燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)碳排放配額方案的分析及建議

潘軍松

上海申能能源服務(wù)有限公司

0 前言

《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》于2021 年2月正式實(shí)施，碳排放計(jì)劃將在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)始實(shí)施，明確八個(gè)高耗能行業(yè)于“十四五”期間逐步納入，包括化工、石化、鋼鐵、有色、民航、電力、造紙、建材。2019 年起，生態(tài)環(huán)境部每年發(fā)布發(fā)電行業(yè)（含自備電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)）碳排放配額分配實(shí)施方案和納入管理的重點(diǎn)單位名單。

根據(jù)全國(guó)的碳排放配額分配實(shí)施方案，各地每年相應(yīng)發(fā)布了各省市的配額分配方案，逐步將各行業(yè)中年度溫室氣體排放2.6萬(wàn)tCO2e的單位全部納入。燃?xì)夥植际焦┠茼?xiàng)目均涉及電力和熱力生產(chǎn)，其中的大型項(xiàng)目同時(shí)被納入全國(guó)和地區(qū)的碳排放管理。

準(zhǔn)確把握和理解配額分配方案，做好分布式供能項(xiàng)目的配額測(cè)算，并基于配額機(jī)制指導(dǎo)優(yōu)化運(yùn)行或技術(shù)更新，達(dá)到更好的節(jié)能減排效益，是分布式供能相關(guān)企業(yè)的一項(xiàng)迫切任務(wù)。本文嘗試通過(guò)一個(gè)實(shí)際算例來(lái)解析全國(guó)和上海的配額方案，推算了配額機(jī)制蘊(yùn)含的機(jī)組基準(zhǔn)效率，對(duì)燃?xì)忮仩t供熱和燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組的CO2實(shí)際排放進(jìn)行比較，提出了完善供熱配額機(jī)制的建議。

1 分布式供能的配額方案及算例

1.1 全國(guó)發(fā)電行業(yè)方案［1］

一般燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)兼有發(fā)電和供熱（冷）的功能，其中年耗萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的大型項(xiàng)目通常被列入全國(guó)碳排放權(quán)交易配額總量設(shè)定與分配實(shí)施方案（發(fā)電行業(yè)）中，相關(guān)的分配方案參照熱電聯(lián)產(chǎn)的燃?xì)鈾C(jī)組。根據(jù)2022 年的方案, 相關(guān)的配額核算方法如下：

1）燃?xì)鈾C(jī)組的CO2排放配額

式中：A——機(jī)組CO2配額量，單位：tCO2；

Ae——機(jī)組供電CO2配額量，單位：tCO2；

Ah——機(jī)組供熱CO2配額量，單位：tCO2。

2)機(jī)組供電CO2配額：

式中：Qe——機(jī)組供電量，單位：MWh；

Be——機(jī)組所屬類別的供電基準(zhǔn)值，取值為0.390 1 tCO2/MWh；

Fr ——機(jī)組供熱量修正系數(shù)，燃?xì)鈾C(jī)組供熱量修正系數(shù)為1-0.6×供熱比。

3）機(jī)組供熱CO2配額：

式中：Qh——機(jī)組供熱量，單位：GJ；

Bh ——機(jī)組所屬類別的供熱基準(zhǔn)值，取值0.055 7 tCO2/GJ。

4）豁免條例

考慮到燃?xì)鈾C(jī)組實(shí)際的減排效果，暫時(shí)燃?xì)鈾C(jī)組豁免。全國(guó)方案的相關(guān)參數(shù)源于電廠及熱電聯(lián)產(chǎn)數(shù)據(jù)分析擬合，且涉及機(jī)組多數(shù)為燃?xì)廨啓C(jī)，因此燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組暫不納入配額管理。

1.2 上海方案［2］

根據(jù)上海市的2022 年碳排放配額分配方案，本市大型的分布式供能以及供熱企業(yè)納入了《2022 年度碳排放配額管理單位名單》，分布式供能系統(tǒng)通常熱電比大于100%，因此在分類中屬于供熱企業(yè)。相關(guān)核算方法如下：

1）CO2排放基礎(chǔ)配額

根據(jù)不同類型供熱設(shè)備的單位綜合供熱量碳排放基準(zhǔn)和年度綜合供熱量，確定企業(yè)年度基礎(chǔ)配額。

企業(yè)年度基礎(chǔ)配額=單位綜合供熱量碳排放基準(zhǔn)×年度綜合供熱量

單位綜合供熱量碳排放基準(zhǔn)分兩類：

純供熱（燃?xì)忮仩t）取值：0.062 33 tCO2/GJ；

燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)（含冷熱電三聯(lián)供）取值：0.068 85 tCO2/GJ。

2）年度綜合供熱量

年度綜合供熱量=年度實(shí)際供熱量+年度發(fā)電折算供熱量

其中，年度實(shí)際供熱量參照《DL/T 904-2015 火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》的相關(guān)規(guī)定計(jì)算獲取，包括供熱量和供冷量。年度發(fā)電折算供熱量根據(jù)企業(yè)實(shí)際年度發(fā)電量折算得出，熱電折算系數(shù)為3.6 GJ/MWh。

3）直接發(fā)放額度

燃?xì)鈾C(jī)組：企業(yè)年度基礎(chǔ)配額×99.5%。

2 能源中心配額算例

以下是嘗試用兩套方案試算下某能源中心的配額。表1為某能源中心年運(yùn)行數(shù)據(jù)。

表1 能源站年運(yùn)行數(shù)據(jù)

管道天然氣的低位發(fā)熱量在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，基本在340 GJ/104Nm3左右，表2 根據(jù)每月發(fā)熱量的變化測(cè)算了排放因子，并根據(jù)表1 每月天然氣的消耗量計(jì)算了能源站的CO2實(shí)際排放量。表3和表4分別基于全國(guó)方案和上海方案進(jìn)行配額的測(cè)算。

表2 能源站實(shí)際CO2排放量

表3 年度配額計(jì)算——基于全國(guó)方案

表4 年度配額計(jì)算——基于上海方案

兩種方式測(cè)算表明，該分布式能源站排放配額約400 t缺口。分布式能源的節(jié)能減排效益是確定的，但配額測(cè)算表明仍有不足，說(shuō)明目前的配額機(jī)制是基于基準(zhǔn)法、歷史排放法，按照設(shè)備機(jī)組的分類，分別作出配額分配，是屬于同類機(jī)組傾向于高效機(jī)組的考核機(jī)制，但缺乏不同類機(jī)組之間的比較和引導(dǎo)。

3 配額機(jī)制中隱含的基準(zhǔn)效率

當(dāng)前的配額機(jī)制本質(zhì)上是基于同類機(jī)組的先進(jìn)性來(lái)分配，以促進(jìn)同類機(jī)組的效率提高，達(dá)到全社會(huì)同類機(jī)組的減排量控制。以上海配額方案為例，以下分析其同類機(jī)組的基準(zhǔn)效率。本文的基準(zhǔn)效率定義為：當(dāng)機(jī)組的配額分配值與實(shí)際排放量相等時(shí)的機(jī)組效率。

3.1 燃?xì)忮仩t供熱的基準(zhǔn)效率

假定：供熱量＊供熱配額指標(biāo)＊99.5%≥燃?xì)廨斎霟崃浚細(xì)馀欧畔禂?shù)

那么有：

供熱量/燃?xì)廨斎霟崃俊萑細(xì)馀欧畔禂?shù)/（供熱配額指標(biāo)＊99.5%）

其中，基準(zhǔn)效率η=供熱量/燃?xì)廨斎霟崃浚崤漕~指標(biāo)0.062 33 tCO2/GJ，天然氣的排放系數(shù)0.055 61 tCO2/GJ，因此得到：

基準(zhǔn)效率η ≥0.055 61/0.062 33/99.5%=89.67%≈90%

可以認(rèn)為在忽略使用電量的情況下，燃?xì)忮仩t年運(yùn)行效率大于90%，可以獲得足夠的配額量。

3.2 燃?xì)夥植际焦┠芙M的基準(zhǔn)效率

按配額足夠的假設(shè)，那么有：

年度綜合供熱量＊供熱配額系數(shù)＊99.5%≥燃?xì)廨斎霟崃浚細(xì)馀欧畔禂?shù)

則有：

年度綜合供熱量/天然氣輸入熱量≥天然氣排放系數(shù)/（供熱配額系數(shù)＊99.5%）

其中，η=年度綜合供熱量/天然氣輸入熱量，天然氣排放系數(shù)0.055 61 tCO2/GJ，供熱配額指標(biāo)0.068 85 tCO2/GJ。

經(jīng)計(jì)算得到：η≥81.18≈82%。

而年度綜合供熱量=年度實(shí)際供熱量+年度發(fā)電折算供熱量，實(shí)際上年度綜合供熱量就是機(jī)組發(fā)電量和供熱量的總和，因此η實(shí)際上就是分布式供能的效率，當(dāng)η≥82%，分布式機(jī)組給的配額足夠。

這從表4的數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證，表4中5月到10月，機(jī)組運(yùn)行配額不足，對(duì)應(yīng)的總熱效率（相當(dāng)于表中發(fā)電比+供熱比）小于82%。

4 不同供熱機(jī)組的排放比較

在供熱方面，上海方案列了2種機(jī)組，即燃?xì)忮仩t和燃?xì)饫錈犭姍C(jī)組，當(dāng)前分機(jī)組類別進(jìn)行分配，達(dá)到基準(zhǔn)效率后基本上足額配額，而兩種機(jī)組的供熱機(jī)組實(shí)際排放優(yōu)劣并沒(méi)有體現(xiàn)。

燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組有電力的產(chǎn)出，分配機(jī)制中采用熱功當(dāng)量的原則，把電折算熱后得出綜合供熱量再計(jì)算配額。這種思路是源于發(fā)電行業(yè)基于機(jī)組邊界的考核方式，實(shí)際上對(duì)于供熱行業(yè)來(lái)說(shuō)，核心產(chǎn)品是熱力，電力是副產(chǎn)品，電力產(chǎn)出可以替代部分供熱企業(yè)的電網(wǎng)購(gòu)電，可以按電網(wǎng)排放因子的角度計(jì)算其減排量。以下基于供熱為邊界，分析燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組供熱與燃?xì)忮仩t供熱的減排效應(yīng)。

1）比較的邊界條件

（1）燃?xì)忮仩t

以達(dá)到基準(zhǔn)效率η=90%的燃?xì)忮仩t供熱，為簡(jiǎn)化分析，忽略使用電量。

（2）燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組

以達(dá)到82%的總效率運(yùn)行，熱電比1；

自耗電為5%發(fā)電量；

分布式供能的發(fā)電量采用自發(fā)自用，因而減少了從電網(wǎng)購(gòu)電，按電網(wǎng)電力排放因子計(jì)算其等效排放量，并抵扣用于供熱的排放量。

（3）供能量

供應(yīng)1萬(wàn)t蒸汽(7 000 MWh,折合25 200 GJ）。

（4）排放因子

天然氣排放因子：0.055 61 tCO2/GJ；

電網(wǎng)電力排放因子：0.42 tCO2/MWh(0.116 67 tCO2/GJ)。

2）排放量比較

（1）燃?xì)忮仩t供熱排放

燃?xì)忮仩t的供熱實(shí)際排放就是消耗的天然氣的排放，計(jì)算如下：

（2）燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組排放

分布式供能機(jī)組供熱的排放定義為實(shí)際消耗天然氣排放扣除發(fā)電的等效排放量，計(jì)算如下：

燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組對(duì)應(yīng)燃?xì)忮仩t的減排率：

3）排放計(jì)算小結(jié)

由上分析，采用燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)代替燃?xì)忮仩t，具有顯著減排效果，減排率為60%。但在當(dāng)前配額機(jī)制中，燃?xì)忮仩t、燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組只要效率高于基準(zhǔn)效率，那么均能獲得足夠的配額。因此當(dāng)前的分配機(jī)制中沒(méi)有內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力以促進(jìn)減排效果明顯的分布式供能系統(tǒng)替代高排放的燃?xì)忮仩t系統(tǒng)。

5 結(jié)論和建議

1）上海的方案更適應(yīng)于燃?xì)夥植际焦┠軝C(jī)組

全國(guó)方案中對(duì)于燃?xì)鈾C(jī)組的配額指標(biāo)，是基于當(dāng)前燃?xì)廨啓C(jī)及熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組實(shí)際排放參數(shù)統(tǒng)計(jì)處理的結(jié)果，并不適用于基于內(nèi)燃機(jī)的分布式供能機(jī)組，因此在分配方案中明確燃?xì)鈾C(jī)組暫時(shí)豁免，本文中的測(cè)算只是一種參考。

上海的配額分配方案，延續(xù)了全國(guó)的分配機(jī)制的原則，但在行業(yè)上做了拓展和分類，單列了供熱企業(yè)，包括純供熱和燃?xì)夥植际綑C(jī)組，因此可適用于分布式供能系統(tǒng)的配額分配，這個(gè)變化使得上海方案對(duì)于燃?xì)夥植际綑C(jī)組的配額分配更為科學(xué)。因此，上海方案更適用于燃?xì)夥植际綑C(jī)組。

2）基于效率考核的配額機(jī)制有待于完善

不管全國(guó)方案還是上海方案，配額機(jī)制本質(zhì)上考核的是同類機(jī)組的效率指標(biāo)，當(dāng)達(dá)到基準(zhǔn)效率時(shí)，配額足夠，反之則不足。不同機(jī)組之間沒(méi)有引導(dǎo)和激勵(lì)措施。

在上海方案中單列了供熱機(jī)組，又對(duì)機(jī)組進(jìn)行分類指標(biāo)，延續(xù)了原來(lái)的考核分配思路，按機(jī)組類別分別給予配額指標(biāo)，僅僅是促進(jìn)同類機(jī)組的提效，而不同機(jī)組的排放性能沒(méi)有考慮，無(wú)法推進(jìn)供熱產(chǎn)業(yè)的機(jī)組迭代更新以大幅度推進(jìn)減排效果。

為進(jìn)一步完善配額機(jī)制，有以下三點(diǎn)建議：

（1）在供熱分類中不再分設(shè)不同機(jī)組的排放系數(shù)，把熱作為一種產(chǎn)品，確定相應(yīng)的排放核算界面，合理設(shè)定熱產(chǎn)品的單一的排放系數(shù)，這樣有利于推進(jìn)供熱行業(yè)技術(shù)改進(jìn)和機(jī)組迭代，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的進(jìn)一步減排。

（2）對(duì)于燃?xì)夥植际綑C(jī)組的發(fā)電部分，建議不使用熱電折算合并為綜合供熱量來(lái)計(jì)算的方式。采用綜合供熱量核算方式，單純從熱效率的角度進(jìn)行核算,沒(méi)有體現(xiàn)出分布式機(jī)組的發(fā)電優(yōu)勢(shì)以及帶來(lái)的減排效應(yīng)。

（3）實(shí)踐中供熱企業(yè)通常作為電力用戶，采用了燃?xì)夥植际焦┠芟到y(tǒng)后，必然會(huì)少購(gòu)入電力，因此其發(fā)電部分建議作為減少的外購(gòu)電進(jìn)行核算，這樣比較真實(shí)體現(xiàn)燃?xì)夥植际焦┠艿臏p排效應(yīng)。

3）應(yīng)用碳排放核算指導(dǎo)實(shí)踐

不同的機(jī)組對(duì)應(yīng)的是不同的碳排放，在項(xiàng)目建設(shè)和技術(shù)改造中，可以應(yīng)用碳核算工具，進(jìn)行技術(shù)路線和設(shè)備選型。

在不同的運(yùn)行條件和模式下，機(jī)組供熱呈現(xiàn)不同的運(yùn)行效率，在日常運(yùn)行中可以根據(jù)配額的分析結(jié)果指導(dǎo)運(yùn)行和考核，以達(dá)到更直接的節(jié)能減排效益。

配額機(jī)制的實(shí)施，必然對(duì)能源項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)行帶來(lái)新的要求，倡導(dǎo)合理應(yīng)用碳排放核算工具，是項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行管理的迫切需求。