□ 韓 晶 李愛菊

一、前言

2021年7月16日，我國正式啟動(dòng)了全國碳市場上線交易，并力爭在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰及2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。鋼鐵行業(yè)作為能源消費(fèi)與碳排放的重要行業(yè)[1]，碳排放量占全國碳排放總量的15%左右，是我國僅次于電力行業(yè)的第二大排放行業(yè)。全國碳市場的啟動(dòng)，對(duì)鋼鐵行業(yè)影響巨大。由于配額分配是碳排放交易市場頂層制度設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)，鋼鐵行業(yè)作為未來碳排放市場最重要的行業(yè)之一，針對(duì)鋼鐵行業(yè)的全國性碳排放交易制度中的碳配額分配方法更是重中之重[2]。

從目前的進(jìn)展看，國家主管部門還沒最終確定全國碳市場啟動(dòng)后鋼鐵行業(yè)的配額分配采用何種方式方法。由于鋼鐵行業(yè)流程非常復(fù)雜，每個(gè)企業(yè)、每種生產(chǎn)方式的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)碳排放情況千差萬別，按照全廠基準(zhǔn)值法分配難以保證基準(zhǔn)值的公平性、合理性，理論上應(yīng)該分工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行核算并設(shè)定基準(zhǔn)值才更加公平合理[3]。因此，在對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有碳市場中鋼鐵行業(yè)配額分配方法的調(diào)研基礎(chǔ)上，以某冶金集團(tuán)為例，選取其旗下7家長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)第N、N+1、N+2、N+3年連續(xù)4年（下文中所披露的碳排放數(shù)據(jù)均來自某冶金集團(tuán)的真實(shí)數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)的敏感性，因此不披露具體年份，以N、N+1、N+2、N+3表示）的分工序碳排放數(shù)據(jù)入手，結(jié)合鋼鐵行業(yè)特性和國家碳市場特點(diǎn)，對(duì)分工序設(shè)定鋼鐵行業(yè)配額分配基準(zhǔn)值的可行性展開研究。

二、歐盟、加州、韓國與中國試點(diǎn)企業(yè)配額分配方法對(duì)比

目前，鋼鐵行業(yè)的碳市場配額分配基本思路主要有2種，即歷史法和基準(zhǔn)值法[4]。歷史法又可分為歷史強(qiáng)度法和歷史總量法，即按照控排單位的歷史排放強(qiáng)度或總量核定碳配額，適用于生產(chǎn)工藝產(chǎn)品特征復(fù)雜的行業(yè)；基準(zhǔn)值法按行業(yè)基準(zhǔn)排放強(qiáng)度核定碳配額，適用于生產(chǎn)流程及產(chǎn)品樣式規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)。

歐盟碳市場（EU-ETS）作為目前覆蓋最全面的碳市場，經(jīng)過16年3個(gè)階段的建設(shè)完善，逐步趨于成熟。對(duì)于鋼鐵行業(yè)，歐盟碳排放權(quán)交易體系中共設(shè)置6條基準(zhǔn)線，主要是焦炭、燒結(jié)礦、生鐵、碳鋼、高合金鋼（電弧爐）、鐵鑄件等主要工序和產(chǎn)品[5～6]。歐盟給定的6個(gè)基準(zhǔn)值依次為0.286 tCO2/t產(chǎn)品、0.171 tCO2/t產(chǎn)品、1.328 tCO2/t產(chǎn)品、0.283 tCO2/t產(chǎn)品、0.352 tCO2/t產(chǎn)品、0.325 tCO2/t產(chǎn)品。在利用基準(zhǔn)值進(jìn)行分配時(shí)，基準(zhǔn)值計(jì)算方法的一般為：配額＝基準(zhǔn)值×歷史行為水平×碳泄露風(fēng)險(xiǎn)敞口×調(diào)整因子[7～9]。

加州碳排放權(quán)交易市場中的配額分配不是基于企業(yè)的排放量制定的[10]，而是基于企業(yè)的產(chǎn)量及每個(gè)行業(yè)的先進(jìn)值（即基準(zhǔn)值法），從而對(duì)高能效的企業(yè)給予獎(jiǎng)勵(lì)。排放權(quán)配額根據(jù)以下方式計(jì)算：配額＝產(chǎn)品產(chǎn)量×碳泄露系數(shù)×產(chǎn)品基準(zhǔn)值×下降系數(shù)[11]。鋼鐵行業(yè)采用的產(chǎn)品基準(zhǔn)值為0.199 tCO2/t電爐鋼[12]。

韓國的碳交易制定了第一個(gè)10年規(guī)劃，即2015—2025年，該規(guī)劃分為3個(gè)交易期：第一期為2015—2017年，第二期為2018—2020年，第三期為2021—2025年。韓國的碳配額分配方法有歷史法和基準(zhǔn)值法2種。第一階段23個(gè)行業(yè)中除了水泥、煉油和航空業(yè)使用基準(zhǔn)值法外，其余均為歷史法。原計(jì)劃為第二階段開始逐漸增加采用基準(zhǔn)值法的行業(yè)，但實(shí)際情況是暫未增加[13～15]。

自2013年起，我國陸續(xù)在8個(gè)地區(qū)建立了碳排放權(quán)交易試點(diǎn)市場。8個(gè)試點(diǎn)碳市場中，除重慶采用比較特殊的企業(yè)自主申報(bào)方法外，其余7個(gè)試點(diǎn)均采用了常規(guī)的2種配額分配方法[16]。其中，北京、湖北、上海、天津采用歷史總量法；深圳、福建試點(diǎn)地區(qū)采用歷史強(qiáng)度法；僅廣東使用了基準(zhǔn)值法和歷史總量法相結(jié)合的方法[17]。

由于鋼鐵企業(yè)工藝流程比較復(fù)雜，各企業(yè)間工藝、產(chǎn)品、能源結(jié)構(gòu)等差異較大，給基準(zhǔn)值設(shè)定造成了一定的難度，導(dǎo)致大多數(shù)碳市場采用歷史總量法或歷史強(qiáng)度法（廣東除外）作為鋼鐵行業(yè)的主要配額分配方法[18]。但歷史法和歷史強(qiáng)度法存在“鞭打快牛”的問題，越是排放強(qiáng)度低的企業(yè)對(duì)排放強(qiáng)度的限制越嚴(yán)格，對(duì)于排放強(qiáng)度大、工藝落后的企業(yè)反而相對(duì)寬松，公平性較差[19]。因此，以某冶金集團(tuán)旗下7家長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)第N、N+1、N+2、N+3年連續(xù)4年的排放強(qiáng)度情況為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，探索研究鋼鐵行業(yè)分工序配額分配基準(zhǔn)值法的可行性。

三、鋼鐵行業(yè)碳配額分配方法研究

1.全廠碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值法

根據(jù)《中國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的二氧化碳排放總量等于企業(yè)邊界內(nèi)所有的化石燃料燃燒排放量、工業(yè)生產(chǎn)過程排放量及企業(yè)凈購入電力和凈購入熱力隱含產(chǎn)生的二氧化碳排放量之和，還應(yīng)扣除固碳產(chǎn)品隱含的排放量[20]。

通過收集7家長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)（企業(yè)A～G）連續(xù)3年（第N、N+1、N+2年）經(jīng)第三方核查后的企業(yè)邊界碳排放數(shù)據(jù)，并根據(jù)這3年的粗鋼產(chǎn)量，計(jì)算出各企業(yè)每年的碳排放強(qiáng)度，如圖1所示。

圖1 各企業(yè)第N、N+1、N+2年碳排放強(qiáng)度趨勢

從圖1可以看出，7家鋼鐵企業(yè)由于在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品等方面存在的差異，導(dǎo)致企業(yè)碳排放強(qiáng)度差別很大。例如：G企業(yè)由于生產(chǎn)工藝特殊，采用紅土鎳礦作為原料生產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)品，能耗高于普通鋼材生產(chǎn)工藝，因此碳排放強(qiáng)度明顯高于其他企業(yè)；B企業(yè)由于采用了比較特殊的CSP工藝煉鋼，導(dǎo)致這3年碳排放強(qiáng)度都是最低的。此外，不同企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，特別是下游鋼材加工產(chǎn)品的區(qū)別，也造成了企業(yè)邊界排放強(qiáng)度的差異。因此，采用以全廠邊界的碳排放量計(jì)算出的碳排放強(qiáng)度，不能很好地衡量企業(yè)工藝排放水平的高低。依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的配額分配基準(zhǔn)值計(jì)算7家鋼鐵企業(yè)配額，會(huì)造成配額分配結(jié)果的嚴(yán)重不平衡。因此，本研究認(rèn)為采用全廠碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值法設(shè)定基準(zhǔn)不適用于鋼鐵行業(yè)，需要進(jìn)一步討論分工序設(shè)定碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)的可能性。

2.分工序碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值法（扣除能量回收）

（1）分工序碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值法

由于不同企業(yè)生產(chǎn)工藝的差別，因此考慮根據(jù)每個(gè)工序計(jì)算碳排放強(qiáng)度。以全流程鋼鐵企業(yè)為例，以各企業(yè)第N、N+1、N+2、N+3年能源平衡表作為數(shù)據(jù)來源，計(jì)算最常見的焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼4個(gè)主要工序的碳排放量。核算方法：根據(jù)各工序化石燃料燃燒、電力、熱力的凈消耗量，采用國家核算指南中對(duì)應(yīng)的排放因子計(jì)算排放量，并扣除各工序能源、動(dòng)力回收隱含的排放，最后以工序主要產(chǎn)品的產(chǎn)量計(jì)算各工序碳排放強(qiáng)度，并分工序劃定基準(zhǔn)值。計(jì)算公式見式（1）。

式（1）中：E工序n為第n個(gè)工序的碳排放量；Adri為第n個(gè)工序中第i種含碳燃料或原料消耗量；CCri為第n個(gè)工序中第i種含碳燃料或原料的含碳量；ADpi為第n個(gè)工序中第i種回收的含碳產(chǎn)品或能源回收量；CCpi為第n個(gè)工序中第i種回收的含碳產(chǎn)品或能源回收量的含碳量。

根據(jù)上述計(jì)算方法，分別計(jì)算焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼4個(gè)主要工序的排放強(qiáng)度，計(jì)算結(jié)果如表1所示?？梢钥闯?，7家企業(yè)中，不同企業(yè)主要工序的排放強(qiáng)度差異較大，其中焦化工序排放強(qiáng)度差異最為明顯，煉鋼工序由于能量回收較多，產(chǎn)生的碳排放強(qiáng)度大多為負(fù)值。

表1 各企業(yè)不同工序第N、N+1、N+2、N+3年排放強(qiáng)度匯總（加權(quán)平均排放強(qiáng)度）

經(jīng)過分析，各工序排放強(qiáng)度差異大的主要原因?yàn)椋阂皇悄茉唇Y(jié)構(gòu)不同。由于焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣成分不同，對(duì)碳排放的影響程度不一致。各企業(yè)在生產(chǎn)工序的煤氣使用比例沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以不同企業(yè)即使工藝相同，排放強(qiáng)度也可能會(huì)存在較大的差異[21]。二是各廠能源回收利用程度不同。長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)普遍非常重視對(duì)生產(chǎn)工藝過程中余熱余能的利用，例如干熄焦余熱發(fā)電裝置（CDQ發(fā)電）、高爐爐頂余壓發(fā)電（TRT發(fā)電）等技術(shù)[22]。由于不同企業(yè)在各個(gè)工序?qū)τ谂c余熱余能的回收利用程度不同，也造成了工序排放強(qiáng)度的差異。三是參數(shù)取值方式也帶來影響，化石燃料的排放采用國家核算指南中給出的缺省值進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果無法反應(yīng)真實(shí)的排放情況。四是在計(jì)算分工序碳排放強(qiáng)度時(shí)，部分載能介質(zhì)未計(jì)入消耗，這部分載能（例如：高爐鼓風(fēng)、氧氮?dú)澹┪纯紤]引起的間接二氧化碳排放或回收，但均在能源回收環(huán)節(jié)進(jìn)行了扣除，導(dǎo)致排放數(shù)據(jù)偏差甚至產(chǎn)生負(fù)值。

（2）分工序基準(zhǔn)值與清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

國家發(fā)展和改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部會(huì)同工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》中關(guān)于不同工藝不同級(jí)別生產(chǎn)的能耗標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。各廠不同工序碳排放強(qiáng)度與《鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》Ⅰ級(jí)基準(zhǔn)值能耗趨勢如圖2所示。

表2 不同工藝不同級(jí)別生產(chǎn)的能耗標(biāo)準(zhǔn)

圖2 不同工序碳排放強(qiáng)度與能耗趨勢

由圖2可知，各廠不同工序的碳排放強(qiáng)度趨勢與鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的工序能耗趨勢基本相同，其中煉鋼工序的碳排放強(qiáng)度小于0，能耗也小于0。該結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了主要工序碳排放強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的可靠性。

（3）分工序基準(zhǔn)值與鋼鐵行業(yè)能耗限額對(duì)比

根據(jù)GB 21256中規(guī)定的粗鋼生產(chǎn)主要工序先進(jìn)值如表3所示。根據(jù)圖3可以看出，燒結(jié)工序、煉鋼工序、煉鐵工序的碳排放強(qiáng)度趨勢與GB 21256中要求的不同工序能耗趨勢也是一致的。

表3 粗鋼生產(chǎn)主要工序先進(jìn)值

圖3 粗鋼生產(chǎn)主要工序碳排放強(qiáng)度與能耗趨勢

綜上所述，對(duì)于長流程鋼鐵企業(yè)，由于影響因素過多，準(zhǔn)確核算各工序?qū)嶋H碳排放強(qiáng)度難度過大，因此認(rèn)為制定碳排放配額分配基準(zhǔn)值時(shí)不宜分工序核算排放強(qiáng)度。

3.主要工序基準(zhǔn)值法（扣除能量回收）

為了消除不同工序之間能源互相使用所引起的計(jì)算誤差，對(duì)上述提出的分工序碳排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值法進(jìn)行了進(jìn)一步簡化，將長流程鋼鐵企業(yè)前4個(gè)工序（焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼）視為一個(gè)大工序（以下簡稱主要工序），從而以主要工序?yàn)檫吔缬?jì)算總排放量，核算化石燃料燃燒、電力、熱力消耗的排放，并扣除能源、動(dòng)力回收隱含的排放，最后以粗鋼產(chǎn)量為基準(zhǔn)計(jì)算主要工序總排放強(qiáng)度。計(jì)算公式見式（2）。

式（2）中，E主要工序?yàn)橹饕ば颍ń够?燒結(jié)+煉鐵+煉鋼）的碳排放量；ADri為主要工序中第i種含碳燃料或原料消耗量；CCri為主要工序中第i種含碳燃料或原料的含碳量；ADpi為主要工序中第i種回收的含碳產(chǎn)品或能源回收量；CCpi為主要工序中回收的含碳產(chǎn)品或能源回收量的含碳量。

根據(jù)上述計(jì)算方法，對(duì)7家企業(yè)的主要工序（焦化+燒結(jié)+煉鐵+煉鋼）的碳排放量及排放強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 各企業(yè)主要工序總排放強(qiáng)度

由表4和圖4可以看出，除工藝特殊的G企業(yè)外，通過主要工序基準(zhǔn)值法計(jì)算出的6家企業(yè)主要工序排放強(qiáng)度數(shù)值基本處在同一數(shù)量級(jí)，處于0.6～0.84。其中，排放強(qiáng)度最小的是D企業(yè)，第N+3年主要工序碳排放強(qiáng)度為0.605 tCO2/t，排放強(qiáng)度最大的是B企業(yè)，第N+3年主要工序碳排放強(qiáng)度為0.836 tCO2/t。

圖4 第N+3年主要工序排放強(qiáng)度與單位能耗趨勢

通過圖4也可看出，排放強(qiáng)度與主要工序能耗的變化趨勢基本一致，說明工序排放強(qiáng)度可以反映工序能耗情況，數(shù)值比較合理。主要原因有以下幾點(diǎn)：

其一，該方法核算了煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼4個(gè)長流程鋼鐵生產(chǎn)主要工序的化石能源消耗和電力、熱力消耗引起的排放，并對(duì)工序回收利用的余熱余能進(jìn)行扣減，計(jì)算的排放量基本能夠反應(yīng)工序真實(shí)的排放水平；

其二，由于國家核算指南中沒有給出氧氮?dú)鍤?、高爐鼓風(fēng)、工業(yè)用水等載能介質(zhì)，因此在計(jì)算過程中也未對(duì)上述介質(zhì)進(jìn)行間接排放量的核算，從而避免了排放參數(shù)取值不準(zhǔn)確引起的計(jì)算誤差；

其三，該方法對(duì)4個(gè)主要工序進(jìn)行整體計(jì)算，一定程度上降低了工序間原燃料交叉利用導(dǎo)致的計(jì)算誤差。

基于目前的結(jié)果，認(rèn)為此方法可以用于衡量上述4個(gè)主要工序碳排放強(qiáng)度，作為主要工序排放強(qiáng)度基準(zhǔn)值的設(shè)定依據(jù)；在排除生產(chǎn)工藝比較特殊的G企業(yè)后，選用其余6家鋼鐵企業(yè)主要工序碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行基準(zhǔn)值設(shè)定。第N、N+1、N+2、N+3年各企業(yè)主要工序碳排放強(qiáng)度情況如圖5（升序排列）所示。

圖5 第N、N+1、N+2、N+3年碳排放強(qiáng)度排序

將6家企業(yè)第N、N+1、N+2、N+3年共24個(gè)主要工序碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行升序排列，取排名第50%左右的數(shù)據(jù)（第12位與第13位之間）作為排放基準(zhǔn)，設(shè)定主要工序排放基準(zhǔn)值為0.801 5 tCO2/t粗鋼，建議可將該排放強(qiáng)度作為長流程鋼鐵企業(yè)的主要工序碳排放基準(zhǔn)值。

4.廣東省配額分配方法研究

自2013年廣東省正式啟動(dòng)了碳排放權(quán)交易后已經(jīng)走過了8個(gè)履約年度，其配額分配方案經(jīng)過幾次修訂。根據(jù)《廣東省2021年度碳排放配額分配實(shí)施方案》，2021年廣東省鋼鐵行業(yè)的配額分配方法按照工序劃分，主要采用基準(zhǔn)值法（煉焦、石灰燒制、球團(tuán)、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼工序）、歷史強(qiáng)度下降法（外購化石燃料摻燒發(fā)電）和歷史排放法（鋼壓延與加工工序）相結(jié)合的方法。

計(jì)算公式為：企業(yè)配額＝基準(zhǔn)值法工序配額+鋼壓延與加工工序配額+外購化石燃料摻燒發(fā)電配額。

（1）基準(zhǔn)值法

各基準(zhǔn)值法工序配額＝基準(zhǔn)值法工序產(chǎn)品產(chǎn)量×各基準(zhǔn)值法工序產(chǎn)品基準(zhǔn)值×年度下降系數(shù)，年度下降系數(shù)0.99。

（2）歷史強(qiáng)度下降法

外購化石燃料摻燒發(fā)電配額＝外購化石燃料摻燒發(fā)電歷史平均發(fā)電碳排放強(qiáng)度×發(fā)電量×年度下降系數(shù)，年度下降系數(shù)0.99。

（3）歷史排放法

鋼壓延與加工工序配額＝歷史平均碳排放量×年度下降系數(shù)。年度下降系數(shù)：長流程企業(yè)為0.96，短流程及其他企業(yè)為0.99。各工序產(chǎn)品基準(zhǔn)值如表5所示。

表5 2021年廣東省各工序基準(zhǔn)值

5.配額分配方法對(duì)比

通過以上的分析，各配額分配方法的對(duì)比如表6所示。

表6 配額分配方法對(duì)比

四、小結(jié)

1.現(xiàn)行的基準(zhǔn)線法配額分配法不適用于全國鋼鐵企業(yè)

目前國內(nèi)絕大多數(shù)試點(diǎn)碳市場采用歷史法或歷史強(qiáng)度法分配鋼鐵企業(yè)配額，缺乏合理性和公平性。僅廣東省對(duì)于長流程鋼鐵企業(yè)采用基準(zhǔn)值法分配配額，但各基準(zhǔn)值參數(shù)采用廣東省內(nèi)企業(yè)情況得出，不適應(yīng)全國情況。

2.按照主要工序設(shè)定基準(zhǔn)值，適應(yīng)范圍廣

對(duì)于長流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，不同工序能源結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致各工序排放差異較大，采用主要工序設(shè)定基準(zhǔn)值，排除了不同工序能源結(jié)構(gòu)不同的問題，適應(yīng)性廣。另一方面，由于各企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品不同，特別是在鋼材加工工序工藝差別較大，不能統(tǒng)一設(shè)定基準(zhǔn)值，因此對(duì)于該部分排放建議采用歷史強(qiáng)度法。但是，主要工序基準(zhǔn)值法對(duì)于企業(yè)邊界的判定比較復(fù)雜，核算難度極大，對(duì)于控排企業(yè)和核查機(jī)構(gòu)都提出了很高的要求。

3.碳排放參數(shù)的取值對(duì)結(jié)果影響很大

由于本文中化石燃料燃燒產(chǎn)生的排放量是根據(jù)《核算指南》中的缺省值進(jìn)行計(jì)算的，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與能耗計(jì)算的結(jié)果差異較大。因此，若準(zhǔn)確核算出各企業(yè)每個(gè)工序的真實(shí)排放量，需要獲取重點(diǎn)參數(shù)的實(shí)際測量值，例如煤、煤氣的低位發(fā)熱量、碳含量等，這對(duì)鋼鐵企業(yè)的計(jì)量監(jiān)測水平提出了很高的要求。