火电企业碳排放数据管理研究

邵媛

(华电国际电力股份有限公司 技术服务中心，济南 250014)

0 引言

国家于2015年开展2013—2015年火电行业碳盘查，掌握了火电行业的碳排放水平，并于2017年5月下发了《电力行业碳交易市场配额分配方案(讨论稿)》，计划于2017年开展全国碳排放交易，而碳排放数据是碳排放交易的基础。对于火电企业，碳排放数据涉及化石燃料燃烧排放活动水平、排放因子、燃料消耗量、低位发热量、单位热值含碳量、碳氧化率等相当多的数据，如何从这么多的数据中选择最优数据，以及如何从根本上降低碳排放强度是火电企业碳排放数据管理的重点。

1 碳排放量管理

通过对燃煤机组燃煤、燃油、脱硫、净购入电力生成二氧化碳分别进行核算，得到二氧化碳排放比例，见表1。

表1 燃煤机组各环节二氧化碳生成比例 %

从表1可以看出，99%以上的二氧化碳是煤炭燃烧过程中产生的[1]，因此，本节主要考虑燃煤参数对碳排放量的影响。根据《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》(以下简称《指南》)要求，发电企业产生的碳排放量计算公式为[2]

E=FC×NCV×EF，

(1)

EF=CC×OF×44/12 ，

(2)

CC=C/NCV，

(3)

(4)

式中：E为燃煤产生的二氧化碳排放量，t；FC为燃煤量，t；NCV为燃煤的平均低位发热量，kJ/kg；EF为燃煤排放因子，tCO2/TJ；CC为燃煤月平均单位热值含碳量，tC/TJ；OF为燃煤的碳氧化率，%；C为燃煤的月平均元素碳含量，%；G渣，G灰分别为全年的炉渣、飞灰产量，t；C渣，C灰分别为炉渣、飞灰的平均含碳量，%；η除尘为除尘效率，%。

碳排放量主要由以下几个监测参数决定[3]：燃煤量(皮带秤计量得到)、燃煤碳元素含量(可每日测量通过加权平均得到月均值，也可测量月缩分后的煤样直接得到)、碳氧化率(可直接测量，也可采用缺省值)、炉渣产量和炉渣含碳量、飞灰产量和飞灰含碳量、其他燃料碳排放量、净购入电力。

数据管理的过程是选择最优数据的过程，在不改变实际情况的条件下，使碳排放量最小，配额量最大，为企业争取利益。统计碳排放量时，在参数选取中容易出现以下几点错误。

1.1 碳氧化率选取错误

根据《指南》要求，燃煤的碳氧化率可以采用实测值，也可以采用《指南》推荐值，但如果要用实测值，企业需要对灰渣量、含碳量、除尘效率等进行监测。由式(1)～(4)可以看出，燃煤碳氧化率越高，排放的二氧化碳量越多，因此仅就计算碳排放量来说，碳氧化率越低越好，当监测的碳氧化率高于默认值(98.00%)时，可以考虑选择默认值。某电厂碳氧化率选取情况见表2，该电厂2015年度核查采用飞灰、炉渣的销售量代替产量计算碳氧化率，计算出的碳氧化率为99.88%，比默认值98.00%高出许多，究其原因是灰渣销售量和实际产生量的偏差较大，这种情况就应该采用默认值计算。

1.2 对产量的定义不明确

根据要求，对于纯发电企业，供电量=发电量-厂用电量；对于热电联产企业，供电量=发电量-发电厂用电量。将供电量当做上网电量或热电联产机组将供电量当做“发电量-综合厂用电量”进行计算，都会导致供电量减少，影响配额分配。如某电厂2015年供电量统计偏差59 913.89 MW·h，按供热比0.042计算，配额分配减少约5万t，假设市场上配额价格为40元/t，直接造成厂里经济损失200万元。具体情况见表3。

表2 碳氧化率选取错误

表3 产量数值选取错误

表4 平均低位发热量选取不当

1.3 分机组参数与全厂综合值选取不当

分机组的热值、单位热值含碳量、碳氧化率等参数，理论上如果企业实现了分开监测，应优先使用分机组监测数据，如果没有分开监测，则用全厂综合值。某电厂平均低位发热量选取见表4，该电厂有分机组监测数据，但实际采用的是全厂综合热值，这种取值方法导致全厂总排放量增多。

1.4 其他问题

出现的其他问题有机组类型填写不正确、净购入电力填写不正确、电网排放因子取值不正确、生产用油与移动源用油未区分等，这些问题都会导致碳排放量统计出现错误，在碳排放统计过程中，《指南》明确的参数要严格按照《指南》选取，《指南》未明确的地方可根据实际情况选择有利于企业的参数。

2 碳排放配额的管理

这里的管理分两部分，一部分是发放的配额怎么管理，一部分是怎么通过数据报送争取更多的配额。由于前一部分主要涉及交易的问题，在这里不进行详细说明，主要说明后一部分。

配额是国家发展和改革委员会通过一定规则发放给企业的，目前国家电力行业碳排放分配方法已经出台。影响碳排放配额分配的几个关键参数是：分配基准值，由机组类型决定(主要是装机容量和压力参数)，装机容量越大，基准值越小，压力参数越高，基准值越小；供电量；供热量[4]。

《全国碳交易市场配额分配方案(讨论稿)》制定的分配方案如下：配额分配总量=供电配额总量+供热配额总量，其中供电配额总量=供电量×排放基准×冷却方式修正系数×供热量修正系数×燃料热值修正系数。排放基准根据压力、机组容量和燃料类型分了11个类型，各类型有不同的排放基准值。冷却方式修正系数和燃料热值修正系数对于绝大部分机组来说，都是固定的，唯一变化的是供热量修正系数。燃煤电厂供热量修正系数为1-0.25×供热比，可以看出，供热比会影响供电配额分配量。

2.1 同一机组煤耗拆分对供电碳排放配额的影响

根据DL/T 904—2015《火力发电厂技术经济指标计算方法》要求，热电联产机组的供热比可以根据供热量/(主蒸汽流量×主蒸汽焓-锅炉给水流量×锅炉给水焓)计算，也可以按照(供热煤耗×供热量)/(供热煤耗×供热量+供电煤耗×供电量)计算，但由于前一种方法不方便计量，绝大部分还是根据后一种方法计算供热比。因此，总煤量、供电量、供热量一定，主要是供热煤耗和供电煤耗的分摊影响碳配额的分配。目前，供热煤耗一般认定为40 g/(kW·h)左右，剩下的煤耗由供电承担，这种拆分方法相当于热电联产效率提高的部分让利给供电，供热量越大的机组供电煤耗就越低，导致供电排放强度就越低，当实际供热煤耗比认定的低时，降低的煤耗归了供电，这会导致供热比增加，配额量减少。以某台机组为例计算，该机组实际供热煤耗约为36 g/(kW·h)，但仍认定供热煤耗为40 g/(kW·h)，最终导致2013—2015年配额总量减少10 737 t。具体情况见表5。

表5 煤耗拆分对供电碳配额的影响计算

注：“认定”指按认定供热煤耗核算，“实际”指按实际供热煤耗核算。

从表5中可以得出结论：(1)当实际计算的供热煤耗比认定的小时，供热煤耗按低计，供热比会降低，对配额分配更有利；(2)供热煤耗按低计，则供电煤耗会增加，供电碳排放强度也会增加；(3)供热量越多，供热比越高，按照供热煤耗低计算比原计算减少的供热比更多，相应配额分配会更多，因此供热量多的机组更应注意煤耗的拆分；(4)同一台机组，供电量相差不多，供热量增加，供热比增加，供电碳排放强度及供热碳排放强度均增加。

2.2 不同机组供电煤耗拆分对供电碳排放配额的影响

目前，电厂经常存在机组耗煤量未分炉计量的情况，一般来说，供热部分的煤耗由供热全部承担，剩下的煤耗分别拆分到热电联产机组和纯发电机组。以某2台330 MW机组(一台为热电联产(#3机组)、一台为纯发电机组(#4机组))为例，研究在总煤耗量确定的情况下如何拆分机组煤耗对配额分配更有利。未分摊与分摊给#3机组3 g，10 g供电煤耗对供电碳排放配额的影响见表6。

从表6中可以得出结论：(1)供电煤耗拆分到热电联产机组越多，供热比越低，有利于总体获得越多的配额；(2)供电煤耗拆分到热电联产机组多，会导致热电联产机组供电碳排放强度增加，纯发电机组供电碳排放强度降低；(3)供电煤耗的拆分对配额影响并不是很大，当拆分给热电联产机组的供电煤耗增加10 g时，热电联产机组配额仅增加400多t，纯发电机组不增加，主要原因是10 g的供电煤耗占比较少，对配额影响也较小。

火电企业的机组类型、供电量和供热量确定后，实际上只有供热比变化会影响企业的碳配额，而主要是供电、供热煤耗在一定程度上影响供热比的大小，本节通过对同一机组供电、供热煤耗的拆分，以及不同机组供电煤耗拆分对供电碳排放配额影响的数据挖掘，指导企业如何对机组煤耗进行拆分才能获得更多的碳配额。

3 影响碳排放强度的关键参数

降低机组碳排放水平的关键是降低单位产量下的碳排放强度，通过分析一定周期内机组碳排放强度变化，并分析煤耗、供热比对碳排放强度的影响，进一步指导企业进行优化调整或升级改造。

3.1 煤耗对碳排放强度的影响

表6 不同机组供电煤耗拆分对供电碳排放配额的影响

通过对13台300 MW级热电联产机组2016年供电碳排放数据及供电煤耗的跟踪分析，得出供电碳排放强度和供电煤耗的关系趋势如图1所示。由图1可以看出，供电碳排放强度与供电煤耗趋势基本一致，第11台机组供电碳排放强度最低，其供电煤耗也最低，因此，降低供电碳排放强度的关键在于采取运行优化或节能改造措施提高机组降耗水平。

图1 供电碳排放强度和供电煤耗的关系趋势

3.2 供热比对碳排放强度的影响

通过对该13台机组2016年供电碳排放数据及热电比的跟踪分析，供电碳排放强度和供热比的关系趋势如图2所示。由图2可以看出，供电碳排放强度与供热比趋势是相反的，即供热比越高，供电排放强度越低，说明供热改造或提高机组供热量对于降低机组碳排放强度、降低机组能耗是有利的。

图2 供电碳排放强度和供热比的关系趋势

降低煤耗或提高供热比都会降低机组碳排放强度，在产量(供电量或供热量)一定的情况下，碳排放强度越低，碳排放量越小，在碳交易市场中企业越处于有利的地位，因此，采取措施降低煤耗或提高供热比，才是提高企业核心竞争力的有效手段[5]。

4 结束语

国家开展碳排放交易的最终目的是减缓因二氧化碳排放导致的全球变暖，全国统一碳交易市场后，随着政府对碳配额逐渐收紧，碳价将会逐步上升，公司配额总量也会逐步降低，配额富余企业也可能成为短缺企业，导致公司需要付出更多成本购买配额。碳交易并不能改变企业二氧化碳排放总量，从长期看，无论是配额富余企业还是短缺企业，均应考虑通过降低能耗水平来达到减排目的，才能降低碳交易风险，使企业保持竞争力。

参考文献：

[1]邵媛,张贯廷.发电企业碳资产情况分析与碳资产管理建议[J].电力科技与环保,2016,32(6):43-45.

[2]燕百强,史向峰,张礼兴.发电企业温室气体排放核算方法实例[J].节能与环保,2017(2):58-60.

[3]蔡宇,李保卫,胡泽春,等.燃煤机组碳排放指标计算及影响因素分析[J].电网技术, 2013,37(5):1185-1189.

[4]徐国群,杨光俊,凌晓凤,等.发电企业应对碳减排及碳配额制管理策略探讨[J].环境与发展,2017(9):218-219.

[5]霍沫霖,韩新阳,单葆国.中国电力工业碳排放强度影响因素实证分析[J].中国电力, 2013,46(12):122-126.