張媛媛，田亞峻，王永剛

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2.北京低碳清潔能源研究所，北京 102209)

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固定資產(chǎn)折舊對新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的影響研究

張媛媛1，2，田亞峻2，王永剛1

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2.北京低碳清潔能源研究所，北京 102209)

隨著全球變暖成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)，碳足跡成為一個新的研究方法并迅速得到學(xué)術(shù)界的關(guān)注。而碳足跡清單中除電力和熱力消耗以外的其他間接排放在現(xiàn)有文獻(xiàn)中研究較少。設(shè)備投資約占新型煤化工項目總投資的55%，而由設(shè)備折舊引起的間接CO2排放卻未被考慮在內(nèi)。本文以新型煤化工產(chǎn)品為例，探討了固定資產(chǎn)折舊對新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的影響，提出固定資產(chǎn)折舊是新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的重要來源，需在以后的研究中加以重視。

新型煤化工；碳足跡；固定資產(chǎn)折舊；間接排放

Beijing100083，China；2.NationalInstituteofClean-and-Low-CarbonEnergy，Beijing102209，China)

由溫室氣體引發(fā)的全球變暖問題越來越受到人們的關(guān)注，CO2是主要的溫室氣體之一。因此，定量研究CO2排放量是減少溫室氣體排放、控制氣候變暖的前提。碳足跡主要以CO2排放當(dāng)量表示人類生產(chǎn)消費(fèi)活動導(dǎo)致的溫室氣體排放[1]。多數(shù)新型煤化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的能耗較高，同時，多數(shù)新型煤化工項目都需要進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)工程，其機(jī)械設(shè)備等固定資產(chǎn)在生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的溫室氣體排放量也較大，因此開展新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的研究，對新型煤化工行業(yè)的節(jié)能減排具有重要意義。

現(xiàn)有文獻(xiàn)中對于新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的核算多局限于直接排放和因電力和熱力消耗而引起的間接排放，很少涉及其他間接排放。本文對新型煤化工產(chǎn)品碳足跡清單中的其他間接排放——特別是其大量大型設(shè)備和裝置曾造成的碳排放做出探討，以期更準(zhǔn)確地反映出新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的全貌，更有效地識別新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的主要來源，以利于新型煤化工行業(yè)碳減排政策的制定和實施。

1　碳足跡的研究邊界

碳足跡的概念起源于生態(tài)足跡，但目前已形成其特有的涵義。生態(tài)足跡的概念是由Wackernagel與Ress最早提出的，用來表征人類的生產(chǎn)消費(fèi)活動對生態(tài)環(huán)境造成的影響，其表征指標(biāo)為生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。而碳足跡主要用來表征人類的生產(chǎn)消費(fèi)活動導(dǎo)致的溫室氣體排放，其表征指標(biāo)為直接和非直接的CO2排放當(dāng)量。這其中，非直接的CO2排放有可能不是通過直接測量的辦法，而是通過其他方法得到。相對而言，碳足跡概念產(chǎn)生時間較短，其準(zhǔn)確涵義仍在發(fā)展變化[2]。關(guān)于碳足跡的系統(tǒng)邊界問題，有以下兩種觀點(diǎn)。

第一種觀點(diǎn)是碳足跡應(yīng)該只包括與產(chǎn)品或活動直接相關(guān)的排放量，因為如果碳足跡也同時包含間接排放可能會引起重復(fù)計算，而且比較難確認(rèn)排放責(zé)任。但是，馬修斯等研究人員計算了美國490多個經(jīng)濟(jì)部門的產(chǎn)品和服務(wù)的溫室氣體排放當(dāng)量，發(fā)現(xiàn)大部分碳排放是間接排放，間接排放約占溫室氣體總排放量的75%，而絕大部分直接排放只占溫室氣體總排放量的25%，拉爾森等研究人員也得出了相似的結(jié)論。由此可見，如果只考慮直接碳排放會造成與產(chǎn)品或活動相關(guān)的溫室氣體排放量被嚴(yán)重低估，而這種低估非常不利于碳減排措施的制訂和實施[3]。

第二種觀點(diǎn)是在產(chǎn)品或活動的生命周期內(nèi)產(chǎn)生的直接和間接溫室氣體排放量均應(yīng)當(dāng)被包括在內(nèi)。為了方便描述“直接排放源”和“間接排放源”，同時也為了防止重復(fù)計算，研究人員提出了多種碳足跡清單。如溫室氣體議定書(TheGreenhouseGasProtocol，簡稱GHG議定書)將碳足跡的操作邊界劃分為三個層次(圖1)。第1層包括由產(chǎn)品或活動導(dǎo)致的直接溫室氣體排放；第2層包括公司因購買電力和熱力產(chǎn)生的間接溫室氣體排放；第3層包含其他所有的間接溫室氣體排放[4]。建立分層的碳足跡清單，其好處是便于人們識別碳足跡的主要來源，從而制定有針對性的的溫室氣體減排措施。結(jié)合新型煤化工產(chǎn)品能力形成需要大量大型裝備和設(shè)施的特點(diǎn)，本文就碳足跡清單第三層中的固定資產(chǎn)折舊對碳足跡的影響作出探討。

圖1　溫室氣體議定書碳足跡邊界示意圖

2　新型煤化工項目的投資結(jié)構(gòu)分析

在國家發(fā)改委組織編寫的《煤炭深加工示范項目規(guī)劃(送審稿)》中，共有15個新型煤化工重點(diǎn)示范工程被列入其中。這15個重點(diǎn)示范工程的總投資規(guī)模大約為6600億元。我國新型煤化工項目的建設(shè)近年來發(fā)展較快，自從2006年神華鄂爾多斯煤制油項目開工建設(shè)，隨后陸續(xù)開工建設(shè)并投產(chǎn)的新型煤化工項目有十幾個，其中包括煤制天然氣、煤制烯烴、煤間接制油和煤制乙二醇等項目。從總體上看，新型煤化工項目總投資中設(shè)備投資約占一半。據(jù)統(tǒng)計，新型煤化工項目的投資結(jié)構(gòu)是：設(shè)備投資約占總投資的55%，建筑和安裝工程約占總投資的28%，設(shè)計管理約占總投資的3%，其他各項目費(fèi)用約占14%，其中包括建設(shè)期利息費(fèi)用等內(nèi)容。

根據(jù)以上投資比例換算關(guān)系，由新型煤化工示范工程導(dǎo)致的機(jī)械設(shè)備需求總額有可能會超過3630億元。由于新型煤化工項目的工藝路線一般較為復(fù)雜，因此使用的設(shè)備種類比較多，而且新型煤化工項目還需要能源支撐，相關(guān)的配套工程對機(jī)械設(shè)備的需求更為多樣化。另外，不同的新型煤化工項目和產(chǎn)品的工藝路線也會有明顯的差別，其所對應(yīng)的機(jī)械設(shè)備需求差別會更大。不過新型煤化工項目的核心設(shè)備總體上差別不大，包括壓力容器、泵閥壓縮機(jī)、換熱器、煤氣化爐、管網(wǎng)、合成塔、空分設(shè)備等[5]。

機(jī)械設(shè)備等固定資產(chǎn)作為新型煤化工企業(yè)的很大一部分生產(chǎn)資源，在對企業(yè)進(jìn)行碳足跡評價時，固定資產(chǎn)的CO2排放量就必須計算在內(nèi)[6]。固定資產(chǎn)的CO2排放包括運(yùn)行中的CO2排放(直接排放)和設(shè)備材料生產(chǎn)中曾有過的CO2排放(間接排放)，其中間接排放應(yīng)按折舊年限攤?cè)朊磕甑呐欧趴偭恐小?/p>

3　固定資產(chǎn)折舊對新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的影響

由于固定資產(chǎn)的使用價值在折舊過程中基本消失殆盡，故本文不考慮固定資產(chǎn)殘值對CO2間接排放量的影響。固定資產(chǎn)折舊過程CO2年排放量的計算公式，見式(1)。

(1)

式中：Ea為固定資產(chǎn)折舊環(huán)節(jié)CO2的年排放量，t/a；Et為固定資產(chǎn)的CO2間接排放總量，t；r 為固定資產(chǎn)使用年限的折舊率，%。

為了簡化計算方法，本文在計算固定資產(chǎn)的CO2間接排放總量時，只考慮了固定資產(chǎn)的材料消耗，其中固定資產(chǎn)的材料消耗主要是鋼材，因此，固定資產(chǎn)的CO2間接排放總量的計算公式，見式(2)。

(2)

式中：Sc為固定資產(chǎn)的總耗鋼量，t；Ef為鋼材的排放因子，tCO2/t鋼。

下面以煤直接液化和煤炭開采環(huán)節(jié)為例，探討固定資產(chǎn)折舊對新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的影響。

3.1固定資產(chǎn)折舊對煤直接液化環(huán)節(jié)碳足跡的影響

某煤直接液化生產(chǎn)基地，其設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)500萬t油品，目前已經(jīng)建成的第一條生產(chǎn)線，年耗煤345萬t，生產(chǎn)各種油品100萬t。該煤炭直接液化示范工程按功能可以分為公用工程單元裝置、輔助工程單元裝置和主要生產(chǎn)單元裝置，由熱電廠和54個單元裝置集成。示范工程包括鍋爐、發(fā)電等熱電裝置，包括空分、煤制氫(包括干煤粉制備、煤氣化、CO變換、合成氣低溫甲醇洗凈化、變壓吸附等單元)、催化劑制備、液化干煤粉制備、煤直接液化、液化油品加氫穩(wěn)定、液化油品加氫改質(zhì)、產(chǎn)品脫硫精制、硫磺回收、酸性水汽提等工藝裝置。直接排放CO2的主要是鍋爐的煙氣排放、煤制氫裝置的煤粉干燥和粗合成氣低溫甲醇洗凈化裝置排放的富CO2物流、催化劑制備和煤液化原料煤干煤粉制備排放的干燥氣、硫磺回收裝置排放的尾氣、生產(chǎn)裝置工藝加熱爐排放的煙氣等[7]。

該百萬噸級煤炭直接液化示范項目直接排放CO2情況如表1所示。表中數(shù)據(jù)表明，該煤炭直接液化示范項目每生產(chǎn)1t液化油品直接排放的CO2為5.8t。

表1　某百萬噸級煤炭直接液化示范項目二氧化碳直接排放情況

考慮到該百萬噸級煤炭直接液化示范項目的用電供應(yīng)、消耗實際，目前每生產(chǎn)一噸油品的凈外送電為150kW·h，由此引起的CO2排放減少量約為0.14t。因此該項目的第一層和第二層碳足跡之和為5.66t，亦即每生產(chǎn)1t油品，工廠內(nèi)排放的CO2數(shù)量再減去為電網(wǎng)供電而排放的CO2數(shù)量。

按照本文建立的方法，要計算固定資產(chǎn)折舊對碳足跡的影響，首先要計算固定資產(chǎn)的總耗鋼量。該煤直接液化示范工程固定資產(chǎn)的總耗鋼量見表2。

表2　某百萬噸級煤炭直接液化示范項目固定資產(chǎn)的耗鋼量

由表2可以看出，建設(shè)一條年產(chǎn)100萬t煤直接液化生產(chǎn)線固定資產(chǎn)的總耗鋼量約為33.5萬t(Sc)。鋼材的排放因子按2.3tCO2/t鋼(Ef)計算，即每生產(chǎn)一噸鋼鐵產(chǎn)生2.3t二氧化碳[8]。固定資產(chǎn)使用年限的折舊率按照折舊方法中的平均年限法計算，固定資產(chǎn)的使用壽命按10年計算，即年折舊率(r)為10%。因此，固定資產(chǎn)折舊環(huán)節(jié)CO2的年排放量為7.71萬t，則單位產(chǎn)品由于固定資產(chǎn)折舊產(chǎn)生的CO2間接排放量約為0.08t。由于固定資產(chǎn)折舊產(chǎn)生的間接CO2排放占到直接排放和消耗電力排放CO2之和的1.4%。

3.2固定資產(chǎn)折舊對煤炭開采環(huán)節(jié)碳足跡的影響

在煤炭開采環(huán)節(jié)，直接碳排放主要包括2個方面。①煤炭開采前和開采中抽放的瓦斯氣，即甲烷。該排放量約為6.15m3甲烷/t煤炭，而1t甲烷的溫室效應(yīng)當(dāng)量為21.5tCO2，則生產(chǎn)1t煤炭，由于瓦斯排放而造成的直接碳排放為0.095t。②燃燒柴油排放的CO2。生產(chǎn)1t煤炭需耗柴油約0.001t，而燃燒1t柴油排放3.16tCO2，則生產(chǎn)1t煤炭由于柴油燃燒排放的CO2為0.003t。因此，每生產(chǎn)1t煤炭產(chǎn)生的直接碳排放約為0.098t[9]。

根據(jù)文獻(xiàn)，煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)的用電量為28kW·h/t煤炭，根據(jù)全國電網(wǎng)輸電線路損失率約為6.49%，可以得出用戶使用1kW·h電力，電廠需供電1.07kW·h。而每生產(chǎn)1kW·h電排放0.0009tCO2，則生產(chǎn)1t煤炭由耗電排放的CO2為0.027t。通過以上三項加和得到生產(chǎn)1t煤炭第一層和第二層的碳足跡之和為0.125tCO2。

在煤炭開采行業(yè)，煤礦生產(chǎn)過程中消耗的鋼材量如表3所示。煤炭開采環(huán)節(jié)消耗的鋼材主要是礦用U型鋼、金屬錨網(wǎng)、鋼絲繩、錨桿鋼、鋼絞線、鋼管、礦用工字鋼、中厚板等消耗類鋼材品種[10]。

表3　某百萬噸級大型礦井固定資產(chǎn)的耗鋼量

由表3可以看出，建設(shè)百萬噸級大型礦井的固定資產(chǎn)總耗鋼量約為1.24萬t(Sc)。鋼材的排放因子按2.3tCO2/t鋼(Ef)計算，固定資產(chǎn)使用年限的折舊率按照折舊方法中的平均年限法計算，使用壽命按10年計算，即年折舊率(r)為10%。因此，固定資產(chǎn)折舊環(huán)節(jié)CO2的年排放量為0.3萬t，則單位產(chǎn)品由于固定資產(chǎn)折舊產(chǎn)生的CO2間接排放量約為0.003t。由于固定資產(chǎn)折舊產(chǎn)生的間接CO2排放占到直接排放和消耗電力排放CO2之和的2.4%。

4　結(jié)　論

碳足跡評估邊界的界定隨研究對象和研究視角不同存在很大差異，對計算結(jié)果起著決定性作用，是計算碳足跡的前提和關(guān)鍵?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對于新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的核算也同樣存在邊界問題，即只有直接的和少數(shù)間接的二氧化碳排放被考慮在內(nèi)，核算結(jié)果存在截斷誤差，不能反映新型煤化工產(chǎn)品碳足跡的全貌。而新型煤化工項目的投資結(jié)構(gòu)中，設(shè)備投資占到55%，設(shè)備的折舊與維護(hù)費(fèi)用約占新型煤化工產(chǎn)品成本的25%，因此，在研究新型煤化工產(chǎn)品的碳足跡時，由于固定資產(chǎn)折舊產(chǎn)生的間接CO2排放必須考慮在內(nèi)。

通過分析得出，在煤炭直接液化環(huán)節(jié)，每生產(chǎn)1t液化油品直接排放的CO2為5.8t，因購買電力、熱力所引起的間接CO2排放為-0.14t，因固定資產(chǎn)折舊產(chǎn)生的間接CO2排放為0.08t。在煤炭開采環(huán)節(jié)，每生產(chǎn)1t煤炭直接排放的CO2為0.098t，因購買電力、熱力所引起的間接CO2排放為0.027t，因固定資產(chǎn)

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Influences of fixed assets depreciation on the carbon footprint of new coal chemical products

ZHANGYuan-yuan1，2，TIANYa-jun2，WANGYong-gang1

(1.SchoolofChemical&EnvironmentalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，

Withglobalwarmingbecomingahotspotofsocialattention，carbonfootprintbecomesanewresearchmethodandquicklygetstheattentionofacademia.However，therearefewresearchesontheindirectemissionsbesideselectricpowerandheatconsumptioninthelistofcarbonfootprint.Equipmentinvestmentaccountsforabout55%ofthetotalinvestmentofnewcoalchemicalindustryprojects，buttheindirectCO2emissionscausedbyequipmentdepreciationhasnotbeentakenintoconsideration.Takennewcoalchemicalproductsasexamples，theinfluencesoffixedassetsdepreciationoncarbonfootprintofnewcoalchemicalproductswerediscussed.Itwasputforwardthatthedepreciationoffixedassetswasanimportantsourceofnewcoalchemicalproductscarbonfootprint，andshouldbeattachedgreatimportanceinfutureresearch.

newcoalchemicalindustry；carbonfootprint；depreciationoffixedasset；indirectemission

2016-03-15

中國工程院重大咨詢項目“中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究”資助(編號：2011-ZD-7)

張媛媛(1983-)，女，山東棗莊人，工程師，博士研究生，研究方向為煤清潔高效轉(zhuǎn)化和能源戰(zhàn)略研究。E-mail：zzdaiyu@163.com。

TQ-9

A

1004-4051(2016)08-082-04