李永智 劉晶晶 孔令波，2，*

(1.中國輕工業(yè)聯(lián)合會，北京，100833；2.陜西科技大學，陜西西安，710021)

·溫室氣體排放核算·

李永智先生，工程師；主要從事輕工業(yè)節(jié)能減排方面的研究。

造紙企業(yè)溫室氣體排放核算及其應用

李永智1劉晶晶1孔令波1，2，*

(1.中國輕工業(yè)聯(lián)合會，北京，100833；2.陜西科技大學，陜西西安，710021)

全國碳排放權交易市場啟動在即，為幫助相關造紙企業(yè)科學核算和規(guī)范報告其溫室氣體排放數(shù)據(jù)，本課題對造紙企業(yè)溫室氣體排放源與核算邊界進行了識別，詳述了造紙企業(yè)溫室氣體排放核算方法，并結(jié)合實際案例進行了應用說明，提出了進一步完善的建議。

溫室氣體；碳交易；核算報告；造紙企業(yè)

造紙工業(yè)是我國重要的基礎原材料產(chǎn)業(yè)，具有資源消耗大的特點。據(jù)統(tǒng)計，2014年，我國紙及紙板總產(chǎn)量10470萬t，較2013年增長3.56%[1]。同年，造紙及紙制品業(yè)能源消費總量4040.56萬t標準煤，占工業(yè)能源消費總量的1.4%，是輕工業(yè)中能耗最高的行業(yè)之一[2]。近年來，我國造紙工業(yè)已取得了明顯的節(jié)能減排效果，“十二五”期間噸紙及紙板綜合能耗降低了22%，碳排放強度也逐年減少。為進一步消減溫室氣體排放量，2016年10月27日印發(fā)的《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》(國發(fā)[2016]61號)提出了“2020年單位工業(yè)增加值二氧化碳排放量比2015年下降22%”的目標。另外，“十三五”期間噸紙及紙板綜合能耗將再降低50 kgce[3]，相當于噸紙及紙板碳排放量將減少132 kgCO2，節(jié)能減排仍是我國造紙工業(yè)低碳發(fā)展的關鍵。

2016年1月11日，國家發(fā)改委印發(fā)的《關于切實做好全國碳排放權交易市場啟動重點工作的通知》(發(fā)改辦氣候[2016]57號，以下簡稱“57號文”)提出了首批納入全國碳排放權交易市場的八大重點排放行業(yè)，造紙行業(yè)作為唯一的輕工產(chǎn)業(yè)被列入其中，要求相應企業(yè)按照文件要求對其溫室氣體排放量及相關數(shù)據(jù)進行分年度核算與報告。同時，為加強溫室氣體統(tǒng)計與核算，《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》要求定期編制溫室氣體排放清單，實行重點企(事)業(yè)單位溫室氣體排放數(shù)據(jù)報告制度，并建立溫室氣體排放數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，為2017年即將啟動的全國碳排放權交易市場做好準備。

目前，已開展碳交易試點的七省市中，上海和廣東均已發(fā)布了各地區(qū)的造紙企業(yè)溫室氣體排放核算指南，其中廣東省涉及71家造紙企業(yè)，上海有6家造紙企業(yè)[4]。由于試點地區(qū)是按照各自制定的核算和報告方法進行碳排放的核算和報告，所采用的碳排放核算邊界和方法并不完全一致。另外，王曉菲[5]基于碳排放源的碳排放核算方法，對不同制漿工藝和造紙工藝的碳排放水平進行了核算，并參考造紙工業(yè)清潔生產(chǎn)標準建立了分種類、分級別的碳排放系數(shù)表；陳誠等人[6]從供應鏈的視角對造紙工業(yè)碳排放開展過評估，提出了相應的計算框架和方法。同樣，這些方法由于是針對地區(qū)和行業(yè)層面進行的研究，在全國范圍內(nèi)的各類型造紙企業(yè)開展企業(yè)層面的應用還有待驗證。

為建立全國統(tǒng)一的碳交易市場，保證在交易過程中做到造紙企業(yè)碳排放量的可檢測、可報告和可核查，國家發(fā)改委組織編制和印發(fā)了《造紙和紙制品生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》(以下簡稱“指南”)。年度綜合能耗達到1萬t標煤以上的造紙企業(yè)，應按要求對其碳排放量相關數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，并將所有數(shù)據(jù)和檢測情況形成企業(yè)年度碳排放報告，由具有碳排放權核查資質(zhì)的第三方機構對其進行核算后再進行交易。開展企業(yè)溫室氣體排放核算、報告與核查，是全國碳排放交易市場建設的一項重要基礎性工作。

全國碳市場啟動在即，鑒于當前排放核查與復查工作進度拖后，而且已報送的上百家造紙企業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量較低，為幫助造紙企業(yè)科學核算和規(guī)范報告自身的溫室氣體排放，制定合理的造紙企業(yè)溫室氣體排放控制計劃，本課題對造紙企業(yè)溫室氣體排放源進行了識別，然后根據(jù)指南對造紙企業(yè)溫室氣體核算方法進行詳細闡述，并結(jié)合實際案例進行應用分析。

1 造紙企業(yè)溫室氣體排放源與核算邊界

1.1造紙企業(yè)溫室氣體排放來源及種類

溫室氣體是指大氣層中自然存在的和由于人類活動產(chǎn)生的能夠吸收和散發(fā)的由地球表面、大氣層和云層所產(chǎn)生的、波長在紅外光譜內(nèi)的輻射的氣態(tài)成分[7]。《京都議定書》中規(guī)定控制的6種溫室氣體為：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。

在制漿造紙生產(chǎn)過程中，溫室氣體排放主要來自：化石燃料(煤、石油、天然氣)燃燒，生物質(zhì)燃料(木屑、秸稈、黑液)燃燒，凈購入電力和熱力隱含的排放，過程排放，廢棄物處理排放等6大排放源。

化石燃料主要消耗在能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)負責將一次能源(煤、石油、天然氣)轉(zhuǎn)換為造紙生產(chǎn)過程可直接利用的二次能源(電能和熱能)；另外，也有部分化石能源直接消耗在生產(chǎn)過程中，如石灰窯煅燒和燃氣紅外干燥消耗的重油和天然氣等；其次是企業(yè)廠區(qū)內(nèi)移動源化石燃料的消耗，如車間及廠區(qū)內(nèi)部的搬運車輛所消耗的能源。

生物質(zhì)燃料主要是制漿造紙過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物，如備料過程產(chǎn)生的木屑和硫酸鹽制漿過程產(chǎn)生的黑液。為了滿足企業(yè)生產(chǎn)過程的能源需求，減少對外界能源的依賴，這些副產(chǎn)物往往會作為燃料在生物質(zhì)鍋爐內(nèi)燃燒轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)過程需要的二次能源。對于現(xiàn)代綜合型制漿造紙企業(yè)，其60%以上的能源來自于生物質(zhì)能源，很大程度上降低了對化石能源的需求。實際上，在生物質(zhì)燃料燃燒過程中同樣會產(chǎn)生CO2。文獻[8]在估算我國制漿造紙工業(yè)的碳排放量時，涵蓋了生物質(zhì)燃料產(chǎn)生的CO2，并給出了相應的碳排放計算公式。表1給出了用于測算制漿造紙過程產(chǎn)生的生物質(zhì)燃料的碳排放因子[9]。

表1 生物質(zhì)燃料碳排放因子

注 LHV為低位發(fā)熱值。

凈購入電力和熱力是企業(yè)購入電力和熱力扣除外銷部分之后的凈消耗電力和熱力，主要用于制漿造紙生產(chǎn)全流程的用電和用熱設備，如驅(qū)動設備運轉(zhuǎn)、蒸發(fā)和干燥等，同時也包括附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的電力和熱力消耗。這部分隱含的CO2排放實際上是發(fā)生在相應的電力和熱力生產(chǎn)企業(yè)，由于是消耗在制漿造紙流程，故在核算碳排放時算在造紙企業(yè)一側(cè)。

過程排放是制漿過程堿回收工段石灰石煅燒發(fā)生分解反應產(chǎn)生的CO2，以及自備電廠脫硫用碳酸鹽產(chǎn)生的CO2排放。

廢棄物處理排放主要指采用厭氧技術處理造紙廢水時排放的CH4。

研究顯示，若不計過程排放，化石燃料燃燒和凈購入電力與熱力隱含的CO2排放占我國造紙工業(yè)碳排放總量的60%以上，生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的CO2約占26%～29%，廢水處理產(chǎn)生的CH4相當于碳排放總量的9%～11%[8]。具體到企業(yè)層面，其碳排放水平的高低主要取決于原料結(jié)構、能源結(jié)構、技術裝備水平以及生產(chǎn)工藝等多種因素。

1.2造紙企業(yè)溫室氣體核算邊界

以造紙和紙制品生產(chǎn)為主營業(yè)務的法人企業(yè)或視同法人的獨立核算單位，應按規(guī)定核算和報告其主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和直接為生產(chǎn)服務的附屬生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的溫室氣體排放。造紙企業(yè)溫室氣體核算邊界示意圖如圖1所示，主要由化石燃料燃燒排放、凈購入電力和熱力排放、過程排放、厭氧廢水處理排放組成，這里生物質(zhì)燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放并不在核算指南之列，且暫不要求企業(yè)核算和報告監(jiān)測成本較高、不確定性較大、且貢獻細微的排放源，如N2O。對造紙企業(yè)，目前核算的溫室氣體僅包含貢獻大的CO2和CH4，以CO2占的比例最大。

圖1 造紙企業(yè)溫室氣體核算邊界示意圖

考慮到生物質(zhì)自身生產(chǎn)過程的固碳特性，在對企業(yè)溫室氣體進行核算與報告時，認為生物質(zhì)能源是碳中性燃料，即不計生物質(zhì)能源燃燒產(chǎn)生的CO2排放，但與生物質(zhì)燃料混燒的化石燃料產(chǎn)生的CO2仍需核算。盡管如此，建議在排放報告其他信息說明中報告生物質(zhì)能源的使用情況，如生物質(zhì)能源的使用量和燃料占比等基本情況，以利于主管部門掌握各企業(yè)的能源結(jié)構等實際情況。如果報告主體還存在除造紙和紙制品生產(chǎn)之外的其他產(chǎn)品生產(chǎn)活動，則該部分生產(chǎn)活動應按相關行業(yè)的企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告要求進行核算與報告。

2 造紙企業(yè)溫室氣體排放核算方法

確定了核算邊界和排放源之后，造紙企業(yè)溫室氣體排放總量等于核算邊界內(nèi)所有生產(chǎn)系統(tǒng)的化石燃料燃燒排放(E燃燒)、凈購入電力排放(E電)、凈購入熱力排放(E熱)、過程排放(E過程)、厭氧廢水處理排放量(E廢水)之和，單位為噸CO2當量(t CO2e)。

碳排放核算方法主要有排放因子法，物料平衡法和實測法[7]。“指南”中采用的是排放因子法核算造紙企業(yè)產(chǎn)生的碳排放量，即以活動水平數(shù)據(jù)(AD)與相應排放因子(EF)的乘積作為某項排放源的碳排放量估算值?；顒铀紸D是指導致溫室氣體排放的生產(chǎn)或消費活動量，如各種化石燃料的消耗量(以燃料的熱量計算，單位為GJ)、凈購入的電量和熱量、石灰石原料的消耗量。排放因子EF是表征單位生產(chǎn)或消費活動量的溫室氣體排放折算系數(shù)，如單位熱量的燃料消耗、凈購入單位電量和熱量及單位質(zhì)量的石灰石分解所對應的碳排放量等。為保證數(shù)據(jù)獲取的可核查性和可追溯性，在報告時還要求對各類排放源排放的活動水平AD及排放因子EF數(shù)據(jù)來源進行分類說明。

2.1化石燃料燃燒排放

化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放量(E燃燒)是報告主體在核算年度內(nèi)所消耗的各種化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2之和，計算公式見式(1)：

(1)

其中，某種化石燃料的活動水平數(shù)據(jù)(ADi，GJ)為該化石燃料的凈消耗量與其平均低位發(fā)熱值的乘積。某種化石燃料的CO2排放因子(EFi，t CO2/GJ)由其單位熱值含碳量(CCi，t C/GJ)與碳氧化率(OFi，%)通過公式(2)得到：

(2)

活動水平來源的選擇取決于數(shù)據(jù)的可獲得性及是否能夠支持既定排放源的活動水平需求，當存在多個可選的數(shù)據(jù)源時，企業(yè)可根據(jù)實際情況按照簡單、準確、可核實、可溯源的原則選取其中一個合適的選項，建議優(yōu)先選用企業(yè)計量數(shù)據(jù)，如生產(chǎn)日志或月度、年度統(tǒng)計報表。在報送過程中要保證整個時間序列上數(shù)據(jù)源必須一致。對平均低位發(fā)熱值，單位熱值含碳量和碳氧化率等相關參數(shù)，有條件的企業(yè)可以采用實測值，但應對排放因子數(shù)據(jù)的監(jiān)測頻次，檢測方法和依據(jù)標準，測量儀器名稱、型號、性能及安裝位置等給予說明；如果不具備實測條件，可以選用指南附錄二給出的推薦值，但在報告中應給予說明。

2.2凈購入電力和熱力排放

凈購入電力和熱力消費所對應的電力和熱力生產(chǎn)環(huán)節(jié)CO2排放量(E電/熱)可通過企業(yè)凈購入電力和熱力的活動水平數(shù)據(jù)(AD電/熱)乘以相應的排放因子(EF電/熱)獲得，即

E電/熱=AD電/熱·EF電/熱

(3)

式中，AD電/熱是核算年度內(nèi)企業(yè)購買的總電量(熱力)扣除外銷電量(熱力)，以報告主體的電表和熱力表讀數(shù)為準，也可采用供應商提供的電費和熱力發(fā)票或結(jié)算單等憑證上的數(shù)據(jù)。EF電(t CO2/MWh)為企業(yè)所在區(qū)域電網(wǎng)的年平均排放因子，企業(yè)應按照所在區(qū)域選用國家主管部門公布的最新區(qū)域電網(wǎng)CO2排放因子。EF熱為熱力消費的排放因子，可使用推薦值(0.11 t CO2/GJ)，或者采用主管部門發(fā)布的官方數(shù)據(jù)。

2.3過程排放

過程排放是企業(yè)外購并消耗的石灰石煅燒發(fā)生分解反應產(chǎn)生的CO2排放量(E過程)，可由企業(yè)計量的石灰石實際消耗量(AD石灰石)及其排放因子(EF石灰石)求得，計算公式為：

E過程=AD石灰石·EF石灰石

(4)

式中,EF石灰石采用推薦值0.405 t CO2/t石灰石，其中石灰石原料的純度和分解率按95%計算。

2.4廢水厭氧處理排放

廢水厭氧處理過程產(chǎn)生的CH4排放量折算成CO2當量(ECH4_CO2e)，可由CH4排放量(ECH4)及其全球變暖潛勢值(GWPCH4)得到，其計算公式為：

ECH4_CO2e=ECH4·GWPCH4

(5)

式中,CH4排放量(ECH4)根據(jù)廢水處理量、處理過程去除的COD量、以污泥形式清除掉的有機物總量、CH4回收量及其排放因子(推薦值為0.125 kg CH4/kg COD)等數(shù)據(jù)獲得；CH4全球變暖潛勢值GWPCH4可取推薦值21，即減少1 t CH4排放相當于減少21 t CO2排放產(chǎn)生的溫室效應，詳見“指南”。

表2 兩個造紙企業(yè)2013年溫室氣體排放量匯總表 t CO2e

3 造紙企業(yè)溫室氣體排放核算結(jié)果分析

納入碳交易的造紙企業(yè)除應按照“57號文”要求分年度核算并報告其2013年、2014年和2015年的溫室氣體排放量及相關補充數(shù)據(jù)外，現(xiàn)在還需核算報告與核查2016年歷史排放數(shù)據(jù)，各地區(qū)目前正在有序開展相關工作。報送企業(yè)除報告年度溫室氣體排放總量外，還應分別報告其化石燃料燃燒排放量、凈購入的電力和熱力消費所對應的排放量、過程排放量、廢水處理的排放量，雖然造紙行業(yè)最終納入碳排

放權交易體系的碳排放總量僅限前三項排放量。對此，本課題采用上述核算方法，對華北地區(qū)兩個造紙企業(yè)(A和B)2013年度的溫室氣體排放量進行了核算，核算結(jié)果見表2。企業(yè)A設有自備熱電廠，主要消耗化石燃料種類有煙煤、汽油、柴油和天然氣，能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)產(chǎn)生的電力和熱力可以達到生產(chǎn)自給，還有部分剩余的電力和熱力外銷至其他企業(yè)，故表2中其凈外購電力和熱力對應的碳排放量為負值。企業(yè)B沒有自備電廠，能源結(jié)構相對比較簡單，生產(chǎn)用能源主要來自外購的電力和熱力，另外也消耗部分汽油、柴油和天然氣等化石燃料。計算采用的凈消耗量均由企業(yè)實測得到，廢水處理的總量和CH4回收量由企業(yè)實測得到，低位發(fā)熱量均采用“指南”的推薦值，電力消費的排放因子采用國家發(fā)改委公布的2012年華北電網(wǎng)平均CO2排放因子。

由表2可以看出，企業(yè)A溫室氣體排放總量為1614415 t CO2e，其中化石燃料燃燒排放量1797883 t CO2e，生產(chǎn)過程石灰石原料消耗所對應的排放量14947 t CO2e，廢水處理所對應的排放量10500 t CO2e，由于外銷電力和熱力抵消掉排放量208915 t CO2e。由于企業(yè)B不存在石灰石煅燒單元，因此不存在過程排放。企業(yè)B的生產(chǎn)過程主要依靠外購電力和熱力，這也是產(chǎn)生溫室氣體最多的排放源，為1651477 t CO2e，其次為化石燃料燃燒和廢水處理所對應的碳排放量，分別為2739 t CO2e和2730 t CO2e。

4 溫室氣體排放數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)

為方便報告企業(yè)按照“指南”和“57號文”要求報送企業(yè)溫室氣體歷史排放數(shù)據(jù)和補充數(shù)據(jù)，國家應對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心開發(fā)完成了“企業(yè)溫室氣體排放數(shù)據(jù)直報系統(tǒng)”，并分批次進行了多次測試工作，同時也在多個地區(qū)開展了直報系統(tǒng)培訓。該直報系統(tǒng)覆蓋直報企業(yè)名錄管理、溫室氣體數(shù)據(jù)填報、核算與核查、數(shù)據(jù)匯總分析與深度挖掘、溫室氣體排放數(shù)據(jù)發(fā)布等環(huán)節(jié)，便于實現(xiàn)企業(yè)量化、核算、報告，第三方核查和政府監(jiān)管、分析、決策等流程的有效銜接和綜合管理，其數(shù)據(jù)填報基本結(jié)構和流程如圖2所示。

圖2 溫室氣體排放數(shù)據(jù)直報系統(tǒng)填報流程圖

企業(yè)填報基本信息之后，根據(jù)圖1所示的造紙企業(yè)溫室氣體核算邊界示意圖，進入配置核算單元，如果企業(yè)還包含造紙之外的其他行業(yè)時，應該細分核算單元，即每個核算單元對應一種活動，以便系統(tǒng)根據(jù)不同行業(yè)的核算方法進行核算。如果僅涉及造紙行業(yè)，則可不配置核算單元，直接進行配置核算行業(yè)，選擇“造紙和紙制品生產(chǎn)”，然后進行排放源配置環(huán)節(jié)確認核算邊界。對參與交易企業(yè)，系統(tǒng)可以根據(jù)上述核算方法和企業(yè)填報的活動水平AD數(shù)據(jù)和排放因子EF數(shù)據(jù)自動生成排放報告。對于系統(tǒng)之中沒有列出的非常規(guī)能源，其排放因子EF數(shù)據(jù)如果沒有缺省值，應對這些燃料品種的相關參數(shù)進行檢測和數(shù)據(jù)收集。如果該類燃料消耗量非常小，也可以不填報。該直報系統(tǒng)允許企業(yè)針對自己的情況，提出對指南或核算方法的修改建議，為相關部門改進優(yōu)化核算方法提供參考依據(jù)，企業(yè)在填報時應給予重視。

5 結(jié) 語

開展溫室氣體排放核算、報告與核查是進行配額分配的重要參考依據(jù)，符合條件的造紙企業(yè)應按指南要求對其歷史碳排放量進行分年度(2013—2016年)核算與報告，并分別報告化石燃料燃燒排放量、過程排放量、凈購入的電力和熱力對應的排放量、廢水處理的排放量。除此之外，根據(jù)配額分配的需要，企業(yè)還須按照“57號文”附件3的要求核算并報告指南中未涉及的其他相關基礎數(shù)據(jù)，作為碳排放核算報告的附件同時報送。

為加強企業(yè)碳交易能力建設，國家主管部門聯(lián)合相關單位已開展了多場次的全國碳交易能力建設培訓，針對核算與報告指南、數(shù)據(jù)報送、配額分配等問題進行了解釋，并結(jié)合歐盟在碳資產(chǎn)管理和碳交易的先進經(jīng)驗進行了介紹，但造紙企業(yè)參與程度和熱情并不高。對此，相關部門近期將專門面向造紙行業(yè)開展碳交易市場能力建設研討，以幫助相關造紙企業(yè)科學核算和規(guī)范報告溫室氣體排放數(shù)據(jù)、制定合理的企業(yè)溫室氣體控排計劃、積極參與碳排放權交易，從而實現(xiàn)造紙企業(yè)碳資產(chǎn)的有效管理與增值。

造紙行業(yè)為首批納入碳排放交易市場的高能耗輕工產(chǎn)業(yè)之一，還需要繼續(xù)大力推進節(jié)能減排技術的應用，同時還要積極探索向低碳生產(chǎn)模式發(fā)展的途徑和方式，例如通過不斷改善能源效率；優(yōu)化能源結(jié)構，加快發(fā)展新能源，進一步提高生物質(zhì)能源利用比例；推進碳捕集與封存技術(CCS)的應用；加強企業(yè)能源和碳排放管理體系建設，強化企業(yè)碳排放管理；實施低碳標桿引領計劃，推動造紙企業(yè)開展碳排放對標活動等措施，最大限度地減少碳排放。

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AssessmentofGreenhouseGasEmissionandItsApplicationinthePaperIndustry

LI Yong-zhi1LIU Jing-jing1KONG Ling-bo1,2,*

(1.ChinaNationalLightIndustryCouncil,Beijing, 100833; 2.ShaanxiUniversityofScienceandTechnology,Xi’an,ShaanxiProvince, 710021) (*E-mail: lbkong@foxmail.com)

The national carbon emission trading market will launch soon, in order to help related paper mills assessing and reporting the GHG emission scientifically, this paper identified the GHG sources and accounting boundary of paper factory, classified the standard GHG assessment method, and applied the method to estimate the GHG emission based on a case study. The further improvement was also proposed.

greenhouse gas; carbon trading; assessment and report; paper industry

TS7

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.10.005

2017- 05- 22(修改稿)

*通信作者：孔令波，副教授；主要從事造紙工業(yè)過程優(yōu)化與節(jié)能減排研究。

(責任編輯：馬 忻)