為了充分了解目前燃煤電廠碳計量現(xiàn)狀，從燃煤電廠碳計量標(biāo)準(zhǔn)、政策和方法進(jìn)行綜述。我國目前尚缺少完整的碳核算體系，實測法處于初步發(fā)展階段，缺少碳核算數(shù)據(jù)庫，標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善；排放因子法應(yīng)用范圍最廣，但誤差較大，物料衡算法利用碳平衡計算燃煤電廠碳排放量，計算繁瑣；實測法直接測量煙氣流量與煙氣中CO2濃度，在我國政策推動下快速發(fā)展；生命周期法可擴(kuò)大核算邊界；模型法可直接預(yù)測碳排放量或元素碳含量，彌補(bǔ)關(guān)鍵核算數(shù)據(jù)缺失問題。實測法精度一般高于核算法，闡明兩者誤差來源，最后從碳交易市場發(fā)展、不確定來源探究、碳排放政策法規(guī)制定等方向進(jìn)行展望。

雙碳目標(biāo)下燃煤電廠碳計量方法研究進(jìn)展

王萍萍，趙永椿，張軍營，熊  卓

華中科技大學(xué) 煤燃燒國家重點實驗室

研究背景

碳排放統(tǒng)計核算是科學(xué)制定國家政策、評估考核工作進(jìn)展、參與國際談判履約等數(shù)據(jù)依據(jù)，出統(tǒng)一規(guī)范的碳排放統(tǒng)計核算體系是“雙碳”目標(biāo)達(dá)成的關(guān)鍵一環(huán)。目前我國規(guī)范統(tǒng)一的碳計量技術(shù)與歐美等國家先進(jìn)水平仍存在較大差距，通過研究歐美等國家的溫室氣體管理機(jī)制可對我國電力行業(yè)碳排放統(tǒng)計核算提供思路。傳統(tǒng)的碳核算方法由于排放因子的選取存在較大誤差，統(tǒng)計的核算數(shù)據(jù)質(zhì)量有待加強(qiáng)，多數(shù)燃煤電廠未安裝CO2在線監(jiān)測設(shè)備，缺少在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，碳核算體系不完善。探究適合中國燃煤電廠的碳排放監(jiān)測、報告與核查制度是我國電力行業(yè)碳減排的前提，對“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成具有重要意義。

研究內(nèi)容

介紹了國內(nèi)外碳核算標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)政策，相比歐美等發(fā)達(dá)國家，我國目前尚缺少完整的碳核算體系，實測法處于初步發(fā)展階段，缺少碳核算數(shù)據(jù)庫，標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善；基于核算法和實測法分別介紹了目前燃煤電廠碳計量的排放因子法、物料衡算法、實測法、生命周期法和模型法的發(fā)展現(xiàn)狀，并對其優(yōu)缺點和適用范圍進(jìn)行總結(jié)；論述了核算法和實測法數(shù)據(jù)對比現(xiàn)狀，闡明核算法的誤差來源主要來自排放因子和凈熱值等數(shù)值的選取與測量，實測法的誤差來源主要為煙氣流量和CO2濃度測量，實測法的精度一般高于核算法。最后，從碳交易市場發(fā)展、不確定來源探究、碳排放政策法規(guī)制定等方向進(jìn)行展望。

研究結(jié)論

1）我國尚缺少完整的碳計量體系，實測法尚處于初步發(fā)展階段，缺少完整的碳核算數(shù)據(jù)庫，標(biāo)準(zhǔn)及政策有待完善。

2）針對國際上流行的碳計量方法，排放因子法應(yīng)用范圍最廣，計算過程較簡單，但若直接運(yùn)用IPCC指南的排放因子缺省值計算我國燃煤電廠碳排放，誤差較大；物料衡算法應(yīng)用較多，利用碳平衡計算燃煤電廠碳排放量，計算中間過程較多，需完整數(shù)據(jù)才可獲得準(zhǔn)確的碳排放量；實測法與其他計算方法不同，可直接測量煙氣中CO2濃度與煙氣流量，理論上可獲得更準(zhǔn)確的碳排放數(shù)值，在我國政策推動下快速發(fā)展；生命周期法可加入電力生產(chǎn)階段的上下游碳排放，故可以擴(kuò)大核算邊界；模型法可直接預(yù)測碳排放量或預(yù)測關(guān)鍵碳排放數(shù)據(jù)——元素碳含量，彌補(bǔ)了關(guān)鍵核算數(shù)據(jù)缺失問題。

3）通過對比發(fā)現(xiàn)核算法的誤差來源主要來自排放因子和凈熱值等數(shù)值的選取和測量，實測法的誤差來源主要為煙氣流量和CO2濃度的測量，但實測法一般優(yōu)于核算法。我國摻燒現(xiàn)象嚴(yán)重，因此，加快實測法的發(fā)展是未來發(fā)展趨勢。

4）從碳交易市場發(fā)展、不確定來源探究、碳排放政策法規(guī)制定等方向進(jìn)行展望，以期為制定中國特色的燃煤電廠碳排放計量方法體系提供參考。① 我國火電行業(yè)須加快碳計量方法發(fā)展和碳數(shù)據(jù)庫完善，促進(jìn)我國碳交易市場的發(fā)展，構(gòu)建完整的碳計量方法標(biāo)準(zhǔn)體系；② 深入探究核算方法的不確定來源，優(yōu)化核算法和在線監(jiān)測法；③ 基于全流程碳平衡原理，探究核算法與在線監(jiān)測法的之間耦合關(guān)系，建立數(shù)據(jù)對比方法，提高碳排放核算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；④ 制定相關(guān)的政策法規(guī)制度，規(guī)范電廠碳計量方法流程，保證碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量，形成中國特色的統(tǒng)一規(guī)范的燃煤電廠碳排放統(tǒng)計核算體系。

重要圖表

圖1 美國發(fā)電機(jī)組碳核算方法應(yīng)用情況

圖2 碳排放管理標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)分類

圖3 燃煤電廠碳流通

圖4 燃煤電廠不同生產(chǎn)階段的碳排放源

引用格式：

王萍萍，趙永椿，張軍營，等.雙碳目標(biāo)下燃煤電廠碳計量方法研究進(jìn)展[J].潔凈煤技術(shù)，2022,28(10):170-183.

WANG Pingping, ZHAO Yongchun, ZHANG Junying，et al.Research progress on carbon measurement methods of coal-fired power plants under the background of carbon neutrality[J].Clean Coal Technology，2022,28(10):170-183.

通訊作者

趙永椿教授，博士生導(dǎo)師，國家“萬人計劃”青年拔尖人才，華中科技大學(xué)學(xué)術(shù)前沿青年團(tuán)隊負(fù)責(zé)人。煤燃燒國家重點實驗室副主任、國家環(huán)境保護(hù)燃煤低碳利用與重金屬污染控制工程技術(shù)中心主任，美國大氣污染物管理協(xié)會AWMA會員等。先后主持國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然基金項目、科技部重大國際合作項目等課題近20項。獲湖北省發(fā)明一等獎等獎項4項。獲得國家發(fā)明專利授權(quán)9項。發(fā)表學(xué)術(shù)論文140余篇，被評為愛思唯爾2020年中國高被引學(xué)者。合作撰寫英文著作3部、中文著作3部。

作者簡介

王萍萍，華中科技大學(xué)研究生二年級在讀，主要從事碳計量、低碳和新能源高效精準(zhǔn)智能化計量檢測技術(shù)研究，參加國家重點研發(fā)計劃“引領(lǐng)典型行業(yè)率先碳達(dá)峰的質(zhì)量基礎(chǔ)協(xié)同控制技術(shù)體系研究與應(yīng)用”，獲得“三好研究生”等榮譽(yù)稱號。

課題組簡介

非常規(guī)污染物控制團(tuán)隊課題組負(fù)責(zé)人為張軍營教授，依托于華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院和煤燃燒國家重點實驗室，長期致力于燃燒污染物的排放控制機(jī)理研究及技術(shù)開發(fā)，并取得了豐碩的成果。近年來課題組圍繞燃煤非常規(guī)污染物PM2.5、汞等重金屬、CO2等的排放與控制，開展超細(xì)顆粒物化學(xué)團(tuán)聚、飛灰廢棄物脫汞、CO2光催化轉(zhuǎn)化以及多污染物聯(lián)合脫除與控制等實驗室機(jī)理研究與工業(yè)示范。

  本團(tuán)隊現(xiàn)有教授2人，講師1人，博士后1人，博士生6人，碩士生18人，共發(fā)表論文300余篇，申請發(fā)明專利50余項。課題組承擔(dān)多項國家自然科學(xué)基金（包括重大項目課題、優(yōu)秀青年基金、重點國際合作項目、面上項目等）、國家重點研發(fā)計劃項目課題、科技部重大國際合作項目等研究任務(wù)，取得了豐厚的成果。化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)使得顆粒物排放濃度下降50%以上，實現(xiàn)低成本超低排放，先后登上“科技日報”、“中國電力報”、“中國能源報”等；提出了利用飛灰磁珠脫汞的新思路，實現(xiàn)以“廢”脫“毒”，獲得發(fā)明專利授權(quán)2項，多次在環(huán)境科學(xué)類TOP1國際權(quán)威期刊發(fā)表文章；美國Princeton University教授Andrew B.Bocarsly在權(quán)威綜述國際期刊Chemical Reviews上大段正面引用我們對CO2轉(zhuǎn)化的催化劑制備和結(jié)果。