浅谈国内含自备电厂的制浆造纸企业碳排放核算和应对措施

谢 勤

（海南金海浆纸业有限公司，海南洋浦，578101）

近一个世纪以来，人类大量使用化石燃料（如煤、石油等），排放了大量的二氧化碳（CO2）等多种温室气体（Green-house Gas，GHG），这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，对地球反射出来的长波具有高度吸收性，也就是常说的“温室效应”，是导致全球气候变暖的主要原因。碳排放是关于温室气体排放的一个总称，《京都议定书》中所规定的6 种温室气体分别是：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）和六氟化硫（SF6）。制浆造纸作为全球第四大工业能源消耗行业[1]，涉及能源活动、工业生产过程和废水厌氧处理等多个碳排放过程，因此对碳排放的精准核算尤为重要。目前国内多品种、多生产线的大型制浆造纸企业在碳排放的核算过程中，经常出现核算边界模糊、碳排放数据不准确的情况。随着我国碳排放权交易市场启动时间的临近，如何准确、系统地实施和监管GHG 排放量的核算、核查，对于制浆造纸生产企业实现节能减排目标，规划碳市场投资有着决定性的意义。

1 制浆造纸企业碳核算边界识别

根据《中国造纸和纸制品生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》，制浆造纸行业碳排放主要有化石燃料燃烧排放、过程排放、净购入电力排放、净购入热力排放和废水处理排放5类。如果制浆造纸企业拥有年度排放达到26000 tCO2当量（t CO2e），即综合能源消费量约10000 t 标准煤及以上的自备电厂，还需根据《生态环境部办公厅关于做好2019 年度碳排放报告与核查及发电行业重点排放单位名单报送相关工作的通知》的要求，对自备电厂进行独立核算。依照《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南》，自备电厂碳排放主要有化石燃料燃烧排放、过程排放和净购入电力排放3类。

为避免重复计算，目前制浆造纸企业按要求将碳排放分成制浆造纸和发电两个行业单独进行核算，其中，制浆造纸中的碳排放需要扣除自备电厂的化石燃料燃烧排放和过程排放，而生产过程中消耗自产热力和电力造成的间接碳排放，则归入自备电厂的碳排放统一核算；同时，自备电厂是为满足实际生产的热电需求而设立，因此自备电厂净购电力排放应归入制浆造纸碳排放统一核算。制浆造纸企业主要能源品种及碳排放构成如表1所示。

2 制浆造纸企业碳排放核算

由于自备电厂碳排放需要独立核算，因此制浆造纸企业报告主体的GHG 排放总量等于自备电厂碳排量与制浆造纸（不含自备电厂）碳排量之和，按式（1）计算。

式中，E总为企业GHG 排放总量，含主要生产系统、辅助生产系统以及直接为生产服务的附属生产系统，t CO2e；E制浆造纸为制浆造纸GHG 排放总量，不含辅助生产系统，t CO2e；E自备电厂为自备电厂CO2排放总量，t CO2。

制浆造纸（不含自备电厂）碳排量总量为生产系统的化石燃料燃烧排放量、过程排放量、企业净购入电力和热力消耗排放量以及废水处理排放量之和，按式（2）计算。

式中，E燃烧为企业（不含自备电厂）化石燃料燃烧的排放量，t CO2；E过程为过程排放量，t CO2；E电和热为企业净购入的电力和热力消耗排放量，t CO2；E废水为废水厌氧处理产生的排放量，t CO2e。

发电企业的GHG 排放总量等于化石燃料燃烧排放、脱硫过程的排放和净购入使用电力产生的排放之和，按式（3）计算。

式中，E′燃烧为燃烧化石燃料（包括发电及其他排放源使用化石燃料）产生的CO2排放量，t CO2；E脱硫为脱硫过程产生的CO2排放量，t CO2；E净购为企业消耗的净购入电力所对应的电力生产环节产生的CO2排放，t CO2。

2.1 化石燃料燃烧排放计算

化石燃料燃烧导致的CO2排放量是企业核算和报告年度内各种化石燃料燃烧产生的CO2排放量的总和，按式（4）计算。

式中，E燃烧为核算和报告年度内化石燃料燃烧产生的CO2排放量，t CO2；ADi为核算和报告年度内第i种化石燃料的活动水平，GJ；EFi为第i种化石燃料的CO2排放因子，t CO2/GJ。

表1 制浆造纸企业主要能源品种及碳排放构成说明表

化石燃料的活动水平（AD）和排放因子（EF）分别按式（5）和式（6）计算。

式中，NCV为净消耗量，t；FC为低位发热量，GJ/t；CC为单位热值含碳量，t C/GJ；OF为碳氧化率，%。

因此碳排放量E燃烧可按式（7）计算。

燃料燃烧是制浆造纸企业温室气体排放的主要来源，具备条件的企业可遵循《GB/T 213煤的发热量测定方法》《GB/T 384 石油产品热值测定法》《GB/T 22723 天然气能源的测定》《GB/T 476 煤中碳和氢的测定方法》和《DL/T 568 燃料元素的快速分析方法》等标准对燃料低位发热量进行实测。对于没有配备相关检测设备和人员的企业，燃料的CC和OF可采用缺省值。表2为海南某制浆造纸企业（含制浆、造纸和自备电厂，以下简称企业A）主体燃料燃烧碳排量计算方法，其中：①生物质混合燃料燃烧发电产生的CO2排放，仅统计混合燃料中化石燃料产生的CO2排放，树皮木屑、浆渣、污泥及碱回收炉燃烧的黑液均可视为生物质，不计算排放量；②依据《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》相关规定，对于燃煤的CC，明确要求采用实测值，对于OF，优先用实测值，如果无法获得，可采用缺省值；对于2019 年燃煤的CC、OF没有实测值的企业，CC按33.56 t C/TJ 计算，OF按100%计算，从2020 年起，对于燃煤低位发热值缺省值将采用惩罚性缺省值；③除煤的CC、OF采用高限值外，其余燃料低位发热量和OF均可采用缺省值。

表2 企业A主体燃料燃烧排放量计算表

2.2 过程排放计算

制浆造纸过程排放量是企业外购并消耗的石灰石（主要成分为碳酸钙）发生分解反应导致的CO2排放量，按式（8）计算。

式中，E过程为核算和报告年度内的过程排放量，t CO2；L为核算和报告年度内的石灰石原料消耗量，t；EF石灰石为煅烧石灰石的 CO2排放因子，t CO2/t 石灰石。

自备电厂脱硫过程排放量指脱硫过程的CO2排放，按式（9）计算。

式中，E脱硫为脱硫过程的CO2排放量，t CO2；CALk为第k种脱硫剂中碳酸盐消耗量，t；EFk为第k种脱硫剂中碳酸盐的排放因子，t CO2/t石灰石。

脱硫剂中碳酸盐消耗量按式（10）计算。

式中，Bk，m为脱硫剂每月消耗量，t；Ik为碳酸盐含量，%。

以企业A为例，碳酸钙主要用途为造纸填料，补充制浆过程中流失的生石灰及作为自备电厂的脱硫剂，其中造纸填料的碳酸钙不发生加热分解等化学反应，不产生CO2；补充制浆过程中流失的生石灰需要外购石灰石原料进行煅烧，碳酸钙会发生加热分解而产生CO2，其过程排放的碳排放量（E过程）可按式（11）计算，其中EF石灰石为0.405 t CO2/t 石灰石；而作为自备电厂的脱硫剂也会发生加热分解等化学反应，其过程排放的碳排放量（E脱硫）可按式（12）计算，其中脱硫剂Ik值为90%，EF石灰石为0.440 t CO2/t石灰石。

2.3 净购电力、热力排放计算

企业购入的热、电力消费所对应的热、电力生产环节CO2排放量分别按式（13）、式（14）计算。

式中，E电为购入电力所对应的电力生产环节CO2排放量，t CO2；AD电净购为核算和报告年度内的净外购电量，MWh；EF电为区域电网年平均供电排放因子，t CO2/MWh。

式中，E热为购入热力所对应的热力生产环节CO2排放量，t CO2；AD热净购为核算和报告年度内的净外购热力，GJ；EF热为年平均供热排放因子，t CO2/GJ。

部分企业存在外购和销售热电的行为，报告期内的净外购电力（AD电净购）和热力（AD热净购）是企业购买总热电量扣减企业外售总热电量，可按式（15）和式（16）计算。

式中，AD电购入和AD电售出为企业外购和售出的电力，MWh；AD热购入和AD热售出为企业外购和售出的热力，GJ。

AD净购以企业能源统计记录为准，也可采用供应商提供的热、电费发票或结算单等凭证上的数据；EF电选用国家主管部门最近公布的相应区域电网的排放因子；EF热可采用缺省值，也可采用政府主管部门发布的官方数据。以企业A为例，其电力依据南方电网的供电排放因子相关参数，取EF电为0.527 t CO2/MWh，EF热为0.110 t CO2/GJ，因此，企业A 净购热电的碳排量可按式（17）和式（18）计算。

2.4 废水厌氧处理排放计算

企业在生产过程中产生的工业废水经厌氧处理导致的CH4排放，如全部回收锅炉燃烧，在核算边界内可不计算，但企业需要按照《中国造纸和纸制品生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》要求，提供对废水厌氧处理气体的回收量记录，以及废水厌氧处理气中CH4含量的检测值。若企业无法提供以上有效的计量数据，则按照保守性原则，需要核算废水厌氧处理产生的CH4排放[2]。企业废水厌氧处理排量按式（19）计算。

式中，E（GHG，废水）为废水厌氧处理过程产生的碳排量，t CO2e；E（CH4，废水）为废水处理时CH4的排放量，kg，按式（20）进行计算；GWP（CH4）为CH4全球变暖潜势值，根据指南，取其值为21。

式中，TOW为废水厌氧处理去除的有机物总量，kg；EF（CH4）为甲烷排放因子，kg CH4/kg COD；S为以污泥方式清除掉的有机物总量，kg，若企业无法统计，可使用缺省值为0；R为CH4的回收量，kg。

其中，TOW值可根据企业有废水厌氧处理系统去除的有机物总量统计，或采用式（21）进行计算；EF（CH4）可采用式（22）进行计算。

式中，W为厌氧处理过程产生的废水量，m³；CODin为进口废水中的化学需氧量浓度，采用企业检测平均值，kg/m3；CODout为出口废水中的化学需氧量浓度，kg/m3；Bo为厌氧废水处理CH4最大生产能力，优先使用国家最新公布的数据，为0.25 kg CH4/kg COD；MCF为甲烷的修正因子，可委托有资质的专业机构进行检测，推荐值为0.5。

根据式（19）～式（22），废水厌氧处理排放的CO2可按照式（23）计算。

在核算企业碳排量时，能源和物料消耗量（含煤炭、油类、燃气和石灰石等）采用企业计量台账；企业活动水平及排放因子等相关数据，应该优先使用检测值，检测应符合《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》及《中国造纸和纸制品生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》的具体规定；若没有条件或方法规范检测，则采用缺省值。同一企业在填报不同年度数据时，所有的数据获取方式必须保持时间序列上的一致性。

3 碳交易的现状与制浆造纸行业节能降碳手段

作为全球第一大年度碳排放国和第二大经济体，中国政府一直为应对气候变化积极努力。2011 年10月，国家发改委批准了北京、天津、上海和湖北等7个碳排放权交易试点，并将2013-2015年定为试点阶段；2016 年4 月22 日，中国签署《巴黎协定》；2016年12 月16—22 日，四川省和福建省2 个非试点地区的碳市场也相继开市，并分别实现了国家核证自愿减排量和福建省碳排放权配额的首批交易；2017 年12月18 日，国家发改委印发《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业）》，并在12 月19 日就全面落实《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业）》任务要求，以电力行业为突破口，推动全国碳排放权交易市场建设做动员部署，全国碳排放交易体系正式启动。中国碳市场具体形成图见图1。

中国是纸和纸制品的生产大国，企业数量多、产量大。据中国造纸协会调查，2019 年，全国纸及纸板生产企业约2700 家，全国纸浆生产总量7207 万t，纸及纸板生产量10765 万t。进入21 世纪以来，我国纸及纸板的需求不断上升，2010—2019 年，纸及纸板生产量年均增长率1.68%，消费量年均增长率1.73%[3]。随着造纸工业飞速发展，碳排放总量也随之增加，制浆造纸行业碳排放量从2000 年的64.21×106t 上升到 2015 年的 152.461×106t，占我国碳排放总量的1.67%；预计至2030 年，制浆造纸行业的碳排放总量将增至198.19×106t CO2e[4]，较2015 年上升约30%。同时，根据《国务院关于印发“十三五”控制温室气体排放工作方案的通知》要求，2020 年，单位国内生产总值CO2排放需比2015年下降18%，并有效控制碳排放总量。因此，如何减少CO2的产生量、有效利用自身的碳资产成为了制浆造纸企业亟待面对和解决的问题。

图1 中国碳市场形成图

3.1 积极发展低碳技术

通过低碳技术实现节能减排是目前最具有竞争力、最有效的方式。技术减排一般指通过改进某个生产工艺流程、研发先进低碳技术并使用环保低碳设备等，减少各个生产环节的CO2排放量。制浆造纸企业可通过蒸发工段污冷凝水分级回用、制浆废水余热回收、提高碱回收炉产汽率、制浆过程中臭气回收制备CH4和厌氧废水处理的CH4回收利用等工艺，减少企业在生产过程中各环节的碳排放量；同时亦可引进先进的低碳技术等手段来减少碳排放量，如近期国家发展和改革委发布的《国家重点节能低碳技术推广目录（2017 年本，节能部分）》，就有“高效双盘磨浆机”“螺旋膨胀动力驱动节能技术”“造纸靴式压榨节能技术”等适用于制浆造纸行业的先进技术。

3.2 优化能源结构

优化能源结构是指用清洁能源代替化石能源，减少企业生产过程中的CO2排放量。清洁能源兼具经济性与清洁性，既能符合排放标准，又能减少环境污染。煤炭、重油等化石能源在使用过程中释放的CO2远高于等量清洁能源，且清洁能源的转换效率更高。为响应政府低碳号召并树立良好企业形象，制浆造纸企业在保证自身正常运营的情况下，应选择清洁能源代替部分化石能源，不仅能实现碳减排，而且可以减少企业处理CO2的成本。

制浆造纸企业自备电厂发电/供热规模小，能源利用效率低，自身机组单位产品的碳排放强度大，其中煤炭的使用占据了化石燃料燃烧排放的绝大部分。依照2019 年9 月生态环境部发布了《2019 年发电行业重点排放单位（含自备电厂、热电联产）二氧化碳排放配额分配实施方案（试算版）》核算后，绝大部分制浆造纸企业的自备电厂碳配额都存在缺口。企业可以考虑在木材原料获取和加工过程中，通过回收树皮、木屑等生物质能源替代煤炭，或在阳光充足的地区，生产车间和成品仓库屋顶建造光伏发电厂等项目来替代部分燃煤产热电量，从而减少自备电厂热电站动力锅炉所需的原煤量。

3.3 管理手段

温室气体排放量核算核查是碳市场建设的基础性工作，大多数制浆造纸企业未建立专门的碳管理部门、存在专业人才缺失的现状，在碳排放核算核查方面存在诸多问题，导致在碳交易中常常处于不利地位[5]。因此，企业应建立健全节能降碳机构和管理制度，落实目标责任，培养或引进专业碳管理人才，积极实行能源审计制度，开展能效水平对标活动，建立健全企业能源管理体系和碳管理体系，提高能源、低碳管理水平。对于影响碳排放量核算的重要数据，企业应按照相关标准和指南要求做好测试与记录统计，制定完备的监测计划[6]。根据《生态环境部办公厅关于做好2019 年度碳排放报告与核查及发电行业重点排放单位名单报送相关工作的通知》要求，2019 年后，如果企业没有对燃煤的单位热值含碳量、碳氧化率进行实测，则单位热值含碳量和碳氧化率均采用高限值计算，与之前采用的缺省值相比，核算后的燃煤CO2排放量相差30.8%。因此，企业应制定详细监测计划并依照《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》要求，对于燃煤的单位热值含碳量、碳氧化率进行实测，避免经济损失。

3.4 市场手段

造纸行业在履约时，既要通过改善生产技术减少碳排放量，同时也要积极参与碳交易市场，通过市场的手段达到减排目标。各种手段相互配合，提高履约效率，降低减排成本。目前，各试点地区都推出了各种灵活的履约方式，包括购买配额、购买核证碳权和跨期使用碳配额等；一些短期内配额不足的企业可通过市场手段购买碳权，完成减排任务；一些配额剩余的企业可以通过市场投资以获取收益。

4 结 语

综上所述，制浆造纸生产企业进行碳排放履约时，必须通过温室气体核查（即碳核查），准确掌握自身的碳排放情况，了解潜在资产和潜在负担，识别潜在的减排环节。通过发展低碳技术、引进先进的低碳技术、优化能源结构和加强管理等手段来减少CO2的产生量，实现节能降碳目标。同时有效把握形势，合理利用企业碳资产获取资金，改进生产技术减少碳排放量，把碳减排压力转化为企业更新工艺、提高能源利用效率和减少污染物排放量的动力。