我國化工行業碳排放評價核算問題與建議

張立杰 范 娜 郭 森

(1.中國寰球工程有限公司北京分公司;2.生態環境部環境工程評估中心)

0 引 言

共同應對溫室氣體導致的全球氣候變暖[1]已是世界各國共識。在環境影響評價(簡稱“環評”)中開展建設項目碳排放核算、建立碳排放評價指標體系,可以充分發揮環評的源頭控排作用[2-3],也是實現“減污降碳”源頭管控的重要抓手和有效途徑。

化工行業是我國CO2排放的主要來源行業之一,2020年我國化工行業CO2排放量占全國碳排放總排放量的4.9%～5.9%[4]。我國化工行業碳排放核算主要依據為《中國石油化工企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》(簡稱“發改委方法”)和GB/T 32151.10—2015《溫室氣體排放核算與報告要求 第10部分:化工生產企業》(簡稱“國標方法”),均適用于履約階段。已有的研究主要集中在碳排放核算邊界[5]、排放源識別[6-7]、影響因素[8]、能源效率[9-12]、減排措施和潛力[13-15]、估算模型[16-17]及減污降碳協同效應[18]等方面,針對環評階段的碳排放核算研究較少。

化工行業碳排放評價指標體系的研究主要集中在行業[19]、企業或項目[2]層面。陳亮等[20]提出了以能源活動溫室氣體排放為主的行業,以能耗限額標準進行溫室氣體排放控制的建議,并建議給出單位產品溫室氣體排放限定值及先進值。

與履約階段碳排放核算可獲得實測活動數據和排放因子不同,環評階段上述數據可獲得性和準確性均較低。為有效控制新增碳排放量、推動產業結構優化調整,亟需探索、建立環評階段國家層面統一的碳排放核算方法和評價指標體系,為碳達峰、產業結構優化轉型提供理論基礎和數據支撐。

1 研究方法

1.1 現狀研究

加拿大、英國、澳大利亞、美國、歐盟等制定了相關指南和法案,將溫室氣體年排放量納入環評[21]。另外,亞洲開發銀行、世界銀行等國際金融組織也要求其提供貸款或資金的項目,考慮溫室氣體排放的影響[22]。澳大利亞、英國、加拿大等每年會更新電力CO2排放因子[23],以更真實地反映碳排放情況。

2021年生態環境部要求7個省市開展重點行業建設項目碳排放環境影響評價試點,建立行業碳排放水平評價標準和方法。各試點地區和其他地區陸續發布了化工行業碳排放環境影響評價技術指南,見表1。

表1 我國石化化工行業碳排放評價核算方法及評價指標

1.2 核算方法

本文選取“發改委方法”“國標方法”、《廣東省石化企業二氧化碳排放信息報告指南(2023年修訂)》(簡稱“廣東省方法1”)、《廣東省石化行業建設項目碳排放環境影響評價編制指南(試行)》(簡稱“廣東省方法2”)、DB11/T 1783—2020北京市《二氧化碳排放核算和報告要求 石油化工生產業》(簡稱“北京市方法”)、SH/MRV-004-2012《上海市化工行業溫室氣體排放核算與報告方法(試行)》(簡稱“上海市方法”)6種方法開展案例項目的碳排放核算。

1.3 數據來源

本文核算中數據主要來源于“案例項目”環境影響評價報告書。

2 案例分析

2.1 案例概況

2010—2020年,煉油、乙烯、丙烯、對二甲苯產品的碳排放總量約占石化行業碳排放總量的55.06%。我國是全球第二大乙烯生產國和最大乙烯消費國[24]。選取我國某100萬t/a乙烯項目(簡稱“案例項目”)為本文核算對象。案例項目以丙烷等輕烴為主要原料,經蒸汽裂解、分離后生產乙烯、丙烯、混合碳四等及燃料氣、氫氣中間產物,下游配套建設環氧乙烷、聚乙烯、聚氯乙烯、環氧丙烷、苯乙烯等裝置。剩余副產燃料氣、氫氣外送。除工藝裝置外,工業過程碳排放還包括線性低密度聚乙烯地面火炬、環氧丙烷/苯乙烯尾氣催化氧化爐、環氧丙烷/苯乙烯廢液焚燒爐。

2.2 核算方法差異性分析

2.2.1 燃料燃燒排放

“國標方法”中規定“核算單元內產生又全部在核算單元內被直接用作燃料或生產原料的那部分副產品不視為碳源流”,“案例項目”無外購燃料,因此在“國標方法”中燃料燃燒排放量為0。

“發改委方法”“廣東省方法1”“上海市方法”中均給出兩種核算方法:含碳量法和低位熱值法,并以含碳量法優先?！鞍咐椖俊币勋@取燃料含碳量,故上述方法均采用含碳量法?！氨本┦蟹椒ā眱H給出低位熱值法,“廣東省方法2”優先采用“發改委方法”?！吧虾Ｊ蟹椒ā敝?乙烯、聚氯乙烯、環氧丙烷裝置內燃料燃燒排放已包含在工業過程排放中,故雖同樣采用含碳量法,其燃料燃燒排放量最小。

本文核算不考慮移動燃燒設施排放。

2.2.2 火炬燃燒排放

火炬燃燒排放包括正常工況和非正常工況排放。

“國標方法”中火炬碳排放在工業過程排放中核算?！鞍l改委方法”分別給出了正常工況和非正常工況火炬燃燒排核算方案;“廣東省方法1”“北京市方法”“上海市方法”將火炬列為固定焚燒設施或燃料燃燒排放;“廣東省方法2”則明確規定不考慮事故工況火炬排放?！鞍咐椖俊闭９r無連續火炬氣,故正常工況排放均為0。

2.2.3 工業過程排放

“國標方法”是以獨立法人企業為核算邊界,采用碳質量平衡法,不單獨計算各裝置的“過程排放”。其他5種方法均采用各裝置過程排放量之和,且分別給出各裝置的核算方法,主要有排放因子法、物料平衡、煙氣濃度法等。

1)乙烯裂解裝置工業過程排放

乙烯裂解裝置工業過程排放來自于爐管內壁結焦后的燒焦排放,“發改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”的核算方法相同,由燒焦尾氣的平均流量及其中的CO2、CO濃度計算獲得?！皬V東省方法1”還可使用碳質量平衡法?！吧虾Ｊ蟹椒ā辈捎门欧乓蜃臃?由乙烯產品產量和單位乙烯CO2排放因子計算獲得,結果中包含裝置內的燃料燃燒排放。

2)環氧乙烷、聚氯乙烯裝置工業過程排放

“發改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”均采用碳質量平衡法;“上海市方法”仍采用排放因子法,結果中包含裝置內的燃料燃燒排放。

3)其他設施工業過程排放

“發改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”“上海市方法”均采用碳質量平衡法。

4)委托第三方處置廢棄物排放

“上海市方法”明確將委托第三方進行危險廢棄物焚燒處理的排放納入項目的過程排放,其他5種方法均作為碳流出,不計入項目的排放總量。

2.2.4 外購電力、熱力間接排放

6種方法均采用排放因子方法。2023年生態環境部統一了電力CO2排放因子為0.570 3 t CO2/(MW·h)。2022年上海市更新了熱力排放因子為0.06 t CO2/GJ。

“案例項目”6種核算方法的差異性分析見表2。

表2 “案例項目”6種核算方法差異性分析

2.3 核算結果

6種核算方法工業過程排放的核算結果見表3。由表3可見,6種核算方法總排放量核算結果“國標方法”最大,“上海市方法”最小。二者差值為100.79×104t CO2/a,占最大核算結果的25.23%。其中直接排放核算結果最大差值為42.4×104t CO2/a,占最大核算結果的22.2%;間接排放核算結果最大差值為73.37×104t CO2/a,占最大核算結果的35.1%。

表3 案例項目6種核算方法結果 104 t/a

直接排放6種核算方法核算結果差異,主要是由排放源、核算方法和排放因子的差異造成。燃料燃燒核算結果差異是由核算方法和排放因子不同引起的:“國標方法”和“上海市方法”的燃料燃燒碳排放全部或部分在工業過程中計算;“發改委方法”“廣東省方法1”和“廣東省方法2”的核算方法相同、排放因子不同;“北京市方法”與上述3種方法的核算方法不同,采用的低位熱值法。工業過程核算結果差異主要是由方法差異引起的,“國標方法”采用的是全廠碳質量平衡法、“上海市方法”采用的是裝置排放因子法(包含裝置的燃料燃燒碳排放)。

間接排放6種核算方法核算結果差異,主要是凈外購熱力排放量核算中排放因子的不同引起的。其中,“國標方法”“發改委方法”“廣東省方法2”和“北京市方法”中電力排放因子一致,“廣東省方法1”的電力排放因子為0.10 t CO2/GJ,“上海市方法”的電力排放因子為0.06 t CO2/GJ。

3 分析與討論

3.1 核算方法選取

“案例項目”建成投產后,該企業利用剩余乙烯、丙烯為原料,新建聚乙烯、聚丙烯裝置?，F行所有核算方法的報告主體均指“具有溫室氣體排放行為的獨立法人企業或視同法人的獨立核算單位”。根據生態環境部《關于加強企業溫室氣體排放報告管理相關工作的通知》(環辦氣候〔2021〕9號)附件1,“案例項目”碳排放核算應采用“發改委方法”。但單獨新建聚乙烯、聚丙烯項目,根據“國標方法”的適用范圍,應采用“國標方法”。聚乙烯、聚丙烯為企業的改擴建項目,與“案例項目”屬于同一報告主體,理論上應采用一種核算方法。企業是選擇兩種方法分別核算還是選用某一種方法核算存在爭議,宜進行統一。

6種核算方法在核算內容、量化公式及排放因子選取上均有所不同,導致核算結果差異較大,造成環評階段石化化工行業碳排放可對比性差?？紤]到環評階段碳排放核算活動數據和排放因子的可獲得性和準確性低,宜選取核算結果較大的“國標方法”,在項目前期對碳排放量初步核算,有利于建設項目制定碳中和、碳達峰的路徑和方案,同時避免對履約階段碳排放核算造成困擾。

3.2 工業過程排放主要貢獻源分析

案例項目6種核算方法結果見表3,由表3可見,“發改委方法”“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”中,工業過程排放占比前兩位的分別為PO/SM焚燒爐、環氧乙烷裝置,占比分別為68.13%、22.30%,合計90.43%;“上海市方法”中占比前四位的分別為乙烯裝置、PO/SM焚燒爐、聚氯乙烯、環氧乙烷裝置,占比分別為72.75%,11.54%,8.45%和6.96%,合計99.70%?？梢?石化企業工業過程排放相對集中,識別工業過程的主要排放裝置,有針對性的采取減排措施可取得較好的減排效益。

3.3 外委廢棄物焚燒核算

目前僅有“上海市方法”將委托第三方對危險廢棄物進行焚燒處理產生的碳排放單獨列出,且納入直接排放量。其他5種方法CO2排放核算范圍均不包含上述外委焚燒處置危險廢物的碳排放。

《國家發展改革委辦公廳關于印發省級溫室氣體清單編制指南(試行)的通知》(發改辦氣候〔2011〕1041號)明確了固體廢物處置的CO2排放納入廢棄物處理溫室氣體排放清單。因此,企業固體廢物委托第三方處置導致的CO2排放均納入固廢處置單位核算范圍?！鞍咐椖俊弊越ǚ贌隣t處置固廢排放的CO2為16.8×104t/a。如委托第三方處置,這部分的CO2排放量在其他5種核算方法中將不再核算,碳排放總量減少,這將會降低企業自建焚燒設施的積極性。與國家和地方為不擠占公共環保資源和減少運輸環節環境風險而鼓勵的“危險廢物產生量較大的鋼鐵、石化等企業自建危險廢物處理處置設施”的要求存在沖突。

3.4 電力排放因子

“廣東省方法1”“廣東省方法2”“北京市方法”“上海市方法”給出的電力CO2排放因子分別為0.637 9,0.610 1,0.604,0.42 t CO2/MW·h。2023年生態環境部統一電力CO2排放因子為0.570 3 t CO2/MW·h。本文認為,統一電力CO2排放因子有利于環評階段項目CO2排放核算的橫向對比,但卻無法準確反映項目所在地真實電力排放水平。

4 結論與建議

1)建立統一的環評階段碳排放評價核算方法

環評階段建議以企業為核算邊界,采用全廠碳質量平衡方法核算項目的工業過程碳排放。既可避免因不同核算方法導致的結果差異,也可免除同時有石油化工和化工產品生產的企業核算方法的選擇困擾。同時,碳質量平衡法可以涵蓋無組織源碳排放量,對我國碳達峰目標判斷更具指導意義。對于改擴建項目,可采用改擴建前后企業碳排放量的差值作為改擴建項目新增碳排放量。

2)建立裝置層面碳排放評價指標

根據碳排放源識別結果選取重點碳排放裝置,采用碳質量平衡方法進行裝置層面的碳排放核算。并在項目層面碳評價指標基礎上,增加裝置層面碳排放評價指標。裝置的碳排放核算邊界參考國家已發布的強制性能耗限額標準。建立裝置層面碳排放評價指標,可以從根源解析石化化工行業碳排放關鍵貢獻環節,對行業減排重點的確定及政策的制定有重要的意義。

煉油裝置可分不同原油加工規模,給出單位原油碳排放基準值,化工裝置據工藝技術特點或產品類型等,給出不同工藝或產品類型等的單位產品碳排放基準值,以考核生產裝置碳排放強度。

3)將外委廢棄物焚燒產生碳排放納入間接排放

建議將企業廢棄物外委第三方焚燒處置產生的碳排放納入企業的間接排放,計入企業碳排放總量。后續研究建立統一的廢棄物外委焚燒處置的碳排放核算方法。

4)動態更新電力碳排放因子

建議每年動態更新我國各區域電網電力排放因子,以反映各區域最新能源結構和碳排放水平。