造紙企業溫室氣體排放核算及其應用

李永智 劉晶晶 孔令波，2，*

(1.中國輕工業聯合會，北京，100833；2.陜西科技大學，陜西西安，710021)

·溫室氣體排放核算·

李永智先生，工程師；主要從事輕工業節能減排方面的研究。

造紙企業溫室氣體排放核算及其應用

李永智1劉晶晶1孔令波1，2，*

(1.中國輕工業聯合會，北京，100833；2.陜西科技大學，陜西西安，710021)

全國碳排放權交易市場啟動在即，為幫助相關造紙企業科學核算和規范報告其溫室氣體排放數據，本課題對造紙企業溫室氣體排放源與核算邊界進行了識別，詳述了造紙企業溫室氣體排放核算方法，并結合實際案例進行了應用說明，提出了進一步完善的建議。

溫室氣體；碳交易；核算報告；造紙企業

造紙工業是我國重要的基礎原材料產業，具有資源消耗大的特點。據統計，2014年，我國紙及紙板總產量10470萬t，較2013年增長3.56%[1]。同年，造紙及紙制品業能源消費總量4040.56萬t標準煤，占工業能源消費總量的1.4%，是輕工業中能耗最高的行業之一[2]。近年來，我國造紙工業已取得了明顯的節能減排效果，“十二五”期間噸紙及紙板綜合能耗降低了22%，碳排放強度也逐年減少。為進一步消減溫室氣體排放量，2016年10月27日印發的《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》(國發[2016]61號)提出了“2020年單位工業增加值二氧化碳排放量比2015年下降22%”的目標。另外，“十三五”期間噸紙及紙板綜合能耗將再降低50 kgce[3]，相當于噸紙及紙板碳排放量將減少132 kgCO2，節能減排仍是我國造紙工業低碳發展的關鍵。

2016年1月11日，國家發改委印發的《關于切實做好全國碳排放權交易市場啟動重點工作的通知》(發改辦氣候[2016]57號，以下簡稱“57號文”)提出了首批納入全國碳排放權交易市場的八大重點排放行業，造紙行業作為唯一的輕工產業被列入其中，要求相應企業按照文件要求對其溫室氣體排放量及相關數據進行分年度核算與報告。同時，為加強溫室氣體統計與核算，《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》要求定期編制溫室氣體排放清單，實行重點企(事)業單位溫室氣體排放數據報告制度，并建立溫室氣體排放數據信息系統，為2017年即將啟動的全國碳排放權交易市場做好準備。

目前，已開展碳交易試點的七省市中，上海和廣東均已發布了各地區的造紙企業溫室氣體排放核算指南，其中廣東省涉及71家造紙企業，上海有6家造紙企業[4]。由于試點地區是按照各自制定的核算和報告方法進行碳排放的核算和報告，所采用的碳排放核算邊界和方法并不完全一致。另外，王曉菲[5]基于碳排放源的碳排放核算方法，對不同制漿工藝和造紙工藝的碳排放水平進行了核算，并參考造紙工業清潔生產標準建立了分種類、分級別的碳排放系數表；陳誠等人[6]從供應鏈的視角對造紙工業碳排放開展過評估，提出了相應的計算框架和方法。同樣，這些方法由于是針對地區和行業層面進行的研究，在全國范圍內的各類型造紙企業開展企業層面的應用還有待驗證。

為建立全國統一的碳交易市場，保證在交易過程中做到造紙企業碳排放量的可檢測、可報告和可核查，國家發改委組織編制和印發了《造紙和紙制品生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》(以下簡稱“指南”)。年度綜合能耗達到1萬t標煤以上的造紙企業，應按要求對其碳排放量相關數據進行監測，并將所有數據和檢測情況形成企業年度碳排放報告，由具有碳排放權核查資質的第三方機構對其進行核算后再進行交易。開展企業溫室氣體排放核算、報告與核查，是全國碳排放交易市場建設的一項重要基礎性工作。

全國碳市場啟動在即，鑒于當前排放核查與復查工作進度拖后，而且已報送的上百家造紙企業數據質量較低，為幫助造紙企業科學核算和規范報告自身的溫室氣體排放，制定合理的造紙企業溫室氣體排放控制計劃，本課題對造紙企業溫室氣體排放源進行了識別，然后根據指南對造紙企業溫室氣體核算方法進行詳細闡述，并結合實際案例進行應用分析。

1 造紙企業溫室氣體排放源與核算邊界

1.1造紙企業溫室氣體排放來源及種類

溫室氣體是指大氣層中自然存在的和由于人類活動產生的能夠吸收和散發的由地球表面、大氣層和云層所產生的、波長在紅外光譜內的輻射的氣態成分[7]?！毒┒甲h定書》中規定控制的6種溫室氣體為：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。

在制漿造紙生產過程中，溫室氣體排放主要來自：化石燃料(煤、石油、天然氣)燃燒，生物質燃料(木屑、秸稈、黑液)燃燒，凈購入電力和熱力隱含的排放，過程排放，廢棄物處理排放等6大排放源。

化石燃料主要消耗在能量轉換環節，此環節負責將一次能源(煤、石油、天然氣)轉換為造紙生產過程可直接利用的二次能源(電能和熱能)；另外，也有部分化石能源直接消耗在生產過程中，如石灰窯煅燒和燃氣紅外干燥消耗的重油和天然氣等；其次是企業廠區內移動源化石燃料的消耗，如車間及廠區內部的搬運車輛所消耗的能源。

生物質燃料主要是制漿造紙過程產生的副產物，如備料過程產生的木屑和硫酸鹽制漿過程產生的黑液。為了滿足企業生產過程的能源需求，減少對外界能源的依賴，這些副產物往往會作為燃料在生物質鍋爐內燃燒轉換成生產過程需要的二次能源。對于現代綜合型制漿造紙企業，其60%以上的能源來自于生物質能源，很大程度上降低了對化石能源的需求。實際上，在生物質燃料燃燒過程中同樣會產生CO2。文獻[8]在估算我國制漿造紙工業的碳排放量時，涵蓋了生物質燃料產生的CO2，并給出了相應的碳排放計算公式。表1給出了用于測算制漿造紙過程產生的生物質燃料的碳排放因子[9]。

表1 生物質燃料碳排放因子

注 LHV為低位發熱值。

凈購入電力和熱力是企業購入電力和熱力扣除外銷部分之后的凈消耗電力和熱力，主要用于制漿造紙生產全流程的用電和用熱設備，如驅動設備運轉、蒸發和干燥等，同時也包括附屬生產系統的電力和熱力消耗。這部分隱含的CO2排放實際上是發生在相應的電力和熱力生產企業，由于是消耗在制漿造紙流程，故在核算碳排放時算在造紙企業一側。

過程排放是制漿過程堿回收工段石灰石煅燒發生分解反應產生的CO2，以及自備電廠脫硫用碳酸鹽產生的CO2排放。

廢棄物處理排放主要指采用厭氧技術處理造紙廢水時排放的CH4。

研究顯示，若不計過程排放，化石燃料燃燒和凈購入電力與熱力隱含的CO2排放占我國造紙工業碳排放總量的60%以上，生物質燃燒產生的CO2約占26%～29%，廢水處理產生的CH4相當于碳排放總量的9%～11%[8]。具體到企業層面，其碳排放水平的高低主要取決于原料結構、能源結構、技術裝備水平以及生產工藝等多種因素。

1.2造紙企業溫室氣體核算邊界

以造紙和紙制品生產為主營業務的法人企業或視同法人的獨立核算單位，應按規定核算和報告其主要生產系統、輔助生產系統和直接為生產服務的附屬生產系統產生的溫室氣體排放。造紙企業溫室氣體核算邊界示意圖如圖1所示，主要由化石燃料燃燒排放、凈購入電力和熱力排放、過程排放、厭氧廢水處理排放組成，這里生物質燃料燃燒產生的碳排放并不在核算指南之列，且暫不要求企業核算和報告監測成本較高、不確定性較大、且貢獻細微的排放源，如N2O。對造紙企業，目前核算的溫室氣體僅包含貢獻大的CO2和CH4，以CO2占的比例最大。

圖1 造紙企業溫室氣體核算邊界示意圖

考慮到生物質自身生產過程的固碳特性，在對企業溫室氣體進行核算與報告時，認為生物質能源是碳中性燃料，即不計生物質能源燃燒產生的CO2排放，但與生物質燃料混燒的化石燃料產生的CO2仍需核算。盡管如此，建議在排放報告其他信息說明中報告生物質能源的使用情況，如生物質能源的使用量和燃料占比等基本情況，以利于主管部門掌握各企業的能源結構等實際情況。如果報告主體還存在除造紙和紙制品生產之外的其他產品生產活動，則該部分生產活動應按相關行業的企業溫室氣體排放核算方法與報告要求進行核算與報告。

2 造紙企業溫室氣體排放核算方法

確定了核算邊界和排放源之后，造紙企業溫室氣體排放總量等于核算邊界內所有生產系統的化石燃料燃燒排放(E燃燒)、凈購入電力排放(E電)、凈購入熱力排放(E熱)、過程排放(E過程)、厭氧廢水處理排放量(E廢水)之和，單位為噸CO2當量(t CO2e)。

碳排放核算方法主要有排放因子法，物料平衡法和實測法[7]?！爸改稀敝胁捎玫氖桥欧乓蜃臃ê怂阍旒埰髽I產生的碳排放量，即以活動水平數據(AD)與相應排放因子(EF)的乘積作為某項排放源的碳排放量估算值?；顒铀紸D是指導致溫室氣體排放的生產或消費活動量，如各種化石燃料的消耗量(以燃料的熱量計算，單位為GJ)、凈購入的電量和熱量、石灰石原料的消耗量。排放因子EF是表征單位生產或消費活動量的溫室氣體排放折算系數，如單位熱量的燃料消耗、凈購入單位電量和熱量及單位質量的石灰石分解所對應的碳排放量等。為保證數據獲取的可核查性和可追溯性，在報告時還要求對各類排放源排放的活動水平AD及排放因子EF數據來源進行分類說明。

2.1化石燃料燃燒排放

化石燃料燃燒產生的碳排放量(E燃燒)是報告主體在核算年度內所消耗的各種化石燃料燃燒產生的CO2之和，計算公式見式(1)：

(1)

其中，某種化石燃料的活動水平數據(ADi，GJ)為該化石燃料的凈消耗量與其平均低位發熱值的乘積。某種化石燃料的CO2排放因子(EFi，t CO2/GJ)由其單位熱值含碳量(CCi，t C/GJ)與碳氧化率(OFi，%)通過公式(2)得到：

(2)

活動水平來源的選擇取決于數據的可獲得性及是否能夠支持既定排放源的活動水平需求，當存在多個可選的數據源時，企業可根據實際情況按照簡單、準確、可核實、可溯源的原則選取其中一個合適的選項，建議優先選用企業計量數據，如生產日志或月度、年度統計報表。在報送過程中要保證整個時間序列上數據源必須一致。對平均低位發熱值，單位熱值含碳量和碳氧化率等相關參數，有條件的企業可以采用實測值，但應對排放因子數據的監測頻次，檢測方法和依據標準，測量儀器名稱、型號、性能及安裝位置等給予說明；如果不具備實測條件，可以選用指南附錄二給出的推薦值，但在報告中應給予說明。

2.2凈購入電力和熱力排放

凈購入電力和熱力消費所對應的電力和熱力生產環節CO2排放量(E電/熱)可通過企業凈購入電力和熱力的活動水平數據(AD電/熱)乘以相應的排放因子(EF電/熱)獲得，即

E電/熱=AD電/熱·EF電/熱

(3)

式中，AD電/熱是核算年度內企業購買的總電量(熱力)扣除外銷電量(熱力)，以報告主體的電表和熱力表讀數為準，也可采用供應商提供的電費和熱力發票或結算單等憑證上的數據。EF電(t CO2/MWh)為企業所在區域電網的年平均排放因子，企業應按照所在區域選用國家主管部門公布的最新區域電網CO2排放因子。EF熱為熱力消費的排放因子，可使用推薦值(0.11 t CO2/GJ)，或者采用主管部門發布的官方數據。

2.3過程排放

過程排放是企業外購并消耗的石灰石煅燒發生分解反應產生的CO2排放量(E過程)，可由企業計量的石灰石實際消耗量(AD石灰石)及其排放因子(EF石灰石)求得，計算公式為：

E過程=AD石灰石·EF石灰石

(4)

式中,EF石灰石采用推薦值0.405 t CO2/t石灰石，其中石灰石原料的純度和分解率按95%計算。

2.4廢水厭氧處理排放

廢水厭氧處理過程產生的CH4排放量折算成CO2當量(ECH4_CO2e)，可由CH4排放量(ECH4)及其全球變暖潛勢值(GWPCH4)得到，其計算公式為：

ECH4_CO2e=ECH4·GWPCH4

(5)

式中,CH4排放量(ECH4)根據廢水處理量、處理過程去除的COD量、以污泥形式清除掉的有機物總量、CH4回收量及其排放因子(推薦值為0.125 kg CH4/kg COD)等數據獲得；CH4全球變暖潛勢值GWPCH4可取推薦值21，即減少1 t CH4排放相當于減少21 t CO2排放產生的溫室效應，詳見“指南”。

表2 兩個造紙企業2013年溫室氣體排放量匯總表 t CO2e

3 造紙企業溫室氣體排放核算結果分析

納入碳交易的造紙企業除應按照“57號文”要求分年度核算并報告其2013年、2014年和2015年的溫室氣體排放量及相關補充數據外，現在還需核算報告與核查2016年歷史排放數據，各地區目前正在有序開展相關工作。報送企業除報告年度溫室氣體排放總量外，還應分別報告其化石燃料燃燒排放量、凈購入的電力和熱力消費所對應的排放量、過程排放量、廢水處理的排放量，雖然造紙行業最終納入碳排

放權交易體系的碳排放總量僅限前三項排放量。對此，本課題采用上述核算方法，對華北地區兩個造紙企業(A和B)2013年度的溫室氣體排放量進行了核算，核算結果見表2。企業A設有自備熱電廠，主要消耗化石燃料種類有煙煤、汽油、柴油和天然氣，能量轉換環節產生的電力和熱力可以達到生產自給，還有部分剩余的電力和熱力外銷至其他企業，故表2中其凈外購電力和熱力對應的碳排放量為負值。企業B沒有自備電廠，能源結構相對比較簡單，生產用能源主要來自外購的電力和熱力，另外也消耗部分汽油、柴油和天然氣等化石燃料。計算采用的凈消耗量均由企業實測得到，廢水處理的總量和CH4回收量由企業實測得到，低位發熱量均采用“指南”的推薦值，電力消費的排放因子采用國家發改委公布的2012年華北電網平均CO2排放因子。

由表2可以看出，企業A溫室氣體排放總量為1614415 t CO2e，其中化石燃料燃燒排放量1797883 t CO2e，生產過程石灰石原料消耗所對應的排放量14947 t CO2e，廢水處理所對應的排放量10500 t CO2e，由于外銷電力和熱力抵消掉排放量208915 t CO2e。由于企業B不存在石灰石煅燒單元，因此不存在過程排放。企業B的生產過程主要依靠外購電力和熱力，這也是產生溫室氣體最多的排放源，為1651477 t CO2e，其次為化石燃料燃燒和廢水處理所對應的碳排放量，分別為2739 t CO2e和2730 t CO2e。

4 溫室氣體排放數據信息系統

為方便報告企業按照“指南”和“57號文”要求報送企業溫室氣體歷史排放數據和補充數據，國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心開發完成了“企業溫室氣體排放數據直報系統”，并分批次進行了多次測試工作，同時也在多個地區開展了直報系統培訓。該直報系統覆蓋直報企業名錄管理、溫室氣體數據填報、核算與核查、數據匯總分析與深度挖掘、溫室氣體排放數據發布等環節，便于實現企業量化、核算、報告，第三方核查和政府監管、分析、決策等流程的有效銜接和綜合管理，其數據填報基本結構和流程如圖2所示。

圖2 溫室氣體排放數據直報系統填報流程圖

企業填報基本信息之后，根據圖1所示的造紙企業溫室氣體核算邊界示意圖，進入配置核算單元，如果企業還包含造紙之外的其他行業時，應該細分核算單元，即每個核算單元對應一種活動，以便系統根據不同行業的核算方法進行核算。如果僅涉及造紙行業，則可不配置核算單元，直接進行配置核算行業，選擇“造紙和紙制品生產”，然后進行排放源配置環節確認核算邊界。對參與交易企業，系統可以根據上述核算方法和企業填報的活動水平AD數據和排放因子EF數據自動生成排放報告。對于系統之中沒有列出的非常規能源，其排放因子EF數據如果沒有缺省值，應對這些燃料品種的相關參數進行檢測和數據收集。如果該類燃料消耗量非常小，也可以不填報。該直報系統允許企業針對自己的情況，提出對指南或核算方法的修改建議，為相關部門改進優化核算方法提供參考依據，企業在填報時應給予重視。

5 結 語

開展溫室氣體排放核算、報告與核查是進行配額分配的重要參考依據，符合條件的造紙企業應按指南要求對其歷史碳排放量進行分年度(2013—2016年)核算與報告，并分別報告化石燃料燃燒排放量、過程排放量、凈購入的電力和熱力對應的排放量、廢水處理的排放量。除此之外，根據配額分配的需要，企業還須按照“57號文”附件3的要求核算并報告指南中未涉及的其他相關基礎數據，作為碳排放核算報告的附件同時報送。

為加強企業碳交易能力建設，國家主管部門聯合相關單位已開展了多場次的全國碳交易能力建設培訓，針對核算與報告指南、數據報送、配額分配等問題進行了解釋，并結合歐盟在碳資產管理和碳交易的先進經驗進行了介紹，但造紙企業參與程度和熱情并不高。對此，相關部門近期將專門面向造紙行業開展碳交易市場能力建設研討，以幫助相關造紙企業科學核算和規范報告溫室氣體排放數據、制定合理的企業溫室氣體控排計劃、積極參與碳排放權交易，從而實現造紙企業碳資產的有效管理與增值。

造紙行業為首批納入碳排放交易市場的高能耗輕工產業之一，還需要繼續大力推進節能減排技術的應用，同時還要積極探索向低碳生產模式發展的途徑和方式，例如通過不斷改善能源效率；優化能源結構，加快發展新能源，進一步提高生物質能源利用比例；推進碳捕集與封存技術(CCS)的應用；加強企業能源和碳排放管理體系建設，強化企業碳排放管理；實施低碳標桿引領計劃，推動造紙企業開展碳排放對標活動等措施，最大限度地減少碳排放。

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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；主要從事造紙工業過程優化與節能減排研究。

(責任編輯：馬 忻)