生物質廢棄物熱電聯產溫室氣體減排量核算及討論分析

夏磊 劉慧 梁詩敏 龍建玲 許紫荊 羅漪楊 廖汶文

(廣州綠石碳科技股份有限公司，廣東 廣州 510630)

我國作為全球最大的溫室氣體排放國家，為更好地應對和引領全球氣候變化、履行大國責任，通過積極建設碳排放權交易市場控制二氧化碳排放[1]。2011年，我國正式啟動碳排放權交易試點工作，批準北京、天津、上海、重慶、廣東、湖北和深圳等地開展碳排放權交易試點工作[2]。2016年底，福建市場啟動交易，成為國內第8個地方碳市場。2021年7月，全國碳市場正式開始上線交易。全國碳市場覆蓋規模約為45億t二氧化碳，約占全國碳排放的40%左右，地方碳市場覆蓋了約13億t二氧化碳[3]。

我國溫室氣體自愿減排交易制度借鑒了國際清潔發展機制(CDM)項目管理經驗，在國內開展溫室氣體自愿減排機制[4]。2012年，國家發展改革委頒布了《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》[5]，明確了主管部門和管理范圍，制定了溫室氣體自愿減排方法學、項目、減排量、交易機構、審定和核證機構申請備案的要求和程序等。經核證的自愿減排量(CCER)作為碳市場的重要補充，可用于重點排放單位進行履約，但不同碳市場對于抵消比例和要求均有所不同。截至2021年8月，全國碳市場以及各地方碳市場累計成交CCER約3.2億t，其中廣東和上海碳市場成交量占比過半[4]。

溫室氣體自愿減排方法學是指用于自愿減排項目基本信息描述、額外性論證、基準線確定、減排量計算、監測計劃制定等的技術指南[5]，由國家主管部門委托相關技術專家評估后予以備案，目前CCER方法學來源包括國際CDM項目方法學的轉化和國內自主開發的方法學，其中國際CDM項目方法學的轉化占大多數。目前，我國已累計備案自愿減排方法學約200個[6]，涉及可再生能源利用、碳匯造林、生物質利用、固體廢棄物處理、甲烷利用、天然氣利用、公共交通、建筑、農業等諸多行業領域。《CM-075-V01生物質廢棄物熱電聯產項目(第1版)》作為備案的方法學之一，主要適用于燃燒(或摻燒)生物質的熱電廠項目活動。本文以東北某生物質熱電聯產項目為例，根據方法學CM-075-V01，通過核算邊界確定，計算基準線排放量、項目活動排放量、項目總減排量，討論和分析了該方法學的適用性，給出了方法學從核算層面簡化和優化的建議。

1 項目概況

該生物質能熱電項目為新建生物質熱電聯產項目，目的是通過有效利用當地秸稈等農林生物質廢棄物發電和區域供熱，替代以化石燃料為主的東北電網電量及燃煤鍋爐的供熱，從而滿足當地電力和熱力的需求，同時避免生物質腐爛產生的甲烷排放，減少溫室氣體的排放。項目建設2臺75t·h-1高溫高壓生物質循環流化床鍋爐，配套2臺15MW抽凝式汽輪發電機組。項目年年發電量預計200000MWh，廠用電量20000MWh，供電量為180000MWh，供熱量1200000GJ。項目活動預計年消耗柴油50t，消耗生物質廢棄物干重250000t、濕重312500t，生物質熱值約為0.015TJ·t-1干基，運輸半徑約50km。

2 核算邊界

項目活動為新建生物質熱電廠，根據方法學和本項目的情況，項目邊界的空間范圍包括：項目活動-發電廠；項目電廠所在的電力系統(電網)中的所有電廠；生物質運輸到項目現場的路徑；生物質廢棄物棄置和腐爛的地點；項目產生的蒸汽提供給當地的用戶。具體涵蓋的排放源包括：基準線發電和供熱排放的CO2、基準線生物質無控燃燒或腐爛排放的CH4、項目活動現場消耗的化石燃料燃燒排放的CO2、項目活動生物質廢棄物場外運輸產生的CO2、項目活動生物質廢棄物燃燒的CH4。

確定基準線和項目排放時項目邊界包括或排除的溫室氣體排放源如表1所示。

表1 項目邊界內應包含或排除的排放源

3 減排量核算

公式：

項目減排量=基準線排放量-項目活動排放量

其中，基準線排放量=基準線發電和供熱排放+基準線生物質無控燃燒或腐爛排放；項目活動排放量=項目活動現場消耗的化石燃料燃燒排放、項目活動生物質廢棄物場外運輸排放、項目活動生物質廢棄物燃燒排放。

3.1 基準線排放量

3.1.1 基準線發電排放

項目年發電量預計200000MWh，廠用電量20000MWh，供電量180000MWh，電力排放因子根據最新年度《減排項目中國區域電網基準線排放因子》取區域電網排放因子0.6612tCO2·MWh-1。

基準線發電排放量=年供電量×電力排放因子=119016tCO2

3.1.2 基準線供熱排放

項目年供熱量預計1200000GJ，鍋爐效率取85%缺省值，燃煤CO2排放因子取缺省值0.0946tCO2·GJ-1。

基準線供熱排放量=年供熱量/鍋爐效率×燃煤CO2排放因子=133553tCO2

3.1.3 基準線生物質無控燃燒或腐爛排放

項目年消耗生物質干重250000t，甲烷排放因子取缺省值用0.001971tCH4·t-1，甲烷的全球變暖潛值為25tCO2·tCH4-1。

基準線生物質無控燃燒或腐爛排放量=年消耗生物質量×甲烷排放因子×甲烷全球變暖潛值=供熱量/鍋爐效率×燃煤CO2排放因子=12319tCO2

3.2 項目活動排放量

3.2.1 項目活動現場消耗的化石燃料燃燒排放

項目活動現場消耗的化石燃料主要為鍋爐點火用柴油，年消耗量約為50t，柴油熱值取缺省值43.3GJ·t-1，排放因子取缺省值0.0748tCO2·GJ-1。

項目活動現場消耗的化石燃料燃燒排放量=柴油消耗量×柴油熱值×排放因子==162tCO2

3.2.2 項目活動生物質廢棄物場外運輸排放

項目活動預計年消耗生物質廢棄物干重250000t、濕重312500t，運輸半徑約50km。運輸重量應考慮濕重312500t，同時考慮車輛往返，平均運輸距離約為100km。運輸車輛的平均CO2排放因子取缺省值245gCO2·tkm-1。

項目活動生物質廢棄物場外運輸排放量=生物質廢棄物濕重×平均運輸距離×運輸車輛的平均CO2排放因子=7656tCO2

3.2.3 項目活動生物質廢棄物燃燒排放

項目年消耗生物質干重250000t，生物質熱值根據項目實際情況約為0.015TJ·t-1干基，甲烷排放因子取缺省值0.0411t·TJ-1，甲烷的全球變暖潛值為25tCO2·tCH4-1。

項目活動生物質廢棄物燃燒排放量=年消耗生物質量×生物質熱值×甲烷排放因子×甲烷全球變暖潛值=3853tCO2

3.3 項目減排量

項目減排量=基準線排放量-項目活動排放量=基準線發電和供熱排放+基準線生物質無控燃燒或腐爛排放-項目活動現場消耗的化石燃料燃燒排放-項目活動生物質廢棄物場外運輸排放-項目活動生物質廢棄物燃燒排放=253216tCO2

4 討論與建議

4.1 核算范圍的簡化

根據上述案例核算結果可以看出，基準線排放量，發電和供熱排放占比95%以上，生物質無控燃燒或腐爛排放占比不到5%；項目活動排放量中，生物質廢棄物場外運輸排放占比最高，約為65.60%，其次為生物質廢棄物燃燒排放，約為33.01%，現場消耗的化石燃料燃燒排放占比不到2%。從排放量占比來看，如果考慮簡化核算，基準線生物質無控燃燒或腐爛排放以及項目活動現場消耗的化石燃料燃燒排放可以忽略，但考慮到排放源信息一致性，項目活動生物質廢棄物燃燒排放也應該忽略。綜合以上考慮，按簡化后的核算范圍，核算的減排量為244913tCO2，原減排量為253216tCO2，相對而言也是保守的，符合減排項目核算原則。

4.2 核算方法的優化

對于減排量的核算過程中，基準線排放是占比較大的，也是影響最終減排量的關鍵。基準線排放中，發電和供熱排放占比95%以上。發電和供熱排放量的核算方法原理相同，都是采用排放因子法，其中基準線發電排放量=年供電量×電力排放因子，基準線供熱排放量=年供熱量/鍋爐效率×燃煤CO2排放因子，公式中年供電量和年供熱量為項目設計值或實測值，電力排放因子、鍋爐效率、燃煤CO2排放因子均采用缺省值。

發電排放量核算中，電力排放因子采用的是主管部門公布的年度減排項目中國區域電網基準線排放因子。該排放因子分區域電網，以2019年度而言，對于相同的生物質項目，東北電網和南方電網排放因子差異約為0.15tCO2·MWh-1，相差了近20%，對于發電量大的項目其減排量差異將會很大。建議在排放因子方面，可以考慮采用全國統一的平均電網基準線排放因子，這樣更能體現公平性。同時考慮科學性，建議主管部門每年更新減排項目電網基準線排放因子，近年來我國電力結構不斷優化，可再生能源發電裝機容量和消納比例不斷提升，每年更新更符合更能夠及時準確客觀評估減排效應。

供熱排放量核算中，鍋爐效率、燃煤CO2排放因子均采用缺省值。方法學考慮的基準線情景為燃煤鍋爐直接供熱，所以根據供熱量、鍋爐效率、燃煤CO2排放因子去計算基準線情景排放量。實際情況中，純供熱的情景不多，大多數還是燃煤熱電聯產。對于燃煤熱電聯產，該核算方法適用性就不是十分準確。建議對于供熱排放量的核算可以更為簡化，參考現在碳市場熱力排放量的核算，跟電力一樣，給出年度減排項目熱力排放因子，這樣核算更簡化，也避免核算方法不適用于實際場景的情況發生。