基于原煤排放因子缺省值和实测值的碳排放计算及比较

张继冰，乔小三

(鹤壁丰鹤发电有限责任公司，河南 鹤壁 458008)

0 引言

2016年3月河南省对碳排放纳入企业进行了2013—2015年度的碳排放核查，2017年11月进行了碳排放纳入企业2016年度的碳排放核查。通过与现场核查人员沟通交流，大多数燃煤电厂未进行入炉煤元素碳的实测工作，进行碳排放量计算时，单位热值含碳量和碳氧化率均采用《省级温室气体清单编制指南(试行)》提供的缺省值计算，同时文献［1］也描述了电厂元素碳含量数据普遍缺失情况。由于入炉煤元素碳含量无实测数据，进而原煤燃烧碳排放计算中的单位热值含碳量和碳氧化率均采用缺省值，燃煤碳排放因子即为缺省值。

《国家发展改革委办公厅关于做好2016、2017年度碳排放报告与核查及排放监测计划制定工作的通知》(发改办气候〔2017〕1989号)附件3指出，从2018年起对燃煤单位热值含碳量和碳氧化率缺省值将采取高限制。为探索燃煤的碳排放量由于碳排放因子缺省值和实测值而引起的差异，选定某电厂设计煤种、校核煤种，分别采用缺省值和实测值计算单位活动水平的燃煤碳排放量，结果差异较大。分析了引起差异的影响因素，为发电企业应对碳排放交易市场提供了参考。

1 原煤燃烧碳排放核算方法

根据《中国发电企业温室气体排放核算方法和报告指南(试行)》［2］(以下简称《指南》)，燃煤电厂原煤燃烧的碳排放量主要取决于原煤的燃烧量、低位发热量、单位热值的含碳量和碳氧化率，即

式中:E为原煤燃烧的碳排放量(以CO2计)，t;AD为原煤的活动水平，TJ;EF为原煤的排放因子，t/TJ。

原煤的活动水平

原煤排放因子

式中:CC为原煤的单位热值含碳量(以C计)，t/TJ;OF为原煤的碳氧化率，%;C为原煤平均元素碳含量，%;Gz为炉渣产量，t;Cz为炉渣平均含碳量，%;Gh为飞灰产量，t;Ch为飞灰平均含碳量，%;ηc为除尘系统平均除尘效率，%。

通过《指南》中原煤燃烧碳排放计算公式可以看出，如果企业没有原煤的元素碳含量实测值，则无法计算单位热值含碳量和碳氧化率，进而无法计算原煤的实际碳排放因子，只能采用缺省值进行计算，此时的碳排放因子数值即为碳排放因子缺省值。

2 碳排放量对比分析

为便于比较排放因子缺省值和实测值对碳排放量的影响，不同煤种选取相同的活动水平。计算原煤燃烧碳排放量时，对于设计煤种、校核煤种的炉渣产量和飞灰产量采用DL/T 5142—2012《火力发电厂除灰设计规程》［3］中的方法进行估算，锅炉固体未完全燃烧的热损失q4值按锅炉厂提供的数据进行计算，飞灰炉渣含碳量由q4设计值反推得到。

2．1 各计算参数

某电厂设计煤种、校核煤种各种参数见表1。

表1 各煤种参数Tab．1 Parameters of various coal

活动水平选取1 t标准煤热值量，q4设计值为1．77%，电厂燃用煤种均属于烟煤，单位热值含碳量(以C计)缺省值为26．18 t/TJ，碳氧化率缺省值为98．00%。

2．2 计算结果分析

根据《指南》和现行电力行业标准［3－4］，分别选取不同的参数采用缺省值计算碳排放量(以C计)，计算结果见表2。通过数据对比可以得到以下结论。

表2 不同工况下各煤种碳排放量Tab．2 Carbon emissions of various coal under different working conditions t

(1)通过工况1发现:无论任何煤种，在相同的活动水平工况下，只要碳排放因子采取缺省值计算，得到的碳排放量是一样的。

下面利用边值关系和初始条件求解色散关系和待定系数.将界面两边的电场、磁场用下标1、2区别，对该模型而言，没有自由电荷和自由电流，边值关系为[15]：

(2)对比工况2和工况1:设计煤种碳排放量工况2高于工况1，主要是设计煤种计算得到的单位热值含碳量为26．29t/TJ，高于单位热值含碳量的缺省值26．18t/TJ;校核煤种碳排放量工况2低于工况1，主要是校核煤种计算得到的单位热值含碳量为25．58 t/TJ，明显低于单位热值含碳量的缺省值26．18 t/TJ。

(3)对比工况3和工况2:设计煤种碳排放量工况3高于工况2，主要是设计煤种计算得到的碳氧化率为98．09%，高于碳氧化率的缺省值98．00%;校核煤种碳排放量工况3低于工况2，主要是校核煤种计算得到的碳氧化率为97．61%，明显低于碳氧化率的缺省值98．00%。

(4)对比工况3和工况1:设计煤种碳排放量工况3高于工况1，主要是其单位热值含碳量和碳氧化率均高于二者缺省值;校核煤种碳排放量工况3低于工况1，主要是其单位热值含碳量和碳氧化率均低于二者缺省值。

通过对比分析可以发现，原煤的元素碳含量是否采取实测值，对碳排放量会产生很大影响。目前，多数燃煤发电企业采用排放因子缺省值计算碳排放量，随着全国碳市场的启动，实测数据的强制要求，各企业的碳排放量会发生很大变化，应引起燃煤发电企业的高度重视，提早制定合理的碳排放监测计划。

3 供电碳排放强度对比分析

依据第2部分的参数和计算结果，某电厂设计发电煤耗284 g/(kW·h)，假定机组在热耗率验收工况(THA)各项参数均无变化，仅考虑煤质中灰分、水分变化引起的发电煤耗变化［5］，厂用电率按6%计算，得到不同情况下的供电碳排放强度(以CO2计)见表3。

表3 不同工况下的供电碳排放强度Tab．3 Carbon emission intensity of power supply under different working conditions g/(kW·h)

通过表3数据对比可以看出:

(1)同一煤种，由于元素碳含量是否取实测值，会引起单位热值含量及碳氧化率的取值不同，致使供电碳排放强度有明显差异。

(2)碳排放因子采用缺省值计算时，2个煤种的碳排放量相同，但是供电碳排放强度有差异，主要原因是受煤质影响，供电煤耗不相同。

(3)碳排放因子采用实测值计算时，2个煤种的碳排放强度差异较大，可见供电碳排放强度受煤种影响加大。

通过分析可以发现，碳排放计算参数值的选取和煤种对供电碳排放强度影响较大，应引起燃煤发电企业的高度重视，制定合理的碳排放监测计划。

4 结论

随着全国碳排放市场配额分配和履约的到来，燃煤发电企业应做好碳排放的相关工作，准确计算碳排放水平，把握碳排放交易市场的政策红利。

(1)对于同一煤种，在相同活动水平前提下，由于碳排放因子采用缺省值和实测值，碳排放量和供电碳排放强度有明显差异，燃煤发电企业应做好原煤元素碳含量的实测工作。

(2)校核煤种是比较理想的低碳煤种，考虑碳排放因素的影响可以优先采用。

(3)近几年的碳排放数据，多数燃煤发电企业依据碳排放因子缺省值计算得到，可以肯定与碳排放因子实测值有差异，企业应正确认识，制定合理的碳排放监测计划，做好碳排放计算相关数据的建档工作。