LNG接收站碳排放量計(jì)算方法的研究

摘要：鑒于對(duì)液化天然氣（LNG）接收站二氧化碳排放減少、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的需求，研究依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO14064家族、政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）年度報(bào)告及國(guó)家發(fā)展改革委編制的溫室氣體核算方法與報(bào)告指南，構(gòu)建了一套適用于LNG接收站的碳排放量計(jì)算方法，并在明確計(jì)算邊界的前提下，針對(duì)各排放源提出適宜的計(jì)算策略。

關(guān)鍵詞：液化天然氣接收站；碳排放量；計(jì)算方法

引言

2023年7月，中央全面深化改革委員會(huì)第二次會(huì)議審議通過(guò)了《關(guān)于推動(dòng)能耗雙控逐步轉(zhuǎn)向碳排放雙控的意見(jiàn)》，并指出“從能耗雙控逐步轉(zhuǎn)向碳排放雙控，要堅(jiān)持先立后破，完善能耗雙控制度，優(yōu)化完善調(diào)控方式，提升碳排放雙重控制基礎(chǔ)能力建設(shè)”。由此可見(jiàn)，應(yīng)深入理解“雙碳”的深刻意義，碳達(dá)峰碳中和不僅是推動(dòng)現(xiàn)代化進(jìn)程的必然選擇，同時(shí)也有利于推動(dòng)企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)綠色、低碳、智能化轉(zhuǎn)型。由于企業(yè)溫室氣體排放量的準(zhǔn)確核算是實(shí)施碳排放管理的前提，因此本研究以某液化天然氣（LNG）接收站為研究對(duì)象，對(duì)該接收站的碳排放量計(jì)算方法進(jìn)行了深入探討，并提出了相應(yīng)的建議公式和參數(shù)選擇策略。

1 LNG接收站概況

LNG接收站的核心工藝流程主要涵蓋碼頭卸料、液化天然氣儲(chǔ)存、蒸發(fā)氣（BOG）處理、液化天然氣輸送及氣化、天然氣外輸、槽車(chē)裝卸、火炬泄放及輕烴回收8大系統(tǒng)。本研究對(duì)LNG接收站系統(tǒng)大概情況進(jìn)行概述，只闡述碼頭卸料、液化天然氣儲(chǔ)存、BOG處理、液化天然氣輸送及氣化為代表的4個(gè)系統(tǒng)。

1.1碼頭卸料系統(tǒng)

碼頭卸料系統(tǒng)主要由卸料臂、氣相返回臂、液化天然氣卸船管線、液化天然氣循環(huán)保溫管路及氣相回流線路構(gòu)成。液化天然氣運(yùn)輸船主力型號(hào)為175000m3，同時(shí)能夠適應(yīng)30000～266000m3的船型，結(jié)合遠(yuǎn)洋運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)，液化天然氣運(yùn)輸船在靠泊時(shí)的駐留期限一般為27～35h，LNG卸料需在12～20h內(nèi)完成。

1.2 LNG儲(chǔ)存系統(tǒng)

采用安全性高、可靠性強(qiáng)的全容式預(yù)應(yīng)力混凝土儲(chǔ)罐作為L(zhǎng)NG儲(chǔ)存設(shè)施，氣化過(guò)程中可選擇開(kāi)架式海水氣化器（ORV）、浸沒(méi)燃燒式氣化器（SCV）或中間介質(zhì)氣化器（IFV）。LNG通過(guò)外輸高壓泵提升至外輸壓力，隨后經(jīng)過(guò)氣化器進(jìn)行氣化處理，最終通過(guò)管道外輸。

1.3 BOG處理系統(tǒng)

BOG處理系統(tǒng)是將儲(chǔ)存在LNG儲(chǔ)罐中的蒸發(fā)氣壓縮至較低壓力，并與LNG在冷凝器混合。通過(guò)利用LNG增壓后產(chǎn)生的過(guò)冷量，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)氣再冷凝。冷凝后的LNG經(jīng)由高壓輸送泵加壓，以滿足外輸需求。在經(jīng)過(guò)氣化器處理后，LNG的一部分冷量被利用，從而降低了BOG壓縮機(jī)的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降低投資成本。

1.4 LNG輸送及氣化系統(tǒng)

LNG在儲(chǔ)罐內(nèi)通過(guò)低壓泵增壓后，通過(guò)管道輸送至LNG槽車(chē)裝車(chē)單元。每個(gè)單元配備1套裝車(chē)撬，包括液相裝車(chē)載臂和氣相返回臂。LNG通過(guò)液相裝車(chē)臂進(jìn)行裝車(chē)，槽車(chē)內(nèi)的LNG蒸發(fā)氣體通過(guò)氣相返回臂匯至BOG總管，進(jìn)而與LNG儲(chǔ)罐相連，以保證系統(tǒng)的壓力平衡。若LNG接收站有富液，可以利用罐內(nèi)低壓泵提升后，將其輸送至輕烴回收單元。通過(guò)輕烴回收單元的LNG升壓泵增壓，并進(jìn)行換熱、閃蒸處理，液相隨后被再次升壓至脫甲烷塔。甲烷氣化過(guò)程中，液態(tài)天然氣與氣體原料在換熱冷卻后通過(guò)高壓泵提升，送往氣化單元外部輸出。脫甲烷塔下方的液相成分流入脫乙烷塔（塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)與脫甲烷塔相似），乙烷氣化完成后從塔頂排放，經(jīng)換熱冷卻后運(yùn)輸至乙烷儲(chǔ)存罐。在脫乙烷塔底部，混合輕烴通過(guò)空冷器進(jìn)行冷卻處理，然后被輸送到混合輕烴儲(chǔ)罐中進(jìn)行儲(chǔ)存。乙烷及混合輕烴產(chǎn)品通過(guò)裝載運(yùn)輸至外部設(shè)施。

2確定碳排放核算邊界及排放目標(biāo)

2.1碳排放核算邊界

對(duì)企業(yè)內(nèi)部“六大類(lèi)”溫室氣體（二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫、三氟化氮）[1] 辨識(shí)的排放源進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)依據(jù)《中國(guó)石油天然氣生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》 ，確定LNG接收站碳排放核算邊界（見(jiàn)表1），劃分碳排放源，如某LNG接收站將碳排放源分為固定、移動(dòng)、逸散及間接（外購(gòu)）4大類(lèi)15種排放源（見(jiàn)表2）。

2.2碳排放目標(biāo)

分析接收站生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際，根據(jù)本單位實(shí)際能耗情況設(shè)定碳排放指標(biāo)（但無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，若接收量增加，碳排放總量可適當(dāng)增加，強(qiáng)度卻不能增加），碳排放強(qiáng)度=碳排放總量（t）÷LNG接收量（萬(wàn)m3），并將指標(biāo)納入績(jī)效考核，嚴(yán)控碳排放量，把控碳排放強(qiáng)度。

3確定碳排放量計(jì)算依據(jù)

3.1 ISO 14064

ISO 14064：2006[2] 由3部分標(biāo)準(zhǔn)組成，使得可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)化的方法，計(jì)算和驗(yàn)證排放量數(shù)值，確保1t二氧化碳的測(cè)量方式在全球任何地方都是一樣的。其中，第1部分是組織層次上對(duì)溫室氣體排放和清除的量化和報(bào)告規(guī)范及指南，包括設(shè)計(jì)、編制、管理、報(bào)告某一組織的溫室氣體排放清單的要求；第2部分是項(xiàng)目層次上對(duì)溫室氣體排放和清除的量化、監(jiān)測(cè)和報(bào)告的規(guī)范及指南；第3部分是溫室氣體審定與核查的規(guī)范及指南。

3.2 IPCC年度報(bào)告

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）定期發(fā)布的評(píng)估報(bào)告為各級(jí)政府提供了可以用來(lái)制定氣候政策的科學(xué)信息，也是政府間應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際談判的重要素材。其中，對(duì)LNG接收站計(jì)算來(lái)說(shuō)參考的最多是能源部分，IPCC報(bào)告[3] 核算的是全部溫室氣體。

3.3 溫室氣體核算方法與報(bào)告指南

適用于LNG接收站的有《中國(guó)石油天然氣生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》及《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》。

4燃料燃燒碳排放量計(jì)算分析

4.1以燃燒天然氣為例計(jì)算二氧化碳排放當(dāng)量

以計(jì)算燃燒1萬(wàn)m3天然氣排放二氧化碳當(dāng)量為例，計(jì)算二氧化碳排放當(dāng)量E，如式（1）所示。

E= Σi n（ADi × EFi ×GWPi）" " " （1）

式中 AD—活動(dòng)數(shù)據(jù)；EFi—排放因子；GWP—全球暖化潛值。

根據(jù)IPCC報(bào)告進(jìn)行排放因子及全球暖化潛值選擇，AD為10 000 m3， EFi為CO2取

56 100kg/TJ、CH4取1kg/TJ、N2O取 0.1kg/TJ，GWP為CO2取1、CH4取28、N2O取265。

通過(guò)確定的參數(shù)計(jì)算：

ECO2=1×389.31÷1 000×56 100

=21 840.291kg=21.84t；

ECH4=1×389.31÷1 000×1=0.38 931kg

=0.00 038 931t；

EN2O=1×389.31÷1 000×0.1=0.038 931

=0.000 038 931t；

ECO2e=21.84+0.00 038 931×28+0.000 038 931 ×

265=21.8 615tCO2e。

4.2以燃燒汽油為例計(jì)算二氧化碳排放當(dāng)量

以計(jì)算燃燒1t汽油排放二氧化碳當(dāng)量為例，計(jì)算二氧化碳排放當(dāng)量E，計(jì)算公式仍選式

（1），參數(shù)AD為1t，EF為CO2取74 100kg/TJ、

CH4取3kg/TJ、N2O取0.6kg/TJ，GWP為CO2取1、

CH4取28、N2O取265。通過(guò)確定的參數(shù)計(jì)算：

ECO2=44.800÷1 000×1×69 300=3 104.64kg

=3.105t；

ECH4=44.800÷1 000×1×3.8=0.1 702kg

=0.0 001 702t；

EN2O=44.800÷1 000×1×5.7=0.25 536kg

=0.00 025 536t；

ECO2e=3.105+0.0 001 702×28+0.00 025 536×

265=3.1 774tCO2e。

5逸散碳排放量計(jì)算

以空調(diào)、冰箱等冷媒R134a總裝填量

3 500kg為例，按式（2）計(jì)算年度二氧化碳排放當(dāng)量E逸散。

式中 AD—活動(dòng)數(shù)據(jù)；EF—年逸散率；GWP—全球暖化潛值。

參數(shù)選AD為3.5t、EF為0.15、GWP為1 300，

E逸散=3 500÷1 000×0.15×1 300=682.5tCO2e。

以SF6開(kāi)關(guān)總裝填量500kg為例，按式（2）計(jì)算年度二氧化碳排放當(dāng)量，參數(shù)AD為0.5t、EF為0.005、GWP為23 500，E逸散=500÷1 000×

0.005×23 500=58.75tCO2e。

以二氧化碳滅火器總裝填量2 500kg為

例，按式（2）計(jì)算年度二氧化碳排放當(dāng)量，參數(shù)AD為2.5t、EF為0.04、GWP為1，

E逸散=2 500÷1 000×0.04×1=0.1tCO2e。

6間接碳排放量計(jì)算

以某單位凈購(gòu)入電力1億kWh，其中綠電1 000萬(wàn)kWh，按式（3）計(jì)算外購(gòu)電力的二氧化碳排放當(dāng)量E間接。

參數(shù)AD為1億kWh、EF為0.5 703，E間接=

100 000 000 000wh÷1000 000×0.5 703=57 030tCO2e。

7建立排放清單及制定報(bào)告

建立碳盤(pán)查工作機(jī)制，制定月報(bào)并建立各排放源記錄清單，收齊所有數(shù)據(jù)，若某一排放源同時(shí)支配多項(xiàng)活動(dòng)，這些活動(dòng)的排放就可集中計(jì)算，如柴油發(fā)電機(jī)同時(shí)供多種復(fù)合設(shè)備，只需要統(tǒng)一按柴油發(fā)電機(jī)燃料燃燒計(jì)算即可。同時(shí)，形成碳排放報(bào)告，主要內(nèi)容應(yīng)包括組織介紹、組織邊界、GHG量化、溫室氣體量化不確定性評(píng)估（各排放源數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)不確定性評(píng)估的方法和結(jié)果、排放源活動(dòng)數(shù)據(jù)不確定性評(píng)估）、溫室氣體減量策略與績(jī)效等。

8其它計(jì)算注意事項(xiàng)

若企業(yè)將資產(chǎn)出租或業(yè)務(wù)外包給其他企業(yè)運(yùn)營(yíng)，企業(yè)作為出租方，其排放不計(jì)入該企業(yè)的碳排放總量。若企業(yè)作為承租方，租賃車(chē)輛或辦公場(chǎng)所且享有運(yùn)營(yíng)控制權(quán)，那么產(chǎn)生的溫室氣體排放則需要納入該企業(yè)的總碳排放量。

結(jié)語(yǔ)

上述研究給出了LNG接收站當(dāng)前較為適用的碳排放計(jì)算的依據(jù)，明確了LNG接收站碳排放計(jì)算邊界及排放源種類(lèi)，便于后續(xù)碳排放計(jì)算及對(duì)比分析。同時(shí)，從燃料燃燒、逸散排放及間接排放3大部分進(jìn)行碳排放計(jì)算舉例，詳細(xì)給出了計(jì)算公式及參數(shù)，形成一套較完整的碳排放計(jì)算方法，為L(zhǎng)NG接收站碳排放管控提供參考建議。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

于靖雯（1992—），女，漢族，山東東營(yíng)人，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)楣?jié)能低碳環(huán)保。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-12