碳排放包括各生產(chǎn)環(huán)節(jié)化石燃料燃燒的直接排放;工業(yè)生產(chǎn)過程中含碳熔劑的高溫分解和電極的消耗，煉鐵煉鋼降碳過程等產(chǎn)生的碳排放;外購電力、熱力的間接排放。2016年、2017年、2018年碳排放強(qiáng)度分別為1 .501kgCO2/t粗鋼、1 .509kgCO2/t粗鋼、1 .515kgCO2/t粗鋼。

田偉健等[23]采用CSFA法和排放因子法計算出年產(chǎn)粗鋼量分別約為1 000萬t和600萬t的A、B兩個企業(yè)的碳排放強(qiáng)度分別為1 .36tCO2/t和1 .53tCO2/t。兩個企業(yè)均有焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序，B企業(yè)使用外購焦炭。核算范圍包括燃料和工藝過程的直接排放，不考慮外購能源和原料的上游排放和產(chǎn)品固碳量，排放因子取自《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》。

綜上所述，現(xiàn)有文獻(xiàn)對于我國BFBOF長流程生產(chǎn)企業(yè)碳排放研究特點可以歸納如下：

第一，針對企業(yè)長流程生產(chǎn)線的碳排放研究成果豐富。研究對象均有一定的行業(yè)代表性，分布在我國不同區(qū)域，生產(chǎn)規(guī)模包括大中小三種類型，能源結(jié)構(gòu)均有不同，生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平差異較大，但生產(chǎn)線均包燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐、鋼材深加工等基本生產(chǎn)單元，部分企業(yè)有燒焦和球團(tuán)工藝，部分企業(yè)外購焦炭，大部分企業(yè)外購電力。

第二，采用的核算標(biāo)準(zhǔn)各有不同，主要有我國的《省級溫室氣體清單編制指南》《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》和ISO系列標(biāo)準(zhǔn)、《溫室氣體排放核算與報告要求》《溫室氣體排放核算與報告要求-鋼鐵行業(yè)》和國際上應(yīng)用比較廣泛的IPCC、WSA和ISO等標(biāo)準(zhǔn)。

第三，研究者多以碳物質(zhì)流分析方法或工序分析法建立研究邊界，但是系統(tǒng)邊界存在較大差異，均考慮了原料進(jìn)廠至鋼材出廠，而在原材料開采和能源生產(chǎn)的上游碳排放并未統(tǒng)一。

第四，多數(shù)文獻(xiàn)的核算范圍均包括直接碳排放、間接碳排放和碳排放抵扣，但部分研究者未考慮工藝過程中產(chǎn)生的直接碳排放、電力熱力消耗產(chǎn)生的間接碳排放或者產(chǎn)品和副產(chǎn)品的固碳量。

第五，采用的基本計算方法多為排放因子法，但排放因子和活動水平數(shù)據(jù)的取值各不相同。排放因子一般取自WSA、IPCC和我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供的缺省值?；顒铀綌?shù)據(jù)均從生產(chǎn)企業(yè)獲取，可信度高，計算結(jié)果相對可靠，能夠在一定程度上客觀反映當(dāng)前鋼材生產(chǎn)碳排放的實際情況。

總之，現(xiàn)有鋼材碳排放文獻(xiàn)研究多是針對企業(yè)層面的，采用的方法主要是我國《省級溫室氣體清單編制指南》的指導(dǎo)方法，所研究鋼鐵企業(yè)一般是采用BFBOF長流程煉鋼工藝，涵蓋典型的大中小型各種規(guī)模。部分文獻(xiàn)研究了直接購入廢鐵料等含碳原料EAF短流程煉鋼企業(yè)碳排放。另有一些研究者核算了國家、城市或區(qū)域?qū)用娴匿撹F碳排放。文獻(xiàn)研究關(guān)注的重點是CO2排放。各生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工序差異較大，核算體系差異較大，計算結(jié)果不具備可比性，但能夠代表鋼鐵生產(chǎn)碳排放的客觀情況。未來關(guān)于鋼材生產(chǎn)碳排放核算的研究，應(yīng)以國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，根據(jù)研究目的劃分合理的系統(tǒng)邊界，選擇適當(dāng)?shù)脑牧稀⒛茉春凸に囘^程的排放因子，改進(jìn)現(xiàn)有分析方法，完善活動水平數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作。

四、鋼鐵生產(chǎn)碳排放因子的選擇

鋼鐵生產(chǎn)流程長且工序眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫室氣體排放源復(fù)雜。鋼材的碳排放因鋼材類型、冶煉方式、原料種類、工藝方法、生產(chǎn)條件的不同而改變，核算結(jié)果還受到計算方法、系統(tǒng)邊界、參數(shù)取值的影響，因此不同部門機(jī)構(gòu)和文獻(xiàn)的碳排放量和碳排放強(qiáng)度核算結(jié)果有較大差異。在研究數(shù)據(jù)中選擇合理的鋼材碳排放因子是鋼材和其他（如建筑、制造等）相關(guān)產(chǎn)品生命周期碳排放核算的關(guān)鍵。鋼材碳排放因子可依據(jù)現(xiàn)有組織機(jī)構(gòu)和統(tǒng)計資料中的數(shù)據(jù)以及文獻(xiàn)研究中鋼材產(chǎn)品的碳排放強(qiáng)度確定。

（一）碳排放因子選擇原則

在選擇鋼材碳排放因子時，應(yīng)首先考慮來源的可靠性和權(quán)威性，其次是適用性和時效性。若有多個不同的碳排放因子，且數(shù)據(jù)來源均可靠，則根據(jù)機(jī)構(gòu)的權(quán)威性、發(fā)布數(shù)據(jù)的完整性、研究對象與機(jī)構(gòu)的相關(guān)性、技術(shù)水平相似性、時效性等方面選擇一個最為合理的系數(shù)。

研究國內(nèi)的碳排放問題，則優(yōu)先選擇中國工程院等國家機(jī)構(gòu)的最新數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)來源豐富，且?guī)讉€方面的判斷依據(jù)較難明確主次關(guān)系，則可以去除偏差較大的數(shù)據(jù)，把其余測定結(jié)果的平均值作為該種能源的碳排放因子。若只有一個研究機(jī)構(gòu)有相關(guān)數(shù)據(jù)，且此研究機(jī)構(gòu)比較權(quán)威，數(shù)據(jù)相對可靠，則可直接選擇此研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

（二）鋼材碳排放因子的確定

我國的鋼鐵生產(chǎn)以BFBOF長流程為主。轉(zhuǎn)爐鋼材的碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電爐再生粗鋼的碳排放強(qiáng)度，約為電爐再生粗鋼的碳排放強(qiáng)度的3～4倍。根據(jù)《中國鋼鐵工業(yè)年鑒》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自2008—2018年，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占比為90%左右，電爐煉鋼占比僅10%左右。電爐鋼僅在小批量、多品種、高合金比的特殊鋼生產(chǎn)領(lǐng)域里占據(jù)主導(dǎo)地位。若為鋼材來源不明確的建筑行業(yè)和一般制造行業(yè)，建議以BFBOF長流程碳排放強(qiáng)度和鋼鐵行業(yè)碳排放強(qiáng)度作為主要參考確定鋼材碳排放因子。

CO2排放是鋼鐵工業(yè)最主要碳排放類型。從2008—2018年行業(yè)層面和企業(yè)層面的碳排放強(qiáng)度主要集中在1 .50tCO2/t～2 .50tCO2/t之間，其平均值約為1 .97tCO2/t。不同規(guī)模的企業(yè)碳排放強(qiáng)度未見明顯區(qū)別。碳排放強(qiáng)度主要和生產(chǎn)流程、能源結(jié)構(gòu)、制造流程等相關(guān)。

國際政府部門或權(quán)威機(jī)構(gòu)也推薦了鋼鐵碳排放因子的參考值，如IPCC的鋼材碳排放因子為1 .060tCO2/t，溫室氣體盤查議定書（GHG Protocol）為1 .220tCO2/t，綠色奧運建筑研究課題組《綠色奧運建筑評估體系》為2 .0tCO2/t。

綜合考慮權(quán)威機(jī)構(gòu)推薦值和國內(nèi)外文獻(xiàn)研究結(jié)果，研究鋼鐵相關(guān)行業(yè)（如建筑業(yè)）或以鋼鐵為主要原料的產(chǎn)品環(huán)境影響（如建筑物全生命周期環(huán)境）評價時，可以按以下情況確定鋼材的碳排放因子：①有連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和完備的生產(chǎn)資料時，采用監(jiān)測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)資料的計量結(jié)果。②缺乏連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)資料時，鋼材的生產(chǎn)企業(yè)或生產(chǎn)流程可以確定，可選擇企業(yè)提供的碳排放強(qiáng)度或者相鄰區(qū)域類似企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為碳排放因子。③若鋼材的生產(chǎn)企業(yè)或生產(chǎn)流程不確定，可取已有研究成果的平均值作為碳排放因子。

五、結(jié)論

本文通過介紹不同組織機(jī)構(gòu)給出的應(yīng)用較為廣泛的鋼材碳排放核算基本方法、系統(tǒng)邊界、核算范圍和排放因子取值，分析近年來國內(nèi)外文獻(xiàn)中不同層面鋼材生產(chǎn)階段碳排放核算研究成果。得到結(jié)論如下：

第一，國際上應(yīng)用廣泛的三種鋼材碳排放核算方法分別為IPCC提出的方法1，IPCC、WRI、WBCSD和EC提出的方法2，以及WSA提出的生命周期評估方法。國內(nèi)的核算方法主要是根據(jù)《省級溫室氣體清單編制指南》和《溫室氣體排放核算與報告要求-鋼鐵行業(yè)》兩個標(biāo)準(zhǔn)確定的基于投入產(chǎn)出的方法。各核算方法的基本原理、系統(tǒng)邊界、計算模型、核算范圍和排放因子取值各有不同，而這些不同勢必造成碳排放核算結(jié)果的差異性。

第二，針對企業(yè)長流程生產(chǎn)線的碳排放研究成果豐富，所選擇的研究企業(yè)基本能夠代表我國鋼鐵生產(chǎn)基本情況。各研究者的核算方法、核算標(biāo)準(zhǔn)、研究邊界、核算范圍和參數(shù)取值有所不同，活動水平數(shù)據(jù)均從生產(chǎn)企業(yè)獲取，計算結(jié)果不具備可比性，但相對可靠，能夠在一定程度上客觀反映當(dāng)前鋼材生產(chǎn)碳排放的實際情況。

第三，從2008—2018年行業(yè)和企業(yè)層面的鋼材碳排放強(qiáng)度主要集中在1 .50tCO2/t～2 .50tCO2/t之間，其平均值為1 .97tCO2/t。研究鋼鐵相關(guān)行業(yè)或以鋼鐵為主要原料的產(chǎn)品環(huán)境影響且有連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和完備的生產(chǎn)資料時，采用檢測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)資料的計量結(jié)果。若缺乏連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)資料，而鋼材的生產(chǎn)企業(yè)或生產(chǎn)流程可以確定，可選擇相關(guān)或相鄰區(qū)域類似企業(yè)的碳排放強(qiáng)度作為碳排放因子。一般情況下，則可采用平均值1 .97tCO2/t作為鋼材生產(chǎn)階段碳排放因子，進(jìn)行鋼鐵相關(guān)行業(yè)和以鋼材為主要原材料產(chǎn)品的碳排放核算等環(huán)境評價。

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Review of Carbon Emission Accounting Methods and Carbon Emission Factor

in Steel Production

Gao? Chunyan，? Niu? Jianguang，? Wang? Feiran

（Hebei GEO University， Shijiazhuang 050031， China）

Abstract： ?The large amount of direct and indirect carbon emission in the process of steel production pollutes the air. However， the research on carbon emission of steel production is still in its infancy， and the value of carbon emission factor remains controversial. This paper introduces the basic methods， system boundaries， accounting scope and emission factor values of carbon emission accounting for steel products， which are widely used by different organizations. It also analyzes the research results of carbon emission accounting at various levels of steel production in the literature home and abroad in recent years. The results show that there are various theories and accounting methods for carbon emission analysis of steel production; the accounting methods， system boundaries， accounting scope， and emission coefficient values of different standards are not yet unified.? From 2008 to 2018， the carbon emission intensity of Chinese steel industry and the BFBOF long process production enterprises mainly concentrated in the range of 1 .50tCO2/t～2 .50tCO2/t， with an average of 1 .97tCO2/t. When studying the whole life cycle environmental impact of steel and steelrelated industries， enterprises or organizations， as well as products with steel as the primary raw material， the calculation results based on the actual data are preferred， and the carbon emission intensity provided by enterprises or steelrelevant enterprises can be considered as the carbon emission factor. If there is no production data， enterprise statistical data，and the steel production process is not clear， the average value can be taken as the carbon emission factor of the steel production.

Key words： steel production; carbon emission; accounting method; carbon emission factors