造纸企业温室气体排放核算及其应用

李永智 刘晶晶 孔令波，2，*

(1.中国轻工业联合会，北京，100833；2.陕西科技大学，陕西西安，710021)

·温室气体排放核算·

李永智先生，工程师；主要从事轻工业节能减排方面的研究。

造纸企业温室气体排放核算及其应用

李永智1刘晶晶1孔令波1，2，*

(1.中国轻工业联合会，北京，100833；2.陕西科技大学，陕西西安，710021)

全国碳排放权交易市场启动在即，为帮助相关造纸企业科学核算和规范报告其温室气体排放数据，本课题对造纸企业温室气体排放源与核算边界进行了识别，详述了造纸企业温室气体排放核算方法，并结合实际案例进行了应用说明，提出了进一步完善的建议。

温室气体；碳交易；核算报告；造纸企业

造纸工业是我国重要的基础原材料产业，具有资源消耗大的特点。据统计，2014年，我国纸及纸板总产量10470万t，较2013年增长3.56%[1]。同年，造纸及纸制品业能源消费总量4040.56万t标准煤，占工业能源消费总量的1.4%，是轻工业中能耗最高的行业之一[2]。近年来，我国造纸工业已取得了明显的节能减排效果，“十二五”期间吨纸及纸板综合能耗降低了22%，碳排放强度也逐年减少。为进一步消减温室气体排放量，2016年10月27日印发的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》(国发[2016]61号)提出了“2020年单位工业增加值二氧化碳排放量比2015年下降22%”的目标。另外，“十三五”期间吨纸及纸板综合能耗将再降低50 kgce[3]，相当于吨纸及纸板碳排放量将减少132 kgCO2，节能减排仍是我国造纸工业低碳发展的关键。

2016年1月11日，国家发改委印发的《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》(发改办气候[2016]57号，以下简称“57号文”)提出了首批纳入全国碳排放权交易市场的八大重点排放行业，造纸行业作为唯一的轻工产业被列入其中，要求相应企业按照文件要求对其温室气体排放量及相关数据进行分年度核算与报告。同时，为加强温室气体统计与核算，《“十三五”控制温室气体排放工作方案》要求定期编制温室气体排放清单，实行重点企(事)业单位温室气体排放数据报告制度，并建立温室气体排放数据信息系统，为2017年即将启动的全国碳排放权交易市场做好准备。

目前，已开展碳交易试点的七省市中，上海和广东均已发布了各地区的造纸企业温室气体排放核算指南，其中广东省涉及71家造纸企业，上海有6家造纸企业[4]。由于试点地区是按照各自制定的核算和报告方法进行碳排放的核算和报告，所采用的碳排放核算边界和方法并不完全一致。另外，王晓菲[5]基于碳排放源的碳排放核算方法，对不同制浆工艺和造纸工艺的碳排放水平进行了核算，并参考造纸工业清洁生产标准建立了分种类、分级别的碳排放系数表；陈诚等人[6]从供应链的视角对造纸工业碳排放开展过评估，提出了相应的计算框架和方法。同样，这些方法由于是针对地区和行业层面进行的研究，在全国范围内的各类型造纸企业开展企业层面的应用还有待验证。

为建立全国统一的碳交易市场，保证在交易过程中做到造纸企业碳排放量的可检测、可报告和可核查，国家发改委组织编制和印发了《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)》(以下简称“指南”)。年度综合能耗达到1万t标煤以上的造纸企业，应按要求对其碳排放量相关数据进行监测，并将所有数据和检测情况形成企业年度碳排放报告，由具有碳排放权核查资质的第三方机构对其进行核算后再进行交易。开展企业温室气体排放核算、报告与核查，是全国碳排放交易市场建设的一项重要基础性工作。

全国碳市场启动在即，鉴于当前排放核查与复查工作进度拖后，而且已报送的上百家造纸企业数据质量较低，为帮助造纸企业科学核算和规范报告自身的温室气体排放，制定合理的造纸企业温室气体排放控制计划，本课题对造纸企业温室气体排放源进行了识别，然后根据指南对造纸企业温室气体核算方法进行详细阐述，并结合实际案例进行应用分析。

1 造纸企业温室气体排放源与核算边界

1.1造纸企业温室气体排放来源及种类

温室气体是指大气层中自然存在的和由于人类活动产生的能够吸收和散发的由地球表面、大气层和云层所产生的、波长在红外光谱内的辐射的气态成分[7]。《京都议定书》中规定控制的6种温室气体为：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。

在制浆造纸生产过程中，温室气体排放主要来自：化石燃料(煤、石油、天然气)燃烧，生物质燃料(木屑、秸秆、黑液)燃烧，净购入电力和热力隐含的排放，过程排放，废弃物处理排放等6大排放源。

化石燃料主要消耗在能量转换环节，此环节负责将一次能源(煤、石油、天然气)转换为造纸生产过程可直接利用的二次能源(电能和热能)；另外，也有部分化石能源直接消耗在生产过程中，如石灰窑煅烧和燃气红外干燥消耗的重油和天然气等；其次是企业厂区内移动源化石燃料的消耗，如车间及厂区内部的搬运车辆所消耗的能源。

生物质燃料主要是制浆造纸过程产生的副产物，如备料过程产生的木屑和硫酸盐制浆过程产生的黑液。为了满足企业生产过程的能源需求，减少对外界能源的依赖，这些副产物往往会作为燃料在生物质锅炉内燃烧转换成生产过程需要的二次能源。对于现代综合型制浆造纸企业，其60%以上的能源来自于生物质能源，很大程度上降低了对化石能源的需求。实际上，在生物质燃料燃烧过程中同样会产生CO2。文献[8]在估算我国制浆造纸工业的碳排放量时，涵盖了生物质燃料产生的CO2，并给出了相应的碳排放计算公式。表1给出了用于测算制浆造纸过程产生的生物质燃料的碳排放因子[9]。

表1 生物质燃料碳排放因子

注 LHV为低位发热值。

净购入电力和热力是企业购入电力和热力扣除外销部分之后的净消耗电力和热力，主要用于制浆造纸生产全流程的用电和用热设备，如驱动设备运转、蒸发和干燥等，同时也包括附属生产系统的电力和热力消耗。这部分隐含的CO2排放实际上是发生在相应的电力和热力生产企业，由于是消耗在制浆造纸流程，故在核算碳排放时算在造纸企业一侧。

过程排放是制浆过程碱回收工段石灰石煅烧发生分解反应产生的CO2，以及自备电厂脱硫用碳酸盐产生的CO2排放。

废弃物处理排放主要指采用厌氧技术处理造纸废水时排放的CH4。

研究显示，若不计过程排放，化石燃料燃烧和净购入电力与热力隐含的CO2排放占我国造纸工业碳排放总量的60%以上，生物质燃烧产生的CO2约占26%～29%，废水处理产生的CH4相当于碳排放总量的9%～11%[8]。具体到企业层面，其碳排放水平的高低主要取决于原料结构、能源结构、技术装备水平以及生产工艺等多种因素。

1.2造纸企业温室气体核算边界

以造纸和纸制品生产为主营业务的法人企业或视同法人的独立核算单位，应按规定核算和报告其主要生产系统、辅助生产系统和直接为生产服务的附属生产系统产生的温室气体排放。造纸企业温室气体核算边界示意图如图1所示，主要由化石燃料燃烧排放、净购入电力和热力排放、过程排放、厌氧废水处理排放组成，这里生物质燃料燃烧产生的碳排放并不在核算指南之列，且暂不要求企业核算和报告监测成本较高、不确定性较大、且贡献细微的排放源，如N2O。对造纸企业，目前核算的温室气体仅包含贡献大的CO2和CH4，以CO2占的比例最大。

图1 造纸企业温室气体核算边界示意图

考虑到生物质自身生产过程的固碳特性，在对企业温室气体进行核算与报告时，认为生物质能源是碳中性燃料，即不计生物质能源燃烧产生的CO2排放，但与生物质燃料混烧的化石燃料产生的CO2仍需核算。尽管如此，建议在排放报告其他信息说明中报告生物质能源的使用情况，如生物质能源的使用量和燃料占比等基本情况，以利于主管部门掌握各企业的能源结构等实际情况。如果报告主体还存在除造纸和纸制品生产之外的其他产品生产活动，则该部分生产活动应按相关行业的企业温室气体排放核算方法与报告要求进行核算与报告。

2 造纸企业温室气体排放核算方法

确定了核算边界和排放源之后，造纸企业温室气体排放总量等于核算边界内所有生产系统的化石燃料燃烧排放(E燃烧)、净购入电力排放(E电)、净购入热力排放(E热)、过程排放(E过程)、厌氧废水处理排放量(E废水)之和，单位为吨CO2当量(t CO2e)。

碳排放核算方法主要有排放因子法，物料平衡法和实测法[7]。“指南”中采用的是排放因子法核算造纸企业产生的碳排放量，即以活动水平数据(AD)与相应排放因子(EF)的乘积作为某项排放源的碳排放量估算值。活动水平AD是指导致温室气体排放的生产或消费活动量，如各种化石燃料的消耗量(以燃料的热量计算，单位为GJ)、净购入的电量和热量、石灰石原料的消耗量。排放因子EF是表征单位生产或消费活动量的温室气体排放折算系数，如单位热量的燃料消耗、净购入单位电量和热量及单位质量的石灰石分解所对应的碳排放量等。为保证数据获取的可核查性和可追溯性，在报告时还要求对各类排放源排放的活动水平AD及排放因子EF数据来源进行分类说明。

2.1化石燃料燃烧排放

化石燃料燃烧产生的碳排放量(E燃烧)是报告主体在核算年度内所消耗的各种化石燃料燃烧产生的CO2之和，计算公式见式(1)：

(1)

其中，某种化石燃料的活动水平数据(ADi，GJ)为该化石燃料的净消耗量与其平均低位发热值的乘积。某种化石燃料的CO2排放因子(EFi，t CO2/GJ)由其单位热值含碳量(CCi，t C/GJ)与碳氧化率(OFi，%)通过公式(2)得到：

(2)

活动水平来源的选择取决于数据的可获得性及是否能够支持既定排放源的活动水平需求，当存在多个可选的数据源时，企业可根据实际情况按照简单、准确、可核实、可溯源的原则选取其中一个合适的选项，建议优先选用企业计量数据，如生产日志或月度、年度统计报表。在报送过程中要保证整个时间序列上数据源必须一致。对平均低位发热值，单位热值含碳量和碳氧化率等相关参数，有条件的企业可以采用实测值，但应对排放因子数据的监测频次，检测方法和依据标准，测量仪器名称、型号、性能及安装位置等给予说明；如果不具备实测条件，可以选用指南附录二给出的推荐值，但在报告中应给予说明。

2.2净购入电力和热力排放

净购入电力和热力消费所对应的电力和热力生产环节CO2排放量(E电/热)可通过企业净购入电力和热力的活动水平数据(AD电/热)乘以相应的排放因子(EF电/热)获得，即

E电/热=AD电/热·EF电/热

(3)

式中，AD电/热是核算年度内企业购买的总电量(热力)扣除外销电量(热力)，以报告主体的电表和热力表读数为准，也可采用供应商提供的电费和热力发票或结算单等凭证上的数据。EF电(t CO2/MWh)为企业所在区域电网的年平均排放因子，企业应按照所在区域选用国家主管部门公布的最新区域电网CO2排放因子。EF热为热力消费的排放因子，可使用推荐值(0.11 t CO2/GJ)，或者采用主管部门发布的官方数据。

2.3过程排放

过程排放是企业外购并消耗的石灰石煅烧发生分解反应产生的CO2排放量(E过程)，可由企业计量的石灰石实际消耗量(AD石灰石)及其排放因子(EF石灰石)求得，计算公式为：

E过程=AD石灰石·EF石灰石

(4)

式中,EF石灰石采用推荐值0.405 t CO2/t石灰石，其中石灰石原料的纯度和分解率按95%计算。

2.4废水厌氧处理排放

废水厌氧处理过程产生的CH4排放量折算成CO2当量(ECH4_CO2e)，可由CH4排放量(ECH4)及其全球变暖潜势值(GWPCH4)得到，其计算公式为：

ECH4_CO2e=ECH4·GWPCH4

(5)

式中,CH4排放量(ECH4)根据废水处理量、处理过程去除的COD量、以污泥形式清除掉的有机物总量、CH4回收量及其排放因子(推荐值为0.125 kg CH4/kg COD)等数据获得；CH4全球变暖潜势值GWPCH4可取推荐值21，即减少1 t CH4排放相当于减少21 t CO2排放产生的温室效应，详见“指南”。

表2 两个造纸企业2013年温室气体排放量汇总表 t CO2e

3 造纸企业温室气体排放核算结果分析

纳入碳交易的造纸企业除应按照“57号文”要求分年度核算并报告其2013年、2014年和2015年的温室气体排放量及相关补充数据外，现在还需核算报告与核查2016年历史排放数据，各地区目前正在有序开展相关工作。报送企业除报告年度温室气体排放总量外，还应分别报告其化石燃料燃烧排放量、净购入的电力和热力消费所对应的排放量、过程排放量、废水处理的排放量，虽然造纸行业最终纳入碳排

放权交易体系的碳排放总量仅限前三项排放量。对此，本课题采用上述核算方法，对华北地区两个造纸企业(A和B)2013年度的温室气体排放量进行了核算，核算结果见表2。企业A设有自备热电厂，主要消耗化石燃料种类有烟煤、汽油、柴油和天然气，能量转换环节产生的电力和热力可以达到生产自给，还有部分剩余的电力和热力外销至其他企业，故表2中其净外购电力和热力对应的碳排放量为负值。企业B没有自备电厂，能源结构相对比较简单，生产用能源主要来自外购的电力和热力，另外也消耗部分汽油、柴油和天然气等化石燃料。计算采用的净消耗量均由企业实测得到，废水处理的总量和CH4回收量由企业实测得到，低位发热量均采用“指南”的推荐值，电力消费的排放因子采用国家发改委公布的2012年华北电网平均CO2排放因子。

由表2可以看出，企业A温室气体排放总量为1614415 t CO2e，其中化石燃料燃烧排放量1797883 t CO2e，生产过程石灰石原料消耗所对应的排放量14947 t CO2e，废水处理所对应的排放量10500 t CO2e，由于外销电力和热力抵消掉排放量208915 t CO2e。由于企业B不存在石灰石煅烧单元，因此不存在过程排放。企业B的生产过程主要依靠外购电力和热力，这也是产生温室气体最多的排放源，为1651477 t CO2e，其次为化石燃料燃烧和废水处理所对应的碳排放量，分别为2739 t CO2e和2730 t CO2e。

4 温室气体排放数据信息系统

为方便报告企业按照“指南”和“57号文”要求报送企业温室气体历史排放数据和补充数据，国家应对气候变化战略研究和国际合作中心开发完成了“企业温室气体排放数据直报系统”，并分批次进行了多次测试工作，同时也在多个地区开展了直报系统培训。该直报系统覆盖直报企业名录管理、温室气体数据填报、核算与核查、数据汇总分析与深度挖掘、温室气体排放数据发布等环节，便于实现企业量化、核算、报告，第三方核查和政府监管、分析、决策等流程的有效衔接和综合管理，其数据填报基本结构和流程如图2所示。

图2 温室气体排放数据直报系统填报流程图

企业填报基本信息之后，根据图1所示的造纸企业温室气体核算边界示意图，进入配置核算单元，如果企业还包含造纸之外的其他行业时，应该细分核算单元，即每个核算单元对应一种活动，以便系统根据不同行业的核算方法进行核算。如果仅涉及造纸行业，则可不配置核算单元，直接进行配置核算行业，选择“造纸和纸制品生产”，然后进行排放源配置环节确认核算边界。对参与交易企业，系统可以根据上述核算方法和企业填报的活动水平AD数据和排放因子EF数据自动生成排放报告。对于系统之中没有列出的非常规能源，其排放因子EF数据如果没有缺省值，应对这些燃料品种的相关参数进行检测和数据收集。如果该类燃料消耗量非常小，也可以不填报。该直报系统允许企业针对自己的情况，提出对指南或核算方法的修改建议，为相关部门改进优化核算方法提供参考依据，企业在填报时应给予重视。

5 结 语

开展温室气体排放核算、报告与核查是进行配额分配的重要参考依据，符合条件的造纸企业应按指南要求对其历史碳排放量进行分年度(2013—2016年)核算与报告，并分别报告化石燃料燃烧排放量、过程排放量、净购入的电力和热力对应的排放量、废水处理的排放量。除此之外，根据配额分配的需要，企业还须按照“57号文”附件3的要求核算并报告指南中未涉及的其他相关基础数据，作为碳排放核算报告的附件同时报送。

为加强企业碳交易能力建设，国家主管部门联合相关单位已开展了多场次的全国碳交易能力建设培训，针对核算与报告指南、数据报送、配额分配等问题进行了解释，并结合欧盟在碳资产管理和碳交易的先进经验进行了介绍，但造纸企业参与程度和热情并不高。对此，相关部门近期将专门面向造纸行业开展碳交易市场能力建设研讨，以帮助相关造纸企业科学核算和规范报告温室气体排放数据、制定合理的企业温室气体控排计划、积极参与碳排放权交易，从而实现造纸企业碳资产的有效管理与增值。

造纸行业为首批纳入碳排放交易市场的高能耗轻工产业之一，还需要继续大力推进节能减排技术的应用，同时还要积极探索向低碳生产模式发展的途径和方式，例如通过不断改善能源效率；优化能源结构，加快发展新能源，进一步提高生物质能源利用比例；推进碳捕集与封存技术(CCS)的应用；加强企业能源和碳排放管理体系建设，强化企业碳排放管理；实施低碳标杆引领计划，推动造纸企业开展碳排放对标活动等措施，最大限度地减少碳排放。

[1] China Paper Association. Annual Report of China Paper Industry in 2014[R]. 2015.

中国造纸协会. 中国造纸工业2014年度报告[R]. 2015.

[2] China National Bureau of Statistics. China Statistical Yearbook of 2016[M]. Beijing: China Statistics Press, 2016.

中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴—2016[M]. 北京: 中国统计出版社, 2016.

[3] Ministry of Industry and Information Technology. Industrial Geen Development Plan (2016—2020)[R]. 2016.

工业和信息化部. 工业绿色发展规划(2016—2020年)[R]. 2016.

[4] ZHANG Li, ZHENG Ying, MENG Zao-ming. GHG Inventory Audit and Report in China’s Papermaking and Paper Product Enterprises[J]. China Pulp & Paper, 2016, 35(4): 54.

张 丽, 郑 颖, 孟早明. 我国造纸和纸制品生产企业如何开展温室气体盘查和报告[J]. 中国造纸, 2016, 35(4): 54.

[5] Wang Xiaofei. Carbon Emission Accounting Method and Application[D]. Jinan: Shandong University, 2013.

王晓菲. 造纸工业碳排放统计核算方法及应用[D]. 济南: 山东大学, 2013.

[6] CHEN Cheng, QIU Rong-zu. Estimation of Energy Consumption and Carbon Emissions of China’s Pulp and Paper Industry[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(4): 50.

陈 诚, 邱荣祖. 我国制浆造纸工业能源消耗与碳排放估算[J]. 中国造纸, 2014, 33(4): 50.

[7] GB/T 32150—2015, General Guideline of the Greenhouse Gas Emissions Accounting and Reporting for Industrial Enterprises[S]. Beijing: China Standards Press, 2015.

GB/T 32150—2015, 工业企业温室气体排放核算和报告通则[S]. 北京: 中国标准出版社, 2015.

[8] Wang Y, Yang X, Sun M, et al. Estimating Carbon Emissions from the Pulp and Paper Industry: a Case Study[J]. Applied Energy, 2016, 184: 779.

AssessmentofGreenhouseGasEmissionandItsApplicationinthePaperIndustry

LI Yong-zhi1LIU Jing-jing1KONG Ling-bo1,2,*

(1.ChinaNationalLightIndustryCouncil,Beijing, 100833; 2.ShaanxiUniversityofScienceandTechnology,Xi’an,ShaanxiProvince, 710021) (*E-mail: lbkong@foxmail.com)

The national carbon emission trading market will launch soon, in order to help related paper mills assessing and reporting the GHG emission scientifically, this paper identified the GHG sources and accounting boundary of paper factory, classified the standard GHG assessment method, and applied the method to estimate the GHG emission based on a case study. The further improvement was also proposed.

greenhouse gas; carbon trading; assessment and report; paper industry

TS7

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.10.005

2017- 05- 22(修改稿)

*通信作者：孔令波，副教授；主要从事造纸工业过程优化与节能减排研究。

(责任编辑：马 忻)