我國化工行業(yè)碳排放評價核算問題與建議

張立杰 范 娜 郭 森

(1.中國寰球工程有限公司北京分公司;2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心)

0 引 言

共同應(yīng)對溫室氣體導(dǎo)致的全球氣候變暖[1]已是世界各國共識。在環(huán)境影響評價(簡稱“環(huán)評”)中開展建設(shè)項目碳排放核算、建立碳排放評價指標(biāo)體系,可以充分發(fā)揮環(huán)評的源頭控排作用[2-3],也是實現(xiàn)“減污降碳”源頭管控的重要抓手和有效途徑。

化工行業(yè)是我國CO2排放的主要來源行業(yè)之一,2020年我國化工行業(yè)CO2排放量占全國碳排放總排放量的4.9%～5.9%[4]。我國化工行業(yè)碳排放核算主要依據(jù)為《中國石油化工企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》(簡稱“發(fā)改委方法”)和GB/T 32151.10—2015《溫室氣體排放核算與報告要求 第10部分:化工生產(chǎn)企業(yè)》(簡稱“國標(biāo)方法”),均適用于履約階段。已有的研究主要集中在碳排放核算邊界[5]、排放源識別[6-7]、影響因素[8]、能源效率[9-12]、減排措施和潛力[13-15]、估算模型[16-17]及減污降碳協(xié)同效應(yīng)[18]等方面,針對環(huán)評階段的碳排放核算研究較少。

化工行業(yè)碳排放評價指標(biāo)體系的研究主要集中在行業(yè)[19]、企業(yè)或項目[2]層面。陳亮等[20]提出了以能源活動溫室氣體排放為主的行業(yè),以能耗限額標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溫室氣體排放控制的建議,并建議給出單位產(chǎn)品溫室氣體排放限定值及先進(jìn)值。

與履約階段碳排放核算可獲得實測活動數(shù)據(jù)和排放因子不同,環(huán)評階段上述數(shù)據(jù)可獲得性和準(zhǔn)確性均較低。為有效控制新增碳排放量、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整,亟需探索、建立環(huán)評階段國家層面統(tǒng)一的碳排放核算方法和評價指標(biāo)體系,為碳達(dá)峰、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)型提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。

1 研究方法

1.1 現(xiàn)狀研究

加拿大、英國、澳大利亞、美國、歐盟等制定了相關(guān)指南和法案,將溫室氣體年排放量納入環(huán)評[21]。另外,亞洲開發(fā)銀行、世界銀行等國際金融組織也要求其提供貸款或資金的項目,考慮溫室氣體排放的影響[22]。澳大利亞、英國、加拿大等每年會更新電力CO2排放因子[23],以更真實地反映碳排放情況。

2021年生態(tài)環(huán)境部要求7個省市開展重點行業(yè)建設(shè)項目碳排放環(huán)境影響評價試點,建立行業(yè)碳排放水平評價標(biāo)準(zhǔn)和方法。各試點地區(qū)和其他地區(qū)陸續(xù)發(fā)布了化工行業(yè)碳排放環(huán)境影響評價技術(shù)指南,見表1。

表1 我國石化化工行業(yè)碳排放評價核算方法及評價指標(biāo)

1.2 核算方法

本文選取“發(fā)改委方法”“國標(biāo)方法”、《廣東省石化企業(yè)二氧化碳排放信息報告指南(2023年修訂)》(簡稱“廣東省方法1”)、《廣東省石化行業(yè)建設(shè)項目碳排放環(huán)境影響評價編制指南(試行)》(簡稱“廣東省方法2”)、DB11/T 1783—2020北京市《二氧化碳排放核算和報告要求 石油化工生產(chǎn)業(yè)》(簡稱“北京市方法”)、SH/MRV-004-2012《上海市化工行業(yè)溫室氣體排放核算與報告方法(試行)》(簡稱“上海市方法”)6種方法開展案例項目的碳排放核算。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本文核算中數(shù)據(jù)主要來源于“案例項目”環(huán)境影響評價報告書。

2 案例分析

2.1 案例概況

2010—2020年,煉油、乙烯、丙烯、對二甲苯產(chǎn)品的碳排放總量約占石化行業(yè)碳排放總量的55.06%。我國是全球第二大乙烯生產(chǎn)國和最大乙烯消費國[24]。選取我國某100萬t/a乙烯項目(簡稱“案例項目”)為本文核算對象。案例項目以丙烷等輕烴為主要原料,經(jīng)蒸汽裂解、分離后生產(chǎn)乙烯、丙烯、混合碳四等及燃料氣、氫氣中間產(chǎn)物,下游配套建設(shè)環(huán)氧乙烷、聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧丙烷、苯乙烯等裝置。剩余副產(chǎn)燃料氣、氫氣外送。除工藝裝置外,工業(yè)過程碳排放還包括線性低密度聚乙烯地面火炬、環(huán)氧丙烷/苯乙烯尾氣催化氧化爐、環(huán)氧丙烷/苯乙烯廢液焚燒爐。

2.2 核算方法差異性分析

2.2.1 燃料燃燒排放

“國標(biāo)方法”中規(guī)定“核算單元內(nèi)產(chǎn)生又全部在核算單元內(nèi)被直接用作燃料或生產(chǎn)原料的那部分副產(chǎn)品不視為碳源流”,“案例項目”無外購燃料,因此在“國標(biāo)方法”中燃料燃燒排放量為0。

“發(fā)改委方法”“廣東省方法1”“上海市方法”中均給出兩種核算方法:含碳量法和低位熱值法,并以含碳量法優(yōu)先。“案例項目”已獲取燃料含碳量,故上述方法均采用含碳量法。“北京市方法”僅給出低位熱值法,“廣東省方法2”優(yōu)先采用“發(fā)改委方法”。“上海市方法”中,乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧丙烷裝置內(nèi)燃料燃燒排放已包含在工業(yè)過程排放中,故雖同樣采用含碳量法,其燃料燃燒排放量最小。

本文核算不考慮移動燃燒設(shè)施排放。

2.2.2 火炬燃燒排放

火炬燃燒排放包括正常工況和非正常工況排放。

“國標(biāo)方法”中火炬碳排放在工業(yè)過程排放中核算。“發(fā)改委方法”分別給出了正常工況和非正常工況火炬燃燒排核算方案;“廣東省方法1”“北京市方法”“上海市方法”將火炬列為固定焚燒設(shè)施或燃料燃燒排放;“廣東省方法2”則明確規(guī)定不考慮事故工況火炬排放。“案例項目”正常工況無連續(xù)火炬氣,故正常工況排放均為0。

2.2.3 工業(yè)過程排放

“國標(biāo)方法”是以獨立法人企業(yè)為核算邊界,采用碳質(zhì)量平衡法,不單獨計算各裝置的“過程排放”。其他5種方法均采用各裝置過程排放量之和,且分別給出各裝置的核算方法,主要有排放因子法、物料平衡、煙氣濃度法等。

1)乙烯裂解裝置工業(yè)過程排放

乙烯裂解裝置工業(yè)過程排放來自于爐管內(nèi)壁結(jié)焦后的燒焦排放,“發(fā)改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”的核算方法相同,由燒焦尾氣的平均流量及其中的CO2、CO濃度計算獲得。“廣東省方法1”還可使用碳質(zhì)量平衡法。“上海市方法”采用排放因子法,由乙烯產(chǎn)品產(chǎn)量和單位乙烯CO2排放因子計算獲得,結(jié)果中包含裝置內(nèi)的燃料燃燒排放。

2)環(huán)氧乙烷、聚氯乙烯裝置工業(yè)過程排放

“發(fā)改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”均采用碳質(zhì)量平衡法;“上海市方法”仍采用排放因子法,結(jié)果中包含裝置內(nèi)的燃料燃燒排放。

3)其他設(shè)施工業(yè)過程排放

“發(fā)改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”“上海市方法”均采用碳質(zhì)量平衡法。

4)委托第三方處置廢棄物排放

“上海市方法”明確將委托第三方進(jìn)行危險廢棄物焚燒處理的排放納入項目的過程排放,其他5種方法均作為碳流出,不計入項目的排放總量。

2.2.4 外購電力、熱力間接排放

6種方法均采用排放因子方法。2023年生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)一了電力CO2排放因子為0.570 3 t CO2/(MW·h)。2022年上海市更新了熱力排放因子為0.06 t CO2/GJ。

“案例項目”6種核算方法的差異性分析見表2。

表2 “案例項目”6種核算方法差異性分析

2.3 核算結(jié)果

6種核算方法工業(yè)過程排放的核算結(jié)果見表3。由表3可見,6種核算方法總排放量核算結(jié)果“國標(biāo)方法”最大,“上海市方法”最小。二者差值為100.79×104t CO2/a,占最大核算結(jié)果的25.23%。其中直接排放核算結(jié)果最大差值為42.4×104t CO2/a,占最大核算結(jié)果的22.2%;間接排放核算結(jié)果最大差值為73.37×104t CO2/a,占最大核算結(jié)果的35.1%。

表3 案例項目6種核算方法結(jié)果 104 t/a

直接排放6種核算方法核算結(jié)果差異,主要是由排放源、核算方法和排放因子的差異造成。燃料燃燒核算結(jié)果差異是由核算方法和排放因子不同引起的:“國標(biāo)方法”和“上海市方法”的燃料燃燒碳排放全部或部分在工業(yè)過程中計算;“發(fā)改委方法”“廣東省方法1”和“廣東省方法2”的核算方法相同、排放因子不同;“北京市方法”與上述3種方法的核算方法不同,采用的低位熱值法。工業(yè)過程核算結(jié)果差異主要是由方法差異引起的,“國標(biāo)方法”采用的是全廠碳質(zhì)量平衡法、“上海市方法”采用的是裝置排放因子法(包含裝置的燃料燃燒碳排放)。

間接排放6種核算方法核算結(jié)果差異,主要是凈外購熱力排放量核算中排放因子的不同引起的。其中,“國標(biāo)方法”“發(fā)改委方法”“廣東省方法2”和“北京市方法”中電力排放因子一致,“廣東省方法1”的電力排放因子為0.10 t CO2/GJ,“上海市方法”的電力排放因子為0.06 t CO2/GJ。

3 分析與討論

3.1 核算方法選取

“案例項目”建成投產(chǎn)后,該企業(yè)利用剩余乙烯、丙烯為原料,新建聚乙烯、聚丙烯裝置。現(xiàn)行所有核算方法的報告主體均指“具有溫室氣體排放行為的獨立法人企業(yè)或視同法人的獨立核算單位”。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部《關(guān)于加強企業(yè)溫室氣體排放報告管理相關(guān)工作的通知》(環(huán)辦氣候〔2021〕9號)附件1,“案例項目”碳排放核算應(yīng)采用“發(fā)改委方法”。但單獨新建聚乙烯、聚丙烯項目,根據(jù)“國標(biāo)方法”的適用范圍,應(yīng)采用“國標(biāo)方法”。聚乙烯、聚丙烯為企業(yè)的改擴(kuò)建項目,與“案例項目”屬于同一報告主體,理論上應(yīng)采用一種核算方法。企業(yè)是選擇兩種方法分別核算還是選用某一種方法核算存在爭議,宜進(jìn)行統(tǒng)一。

6種核算方法在核算內(nèi)容、量化公式及排放因子選取上均有所不同,導(dǎo)致核算結(jié)果差異較大,造成環(huán)評階段石化化工行業(yè)碳排放可對比性差。考慮到環(huán)評階段碳排放核算活動數(shù)據(jù)和排放因子的可獲得性和準(zhǔn)確性低,宜選取核算結(jié)果較大的“國標(biāo)方法”,在項目前期對碳排放量初步核算,有利于建設(shè)項目制定碳中和、碳達(dá)峰的路徑和方案,同時避免對履約階段碳排放核算造成困擾。

3.2 工業(yè)過程排放主要貢獻(xiàn)源分析

案例項目6種核算方法結(jié)果見表3,由表3可見,“發(fā)改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”中,工業(yè)過程排放占比前兩位的分別為PO/SM焚燒爐、環(huán)氧乙烷裝置,占比分別為68.13%、22.30%,合計90.43%;“上海市方法”中占比前四位的分別為乙烯裝置、PO/SM焚燒爐、聚氯乙烯、環(huán)氧乙烷裝置,占比分別為72.75%,11.54%,8.45%和6.96%,合計99.70%。可見,石化企業(yè)工業(yè)過程排放相對集中,識別工業(yè)過程的主要排放裝置,有針對性的采取減排措施可取得較好的減排效益。

3.3 外委廢棄物焚燒核算

目前僅有“上海市方法”將委托第三方對危險廢棄物進(jìn)行焚燒處理產(chǎn)生的碳排放單獨列出,且納入直接排放量。其他5種方法CO2排放核算范圍均不包含上述外委焚燒處置危險廢物的碳排放。

《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于印發(fā)省級溫室氣體清單編制指南(試行)的通知》(發(fā)改辦氣候〔2011〕1041號)明確了固體廢物處置的CO2排放納入廢棄物處理溫室氣體排放清單。因此,企業(yè)固體廢物委托第三方處置導(dǎo)致的CO2排放均納入固廢處置單位核算范圍。“案例項目”自建焚燒爐處置固廢排放的CO2為16.8×104t/a。如委托第三方處置,這部分的CO2排放量在其他5種核算方法中將不再核算,碳排放總量減少,這將會降低企業(yè)自建焚燒設(shè)施的積極性。與國家和地方為不擠占公共環(huán)保資源和減少運輸環(huán)節(jié)環(huán)境風(fēng)險而鼓勵的“危險廢物產(chǎn)生量較大的鋼鐵、石化等企業(yè)自建危險廢物處理處置設(shè)施”的要求存在沖突。

3.4 電力排放因子

“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”“上海市方法”給出的電力CO2排放因子分別為0.637 9,0.610 1,0.604,0.42 t CO2/MW·h。2023年生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)一電力CO2排放因子為0.570 3 t CO2/MW·h。本文認(rèn)為,統(tǒng)一電力CO2排放因子有利于環(huán)評階段項目CO2排放核算的橫向?qū)Ρ?但卻無法準(zhǔn)確反映項目所在地真實電力排放水平。

4 結(jié)論與建議

1)建立統(tǒng)一的環(huán)評階段碳排放評價核算方法

環(huán)評階段建議以企業(yè)為核算邊界,采用全廠碳質(zhì)量平衡方法核算項目的工業(yè)過程碳排放。既可避免因不同核算方法導(dǎo)致的結(jié)果差異,也可免除同時有石油化工和化工產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)核算方法的選擇困擾。同時,碳質(zhì)量平衡法可以涵蓋無組織源碳排放量,對我國碳達(dá)峰目標(biāo)判斷更具指導(dǎo)意義。對于改擴(kuò)建項目,可采用改擴(kuò)建前后企業(yè)碳排放量的差值作為改擴(kuò)建項目新增碳排放量。

2)建立裝置層面碳排放評價指標(biāo)

根據(jù)碳排放源識別結(jié)果選取重點碳排放裝置,采用碳質(zhì)量平衡方法進(jìn)行裝置層面的碳排放核算。并在項目層面碳評價指標(biāo)基礎(chǔ)上,增加裝置層面碳排放評價指標(biāo)。裝置的碳排放核算邊界參考國家已發(fā)布的強制性能耗限額標(biāo)準(zhǔn)。建立裝置層面碳排放評價指標(biāo),可以從根源解析石化化工行業(yè)碳排放關(guān)鍵貢獻(xiàn)環(huán)節(jié),對行業(yè)減排重點的確定及政策的制定有重要的意義。

煉油裝置可分不同原油加工規(guī)模,給出單位原油碳排放基準(zhǔn)值,化工裝置據(jù)工藝技術(shù)特點或產(chǎn)品類型等,給出不同工藝或產(chǎn)品類型等的單位產(chǎn)品碳排放基準(zhǔn)值,以考核生產(chǎn)裝置碳排放強度。

3)將外委廢棄物焚燒產(chǎn)生碳排放納入間接排放

建議將企業(yè)廢棄物外委第三方焚燒處置產(chǎn)生的碳排放納入企業(yè)的間接排放,計入企業(yè)碳排放總量。后續(xù)研究建立統(tǒng)一的廢棄物外委焚燒處置的碳排放核算方法。

4)動態(tài)更新電力碳排放因子

建議每年動態(tài)更新我國各區(qū)域電網(wǎng)電力排放因子,以反映各區(qū)域最新能源結(jié)構(gòu)和碳排放水平。