[发明专利]一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法

说明书

本发明涉及一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法，该方法可依靠现有数据基础有效提高燃煤发电企业二氧化碳排放历史数据的准确度，具有适用范围广、操作简单、可校核实验数据的优点，尤其适用于未开展入炉煤元素碳含量实际检测工作的发电企业。

技术领域

本发明专利涉及一种碳排放核算方法，尤其涉及一种燃煤发电企业历史二氧化碳排放数据的核算方法，属于温室气体监测、报告及核证(MRV)领域。

背景技术

建设全国统一的碳排放交易市场是中国应对气候变化工作的重大举措。二氧化碳排放量是碳交易及履约的基础数据，准确核算重点排放企业的碳排放量是保障碳交易正常运行的关键。电力行业是全国碳排放权交易市场建设初期涵盖的八大重点排放行业之一。依据中国电力企业联合会(2016)公布数据，2015年中国全口径发电量57399亿千瓦时、单位发电量二氧化碳排放约627克/千瓦时，推算2015年电力行业二氧化碳排放量约占全国碳市场初期碳交易总量的72％～90％。毋庸置疑，电力行业二氧化碳排放数据核算的准确性直接影响和决定着未来全国碳排放权交易市场的运行表现和走势。

温室气体排放核算方法学领域，国家发展和改革委员会(2013)首批公布了包括《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南》在内的10个重点行业企业温室气体排放核算方法学。国家标准委(2015)发布了包括《温室气体排放核算与报告要求第1部分：发电企业》(GB/T 32151.1-2015)在内的11项温室气体管理国家标准。上述文件规定，燃煤发电企业燃烧过程的二氧化碳排放量由活动水平和排放因子乘积得出，燃烧过程排放因子由月平均低位发热量、月平均元素碳含量、碳氧化率和二氧化碳与碳的相对分子质量比共同确定。然而，由于煤中碳元素的测定方法较为麻烦、投入较大、运营成本较高，绝大多数燃煤发电企业2015年前未开展月平均元素碳含量的实际检测工作，也即燃煤的单位热值含碳量难以准确计算。

针对燃煤发电企业历史月平均元素碳含量普遍缺失的情况，国家已发布的方法学文件及相关国家标准并未提出解决办法。当前MRV行业的通用做法是依据《省级温室气体清单编制指南(试行)》给出各单一煤种的单位热值含碳量的缺省值。对于发电企业有煤种掺烧的情况，按照煤种掺烧比例及对应煤种的单位热值含碳量缺省值，加权得出掺烧煤种的单位热值含碳量。该方法的根本问题在于煤种掺混后，煤种间的其他元素在燃烧过程中存在复杂的物理化学反应，加权结果与实际偏差较大。一般而言，简单根据单一煤种的单位热值含碳量缺省值加权得出的数值与实测数据的平均误差在3％左右，以300MW亚临界发电机组年平均排放CO₂量150万吨计算，平均误差约为4.5万吨，以配额价格为30元/吨CO₂计算，单台机组核算误差将影响发电企业碳排放权履约成本135万元，显然对发电企业而言是不合理的。

有研究表明，利用发电企业已有燃煤工业分析、全硫和发热量数据经验拟合出元素碳含量是可行的。李家铸在《现代配煤生产配方优化设计工艺控制及煤质评定标准实务全书》中指出，对已知空干基水分(Mad)、干燥基灰分(Ad)、干燥无灰基挥发分(Vdaf)、干燥基全硫(St,d)和干燥基发热量(Qgr,d)结果且干燥无灰基挥发分(Vdaf)大于15％的各种烟煤，干燥基元素碳含量(Cd)可用公式(1)计算：

《燃煤分析技术问答(第三版)》研究表明，估算干燥无灰基碳(Cdaf)含量时，必须考虑煤的类别、灰分以及全硫含量等因素，煤中碳含量可用公式(2)计算：

C_d＝35.411-0.341A_d-0.199V_d-0.412S_t,d+1.632Q_gr,d (2)

以上两个公式为工业分析、全硫、发热量数据和元素分析数据间搭建了桥梁，相比MRV行业普遍采用的缺省值加权方法，准确度有一定程度提升。但上述公式存在明显的共同缺点是适用范围相对较为狭小、平均误差相对较大。