“雙碳”目標下火電廠燃料標準化管理研究

張 麗，竇有權(quán)，柯文明

（1.國家能源聊城發(fā)電有限公司，山東 聊城 252000；2.國能南京煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗有限公司，江蘇 南京 210031）

面對全球氣候日益變暖的緊迫形勢，聯(lián)合國制定了應(yīng)對氣候變化的一系列公約，我國政府積極響應(yīng)，提出到2030年，經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型取得顯著成效，重點耗能行業(yè)能源利用效率達到國際先進水平二氧化碳排放量達到峰值并實現(xiàn)穩(wěn)中有降。到2060年，綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系全面建立，能源利用效率達到國際先進水平，非化石能源消費比重達到80%以上，碳中和目標順利實現(xiàn)。我國“富煤貧油少氣”的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭在一次能源中占比過半。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2021年1～6月份電力工業(yè)運行簡況》統(tǒng)計顯示：全國發(fā)電裝機容量22.6億kW，其中燃煤發(fā)電10.9億kW，同比增長2.5%，占比48.23%。目前，我國發(fā)電行業(yè)碳排放量約占全國碳排放總量的40%，火電企業(yè)是落實國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略的重點行業(yè)。

1 “雙碳”目標下火電廠燃料標準化管理的必要性

碳排放配額是指重點排放單位擁有的發(fā)電機組產(chǎn)生的二氧化碳排放限額，包括化石燃料消費產(chǎn)生的直接二氧化碳排放和凈購入電力所產(chǎn)生的間接二氧化碳排放。碳排放配額的多少直接關(guān)系到電廠的經(jīng)濟利益，隨著2021年7月16日全國“碳市場”上線交易的正式啟動，“碳資產(chǎn)”被賦予了市場價值和流動性。但是目前，碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量失真、失信問題突出。

在國家生態(tài)環(huán)境部碳排放報告質(zhì)量專項監(jiān)督幫扶中，發(fā)現(xiàn)了部分火電企業(yè)涉嫌主觀數(shù)據(jù)弄虛作假、違規(guī)修改參數(shù)和數(shù)據(jù)、參數(shù)選用和統(tǒng)計計算不準確、質(zhì)量控制不規(guī)范、質(zhì)量管理失控、報告結(jié)論失真等問題。目前，大部分火電企業(yè)采用核算法計算碳排放量，碳排放數(shù)據(jù)需人工統(tǒng)計，數(shù)據(jù)量大，存在數(shù)據(jù)風險，缺乏信息化管理手段等問題，難免會出現(xiàn)因數(shù)據(jù)不規(guī)范而帶來的經(jīng)濟損失。因此，碳排放精準管理將成為燃煤企業(yè)下一步工作的重點，2022新版溫室氣體核算方法與報告指南中直接使用燃料消耗量和收到基元素碳含量計算排放量，因此作為火電廠溫室氣體排放主要排放源的化石燃料——煤炭，其標準化管理因此也顯得尤為重要。

2 火電廠碳排放工作重點及主要參數(shù)

2.1 碳核查工作流程（圖1）及核查需要準備的文件清單（表1）

圖1 火電企業(yè)碳核查流程圖

表1 碳盤查和核查文件清單

2.2 化石燃料燃燒排放主要參數(shù)

單位熱值含碳量及元素碳含量：單位熱值含碳量單位——tC/GJ；元素碳含量單位——%，目前很多火電企業(yè)煤檢實驗室都配備了碳氫測定儀，可以開展碳氫實測，通常采用GB/T 30733《煤中碳氫氮的測定 儀器法》或DL/T 568《燃料元素的快速分析方法》測定。相較2021版指南，新指南直接使用燃料消耗量和收到基元素碳含量計算排放量，對于元素碳含量沒有實測或者測定不符合要求的，則仍然參考2021版指南，使用單位熱值含碳量和收到基低位發(fā)熱量進行換算（收到基碳含量），并規(guī)定了相應(yīng)的缺省值，即使用高限計算，這樣會對企業(yè)造成較大經(jīng)濟損失。

因為碳元素檢測大部分使用縮分樣檢測，縮分樣檢測無法直接獲得收到基元素碳含量，可按以下方法使用空干基（公式①）或者干基碳含量（公式②）換算到收到基碳含量：

不同于CH4和N2O對燃燒技術(shù)的依賴性大，CO2排放取決于燃料含碳量，通常燃燒條件（燃燒效率、礦渣和爐灰等的碳殘留）可以忽略不計。因此，規(guī)范開展燃料元素碳含量檢測，做好燃料消耗量測定，是保證化石燃料燃燒碳排放量準確的關(guān)鍵。

綜合樣收到基全硫和月平均收到基全硫相對偏差應(yīng)小于5%（收到基全硫大于1%），或絕對偏差小于0.05個百分點（收到基全硫小于1%）。

3 火電廠燃料標準化管理存在的主要問題及相關(guān)建議

3.1 存在的主要問題

國家能源集團大部分火電企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了燃料智能化改造，即通過若干個數(shù)據(jù)集成控制模塊對計量設(shè)備（軌道衡、汽車衡、皮帶秤）、皮帶采樣機PLC、煤樣收集及分選封裝設(shè)備、全自動制樣機、化驗數(shù)據(jù)自動上傳、視頻監(jiān)控設(shè)備、存查樣設(shè)備、智能取樣設(shè)備、氣動傳輸設(shè)備等進行實時數(shù)據(jù)采集、分析及處理，在管控中心建立大屏顯示系統(tǒng)，通過燃料智能化監(jiān)控中心完成燃料智能化全過程的監(jiān)視和管理。

《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南 發(fā)電設(shè)施（2022修訂版）》（以下簡稱《指南》）中碳排放量主要由化石燃料燃燒排放和外購電力折算排放兩部分組成，其中外購電力折算排放完全使用排放因子法，即購入使用電量×電網(wǎng)排放因子，由于我國的新能源發(fā)電比例不斷提升，同時煤電效率不斷提高，導(dǎo)致電網(wǎng)排放因子不斷下降，電網(wǎng)排放因子由0.5839變更為0.5810，并且該數(shù)值后期也會不斷變化?！吨改稀分刑佳趸?、購入使用電量、電網(wǎng)排放因子等都可以簡單準確地獲取，碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要影響因素來自化石燃料的消耗量和化石燃料的收到基元素碳含量的計量。這兩項關(guān)鍵數(shù)據(jù)在采集和獲取中存在一定失真。主要反映在以下方面：

（1）入爐煤計量器具設(shè)備老舊、穩(wěn)定性差、溯源難。皮帶秤作為連續(xù)累計稱重的自動衡器，其計量精度低于靜態(tài)衡且耐久性較差，不能長期地保持設(shè)計精度，需要定期進行校準，但即便是定期校準，也難以保證皮帶秤在兩次校準周期內(nèi)的計量精度。集團內(nèi)入爐煤皮帶秤普遍存在設(shè)備老舊、穩(wěn)定性差、維護不到位等情況，大部分電廠使用的循環(huán)鏈碼校驗方式在JJG 195-2014《連續(xù)累計自動衡器（皮帶秤）計量檢定規(guī)程》已刪除。皮帶秤的日常運維和校驗過程均缺少具體的校驗操作方法和質(zhì)量控制規(guī)范，導(dǎo)致計量準確性難以保證。

（2）實驗室檢測能力較弱，機構(gòu)設(shè)置和人員配備不合理，未建立完整的質(zhì)量管理驗收體系，很多實驗室技術(shù)管理不到位，尤其是“重入廠輕入爐”的想法普遍存在，導(dǎo)致入爐煤采制化質(zhì)控差，數(shù)據(jù)波動大的現(xiàn)象時有發(fā)生。新版《指南》中對入爐煤元素碳含量測定提出了明確的要求，測定入爐煤元素碳含量所依托的采制化設(shè)備和操作方法已經(jīng)很成熟，但采樣、制樣、化驗流程復(fù)雜，不確定度分量較多；同時常規(guī)化驗環(huán)節(jié)樣品稱量長期依賴人工操作，存在管控風險。一些新型制樣、化驗技術(shù)因缺少國家或行業(yè)標準，應(yīng)用于貿(mào)易結(jié)算時不被采信；多數(shù)化驗室未按《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南 發(fā)電設(shè)施》要求取得CNAS或CMA資質(zhì)，且缺少覆蓋“人、機、料、法、環(huán)、測”的全面系統(tǒng)的質(zhì)量控制規(guī)范。

（3）實驗室缺乏相應(yīng)的資質(zhì)認可。根據(jù)《指南》要求，燃煤元素碳含量檢測報告應(yīng)由通過CMA認定或CNAS認可、且認可項包括元素碳含量的檢測機構(gòu)/實驗室出具。2021版指南就對此提出了相關(guān)要求，在生態(tài)環(huán)境部2021年底開展的碳排放報告質(zhì)量專項監(jiān)督幫扶中，發(fā)現(xiàn)眾多數(shù)據(jù)造假問題，通知明確了從2022年4月起，碳含量檢測報告需加蓋CNAS/CMA標識，對實驗室資質(zhì)要求進一步升級，要求從指南發(fā)布的次月就要有相關(guān)資質(zhì)的保證，才能認可碳排放相關(guān)化驗數(shù)據(jù)。

3.2 相關(guān)建議

3.2.1 加強入爐煤管理，規(guī)范開展燃料元素碳含量檢測

2022版碳排放指南高度重視數(shù)據(jù)獲取過程，對數(shù)據(jù)管理提出了明確要求，其中燃料消耗量部分明確了計量方式的選取優(yōu)先序，且不能改變優(yōu)先序，并對計量設(shè)備的準確度等級和校驗提出了明確要求，以保證消耗量計量結(jié)果的準確性。作為火電企業(yè)要嚴格按照指南要求選用計量方式，定期做好入爐煤皮帶秤或給煤機皮帶秤維護校驗工作，確保計量準確并留存詳細記錄。特別注意入爐煤量以實際測量值確定，每值測量，每日、月統(tǒng)計入爐煤量（扣除非生產(chǎn)用煤量）。共用皮帶上煤的，要分機組統(tǒng)計入爐煤量。確保燃煤消耗量日數(shù)據(jù)累積量與月度、年度數(shù)據(jù)的一致性。非生產(chǎn)用煤量留存好相應(yīng)的原始記錄。每值開展入爐煤發(fā)熱量、全水分、全硫等參數(shù)檢測，按機組入爐煤量加權(quán)統(tǒng)計得到該機組日、月平均低位熱值等相關(guān)參數(shù)，保持月平均低位熱值等參數(shù)與相關(guān)日參數(shù)的邏輯關(guān)系，嚴格按照指南要求保留每值入爐煤分析樣不少于60 g一年備查。

3.2.2 建設(shè)燃料驗收管理標準化煤檢實驗室

為了應(yīng)對日益嚴苛的數(shù)據(jù)要求，新建火電企業(yè)在建設(shè)初期即需把實驗室的標準化管理配置考慮進去，建議從實驗室的硬件到機構(gòu)人員配置，嚴格按照CNAS要求進行建設(shè)。申請CNAS或CMA認可/認證，實驗室由公司發(fā)文成立，名稱要規(guī)范，通常由發(fā)電公司名稱加煤檢中心組成，實驗室主任可由公司分管領(lǐng)導(dǎo)擔任，同時實驗室配有授權(quán)簽字人、技術(shù)負責人、質(zhì)量負責人等相關(guān)管理人員，授權(quán)簽字人對學(xué)歷、專業(yè)和崗位工作年限等要求較為嚴格，管理層要著重考慮人員自身條件及工作穩(wěn)定性，不要頻繁更換。已經(jīng)運行的火電企業(yè)建議建立CNAS管理體系，并嚴格按照CNAS相關(guān)標準的要求進行體系建設(shè)編寫質(zhì)量手冊和相應(yīng)的程序文件，定期對質(zhì)量活動進行內(nèi)部審核，促進管理體系規(guī)范有序的運行。加強設(shè)備管理，建立設(shè)備和人員培訓(xùn)檔案，定期開展實驗室設(shè)備檢定/校準的確認工作和設(shè)備的期間核查工作，采用能力驗證方法來控制檢測質(zhì)量。為保證與國際接軌，CNAS檢測實驗室能力認可成為證明實驗室燃煤元素碳含量檢測數(shù)據(jù)可靠性的必要手段。同時根據(jù)《國家標準化發(fā)展綱要》對新一代信息技術(shù)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型形勢下發(fā)展要求，實驗室信息化建設(shè)、智能（物聯(lián)網(wǎng)）終端認可、遠程評審等工作成為CNAS檢測實驗室能力認可發(fā)展的必然要求。

4 結(jié)論

隨著國家碳核查執(zhí)法檢查力度的不斷加大，對火電企業(yè)碳排放相關(guān)工作提出了更加嚴格的要求，火電企業(yè)的燃料管理要做到領(lǐng)導(dǎo)層重視、轉(zhuǎn)變觀念、全員參與、“六要素”控制，持續(xù)提升火電企業(yè)燃料管理的標準化建設(shè)水平，確保碳排放報告的真實性、合規(guī)性、一致性和準確性，進一步提高碳排放報告質(zhì)量，助力實現(xiàn)雙碳目標，保證企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。