摘要：煙葉復(fù)烤作為煙葉生產(chǎn)加工過程的主要能耗環(huán)節(jié)，節(jié)能減排潛力巨大，采用清潔能源替代傳統(tǒng)燃煤是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要途徑。將煙葉復(fù)烤生產(chǎn)系統(tǒng)的核算邊界劃分為主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)，主要能耗包括電力、新水、天然氣和空壓氣，利用折標(biāo)煤核算法和國際標(biāo)準(zhǔn)法分別計(jì)算不同生產(chǎn)周期下的能耗及碳排放。研究表明，煙葉復(fù)烤企業(yè)綜合能耗為6.64×106 kgce，主要生產(chǎn)系統(tǒng)能耗高達(dá)6.03×106 kgce，占綜合能耗的90.81%，同時(shí)主要生產(chǎn)系統(tǒng)天然氣、電力、新水和空壓氣消耗分別占其能耗的68.76%、30.22%、0.16%和0.86%。經(jīng)計(jì)算，全廠噸片煙能耗為91.69 kgce/t，低于《煙草工業(yè)企業(yè)能源消耗》（YC/T 280—2008）的一級(jí)指標(biāo)限值。天然氣和電力作為企業(yè)的主要碳排放源，2023年總碳排放為1.03×104 t CO2，天然氣和外購電力分別占總碳排放的76.8%（7.96×103 t CO2）和23.2%（2.4×103 t CO2）。

此外，對(duì)復(fù)烤企業(yè)碳排放進(jìn)行相關(guān)性及主成分分析。結(jié)果表明，總碳排放與電力、天然氣、空壓氣、蒸汽呈顯著的正相關(guān)，與新水呈弱相關(guān)。各成分的貢獻(xiàn)值排序如下：蒸汽（0.491）=空壓氣（0.491）＞天然氣（0.490）＞電力（0.487）＞新水（-0.201）。

關(guān)鍵詞：煙葉復(fù)烤；核算邊界；能耗；碳排放

中圖分類號(hào)：X322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）01-0-11

Research on Energy Consumption and Carbon Emission Accounting of Typical Tobacco Redrying Enterprises

Abstract： As the main energy consuming link in tobacco production and processing， tobacco redrying has great potential for energy conservation and emission reduction， and adopting clean energy to replace traditional coal combustion is an important way to achieve carbon peak and carbon neutrality goals. The accounting boundary of the tobacco redrying production system is divided into the main production system， auxiliary production system and ancillary production system， and the main energy consumption includes electricity， fresh water， natural gas and compressed air， and the energy consumption and carbon emissions under different production cycles are calculated using the discounted coal core algorithm and international standard method. Research shows that the comprehensive energy consumption of tobacco redrying enterprises is 6.64×106 kgce， and the energy consumption of the main production system is as high as 6.03×106 kgce， accounting for 90.81% of the comprehensive energy consumption， at the same time， the consumption of natural gas， electricity， fresh water and compressed air in the main production system accounts for 68.76%， 30.22%， 0.16%， and 0.86% of their energy consumption， respectively. After calculation， the energy consumption per ton of tobacco in the entire factory is"91.69 kgce/t， which is lower than the first level indicator limit of Energy Consumption of Tobacco Industry Enterprises"（YC/T 280—2008）. Natural gas and electricity are the main sources of carbon emissions for enterprises， with a total carbon emissions of 1.03×104 t CO2 in 2023， natural gas and purchased electricity account for 76.8% （7.96×103 t CO2） and 23.2% （2.4×103 t CO2） of the total carbon emissions， respectively. In addition， correlation and principal component analysis will be conducted on the carbon emissions of rebaking enterprises. The results indicate that total carbon emissions are significantly positively correlated with electricity， natural gas， compressed air and steam， and weakly correlated with fresh water.

The contribution values of each component are ranked as follows： steam （0.491）=compressed air （0.491）＞natural gas"（0.490）＞electricity （0.487）＞fresh water （-0.201）.

Keywords： tobacco redrying; accounting boundary; energy consumption; carbon emission

我國作為世界煙草制造大國，其能耗和碳排放不容小覷，為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號(hào)召，加快推動(dòng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展，國家煙草專賣局明確提出煙草行業(yè)碳達(dá)峰碳中和工作目標(biāo)，即到2025年初步建成煙草產(chǎn)業(yè)的綠色低碳循環(huán)發(fā)展體系，顯著提高能源利用率，力爭萬元工業(yè)增加值能耗相比2020年下降15%，碳排放下降20%。因此，煙草企業(yè)面臨重要產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型期，積極探索綠色、可持續(xù)發(fā)展模式[1]。

煙葉復(fù)烤作為煙草產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，碳排放主要來源于兩方面。一是煙葉烘烤過程天然氣、煤炭等化石燃料的燃燒，二是外購二次能源（電力、熱力）隱含的碳排放。復(fù)烤企業(yè)應(yīng)不斷優(yōu)化能源配置，提高能源使用效率。2018年，國家煙草專賣局對(duì)復(fù)烤企業(yè)提出技改要求，即加大投入，推進(jìn)工序智能化，降低工序設(shè)備能耗，加大節(jié)能降碳力度[2]。將改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法與自適應(yīng)懲罰函數(shù)相結(jié)合，減少環(huán)境溫度、濕度和煙草含水量對(duì)工藝設(shè)置參數(shù)偏差的影響，手動(dòng)調(diào)節(jié)出口濕度和溫度的波動(dòng)值可達(dá)7.5%和11.8%，提高能源使用效率[3]。同時(shí)，企業(yè)配置柔打細(xì)分裝置，使用循環(huán)風(fēng)進(jìn)行分選和除雜，配合使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠應(yīng)對(duì)干燥過程不同能源使用的相關(guān)問題[4]。復(fù)烤階段產(chǎn)生大量高溫廢氣余熱[5]，對(duì)其進(jìn)行合理的應(yīng)用和處理可極大減少熱能浪費(fèi)，降低能耗和后續(xù)物料加工的蒸汽用量[6]。然而，上述案例只是針對(duì)復(fù)烤企業(yè)某一工序的能耗統(tǒng)計(jì)，未能整體進(jìn)行考量。在計(jì)算或技改時(shí)，不應(yīng)只考慮單一生產(chǎn)部門，而應(yīng)有一個(gè)整體性、全局性的概念進(jìn)行復(fù)烤過程研究。

目前，有學(xué)者從不同角度對(duì)工業(yè)碳排放的溯源與控制進(jìn)行研究。李清瑤等[7]通過計(jì)算能源消費(fèi)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出省域碳排放趨勢和減排路徑，實(shí)施區(qū)域間碳補(bǔ)償不僅可以促進(jìn)減排，還可以促進(jìn)各區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展。徐高遠(yuǎn)等[8]以電力和碳市場為基礎(chǔ)，提出增強(qiáng)市場新能源消納能力，繼而實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)。張若焰等[9]通過研究陜西省煙草農(nóng)業(yè)原始處理各環(huán)節(jié)的碳排放，提出應(yīng)提高清潔能源利用率，以實(shí)現(xiàn)清潔烘烤，同時(shí)應(yīng)用低碳烘烤技術(shù)，降低生產(chǎn)過程的碳排放。朱鋒等[10]開發(fā)一種能源精益管理系統(tǒng)，通過監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)和實(shí)時(shí)展示各系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)等手段，極大地提高企業(yè)能源管理水平。然而，受企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)工藝、設(shè)備狀況和管理水平等因素的制約[11]，復(fù)烤企業(yè)全流程能耗和碳排放統(tǒng)計(jì)存在模糊不清的問題，導(dǎo)致節(jié)能減排落腳點(diǎn)不明確，嚴(yán)重制約其可持續(xù)發(fā)展。下面聚焦云南省某典型復(fù)烤企業(yè)，提出適用于復(fù)烤企業(yè)的能耗和碳排放計(jì)算模型，收集并分析各生產(chǎn)系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)，建立更加合理的能耗分析結(jié)構(gòu)，挖掘降碳潛在空間。

1 研究方法

1.1 核算邊界劃分

根據(jù)云南省某典型復(fù)烤企業(yè)的特點(diǎn)，將生產(chǎn)邊界分為主要、輔助和附屬3個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行綜合能耗分析，如圖1所示。根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的耗能情況，將主要生產(chǎn)系統(tǒng)分為煙葉分級(jí)、備料、打葉去梗等環(huán)節(jié)；輔助生產(chǎn)系統(tǒng)包括動(dòng)力、供電等場所；附屬生產(chǎn)系統(tǒng)包括辦公室、中心化驗(yàn)室等單位。

1.2 能耗和碳排放計(jì)算

根據(jù)式（1）和式（2），采用折標(biāo)煤核算法計(jì)算主要、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)下各環(huán)節(jié)的能耗，并計(jì)算全廠噸片煙能耗。全廠綜合能耗為每年度各系統(tǒng)的綜合能耗之和，包括電耗、新水耗、天然氣耗和空壓氣耗。

式中：Ei為第i種能源的綜合能耗，kgce；ei為生產(chǎn)過程消耗的第i種能源實(shí)物量，kgce；pi第i種能源的折標(biāo)煤系數(shù)；Zi為生產(chǎn)噸片煙時(shí)第i種能源的消耗量，kgce/t；Mi為i種產(chǎn)品年生產(chǎn)量，t。

依據(jù)《工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算和報(bào)告通則》（GB/T 32150—2015），將復(fù)烤企業(yè)的碳排放量計(jì)算定義為天然氣使用、外購電力和外購熱力范疇。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）推薦的國際標(biāo)準(zhǔn)法[12]將煙葉復(fù)烤過程的總碳排放分為直接碳排放和間接碳排放，并根據(jù)式（3）計(jì)算復(fù)烤企業(yè)碳排放量，其中直接碳排放為化石燃料燃燒和生產(chǎn)過程排放的CO2，間接碳排放為外購電力產(chǎn)生的CO2。采用式（4）計(jì)算企業(yè)的碳排放因子，采用式（5）計(jì)算鍋爐燃料的含碳量。根據(jù)式（3）、式（4）和式（5），可得到具體的CO2排放量。

式中：E總為煙葉復(fù)烤過程的總碳排放量，

t CO2；Ai為第i種能源（天然氣、電力、煤和熱力）的碳排放量；Fi為第i種能源的碳排放因子：Ci為第i種能源（二次能源折算為一次能源）的含碳量，t/GJ；Oi為第i種能源的碳氧化率，%；44/12為碳轉(zhuǎn)化為CO2的系數(shù)；Ni為第i種能源的低位發(fā)熱量，GJ/t；Pi為第i種能源的潛在碳排放因子，即單位熱值含碳量，t C/GJ。

采用式（6）核算鍋爐生產(chǎn)單位蒸汽的碳排放量[13]，基于《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB/T 10180—2017），采用式（7）計(jì)算鍋爐效率[14]。

式中：E0為鍋爐生產(chǎn)單位蒸汽的碳排放量；hg為蒸汽的總焓值，kJ/kg；hf為鍋爐給水焓值，kJ/kg；α為鍋爐正平衡效率，%；F為鍋爐燃料的碳排放因子；D為鍋爐給水流量，kg/h；γ為汽化潛熱，kJ/kg；ω為飽和蒸汽濕度，%；G為測定蒸汽濕度時(shí)的鍋水取樣量，kg/h；B為燃料消耗量，kg/h；Q為燃料收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙葉復(fù)烤企業(yè)能耗核算

該復(fù)烤企業(yè)采用天然氣取代煤炭作為供熱源，其他主要能源還包括電力、新水和空壓氣。通過在線實(shí)時(shí)采集2023年1—12月生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，計(jì)算各能源在主要、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)中的綜合能耗。根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T 2589—2020），所用能源的折標(biāo)煤系數(shù)如表1所示。表2數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)計(jì)算，全廠綜合能耗為6.64×106 kgce，主要生產(chǎn)、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)能耗分別為6.03×106、3.81×105、2.28×105 kgce，分別占全廠綜合能耗的90.81%、5.72%、3.47%。年度主要生產(chǎn)系統(tǒng)中，電力、新水、天然氣和空壓氣消耗分別為1.82×106、9.92×103、4.15×106、5.18×104 kgce，分別占30.22%、0.16%、68.76%和0.86%，其中天然氣為能耗最高的能源。輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)只有電力和新水消耗，其中電力消耗分別是3.59×105 kgce、1.63×105 kgce，占輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)年度綜合能耗的94.47%和71.80%。

分析不同生產(chǎn)周期復(fù)烤企業(yè)主要生產(chǎn)系統(tǒng)各能耗情況，如圖2所示，其中1—4月和9—12月為生產(chǎn)旺季，5—8月為淡季，因此旺季和淡季不同能源的能耗波動(dòng)較大，從而影響碳排放量[15]。復(fù)烤企業(yè)的高耗能設(shè)備集中在主要生產(chǎn)系統(tǒng)，主要生產(chǎn)系統(tǒng)年度電力消耗為1.82×106 kgce，占全廠年度電耗的77.76%，其中生產(chǎn)旺季的電耗占比高達(dá)99.3%。此外，11月達(dá)到2.95×105 kgce的峰值，占年度電耗的12.24%，該月片煙產(chǎn)量最大，如圖2（a）所示。蒸汽在主要生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)使用，其年度水耗（9.92×103 kgce）遠(yuǎn)小于附屬和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的新水耗（6.46×104、2.17×104 kgce），循環(huán)水使用比例越高，新水耗越少，有效減少外購熱力的碳排放[16]，如圖2（b）所示。為平衡水分、提高煙葉溫度，復(fù)烤企業(yè)的預(yù)回潮及再回潮階段需要用到大量的蒸汽及熱量，通過天然氣燃燒加熱鍋爐中的水來產(chǎn)生高溫蒸汽[17]，主要生產(chǎn)系統(tǒng)年度天然氣耗達(dá)到4.15×106 kgce，1月頂峰期消耗量達(dá)到6.49×105 kgce，占據(jù)該系統(tǒng)天然氣年度能耗的9.7%，淡季并未消耗天然氣，如圖2（c）所示?？諌簹夂碾S著天然氣使用的增加而增加，且空壓氣只用在主要生產(chǎn)系統(tǒng)中，停產(chǎn)期并未消耗，年度空壓氣耗為5.18×104 kgce，如圖2（d）所示。綜上，為降低復(fù)烤企業(yè)能耗，應(yīng)在電力和天然氣的使用上進(jìn)行合理優(yōu)化配置，節(jié)能智能化設(shè)備的推廣、鍋爐效率與產(chǎn)量的合理配置均可以有效地降低能源消耗[18]。

輔助生產(chǎn)系統(tǒng)與主要生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)系較為密切，供電、供氣和供水等都服務(wù)主要生產(chǎn)系統(tǒng)。其變化趨勢與主要生產(chǎn)系統(tǒng)類似，如圖3所示，淡季電耗與新水耗的使用量分別為2.48×104 kgce和2.3×103 kgce，占比分別為6.9%和12.1%，該階段輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的電耗與水耗均大于主要生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)該時(shí)期是輔助生產(chǎn)系統(tǒng)電力和新水的一個(gè)低消耗時(shí)段，此期間的能耗只用于維持非運(yùn)營行為和機(jī)械維護(hù)等操作。

相比以上兩個(gè)系統(tǒng)，附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的電耗和新水耗總體波動(dòng)不大，受季節(jié)性周期的影響較小，且附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的年度綜合電耗最低，為1.63×105 kgce。淡季，復(fù)烤企業(yè)并未完全停止工作，涉及工人生活活動(dòng)，辦公室、宿舍等主要耗電場所仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的電力、供水依然持續(xù)消耗，新水消耗量達(dá)到2.02×104 kgce，電耗與新水耗占比高于主要與輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，分別達(dá)到25.3%和31.3%，如圖4所示。

不同能源類型的綜合能耗如圖5所示，空壓氣耗、新水耗、電耗和天然氣耗分別為5.18×104、9.62×104、2.34×106 kgce和4.15×106 kgce。噸片煙能耗達(dá)到91.69 kgce/t，其中，空壓氣、新水、電力和天然氣的噸片煙能耗分別為0.71、1.32、32.83、56.83 kgce/t。

天然氣噸片煙能耗最大，占總噸片煙能耗的比重為61.98%，其余為空壓氣、新水和電力，占比分別為0.77%、1.44%、35.81%。其中，主要生產(chǎn)系統(tǒng)的噸片煙能耗達(dá)到82.66 kgce/t，占全廠噸片煙能耗的90.86%，為全廠最大的噸片煙能源消耗系統(tǒng)。復(fù)烤企業(yè)節(jié)能降耗的重點(diǎn)為天然氣的應(yīng)用，采用先進(jìn)燃燒技術(shù)可進(jìn)一步降低能耗和碳排放[19-20]。

2.2 煙葉復(fù)烤過程碳排放核算

2.2.1 復(fù)烤企業(yè)碳排放量核算

根據(jù)《中國電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》，對(duì)2006—2021年區(qū)域電網(wǎng)碳排放因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[21]，如圖6（a）所示。南方作為西電東送工程的輸電線路起始地區(qū)之一，水利資源極為豐富，2006—2021年，南方電網(wǎng)的平均碳排放因子為0.396 2 t CO2/（MW·h），2008—2017年降幅比例達(dá)到78.34%。云南省是我國水電發(fā)達(dá)的省份之一，如圖6（b）所示，云南省電力的碳排放因子一直低于南方其余省份[22]，2006—2021年云南省級(jí)電網(wǎng)碳排放因子降幅達(dá)到80.79%。

2021年，云南省電力碳排放因子為0.123 5 t CO2/（MW·h），據(jù)此計(jì)算復(fù)烤企業(yè)電力的碳排放量，通過表3的相關(guān)參數(shù)計(jì)算天然氣碳排放量。復(fù)烤企業(yè)電力、天然氣的年度碳排放量如圖7所示，全廠總碳排放量為1.03×104 t CO2。天然氣鍋爐作為主要耗氣設(shè)備，其碳排放量為7.96×103 t CO2，占全廠碳排放量的76.8%，外購電的碳排放量為2.4×103 t CO2，占全廠碳排放量的23.2%。南方碳排放因子為0.432 6 t CO2/（MW·h）時(shí)，據(jù)此計(jì)算電力碳排放量，結(jié)果為8.43×103 t CO2。由此可見，電力碳排放與所在地區(qū)的清潔能源發(fā)電量緊密相關(guān)。在生產(chǎn)過程中，潤葉、回潮等環(huán)節(jié)需要消耗大量蒸汽來保證產(chǎn)品質(zhì)量，廠內(nèi)鍋爐可以直接產(chǎn)生蒸汽，避免外購熱力隱含的碳排放。由表4可知，在燃?xì)忮仩t熱效率94%、天然氣消耗759.25 kg/h和鍋爐給水流量9.63 t/h的條件下，單位蒸汽二氧化碳排放量為262.36 kg CO2/t。

基于此，假設(shè)原鍋爐為燃煤鍋爐，鍋爐效率和年度煤炭能耗折標(biāo)煤與燃?xì)忮仩t相同，通過煤炭折標(biāo)煤系數(shù)反推煤炭用量，可得每年煤炭用量達(dá)到5 803.72 t，每小時(shí)鍋爐煤炭消耗量為1 008.29 kg/h，年度碳排放量為1.18×104 tCO2，其單位蒸汽二氧化碳排放量為262.36 kg CO2/t，燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐每年的碳排放量少3.84×103 tCO2，每生產(chǎn)1 t蒸汽，燃?xì)忮仩t碳排放就會(huì)減少102.17 kg。綜上，提高新能源在生產(chǎn)過程中的使用率是一種有效的碳減排手段，天然氣的合理使用不僅可以改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，還可以有效降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。

2.2.2 相關(guān)性及主成分分析

運(yùn)用相關(guān)性分析對(duì)復(fù)烤企業(yè)總碳排放與不同影響因素的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行闡述，包括主要、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的電耗（EP）、新水耗（NW）、天然氣耗（NG）、空壓氣耗（CA）、蒸汽流量（WV）和碳排放，如圖8所示。顏色越紅，系數(shù)越接近1，二者的相關(guān)性越強(qiáng)。結(jié)果表明，全廠總碳排放與電力、天然氣、空壓氣、蒸汽呈顯著的正相關(guān)，與新水呈弱相關(guān)，主要生產(chǎn)系統(tǒng)各因素對(duì)總碳排放影響最大，呈極為顯著的正相關(guān)，輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)總碳排放的影響遞推下降，特別是附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的影響最低。對(duì)總碳排放影響最低的因子是附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的新水（0.044），天然氣對(duì)主要生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放影響極大（0.999）。從各系統(tǒng)的碳排放影響因素來看，新水對(duì)主要、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放影響較低，主要生產(chǎn)系統(tǒng)中，天然氣（0.999）、空壓氣（0.993）和蒸汽（0.998）與該系統(tǒng)碳排放的相關(guān)性最高，歸因于主要生產(chǎn)系統(tǒng)中80.87%的碳排放來自天然氣消耗，空壓氣的使用也取決于天然氣用量，消耗一定的天然氣又勢必會(huì)造成蒸汽量顯著增加。同理，空壓氣和蒸汽量的增加則會(huì)極大影響主要生產(chǎn)系統(tǒng)碳排放量。輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放量主要取決于電力消耗，因此電力與兩系統(tǒng)呈強(qiáng)相關(guān)?；诖?，附屬生產(chǎn)系統(tǒng)很好地解釋劃分系統(tǒng)邊界的好處，相較于其他影響因素，該生產(chǎn)系統(tǒng)的電耗與總碳排放呈弱相關(guān)，且與其他因素的相關(guān)性較差，該系統(tǒng)較為獨(dú)立且能耗較低，只有在計(jì)算電力碳排放時(shí)才會(huì)發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。

利用SPSS軟件對(duì)主要、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)12個(gè)月內(nèi)的電力（X1）、新水（X2）、天然氣（X3）、空壓氣（X4）和蒸汽（X5）做主成分分析，先判別測量數(shù)據(jù)是否適合做主成分分析，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后應(yīng)用KMO檢驗(yàn)和Bartlett球形度檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，KMO檢驗(yàn)值為0.802，Bartlett球形度檢驗(yàn)的顯著性系數(shù)小于0.001，這些指標(biāo)表明測量數(shù)據(jù)適合做主成分分析[24]。另外，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%[25]，得出各主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率，如表5所示，根據(jù)特征向量將成分矩陣轉(zhuǎn)化為載荷矩陣，如表6所示。根據(jù)主成分的特征向量，分別采用式（8）、式（9）和式（10）計(jì)算2個(gè)主成分的得分和各系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)得分。

Y1=0.487X1-0.201X2-0.490X3+0.491X4+0.491X5（8）

Y2=0.105X1-0.979X2-0.099X3+0.100X4+0.101X5（9）

F=（0.820 79Y1+0.173 58Y2）/0.994 38（10）

式中：Y1為主成分1得分；Y2為主成分2得分；F為各系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)得分。

根據(jù)載荷矩陣?yán)L制主成分載荷和主成分分析圖如圖9所示。如圖9（a）所示，根據(jù)載荷圖軸長確定主成分分析降維過程的貢獻(xiàn)，軸長越大，貢獻(xiàn)越高。各成分的貢獻(xiàn)大小排序依次為蒸汽（0.491）=空壓氣（0.491）＞天然氣（0.490）＞電力（0.487）＞新水（-0.201），其中載荷最大的為鍋爐（天然氣0.490、空壓氣0.491、蒸汽0.491）和電力部分，表明該部分對(duì)主成分1影響較大，這些影響因素對(duì)復(fù)烤企業(yè)碳排放有較高的貢獻(xiàn)。新水對(duì)主成分2影響最大，載荷值為0.979。各成分距離也可以反映各成分的相關(guān)性，比較發(fā)現(xiàn)，天然氣與空壓氣、蒸汽存在相關(guān)性，電力在主要生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備和界面之間起到十分重要的關(guān)聯(lián)作用，因此電力與鍋爐的相關(guān)性也較強(qiáng)。上述因子與新水的載荷距離較遠(yuǎn)，相關(guān)性較差。

數(shù)據(jù)處理后，將主要、輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放影響因素繪制主成分分析圖，如圖9（b）所示。主要生產(chǎn)系統(tǒng)在主成分1方向的因子較大，顯示更多的正值，旺季主要生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放較高。輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)在主成分1方向具有顯著低值，但因子較為穩(wěn)定。對(duì)于主成分2來說，附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的因子都為顯著正值，說明該系統(tǒng)的碳排放不會(huì)隨生產(chǎn)周期產(chǎn)生較為明顯的波動(dòng)，而對(duì)于輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，大部分因子呈負(fù)值，5—8月的因子與主要生產(chǎn)系統(tǒng)類似，說明其間二者有較好的關(guān)聯(lián)性。

根據(jù)主成分載荷及方差貢獻(xiàn)率，得到各系統(tǒng)的綜合得分圖，如圖10所示。得分越高，該系統(tǒng)對(duì)碳排放的貢獻(xiàn)越大。主要生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合得分最大，旺季月得分最高，其最大值出現(xiàn)在3月（6.47），說明該月能耗和碳排放較大。輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的得分全為負(fù)數(shù)，淡季輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)綜合得分較低，最低值分別為-1.51、-1.48，其對(duì)碳排放的影響較低。

3 結(jié)論

經(jīng)模型計(jì)算，復(fù)烤企業(yè)綜合能耗為6.64×106 kgce，總碳排放量為1.03×104 t CO2。主要生產(chǎn)系統(tǒng)中，天然氣耗為4.15×106 kgce，為全廠能源消耗最高的類別，占比達(dá)68.76%，輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)電能消耗最大，分別占各自系統(tǒng)總能耗的94.47%和71.80%。主要生產(chǎn)系統(tǒng)能耗受季節(jié)變化影響較大，輔助生產(chǎn)系統(tǒng)電耗和新水耗變化趨勢與主要生產(chǎn)系統(tǒng)類似，而附屬生產(chǎn)系統(tǒng)在淡季保持穩(wěn)定的電力和新水消耗。此外，該企業(yè)全廠噸片煙能耗為91.69 kgce/t，符合《煙草工業(yè)企業(yè)能源消耗》（YC/T 280—2008）的一級(jí)指標(biāo)要求。天然氣的燃燒導(dǎo)致碳排放量高達(dá)7.96×103 t CO2，占全廠碳排放量的76.8%，外購電的碳排放量為2.4×103 t CO2，占全廠碳排放量的23.2%。全廠總碳排放量與電力、天然氣、空壓氣和蒸汽呈顯著的正相關(guān)，與新水呈弱相關(guān)，主要生產(chǎn)系統(tǒng)中，各因素對(duì)總碳排放影響最大，呈極為顯著的正相關(guān)，輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)總碳排放的影響較小。經(jīng)主成分分析，各成分的貢獻(xiàn)大小排序如下：蒸汽（0.491）=空壓氣（0.491）＞天然氣（0.490）＞電力（0.487）＞新水（-0.201）。主要生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)主成分1的影響較大且綜合得分最高，輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)得分為負(fù)，說明旺季主要生產(chǎn)系統(tǒng)的碳排放高于輔助和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)。建立典型復(fù)烤企業(yè)能耗和碳排放計(jì)算及分析模型，為復(fù)烤企業(yè)能耗和碳排放核算奠定基礎(chǔ)，未來通過技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備迭代及管理規(guī)范等措施，不斷推進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以降低生產(chǎn)過程的能耗和碳排放，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

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