淀粉加工企业温室气体排放核算标准与方法研究

关键词：淀粉加工，温室气体，碳核算，碳减排

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.03.040

0 引言

为推动落实“碳达峰、碳中和”战略，国家出台了《2030年前碳达峰行动方案》《关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》《甲烷排放控制行动方案》。根据统计，全球温室气体排放的1/4来源于食品行业，农副食品加工业废水产生的甲烷（CH₄）排放量位居前列，做好食品产业的绿色转型工作对于实现“双碳”目标意义重大[1]。淀粉加工是农副食品加工业的一个重要领域，其中淀粉是一种高分子碳水化合物，是食品、化工、医药、造纸等行业的重要原料。在国家“双碳”政策指引下，相关部门出台了《中国淀粉工业碳达峰实施方案》，从能源利用效率、煤炭消费、新能源、绿色低碳技术、碳排放强度等提出明确目标。

淀粉加工具有原料种类多（玉米、马铃薯、甘薯、小麦等）、生产工艺复杂、衍生产品较多（变性淀粉、淀粉制品及淀粉糖等），以及能耗高、废水排放量大、有机物浓度高且生物降解性好的特点[2–4]，导致温室气体（greenhouse gas，GHG）的排放源和气体种类较多。如燃料燃烧（油、煤炭、天然气、生物质、沼气等）、脱硫脱硝（双碱法、尿素）、废水处理、电力（存在非化石电力）、热力、药剂物耗等，产生大量的CO₂、CH₄与N₂O排放[5-6]。其中，甲烷是全球第二大GHG，其排放造成了自工业革命以来约30%的全球变暖①，中国甲烷排放量中约12%来自废弃物处理。在全球范围内，约12%的人为CH₄排放和4%的人为N₂O排放来源于废水处理过程②。

然而，目前对淀粉工业的温室气体排放核算的研究极少，现有的标准或指南难以涵盖淀粉加工对应的温室气体排放核算方法。淀粉加工企业存在GHG排放核算的边界和生产单元不统一，受生产工艺、废水处理工艺等影响，尚未建立统一、精确的GHG排放核算和报告标准，无法对淀粉加工企业GHG排放开展科学评估，且操作使用不便，很难摸清该行业温室气体排放现状，制约了国家和地方淀粉工业绿色低碳转型策略的制定和实施，无法有效促进企业对温室气体（尤其是甲烷）监测和减排的投资。因此，亟须对淀粉加工企业温室气体排放核算标准与方法进行分析研究，有利于提升淀粉加工企业自身温室气体核算能力，推动淀粉行业绿色低碳、节能减排，对实现碳达峰目标具有重要作用。

1 材料与方法

1.1 国内外标准现状

1.1.1 国际GHG核算评价标准

碳标准作为碳治理的重要技术手段贯穿于全球气候治理行动的始终。早在1995年IPCC发布了《国家温室气体清单指南》（后续进行了多次增补和修订），内容涵盖能源活动、工业生产过程、农业、土地利用变化和林业、废弃物等领域的排放。1998年世界资源研究所（WRI）与世界企业委员会可持续发展联盟（WBCSD）共同发布温室气体协议（GHG Protocol），首次提出了企业和项目层级GHG测算和报告标准[7]。2006年国际标准化组织（ISO）发布了GHG核算系列国际标准，如ISO 14040：2006、ISO 14064：2006，构成了生命周期评价的基本框架，此后也发布了ISO 14067产品碳足迹标准，进一步确立GHG排放的计量和报告方法[8]。

1.1.2 国内GHG核算评价标准

中国是全球气候治理的行动者，也是政策制定者。为应对气候变化提出了加快构建国家、地方、企业三级GHG排放核算工作体系，国家发展和改革委员会编写了《省级温室气体清单编制指南（试行）》[9]，分多批发布了24个重点行业企业GHG排放核算方法与报告指南，如《食品、烟草及酒、饮料和精制茶企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》。2015年，国家标准化管理委员会发布GB/ T32150—2015《工业企业温室气体排放核算和报告通则》及12项具体行业的标准（GB/T 32151.1～12），具有权威性和指导性[10]。除了针对性的行业企业以外，也发布了《工业其他行业企业温室气体核算方法与报告指南（试行）》[11]。2019年，IPCC通过了2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines forNational Greenhouse Gas" Inventory（以下简称《2019清单指南》），为世界各国建立国家GHG清单和减排履约提供最新的方法和规则[12]。2022年，生态环境部印发《企业温室气体排放核算与报告指南 发电设施》，用于指导全国碳排放权交易市场发电行业2023年度及以后的碳排放核算与报告工作[13]。现如今《水泥熟料生产》《铝冶炼》和《钢铁生产》三个行业的核算与报告指南进入意见征求阶段。可以看出，国家层面不断加强企业GHG排放管理，以帮助企业科学核算和规范报告自身的GHG排放量，更好地制定GHG排放控制计划或碳排放权交易策略。

从地方来看，北京市出台了《温室气体排放核算指南》系列标准[14]，如生活垃圾焚烧企业、设施农业企业、畜牧养殖企业等，其他省份此类核算标准较少[15]。同时为加快建立污水处理行业的低碳核算和评价标准体系，已出台T/CAEPI 49—2022《污水处理厂低碳运行评价技术规范》团体标准[16]。综上所述，在所有核算主体中，企业层面的GHG核算尤为重要。

1.2 标准分析

1.2.1 核算范围分析

（1）《IPCC 国家温室气体清单指南》《省级温室气体清单编制指南（试行）》

以上两个指南为区域层面GHG核算方法，规定的报告范围包含能源活动（化石燃料燃烧、生物质燃烧、过程逃逸、电力调入调出等）、工业生产过程、农业、土地利用变化和林业、废弃物处理（固体废弃物处理、废水处理），《2019清单指南》对各部分内容进行更新，并提供一些新方法，如工业废水N₂O计算方法。

（2）《工业企业温室气体排放核算和报告通则》

该标准的发布为企业提供了GHG排放核算和报告的方法论和框架，给出了相关术语和定义，确定了核算和报告的基本原则、工作流程，明确了核算边界：燃料燃烧排放，过程排放，购入的电力、热力产生的排放，输出的电力、热力产生的排放等。未给出具体的方法学，不太适应特定行业的核算需求，无法指导企业系统、全面、准确地进行GHG排放的量化和管理。

（3）《工业其他行业企业温室气体核算方法与报告指南（试行）》

该指南于2015年发布，以最低一级的独立法人企业或视同法人的独立核算单位为边界，从化石燃料燃烧CO₂排放、碳酸盐使用过程CO₂排放、工业废水厌氧处理CH₄排放、CH₄回收与销毁量、CO₂回收利用量，以及企业净购入的电力和热力隐含的CO₂排放进行GHG核算，引入了相关的方法学。但未考虑N₂O和药剂使用的排放，而《2019清单指南》中新增了工业废水处理N₂O的计算方法[17]。其中甲烷考虑火炬销毁，而现有的企业以沼气回收的形式将甲烷充当燃料。

（4）T/CAEPI 49—2022《污水处理厂低碳运行评价技术规范》

该团体标准规范了污水处理厂碳排放强度核算与低碳运行水平评价，计算了CH₄、N₂O和化石燃料燃烧CO₂直接排放量和排放强度，未明确活动数据的获取方式。其中，仅通过标准煤CO₂排放因子和燃料使用量计算化石燃料燃烧碳排放量，未考虑煤、油、气等碳排放因子的差异，电力和热力的碳排放因子也缺乏本地化和动态更新。此外，电耗和物耗未纳入办公区和生活区，导致很难量化这两个范围的消耗量；物耗碳排放量的计算纳入了生产运行中的所有化学药剂，其实引入了碳足迹的概念，导致重复核算。

1.2.2 核算方法分析

核算方法的选择应确保结果的准确、一致和可再现。核算方法包括计算法和实测法，其中计算法又分为排放因子法和物料平衡法。排放因子法是利用GHG活动数据（如能源消耗量）乘以活动数据对应的排放因子（单位活动数据的排放量）计算；物料平衡法是根据质量守恒定律，用输入物料中的含碳量减去输出物料中的含碳量进行计算。实测法是通过在GHG排放源安装连续监测系统测量排放到大气中的GHG排放量[18]。

排放因子法容易理解和应用，适用于多种行业和领域，是许多国家和组织报告GHG排放的主要方法，也在企业碳排放核算中被广泛使用。但由于技术、工艺和地区差异而有所不同，导致估算结果的不确定性，排放因子需要定期更新以反映技术进步和工艺变化；物料平衡法通过直接测量输入和输出的物料量，可以更准确地估算排放量。不仅需要详细的物料流动数据（数据收集和处理较为复杂），也需要专业的设备和人员来进行物料的测量和分析；实测法是直接测量特定排放源（如烟囱）的GHG排放，理论上可以获得最准确的排放数据。但需要专业的测量设备和技术人员，成本较高。只适用于可以直接测量的排放源，不适用于大规模或分散的排放源。

总体来说，排放因子法由于其简便性和适用性，在大多数行业和组织得到应用，也是许多国家和国际组织制定GHG报告标准的基础。尽管存在准确性的局限性，但通过合理的数据管理和排放因子的更新，可以有效地控制估算误差。

1.3 淀粉生产原料及工艺特征

根据生产原料可分为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、绿豆淀粉等，进一步加工可生产淀粉糖、变性淀粉、味精、有机酸及化工醇等产品。由于生产单元和产品不同，生产加工工艺也不尽相同，主要包括原料净化及预处理（清洗、浸泡等）、纤维分离与加工、蛋白分离与加工（蛋白回收）、淀粉乳及成品淀粉生产、面筋蛋白分离与加工、液化糖化、分离浓缩、蒸发干燥、灌装包装等。

淀粉工业在提取和加工过程（糊化、干燥等）需要使用电加热、蒸汽加热和大量辅机设备，此环节消耗大量能源，产生大量CO₂间接排放。其中蒸汽采用外购或自备锅炉产生，根据区域环境等因素约束，燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉（含回收沼气燃烧）或生物质锅炉均有使用，此环节会消耗煤、石油、天然气等化石燃料，产生大量CO₂直接排放。其次，锅炉运行产生的烟气会采用脱硫脱硝治理设施，脱硫剂一般采用碳酸盐，脱硝工艺通常采用尿素法，而碳酸盐和尿素的分解或水解会产生CO₂直接排放。同时在生产过程中难免会发生原辅料、产品的搬运和堆存过程的装卸和运输，装卸和运输车的使用会产生CO₂直接排放[19]。

此外，在浸泡、浮选浓缩、脱水分离、离子交换和蛋白回收等工艺产生大量含有可生物降解的有机物的废水（称“淀粉废水”），其主要成分为淀粉、糖类、蛋白质、微细纤维等有机物质。针对高浓度的有机废水，通常先进行蛋白质回收或厌氧发酵产沼气，再进行厌氧+好氧+深度处理[20]。而好氧和厌氧工艺都对温室气体的产生有很大贡献，包括污泥厌氧消化或污水厌氧处理过程（水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷4个阶段）产生的CH₄气体[21]，生物脱氮硝化与反硝化过程产生的N₂O气体（缺氧和好氧条件下均能生成）[22]，以及预处理和处理过程的用电和药剂产生CO₂。

1.4 核算边界与排放源的确定

1.4.1 核算边界

核算边界对于确定一个组织或企业的GHG排放量至关重要，决定了哪些排放应当包括在内。根据上述分析，充分了解和调研企业的具体业务类型，确定淀粉加工企业核算边界。以淀粉加工生产为主营业务的法人企业或视同法人的独立核算单位为核算边界。核算和报告发生在核算边界范围内的所有生产设施产生的GHG排放。生产设施包括生产系统、辅助系统和附属系统，即物理边界。核算边界示意图如图1所示。

1.4.2 排放源确定

根据确定的核算边界，识别纳入边界的生产设施和排放源[20]。如表1所示。

1.4.3核算方法

本研究GHG排放量应等于核算边界内燃料燃烧和脱硫脱硝过程排放、废水处理过程排放，以及电力（电加热、辅机设备耗电）、热力和药剂消耗产生的排放，同时扣除废水厌氧处理沼气回收所对应的甲烷减排量。所有GHG的排放量均应折算为二氧化碳当量。为避免重复计算，不考虑生产运行过程中混凝剂、絮凝剂、碳源、消毒剂、清洗剂等化学药剂排放，只考虑碳酸盐的消耗。

2结果与分析

2.1燃料燃烧排放

（1）计算公式

应按照燃料种类分别核算其燃料燃烧产生的二氧化碳排放量，并进行加和，按式（1）计算：

（2）活动数据获取

燃煤消耗量应优先采用经校验合格后的皮带秤或耐压式计量给煤机的入炉煤测量结果。不具备入炉煤测量条件的，采用“进厂原煤量+期初库存-期末库存”核算。进厂原煤量应采用电子汽车衡等计量数据；库存量应至少每月或每个生产期实际盘存。燃气（含沼气）、燃油消耗量应优先采用每月连续计量监测结果。不具备计量条件的，应采用购销存台账中的消耗量数据或购销票据数据。其他燃料消耗量应采用生产系统记录的计量数据、购销存台账中的消耗量数据。

计量器具的准确度等级应符合GB 17167或相关计量检定规程的要求。计量器具应确保在有效的检定/校准周期内，由有资质的机构至少每年进行检定/校准。

（2）活动数据及其来源

污水处理站进、出口的水量、COD浓度和TN浓度，应优先采用自动监测或手工采样数据，检测频次与方法、监测项目应遵循相关标准要求，并建立企业记录台账。宜使用定期测定数据的加权平均值，无法加权时可采用算术平均值。

污泥方式清除掉的有机物总量（S）应根据有机物浓度、污泥产率系数计算，或采用污泥产生和检测记录台账数据。企业应按照CJ/T 221等相关规范对污泥的含水率和有机物等指标自行检测或委托具备相应资质的单位检测。若企业无污泥产生，可使用缺省值0。

沼气的回收体积量应优先采用计量监测数据，无计量条件可按HJ 2013中沼气产量计算公式换算。沼气中甲烷的含量应优先采用实测值，检验机构应取得相关资质。废水处理投加的药剂。采用企业计量数据，或企业台账、购销发票来确定。投加药剂产生的CO₂按公式（3）、（4）进行计算。

2.3 净购入电力、热力产生的排放

（1）计算公式

（2）活动数据监测与获取

购入电量和输出电量应优先采用电表记录的数据统计，数据不可获取时采用电费结算凭证的数据。统计电力消耗量时，宜根据绿电、绿证等交易凭证扣除购入的非化石能源电力消耗量。购入热量和输出热量应优先采用流量计、热量计记录的计量数据。无计量数据时采用热力结算凭证上的数据。以质量单位计量蒸汽和热水时，可参照《企业温室气体排放核算与报告指南 发电设施》中9.2.3的换算公式进行计算。

3 讨论

3.1 核算范围与内容

分析来看，在组织和企业层面，核算考虑的排放源类别包括燃料燃烧排放、生产过程排放、废水处理排放以及净购入使用电力、热力排放等四个部分。核算的GHG一般为CO₂、CH₄和N₂O。燃料燃烧排放中除化石燃料燃烧以外，对于生物质燃料的燃烧一般仅计算混合成分中化石燃料，纯生物质燃烧记为零；生产过程排放多指碳酸盐和尿素消耗分解产生的CO₂；但在废水处理过程中对于以污泥方式清除掉的有机物总量，多数以“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”，导致这部分排放很难进行核算；甲烷回收量的活动数据获取方式以“采用企业计量数据，或根据企业台账、统计报表来确定”。同样存在无法统计、获取难度大等问题。其次，COD的单位通常以千克COD/m³废水来表示，而常规检测单位为mg/L，导致前者需要换算，降低了标准的可操作性。废水的处理量以年进行统计，COD的浓度取平均值，无形中增大了核算误差。再次，企业应使用依法经计量检定合格或者校准的计量器具，电表、热量计量器具的配备和管理应符合GB 17167等标准的要求，并确保在有效的检定/校准周期内。

3.2 活动数据及排放因子

为了数据的可比性和统计管理，现行标准通常推荐使用全国电网年平均供电排放因子（最新数据0.5942 tCO₂/MW·h），这种取值无疑高估了新能源发展规模较大区域电力消耗的实际排放水平，如甘肃省最新平均电网排放因子为0.4955 tCO₂/MW·h。而热力排放因子统一采用了0.11 tCO₂/GJ，这也会降低企业采用清洁能源电力和低碳供热方式的激励作用。因此，研究中提出应优先采用省级电网排放因子或区域供热实测的排放因子。地方有要求的，应从其规定、适时调整，并注明来源。

为了数据的准确性，燃料低位发热量、单位热值含碳量、碳氧化率等排放因子应优先采用实测值，至少每批次、生产期或每年检测一次，可自行检测、委托检测或由供应商提供。沼气的成分、热值、单位热值含碳量等指标，应有具备专业检测资质的检测机构进行测定，并出具完整有效报告。脱硫剂中碳酸盐含量、碳酸盐或尿素分解的CO₂排放因子也应优先采用检测值，至少每批次检测一次。不具备实测条件或实测不符合规范要求的，可采用供应提供的商品性状数据或参考相关指南的缺省值。针对排放因子数据当年有多于一次实测数据时宜使用加权平均值，无法加权时可采用算术平均值。并根据主管部门的最新发布数据适时调整。

研究表明，废水厌氧处理系统的最大甲烷产生能力、甲烷修正因子和氧化亚氮排放因子受工艺和地域气候等因素的影响较大[23]，应优先根据实际情况及废水的处理技术进行现场实测。如果不可获取，采用IPCC缺省值为0.25 kg CH₄/kg COD，MCF宜采用《工业其他行业企业指南》的缺省值，宜采用IPCC缺省值为0.005 kg N₂O-N/kg TN。生态环境主管部门有更新的，采用其最新发布的数值。

3.3 数据获取及验证

研究过程中调研了甘肃蓝天马铃薯产业发展有限公司、甘肃省高原薯业有限公司和甘肃祁连雪淀粉有限公司的生产工艺、附属生产系统和辅助生产系统。对于电力、燃料数据均可获得。其中蓝天马铃薯采用燃煤锅炉，废水先进行蛋白回收，再进行生物处理，锅炉烟气采用双碱法脱硝和尿素脱硝；高原署业采用天然气锅炉，正在进行厌氧发酵工艺改造，后续回收沼气作为燃料，计量体系符合国家相关要求；祁连雪淀粉目前由于区域基础设施限制，采用生物质锅炉，生物质采用秸秆等燃料，有相关记录数据。污水处理站进、出口的水量、COD浓度和TN浓度等数据都进行定期检测。因此，文中的核算方法适用于淀粉加工企业GHG的核算。

4 结语

研究结果表明，淀粉加工企业温室气体精准核算对企业的减排转型至关重要，对于淀粉工业碳达峰目标的实现具有重要的意义。一方面，它为企业制定减排目标和策略提供了科学依据，使企业能够有针对性地采取节能技术改造、优化生产流程、提高能源利用效率等措施，降低温室气体排放。另一方面，准确的排放核算数据有助于企业满足政策法规要求，提升市场竞争力，树立良好的企业形象。

温室气体核算是淀粉加工企业实现绿色低碳转型的重要途径之一，是推动淀粉工业节能减污降碳的重要举措，未来还需要更多企业和行业技术人员参与其中，不断优化和完善淀粉加工企业温室气体核算标准，强化数据质量控制与管理，加快标准落地，充分发挥其规范和引领作用。

作者简介

周英，院长，主要从事技术标准与应用研究。

（责任编辑：张佩玉）