王文波,張 燦

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京100038)

近年來,地球變暖形勢嚴(yán)峻,為減緩氣溫上升速度,全球196 個(gè)國家在2015年的《巴黎協(xié)定》中承諾,將共同努力把全球氣溫上升控制在2 ℃之內(nèi),并以1.5 ℃作為進(jìn)一步努力的目標(biāo)[1]。我國鄭重承諾“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值,努力爭取于2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。

在固廢領(lǐng)域方面,溫室氣體排放的主要來源是填埋場,垃圾焚燒發(fā)電是生活垃圾減量化、無害化、資源化的重要手段,通過焚燒替代填埋,可有效減少甲烷等溫室氣體的排放。國際上眾多國家和地區(qū)的實(shí)踐證明了市場機(jī)制在節(jié)能減碳方面的作用,為了減少溫室氣體排放、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展,我國開始推進(jìn)全國碳排放權(quán)交易市場的建設(shè)。在碳排放交易試點(diǎn)市場ETS 和自愿減排機(jī)制CCER 的基礎(chǔ)上,我國于2021年7月正式啟動(dòng)全國碳排放權(quán)交易市場。本文簡要介紹我國碳排放權(quán)交易市場的建設(shè)及發(fā)展歷程,在此基礎(chǔ)上著重分析垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的碳減排效應(yīng),并對其減排量的計(jì)算和影響因素進(jìn)行了分析。

1 我國碳排放權(quán)交易市場建設(shè)及發(fā)展歷程

1.1 碳排放權(quán)交易市場建設(shè)

2020年10月28日,生態(tài)環(huán)境部就《全國碳排放權(quán)交易管理辦法(試行)》(征求意見稿)和《全國碳排放權(quán)登記交易結(jié)算管理辦法(試行)》(征求意見稿)公開征求意見。前者于2021年1月5日正式發(fā)布,經(jīng)過近半年的修訂后者一分為三正式生效,加上配額分配、核查指南等文件,全國碳市場制度文件梳理見圖1[2]。

圖1 全國碳市場的制度文件梳理Fig.1 The system documents of the national carbon market

2021年7月16日,全國碳排放權(quán)交易市場正式啟動(dòng)線上交易。截至2021年12月31日,全國碳市場累計(jì)運(yùn)行114 個(gè)交易日,碳排放配額累計(jì)成交量1.79 億t,累計(jì)成交額76.61 億元。按履約量計(jì),履約完成率為99.5%。12月31日收盤價(jià)54.22 元/t,較7月16日首日開盤價(jià)上漲13%,市場運(yùn)行健康有序,交易價(jià)格穩(wěn)中有升[3]。

1.2 我國碳市場交易的發(fā)展歷程

在全國碳市場建設(shè)之前,我國已經(jīng)開始碳市場交易,碳市場交易的發(fā)展主要分為以下3 個(gè)階段。

1.2.1 CDM 階段(2005—2012年)

在2013年之前,我國參與的是成熟的國際碳交易體系——清潔發(fā)展機(jī)制CDM(Clean Development Mechanism),主要交易對手方來自歐盟。2008—2009年金融危機(jī),受實(shí)體經(jīng)濟(jì)不振、社會(huì)生產(chǎn)縮減、能耗下降的影響,碳交易市場持續(xù)低迷,對CER(溫室氣體減排量,Certified Emission Reduction)需求下降。

1.2.2 區(qū)域碳排放交易試點(diǎn)階段(2013—2020年)

為了填補(bǔ)國際CDM 項(xiàng)目終結(jié)帶來的國內(nèi)碳交易市場空白,我國于2012年起逐步開始搭建自己的碳排放交易體系——碳排放交易試點(diǎn)市場ETS +自愿減排機(jī)制CCER(國家核證自愿減排量,Chinese Certified Emission Reduction),構(gòu)成了我國2013—2020年間碳交易的整體結(jié)構(gòu)。

1.2.3 全國碳排放權(quán)交易市場配額現(xiàn)貨交易階段(2021—)

以試點(diǎn)為基礎(chǔ),2017年底以發(fā)電行業(yè)為突破口的全國性碳排放權(quán)交易市場正式啟動(dòng)建設(shè),經(jīng)過基礎(chǔ)建設(shè)期、模擬運(yùn)行期,2021年進(jìn)入真正的配額現(xiàn)貨交易階段。

2 碳排放配額與CCER

CCER,指對我國境內(nèi)可再生能源、林業(yè)碳匯、甲烷利用等項(xiàng)目的溫室氣體減排效果進(jìn)行量化核證,并在國家溫室氣體自愿減排交易注冊登記系統(tǒng)中登記的溫室氣體減排量。

全國碳排放權(quán)交易市場的交易產(chǎn)品為碳排放配額,根據(jù)全國碳交易的市場數(shù)據(jù),開市以來碳排放配額價(jià)格從48 元/t 起步,一度升至61.07 元/t,接著跌破首日開盤價(jià),最低至38.50 元/t;隨著履約期臨近,碳排放配額價(jià)格再次回到首日開盤價(jià)上方,最高至62.29 元/t,創(chuàng)出開市以來新高。CCER 方面,多數(shù)試點(diǎn)市場的CCER 價(jià)格仍低于全國碳市場的配額價(jià)格,以上海碳市場為例,CCER 價(jià)格多在36 元/t左右。

2.1 碳交易的機(jī)理

如圖2所示,假設(shè)市場中有A、B 兩類排放者,每年政府主管部門分配給A、B 企業(yè)相同的碳排放配額各100 萬t,A 企業(yè)一年的實(shí)際碳排放量為130 萬t,超過了規(guī)定配額30 萬t,而B 企業(yè)一年實(shí)際碳排放量為70 萬t,距離達(dá)到規(guī)定配額還剩余30 萬t 排放空間。在履約周期結(jié)束配額清繳時(shí),A、B 企業(yè)需上繳與排放量相等的配額,A 企業(yè)就可向B 企業(yè)購買富余的30 萬t 配額完成履約任務(wù),否則將會(huì)面臨懲罰。通過碳市場進(jìn)行配額交易,一方面可通過設(shè)定合理的配額總量以削減控排企業(yè)的碳排放量,并利用市場機(jī)制將碳排放的外部環(huán)境成本內(nèi)部化,鼓勵(lì)企業(yè)通過技術(shù)升級(jí)等方式,逐步降低碳排放;另一方面有助于技術(shù)和資金流向B 類企業(yè),促進(jìn)其低碳發(fā)展。

圖2 碳交易機(jī)理Fig.2 The mechanism of carbon trading

2.2 CCER 申請及碳抵消機(jī)制

如圖3所示,CCER 碳抵消機(jī)制,是指控排主體在履約過程中,從碳市場購買一定數(shù)量的CCER 抵消自身碳排放的整個(gè)過程。如前文所述,CCER 市場價(jià)格低于碳配額價(jià)格,因此控排企業(yè)更愿意低價(jià)購買CCER 完成履約任務(wù),這樣就為CCER 項(xiàng)目(自愿減排項(xiàng)目)業(yè)主創(chuàng)造了盈利機(jī)會(huì)。

圖3 碳抵消機(jī)制Fig.3 The mechanism of carbon offset

碳市場的一個(gè)重要目的是通過設(shè)定合理的碳配額總量削減控排企業(yè)的碳排放量,CCER 的引入相當(dāng)于增加了碳配額供給總量,從而改變了碳配額供求關(guān)系;CCER 抵消比例過大將會(huì)對碳市場價(jià)格及碳減排效果產(chǎn)生較大影響,這就違背了政策設(shè)計(jì)的初衷。因此,CCER 作為碳市場的一種有益補(bǔ)充,需嚴(yán)格限制其抵消比例。已實(shí)施的《碳排放權(quán)交易管理辦法》,規(guī)定了“重點(diǎn)排放單位每年可以使用CCER 抵消碳排放配額的清繳,但抵消比例不得超過應(yīng)清繳碳排放配額的5%”。

2.3 CCER 項(xiàng)目開發(fā)現(xiàn)狀

在CDM 項(xiàng)目發(fā)展受限的情況下,我國建立了國內(nèi)的自愿減排碳信用交易市場。2012年6月,國家發(fā)展和改革委員會(huì)印發(fā)《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》(以下簡稱《暫行辦法》)、《溫室氣體自愿減排項(xiàng)目審定與核證指南》兩大關(guān)鍵文件,建立CCER 簽發(fā)流程和框架,正式啟動(dòng)了CCER 項(xiàng)目試點(diǎn)工作。2015年自愿減排交易信息平臺(tái)上線,CCER 進(jìn)入交易階段。

CCER 項(xiàng)目的產(chǎn)生要經(jīng)歷6 個(gè)階段:項(xiàng)目識(shí)別、審定項(xiàng)目及申請備案、項(xiàng)目備案并登記、減排量備案、上市交易、注銷。對于同一個(gè)CCER 項(xiàng)目,項(xiàng)目備案只需發(fā)生1 次,而減排量備案則會(huì)因所產(chǎn)生CCER 的時(shí)段不同發(fā)生多次。

為進(jìn)一步完善和規(guī)范溫室氣體自愿減排交易,2017年國家發(fā)展和改革委員會(huì)啟動(dòng)《暫行辦法》修訂,并暫緩CCER 項(xiàng)目備案申請,存量的CCER 交易仍在各大試點(diǎn)進(jìn)行。

如圖4所示,截至?xí)壕弻?shí)施之日,已公示的CCER 項(xiàng)目數(shù)量已達(dá)2 871 個(gè),已備案項(xiàng)目861 個(gè),減排量備案項(xiàng)目中約有254 個(gè),減排量約為5 000多萬t。

圖4 CCER 項(xiàng)目開發(fā)現(xiàn)狀Fig.4 The status of CCER development

與生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目相關(guān)的類型為避免甲烷排放和廢物處置,其中避免甲烷排放項(xiàng)目為406 個(gè),廢物處置項(xiàng)目為180 個(gè)[4]。作為環(huán)保領(lǐng)域參與碳排放交易最重要的細(xì)分領(lǐng)域,本文著重分析了垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的碳減排效應(yīng),并對其減排量的計(jì)算和影響因素進(jìn)行了分析。

3 垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的碳減排效應(yīng)分析

采用焚燒法處理城市生活垃圾,避免了這部分垃圾在填埋場堆放過程中分解釋放溫室氣體(主要成分為甲烷CH4);而且利用垃圾焚燒鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽供汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電,還可以避免相應(yīng)電量由火力發(fā)電導(dǎo)致的溫室氣體排放,實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排。2 類減排加總,可以得出該項(xiàng)目總的溫室氣體減排量,因此垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目具備雙重減排效應(yīng),可以開發(fā)為CCER 項(xiàng)目,將來參與碳市場交易。

3.1 基準(zhǔn)線法計(jì)算減排量

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的減排量采用基準(zhǔn)線法計(jì)算。如圖5所示,基本的思路是假設(shè)在沒有該CCER 項(xiàng)目的情況下,為了提供同樣的服務(wù),最可能建設(shè)的其他項(xiàng)目所帶來的溫室氣體排放,即基準(zhǔn)線排放,減去該CCER 項(xiàng)目的溫室氣體排放量和泄漏量[5]。

圖5 CCER 項(xiàng)目減排量計(jì)算示意圖Fig.5 The calculation of certification emission reduction

需要指出的是,垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的碳排放基準(zhǔn)線不是一成不變的?！稖厥覛怏w自愿減排項(xiàng)目審定與核證指南》規(guī)定項(xiàng)目參與者可從2 個(gè)備選的計(jì)入期期限中選擇其中之一:固定計(jì)入期和可更新的計(jì)入期。固定計(jì)入期為10年;可更新計(jì)入期,一個(gè)單一的計(jì)入期最長可為7年,最多可更新延長2 次(即最長為21年),更新延長的前提是“原項(xiàng)目基準(zhǔn)線仍然有效或者已經(jīng)根據(jù)適用的新數(shù)據(jù)加以更新”。當(dāng)煤電被新能源逐步替代,煤電抵消量會(huì)逐步降低,當(dāng)煤電基本被新能源替代后,這個(gè)抵消量也就不存在了。同樣,當(dāng)垃圾不再填埋時(shí),填埋抵消量也會(huì)不存在。當(dāng)2 個(gè)抵消量均不存在,而焚燒過程還會(huì)產(chǎn)生真實(shí)的碳排放,垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目就有可能由負(fù)碳排放轉(zhuǎn)為正碳排放。這種情況下,如何維持垃圾發(fā)電項(xiàng)目負(fù)碳工廠甚至零碳工廠的狀態(tài)就成為一種挑戰(zhàn)。當(dāng)然,上述2 個(gè)抵消量趨零是一個(gè)持續(xù)幾十年的漫長過程,在這個(gè)過程中,應(yīng)對的舉措包括:垃圾分類,從垃圾中分離出盡可能多的化石碳組分,同時(shí)盡可能多地增加生物碳組分(餐廚、污泥、工業(yè)垃圾等);不斷提高發(fā)電效率,降低廠用電率,減少化石燃料原料的使用;在廠區(qū)增設(shè)光伏發(fā)電設(shè)施;應(yīng)用碳捕捉技術(shù)等。

3.2 基準(zhǔn)線排放量

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目基準(zhǔn)線排放包括替代垃圾填埋產(chǎn)生的CH4排放和替代火力發(fā)電相同電量產(chǎn)生的排放,共2 個(gè)要素。

3.2.1 甲烷基準(zhǔn)線排放

溫室氣體減排量核證機(jī)構(gòu)對垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目核證采用“多選垃圾處理方式”,通常假定基準(zhǔn)線排放量的計(jì)算情境為:在垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目實(shí)施之前,服務(wù)區(qū)對于生活垃圾的處理方式均為運(yùn)輸至填埋場填埋,且填埋場沒有沼氣收集利用的裝置,填埋所產(chǎn)氣體直接排放至空氣中。建立垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目后可以取代原有的簡易填埋處理方式,減少垃圾填埋場甲烷的排放。

3.2.2 電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放

利用垃圾焚燒產(chǎn)生熱能進(jìn)行發(fā)電,屬于可再生能源發(fā)電項(xiàng)目,將替代以火力發(fā)電為主的電網(wǎng)同等的電量,從而實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排。

3.3 焚燒項(xiàng)目排放量

項(xiàng)目排放包括項(xiàng)目消耗電力產(chǎn)生的排放,燃燒化石燃料產(chǎn)生的排放,垃圾焚燒產(chǎn)生的溫室氣體CO2排放,焚燒產(chǎn)生的N2O、CH4氣體排放和廢水處理產(chǎn)生的排放,共5 個(gè)要素。

1)電力消耗排放。生活垃圾焚燒發(fā)電停爐或停機(jī)檢修期間需耗用外購電力。焚燒發(fā)電項(xiàng)目從化石燃料電廠或從電網(wǎng)輸入電量,結(jié)合項(xiàng)目消耗電量對應(yīng)的排放因子,可以計(jì)算出焚燒項(xiàng)目相關(guān)的電力消耗產(chǎn)生的排放量。

2)化石燃料消耗排放。在焚燒啟爐期間及焚燒期間,為提高垃圾熱值,需耗用外購煤、柴油、汽油等,燃燒化石燃料會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放。

3)燃燒產(chǎn)生的CO2排放。生活垃圾中的紡織品、橡膠、塑料含有一定比例的化石碳,在被焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定量的溫室氣體。

4)燃燒產(chǎn)生的N2O、CH4排放。生活垃圾焚燒過程中會(huì)產(chǎn)生極少量的N2O、CH4,采用《IPCC 國家溫室氣體排放清單指南》中的參數(shù)來計(jì)算燃燒產(chǎn)生N2O、CH4的項(xiàng)目排放。

5)廢水處理產(chǎn)生的排放。若項(xiàng)目產(chǎn)生的排放廢水采用有氧處理方式,則廢水處理不產(chǎn)生溫室氣體的排放;若項(xiàng)目經(jīng)厭氧處理或未經(jīng)處理直接排放,則廢水處理會(huì)產(chǎn)生一定量的CH4排放。

4 不同垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目碳減排量對比

如表1所示,根據(jù)我國自愿減排交易信息平臺(tái)披露的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的CCER 監(jiān)測報(bào)告,可以大致統(tǒng)計(jì)得出單噸垃圾焚燒的碳減排量,為0.1～0.5 t CO2。

表1 不同CCER 項(xiàng)目碳減排量對比Tab.1 The contrast of certification emission reduction from different CCER projects

由表1可知,不同項(xiàng)目的噸垃圾溫室氣體減排量存在差異,造成此差異的原因主要有內(nèi)、外2 方面。外因是項(xiàng)目所在地的氣候條件,在溫暖濕潤的氣候條件下,微生物活性相對較強(qiáng),垃圾的降解速率也高,對應(yīng)的甲烷基準(zhǔn)線排放量相對較大,因此氣候溫暖濕潤地區(qū)相對寒冷地區(qū)的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目,其溫室氣體減排量相對較大;內(nèi)因則是垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目本身的垃圾熱值和運(yùn)營效率(如非停次數(shù))等,對化石燃料消耗排放和電力消耗排放因素產(chǎn)生影響,從而影響項(xiàng)目本身的溫室氣體排放。

5 結(jié)語

在國家雙碳目標(biāo)的指引下,全國碳交易市場的建立,一方面是以市場機(jī)制應(yīng)對氣候變化、減少溫室氣體排放的機(jī)制創(chuàng)新;另一方面有助于激勵(lì)排放實(shí)體通過CCER 低成本完成碳減排目標(biāo)。此外,還有助于將技術(shù)和資金導(dǎo)向低碳發(fā)展領(lǐng)域,推動(dòng)企業(yè)發(fā)展新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換,倒逼企業(yè)淘汰落后產(chǎn)能、轉(zhuǎn)型升級(jí)。作為可再生能源的重要組成部分,垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)應(yīng)積極融入碳市場交易,扛起降污減碳重任,助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。