火電廠碳排放監(jiān)測體系與核算方法分析

賀 蘭

（三峽智慧水務(wù)科技有限公司，上海 200124）

全球氣候變暖對我們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了重大的影響，《京都議定書》一文在1997年審核通過，文中部分發(fā)達(dá)國家提到溫室氣體減排的具體要求，隨后各國開始陸續(xù)出臺低碳環(huán)保的有關(guān)政策，逐步完善和解決了碳排放的一系列問題。對溫室氣體的監(jiān)測能夠精準(zhǔn)、系統(tǒng)地記載排放數(shù)據(jù)，同時也為火電廠行業(yè)與企業(yè)開展環(huán)保工作提供了有效的數(shù)據(jù)，是政策實施的前提條件。對此，我國火電廠企業(yè)應(yīng)該充分完善政策制度，利用科學(xué)的方法進(jìn)行碳排放監(jiān)測，從而推動溫室氣體管理工作的發(fā)展，為我國群眾創(chuàng)設(shè)一個良好的居住環(huán)境和大氣空間。

1 火電廠現(xiàn)狀以及二氧化碳減排的意義

在我國社會與經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和進(jìn)步的背景下，對火電廠企業(yè)提出了更高的要求，需要電力的供給充分滿足實際需求。2007年到2016年這十年之間，我國的電力裝備、容量和發(fā)電量很大程度地增加了，盡管火電裝機(jī)的比例與發(fā)電量都呈現(xiàn)下降的趨勢，但截至2016年底，火電裝置容量達(dá)到了10億千瓦，依然占總比的64%。其中，煤電裝機(jī)占到了89%，煤電發(fā)電量占到了91.1%。從裝機(jī)容量及其發(fā)電量的數(shù)據(jù)可以得出，火電廠在當(dāng)前的發(fā)電領(lǐng)域中仍然具有較高的比例[1]。

富煤、貧油以及少氣等特點決定了我國相關(guān)企業(yè)發(fā)電所利用的能源，依舊是以煤炭作為主要的材料，這就需要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。依據(jù)我國統(tǒng)計局的有關(guān)數(shù)據(jù)來看，早在2012年我國就已經(jīng)損耗了將近35億噸的煤炭資源，其中在發(fā)電與供熱這兩個環(huán)節(jié)中消耗了49.4%。但電煤的比重與國外火電廠相比具有很大差別，煤炭在我國企業(yè)的能源利用體系中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，并且對其利用率遠(yuǎn)比發(fā)電的比例大。對此，我國火電廠企業(yè)應(yīng)該根據(jù)環(huán)保意識與理念，逐漸減少對煤炭資源的使用，從而降低碳排放量，維護(hù)大氣環(huán)境。

此外，電力企業(yè)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，并承擔(dān)了重要的責(zé)任。因此，我國相關(guān)企業(yè)應(yīng)該注重二氧化碳減排工作的開展，在節(jié)省使用自然資源的同時，降低氣體污染物的排放率，以更好地進(jìn)入低碳環(huán)保的經(jīng)濟(jì)發(fā)展時代。

2 火電廠碳排放核算方法現(xiàn)狀探究的意義

二氧化碳減排主要是依靠精準(zhǔn)的碳排放監(jiān)測機(jī)制?；鹆Πl(fā)電廠在計算碳減排的相關(guān)數(shù)據(jù)時，準(zhǔn)確的碳排放數(shù)據(jù)能夠直接反映出減排的進(jìn)度，同時這也是審查各工作環(huán)節(jié)是否完成減排任務(wù)的核心依據(jù)。而站在政府這一層面來進(jìn)行思考，客觀且準(zhǔn)確的碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)，是污染物排放限制政策實行的基礎(chǔ)，同樣也是政府碳控排目標(biāo)確立與審核的前提條件。另外，科學(xué)的碳排放數(shù)據(jù)對碳交易市場具有關(guān)鍵的影響，多份保障的構(gòu)建為煤炭交易提供了重要保障。準(zhǔn)確的碳排放數(shù)據(jù)，還能夠幫助火電廠企業(yè)的技術(shù)人員明確溫室氣體排放量與排放位置，對企業(yè)減排對策的設(shè)定與碳資源管理具有重大意義。

我國的火電廠開展碳排放監(jiān)測起步較晚，遠(yuǎn)不如西方的部分發(fā)達(dá)國家。我國早在2004年就向氣象局提交了有關(guān)國家氣候變化初始信息的通報，其中所采用的計算方式和參考數(shù)據(jù)基本都是依據(jù)國外的，因為一些參數(shù)與我國的實情不一致，因此，火電廠企業(yè)在探究和分析當(dāng)前溫室氣體計算的方法時，需要構(gòu)建具有我國特色的排放監(jiān)測體系，這對于促進(jìn)我國溫室氣體以及相關(guān)火電廠的清單質(zhì)量、碳減排都有著十分重要的意義。

3 研究背景

當(dāng)前全球氣候逐漸變暖，給氣候帶了巨大變化，同時也產(chǎn)生了重要的影響。1997年《京都議定書》中就提出了溫室氣體減排的具體要求，世界各國應(yīng)當(dāng)陸續(xù)發(fā)布相關(guān)低碳政策，并且要有準(zhǔn)確的碳排放數(shù)據(jù)，這是政策具體實施的前提條件。要有序進(jìn)行溫室氣體監(jiān)測，而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)是進(jìn)行一切工作的基礎(chǔ)。當(dāng)前國內(nèi)外對碳排放都建立了監(jiān)測體系。美國和歐盟在這方面開展得較早，在監(jiān)測體系建設(shè)方面積累了非常豐富的經(jīng)驗，而我國在這方面起步相對較晚，相關(guān)體系還不是很健全，所以在實際工作中借鑒國外的制度具有重要的意義和參考作用。

4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

4.1 國外研究現(xiàn)狀

首先，是國外的監(jiān)測體系建設(shè)情況分析。美國針對溫室氣體排放量的問題對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了強(qiáng)制性要求，要求企業(yè)要出具相關(guān)的監(jiān)測報告，并詳實地將這些數(shù)據(jù)提供給政府，這些數(shù)據(jù)和報告是美國政策制定的堅實基礎(chǔ)。通過對美國的報告進(jìn)行具體分析和解讀，尤其是報告內(nèi)容、體系、作用等方面，對我國溫室氣體排放監(jiān)測工作具有非常好的借鑒作用。通過相關(guān)分析，我國在溫室氣體核算中充分借鑒了美國的模式，促使企業(yè)積極地進(jìn)行報告活動，使溫室氣體的核算更加準(zhǔn)確，并具有較強(qiáng)的操作性，減少了統(tǒng)計部門的相關(guān)工作，降低了統(tǒng)計調(diào)查的成本。而歐盟在碳排放權(quán)的交易方面也起步較早，是世界上最早建立碳市場的，當(dāng)前已經(jīng)歷經(jīng)了三個階段。歐盟通過不斷地總結(jié)經(jīng)驗，針對第一、第二階段的一些問題和不足在第三階段中進(jìn)行了相關(guān)改革，這些經(jīng)驗對我國監(jiān)測制度的建立起到了啟示的作用。歐盟的早期制度中，各成員國擁有較大的裁量權(quán)，制定的規(guī)則存在差異，這種情況在實際操作中會導(dǎo)致成員國之間的監(jiān)測報告和核查工作由于規(guī)則的不一致出現(xiàn)不公平的情況。而且一些小型設(shè)施的監(jiān)測和管理成本比較高，為了更好地解決這些問題，歐盟進(jìn)行了相關(guān)調(diào)整。加強(qiáng)了制度結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使管理更加統(tǒng)一，同時也建立了統(tǒng)一的制度，促進(jìn)了核查和認(rèn)證服務(wù)的發(fā)展。減少了小型設(shè)備的成本，使用了成本比較低的監(jiān)測方法對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計。

4.2 國內(nèi)的監(jiān)測現(xiàn)狀

我國的碳排放監(jiān)測體系建設(shè)起步相對較晚，在2011年“十二五”規(guī)劃綱要中提出了溫室氣體排放的核算工作和具體要求，到了2013年已經(jīng)建立了一些試點地區(qū)，并且在7個交易試點中開展了建立監(jiān)測體系的相關(guān)研究，目前已經(jīng)有部分省市出臺了地方性的監(jiān)測體系和標(biāo)準(zhǔn)，但體系的不統(tǒng)一帶來了許多的問題。目前研究的主要方向是對已存在的體系提出相關(guān)的意見和建議，同時對已有的體系進(jìn)行完善和改進(jìn)，并提出新的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議。

5 環(huán)境治理投入對碳排放的影響和存在的不足

5.1 影響分析

環(huán)境治理投入對二氧化碳排放具有深遠(yuǎn)的影響。針對這方面的探究分析，主要可以分成兩大類，一類傾向于探究環(huán)境治理投入對碳排放的作用效果，其得出的結(jié)果為以下三點：1.環(huán)境的治理投入會產(chǎn)生大量的溫室氣體；2.環(huán)境整治會導(dǎo)致碳排放作用效果的不確定性；3.環(huán)境治理將會降低碳排放。另一類則是立足于環(huán)境治理投入，并通過碳排放技術(shù)的創(chuàng)新，從而探究出環(huán)境治理投入對技術(shù)創(chuàng)新的積極影響。

為了進(jìn)一步減少碳排放，政府需要加大監(jiān)督和管理力度，并出臺相關(guān)法律政策，嚴(yán)懲甚至關(guān)閉部分碳排放不達(dá)標(biāo)的工廠企業(yè)，進(jìn)而通過征收碳稅來提升相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)成本，促進(jìn)企業(yè)低碳技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新。此外，我國政府還應(yīng)該加強(qiáng)城市基礎(chǔ)建設(shè)的資金投入，增加森林的種植面積，加大研究經(jīng)費的投入，充分鼓勵新能源的開發(fā)和利用，從根本上降低碳排放量。最后，政府還需要充分調(diào)節(jié)有關(guān)經(jīng)濟(jì)政策，不斷優(yōu)化我國產(chǎn)業(yè)構(gòu)造與能源結(jié)構(gòu)，以減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對高碳能源的損耗，提高資源的使用效率[2]。

5.2 存在的不足

當(dāng)前我國的監(jiān)測體系工作中還有一些不足，主要表現(xiàn)在以下三個方面。第一是具體標(biāo)準(zhǔn)的缺失，第二是監(jiān)測平臺的缺失，第三是主管機(jī)構(gòu)比較混亂。針對這些問題，提出了相關(guān)的建議和意見，指出了中國應(yīng)當(dāng)積極借鑒國際上先進(jìn)的核算體系和標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立符合我國國情的統(tǒng)一的核算體系，并制定出具體的核算方法，這樣才能充分發(fā)揮管理效能。應(yīng)當(dāng)科學(xué)、系統(tǒng)地建立統(tǒng)計核算體系，這樣可以有效地減少一些重復(fù)測量，還能夠解決測算結(jié)果不一致的問題。從數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計、報告等所有環(huán)節(jié)來看，我國在這方面相對于發(fā)達(dá)國家起步較晚，還存在許多的缺失，而且相關(guān)的配套法律、法規(guī)和政策也不完善。因此要進(jìn)一步核算質(zhì)量，極地進(jìn)行相關(guān)研究，不斷地完善相關(guān)體系，這對于碳排放監(jiān)測體系的建立和具體核算有著積極的作用和影響。

6 火電廠碳排放監(jiān)測方法體系

在碳市場建設(shè)過程中，監(jiān)測、報告以及核查是其基礎(chǔ)，對于怎樣精確地計算出碳排放量這一問題，是監(jiān)測的重點和難點。因此，相關(guān)火電廠應(yīng)該具體分析計算方法的原理、技巧以及優(yōu)缺點，這對完善企業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測體系具有關(guān)鍵性的意義。當(dāng)前，國際所認(rèn)同的溫室氣體監(jiān)測方法主要有物料衡算法、實測法、排放因子法等三種方法。其中的兩種方法都屬于計算性方法，實測法則是根據(jù)在線監(jiān)測儀器而開展的監(jiān)測方法。本文列舉了三種方法的內(nèi)容，具體如下。

6.1 物料衡算法

這種方法主要根據(jù)質(zhì)量的平衡定律，進(jìn)一步總結(jié)出污染物的排放量，其具體公式為產(chǎn)品數(shù)量+物料流失率=投入機(jī)制的總物料。對于既定的生產(chǎn)體系、工程步驟以及燃燒裝置等火電廠企業(yè)，都能夠利用物料衡算的方法來進(jìn)行計算?；痣姀S企業(yè)在公式計算的時候，需要按照具體建筑項目方案流程、生產(chǎn)模式以及原材料損耗等開展計劃工作。由此可見，這種監(jiān)測方法具有良好的針對性，所得的結(jié)果準(zhǔn)確度很高，但所用到的參數(shù)比較多，對收集數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求十分嚴(yán)格。

6.2 實測法

這種監(jiān)測方法是通過監(jiān)測儀器或者持續(xù)計量設(shè)備，來計算排放氣體流量、流速以及濃度等參數(shù)，從而算出氣體排放總量的一種統(tǒng)計法。依據(jù)采用的儀器不同，實測法可以分為手工監(jiān)測法與煙氣排放持續(xù)監(jiān)測法。前者主要是以儀器校準(zhǔn)為主，通過攜帶監(jiān)測設(shè)備在計劃好的煙囪基點進(jìn)行短暫的測量；后者則是對火電廠進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。實測法能夠?qū)煹罋怏w當(dāng)中的二氧化碳濃度、煙氣流量進(jìn)行連續(xù)的測算，從而有效計算出排放量[3]。

6.3 排放因子法

排放因子法是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的方法，在對溫室氣體排放量進(jìn)行計算時具有非常明顯的優(yōu)勢，這種方法的基本公式是溫室氣體排放量=活動水平數(shù)據(jù)×排放因子，這個公式可以充分地反映出能源的強(qiáng)度和碳排放的強(qiáng)度，而且這兩者是高度相關(guān)的。當(dāng)前政府對于氣候變化的問題非常重視，并成立了專門委員會（IPCC），編制了《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》，在這個指南中，對這種方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并且可以為不同的國家和地區(qū)、不同的行業(yè)提供溫室氣體排放量計算的詳細(xì)指導(dǎo)，所以這個指南具有非常重要的意義和作用。同時這種方法也可以應(yīng)用到宏觀核算當(dāng)中，還適用于行業(yè)的微觀角度核算，是當(dāng)前國內(nèi)外編制溫室氣體清單的重要基礎(chǔ)。我國的《省級溫室氣體清單編制指南》、《溫室氣體排放核算與報告要求第Ⅰ部分：發(fā)電企業(yè)》也都使用了這種方法。

7 火電廠碳排放基本核算方法的應(yīng)用

7.1 排放因子法的應(yīng)用

我國火力發(fā)電企業(yè)在核算碳排放的過程中，主要是通過排放因子法來進(jìn)行溫室氣體核算的。這一方法需要實測企業(yè)熱值含碳量與碳氧化率，同時會受到發(fā)電工況、燃煤質(zhì)量等眾多因素的影響。在不具備實測條件的情況下，我國按照多臺機(jī)組測算的結(jié)果提出了缺省值，繼而代表廣大機(jī)組的平均水平。但是，根據(jù)多方測算，影響排放因子法的因素較多，其缺省值的代表性也存在一定的差異。我國相關(guān)學(xué)者通過機(jī)組實測的方法，探究出了眾多對排放因子法核算具有消極影響的因素，比如煤質(zhì)、機(jī)組容量以及負(fù)荷等。

根據(jù)研究表明，元素碳檢測非常顯著地降低了一些火電廠企業(yè)碳排放量，有助于該企業(yè)合理采用碳排放權(quán)交易利益，并且不會對企業(yè)造成任何的經(jīng)濟(jì)損失。我國某位研究者通過自己的實驗研究，按照實測單位的熱值含碳量、碳氧化率數(shù)據(jù)，創(chuàng)設(shè)出了火電碳排放核算模具。相關(guān)學(xué)者在實驗探究中發(fā)現(xiàn)鍋爐氧化率和煤質(zhì)、機(jī)組容量有著密切的聯(lián)系。還有一些研究人員以330 MW的燃煤設(shè)備為例，分別在58%、74%以及89%負(fù)荷的平穩(wěn)運行下，核算出火電碳排放的強(qiáng)度，并在各體系的折算中公布所得出的相關(guān)規(guī)律。燃煤碳排放的強(qiáng)度與機(jī)組負(fù)荷之間具有負(fù)相關(guān)的關(guān)系，機(jī)組的負(fù)荷越高，那么火電碳排放強(qiáng)度就越低。

7.2 在線監(jiān)測法的應(yīng)用

我國企業(yè)對于利用在線監(jiān)測法來監(jiān)測二氧化碳的研究相對較晚，并缺乏一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而阻礙了這一監(jiān)測方法的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)前，我國在線監(jiān)測二氧化碳監(jiān)測儀的數(shù)量有限，相關(guān)研究也很少。企業(yè)利用缺省值、二氧化碳排放因子和火力發(fā)電CO2排放量的測算產(chǎn)生了積極的效果和作用，兩種參數(shù)在原煤、原油以及天然氣三種燃料計算結(jié)果的相對偏差分別是7.5%、98.8%和1.6%。此外，相關(guān)企業(yè)使用在線監(jiān)測法的時候，應(yīng)充分了解機(jī)械設(shè)備的運行狀態(tài)，做到心中有數(shù)，進(jìn)而核算出精準(zhǔn)的碳排放數(shù)據(jù)?；痣姀S在開展碳排放核算工作時應(yīng)用這一方法能夠更好地預(yù)防和減少碳排放[4]。

7.3 注意誤差和成本數(shù)據(jù)的時效性

在實際核算過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮數(shù)據(jù)的使用性以及數(shù)據(jù)的誤差和成本核算問題，同時也要注意時效性的影響，將這三者結(jié)合考慮才能進(jìn)行準(zhǔn)確的核算，而且這三個因素也決定著核算方法的推廣程度。首先，是誤差。在核算中應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地計算投入和產(chǎn)出，由于火電數(shù)據(jù)的輸出情況比較難計量，所以很難獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。其次，是成本。在核算過程中準(zhǔn)確地計量成本才能確保核算的準(zhǔn)確性。最后是數(shù)據(jù)的時效性，數(shù)據(jù)的時效性可以確保決策的準(zhǔn)確性。

8 結(jié)語

綜上所述，大量排放溫室氣體會對我們的居住環(huán)境、空氣質(zhì)量以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定的消極影響和阻礙作用，甚至還會出現(xiàn)冰川融化、海平面上升、糧食減值、物種滅絕等事件的發(fā)生。對此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該加快形成基本的監(jiān)測體系，并掌握一定的核算方法，逐步完善和解決監(jiān)測方法體系中所存在的問題，還應(yīng)加強(qiáng)政策制度的實施力度，采用科學(xué)的方法進(jìn)行碳排放監(jiān)測，從而推動溫室氣體管理工作的發(fā)展，為我國大眾提供一個良好的居住環(huán)境與大氣空間，希望本研究能夠為相關(guān)單位提供一些參考意見。