造纸和纸制品生产企业温室气体排放核算方法研究

佟庆+秦旭映+张文婷

一、研究背景

2011年底，国务院发布了《“十二五”控制温室气体排放工作方案》，提出了“探索建立碳排放交易市场”，“加快构建国家、地方、企业三级温室气体排放核算工作体系，实行重点企业直接报送温室气体排放和能源消费数据制度”等要求。造纸和纸制品业是中国的能耗大户，涉及能源活动、工业生产过程、废水厌氧处理等多类温室气体排放机理，因此必将成为温室气体排放报告及碳排放交易的重要参与行业。

在国家发改委的组织下，清华大学与中国轻工业联合会合作，开发了《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）》，是我国碳排放交易市场建设中的一项重要的基础性工作，对合理分配企业的碳排放权、保证市场的公平性具有十分重要的意义。

二、方法学的技术概要

（一）核算边界

本方法的温室气体排放核算边界，是以造纸和纸制品生产为主营业务的独立法人企业或视同法人单位。

（二）排放源

企业核算边界内的关键温室气体排放源包括：

1、燃料燃烧排放：煤炭、燃气、柴油等燃料在各种类型的固定或移动燃烧设备（如锅炉、窑炉、内燃机等）中与氧气充分燃烧产生的二氧化碳排放。

2、过程排放：指工业生产活动中，除能源的使用以外所发生的物理变化或化学反应，导致温室气体排放。造纸和纸制品生产企业所涉及的过程排放主要是部分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二氧化碳排放。

3、废水厌氧处理的甲烷排放：制浆造纸企业产生工业废水，采用厌氧技术处理高浓度有机废水时会产生甲烷排放。

4、净购入电力和热力产生的排放：指企业净购入电力和净购入热力所隐含的燃料燃烧产生的温室气体排放。此类排放实际发生在其他企业所控制的发电和供热设施上。

（三）量化计算方法

企业的温室气体排放量是其各项排放源的排放量之和，按公式（1）计算。

EM = ΣEMi （1）

式中：EM—企业温室气体排放总量；EMi—企业核算边界内某项排放源的温室气体排放量；i—排放源类型，包括燃料燃烧、过程排放、废水厌氧处理、外购电力和外购热力等。按照以下内容核算各类排放源的温室气体排放量。

1、燃料燃烧排放

燃料燃烧导致的二氧化碳排放量是企业核算和报告年度内各种燃料燃烧产生的二氧化碳排放量的加总，按公式（2）计算：

■ （2）

式中：

E燃烧—核算和报告年度内化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；ADi —核算和报告年度内第i种化石燃料的活动数据，单位为百万千焦（GJ）；EFi —第i种化石燃料的二氧化碳排放因子，单位为吨二氧化碳/百万千焦（tCO2/GJ）；i—化石燃料类型代号。

燃料燃烧的活动数据是核算和报告年度内各种燃料的消耗量与平均低位发热量的乘积，按公式（3）计算：

ADi=NCVi×FCi （3）

式中：

ADi —核算和报告年度内第i种化石燃料的活动数据，单位为百万千焦（GJ）；

NCVi —核算和报告年度内第i种燃料的平均低位发热量，采用本指南附录二所提供的推荐值；对固体或液体燃料，单位为百万千焦/吨（GJ/t）；对气体燃料，单位为百万千焦/万立方米（GJ/万Nm3）；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天然气能量的测定》等相关指南，开展实测；

FCi —核算和报告年度内第i种燃料的净消耗量，采用企业计量数据，相关计量器具应符合《GB17167用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求；对固体或液体燃料，单位为吨（t）；对气体燃料，单位为万立方米（万Nm3）。

燃料燃烧的二氧化碳排放因子按公式（4）计算：

■ （4）

式中：

EFi —第i种燃料的二氧化碳排放因子，单位为吨二氧化碳/百万千焦（tCO2/GJ）；CCi — 第i种燃料的单位热值含碳量，单位为吨碳/百万千焦（tC/GJ），宜参考附录二表1；OFi —第i种化石燃料的碳氧化率，宜参考附录二表1；■—二氧化碳与碳的分子量之比。

2、过程排放

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二氧化碳排放量，按公式（5）计算。

E过程 = L × EF石灰 （5）

式中：E过程—核算和报告年度内的过程排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；L —核算和报告年度内的石灰石原料消耗量，采用企业计量数据，单位为吨（t）；EF石灰—煅烧石灰石的二氧化碳排放因子，单位为吨二氧化碳/吨石灰石（tCO2/t石灰石），采用推荐值0.405吨二氧化碳/吨石灰石。

3、净购入电力产生的排放

企业购入的电力消费所对应的电力生产环节二氧化碳排放量按公式（6）计算：

E电=AD电×EF电 （6）

式中：E电 —购入的电力所对应的电力生产环节二氧化碳排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；AD电 —核算和报告年度内的净外购电量，单位为兆瓦时（MWh），是企业购买的总电量扣减企业外销的电量，活动数据以企业的电表记录的读数为准，也可采用供应商提供的电费发票或者结算单等结算凭证上的数据；EF电 —根据企业生产地及目前的东北、华北、华东、华中、西北、南方电网划分，选用国家主管部门最近年份公布的相应区域电网排放因子，单位为吨二氧化碳/兆瓦时（tCO2/MWh）。

4、净购入热力产生的排放

企业购入的热力消费所对应的热力生产环节二氧化碳排放量按公式（7）计算。

E热=AD热×EF热 （7）

式中：E热 —购入的热力所对应的热力生产环节二氧化碳排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）；AD热 —核算和报告年度内的净外购热力，单位为百万千焦（GJ），是企业购买的总热力扣减企业外销的热力，活动数据以企业的热力表记录的读数为准，也可采用供应商提供的热力费发票或者结算单等结算凭证上的数据；EF热 —年平均供热排放因子，单位为吨二氧化碳/百万千焦（tCO2/GJ），可取推荐值0.11tCO2/GJ，也可采用政府主管部门发布的官方数据。

5、废水厌氧处理的排放

企业在生产过程中产生的工业废水经厌氧处理导致的甲烷排放量计算公式如下：

■（8）

式中，EGHG_废水—废水厌氧处理过程产生的二氧化碳排放当量，单位为吨二氧化碳当量（tCO2e）；■—甲烷的全球变暖潜势（GWP）值，根据《省级温室气体清单编制指南（试行）》，取21。

■ （9）

式中：■—废水厌氧处理过程甲烷排放量（千克）；TOW—废水厌氧处理去除的有机物总量（千克COD）；S—以污泥方式清除掉的有机物总量（千克COD）；EF—甲烷排放因子（千克甲烷/千克COD）；R—甲烷回收量（千克甲烷）；活动水平数据包括废水厌氧处理去除的有机物总量（TOW）、以污泥方式清除掉的有机物总量（S）以及甲烷回收量（R）。

（1）废水厌氧处理去除的有机物总量（TOW）数据获取

如果企业有废水厌氧处理系统去除的COD统计，可直接作为TOW的数据。如果没有去除的COD统计数据，则采用公式（10）计算：

■（10）

式中：W—厌氧处理过程产生的废水量（立方米），采用企业计量数据；CODin —厌氧处理系统进口废水中的化学需氧量浓度（千克COD/立方米），采用企业检测值的平均值；CODout —厌氧处理系统出口废水中的化学需氧量浓度（千克COD/立方米），采用企业检测值的平均值。

（2）以污泥方式清除掉的有机物总量（S）数据获取

采用企业计量数据。若企业无法统计以污泥方式清除掉的有机物总量，可使用缺省值为零。

（3）甲烷回收量（R）数据获取

采用企业计量数据，或根据企业台账、统计报表来确定。采用公式（11）计算排放因子：

EF=Bo*MCF （11）

对于废水厌氧处理系统的甲烷最大生产能力Bo，优先使用国家最新公布的数据，如果没有，则采用本指南的推荐值0.25千克甲烷/千克COD。对于甲烷修正因子MCF，具备条件的企业可开展实测，或委托有资质的专业机构进行检测，或采用本指南的推荐值0.5。

三、关键问题及解决

（一）中国造纸和纸制品生产企业是否涉及碳酸钠分解的排放

国外可能有少量碱法制浆企业采用纯碱（碳酸钠）作为原料，发生碳酸盐分解反应，排放二氧化碳，因此欧盟的温室气体排放监测报告与核查指令中包括了这种排放类别。但我国的碱法制浆企业基本不采用碳酸钠作为原料，在生产工艺和原料方面与国外存在较大差别，不会导致此类过程排放。

（二）如何考虑废水处理所导致的氧化亚氮排放

造纸和纸制品生产企业废水处理所导致的氧化亚氮排放不足企业总排放量的1%，因此本方法予以忽略。

（三）本指南所提供的石灰石分解排放因子推荐值为何略低于政府间气候变化专门委员会（IPCC）和欧盟缺省值

IPCC和欧盟缺省值为石灰石原料纯度和分解率均为100%情况下的理论值；但经企业调研和专家咨询，了解到我国石灰石原料纯度和分解率达不到100%，企业生产记录数据在95%左右，因此本指南根据我国实际生产情况进行了修正。

〔本研究受到“十二五”国家科技支撑计划课题“我国主要行业温室气体检测与核算技术研究”（项目编号：2012BAC20B11）支持〕

（佟庆，1977年生，清华大学核能与新能源技术研究院高级工程师。研究方向：应对全球气候变化战略与政策研究。秦旭映，清华大学核能与新能源技术研究院工程师。张文婷，清华大学核能与新能源技术研究院工程师）