“双碳”目标下火电厂燃料标准化管理研究

张 丽，窦有权，柯文明

（1.国家能源聊城发电有限公司，山东 聊城 252000；2.国能南京煤炭质量监督检验有限公司，江苏 南京 210031）

面对全球气候日益变暖的紧迫形势，联合国制定了应对气候变化的一系列公约，我国政府积极响应，提出到2030年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降。到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上，碳中和目标顺利实现。我国“富煤贫油少气”的能源结构决定了煤炭在一次能源中占比过半。据中国电力企业联合会《2021年1～6月份电力工业运行简况》统计显示：全国发电装机容量22.6亿kW，其中燃煤发电10.9亿kW，同比增长2.5%，占比48.23%。目前，我国发电行业碳排放量约占全国碳排放总量的40%，火电企业是落实国家应对气候变化战略的重点行业。

1 “双碳”目标下火电厂燃料标准化管理的必要性

碳排放配额是指重点排放单位拥有的发电机组产生的二氧化碳排放限额，包括化石燃料消费产生的直接二氧化碳排放和净购入电力所产生的间接二氧化碳排放。碳排放配额的多少直接关系到电厂的经济利益，随着2021年7月16日全国“碳市场”上线交易的正式启动，“碳资产”被赋予了市场价值和流动性。但是目前，碳排放数据质量失真、失信问题突出。

在国家生态环境部碳排放报告质量专项监督帮扶中，发现了部分火电企业涉嫌主观数据弄虚作假、违规修改参数和数据、参数选用和统计计算不准确、质量控制不规范、质量管理失控、报告结论失真等问题。目前，大部分火电企业采用核算法计算碳排放量，碳排放数据需人工统计，数据量大，存在数据风险，缺乏信息化管理手段等问题，难免会出现因数据不规范而带来的经济损失。因此，碳排放精准管理将成为燃煤企业下一步工作的重点，2022新版温室气体核算方法与报告指南中直接使用燃料消耗量和收到基元素碳含量计算排放量，因此作为火电厂温室气体排放主要排放源的化石燃料——煤炭，其标准化管理因此也显得尤为重要。

2 火电厂碳排放工作重点及主要参数

2.1 碳核查工作流程（图1）及核查需要准备的文件清单（表1）

图1 火电企业碳核查流程图

表1 碳盘查和核查文件清单

2.2 化石燃料燃烧排放主要参数

单位热值含碳量及元素碳含量：单位热值含碳量单位——tC/GJ；元素碳含量单位——%，目前很多火电企业煤检实验室都配备了碳氢测定仪，可以开展碳氢实测，通常采用GB/T 30733《煤中碳氢氮的测定 仪器法》或DL/T 568《燃料元素的快速分析方法》测定。相较2021版指南，新指南直接使用燃料消耗量和收到基元素碳含量计算排放量，对于元素碳含量没有实测或者测定不符合要求的，则仍然参考2021版指南，使用单位热值含碳量和收到基低位发热量进行换算（收到基碳含量），并规定了相应的缺省值，即使用高限计算，这样会对企业造成较大经济损失。

因为碳元素检测大部分使用缩分样检测，缩分样检测无法直接获得收到基元素碳含量，可按以下方法使用空干基（公式①）或者干基碳含量（公式②）换算到收到基碳含量：

不同于CH4和N2O对燃烧技术的依赖性大，CO2排放取决于燃料含碳量，通常燃烧条件（燃烧效率、矿渣和炉灰等的碳残留）可以忽略不计。因此，规范开展燃料元素碳含量检测，做好燃料消耗量测定，是保证化石燃料燃烧碳排放量准确的关键。

综合样收到基全硫和月平均收到基全硫相对偏差应小于5%（收到基全硫大于1%），或绝对偏差小于0.05个百分点（收到基全硫小于1%）。

3 火电厂燃料标准化管理存在的主要问题及相关建议

3.1 存在的主要问题

国家能源集团大部分火电企业已经实现了燃料智能化改造，即通过若干个数据集成控制模块对计量设备（轨道衡、汽车衡、皮带秤）、皮带采样机PLC、煤样收集及分选封装设备、全自动制样机、化验数据自动上传、视频监控设备、存查样设备、智能取样设备、气动传输设备等进行实时数据采集、分析及处理，在管控中心建立大屏显示系统，通过燃料智能化监控中心完成燃料智能化全过程的监视和管理。

《企业温室气体排放核算方法与报告指南 发电设施（2022修订版）》（以下简称《指南》）中碳排放量主要由化石燃料燃烧排放和外购电力折算排放两部分组成，其中外购电力折算排放完全使用排放因子法，即购入使用电量×电网排放因子，由于我国的新能源发电比例不断提升，同时煤电效率不断提高，导致电网排放因子不断下降，电网排放因子由0.5839变更为0.5810，并且该数值后期也会不断变化。《指南》中碳氧化率、购入使用电量、电网排放因子等都可以简单准确地获取，碳排放数据质量的主要影响因素来自化石燃料的消耗量和化石燃料的收到基元素碳含量的计量。这两项关键数据在采集和获取中存在一定失真。主要反映在以下方面：

（1）入炉煤计量器具设备老旧、稳定性差、溯源难。皮带秤作为连续累计称重的自动衡器，其计量精度低于静态衡且耐久性较差，不能长期地保持设计精度，需要定期进行校准，但即便是定期校准，也难以保证皮带秤在两次校准周期内的计量精度。集团内入炉煤皮带秤普遍存在设备老旧、稳定性差、维护不到位等情况，大部分电厂使用的循环链码校验方式在JJG 195-2014《连续累计自动衡器（皮带秤）计量检定规程》已删除。皮带秤的日常运维和校验过程均缺少具体的校验操作方法和质量控制规范，导致计量准确性难以保证。

（2）实验室检测能力较弱，机构设置和人员配备不合理，未建立完整的质量管理验收体系，很多实验室技术管理不到位，尤其是“重入厂轻入炉”的想法普遍存在，导致入炉煤采制化质控差，数据波动大的现象时有发生。新版《指南》中对入炉煤元素碳含量测定提出了明确的要求，测定入炉煤元素碳含量所依托的采制化设备和操作方法已经很成熟，但采样、制样、化验流程复杂，不确定度分量较多；同时常规化验环节样品称量长期依赖人工操作，存在管控风险。一些新型制样、化验技术因缺少国家或行业标准，应用于贸易结算时不被采信；多数化验室未按《企业温室气体排放核算方法与报告指南 发电设施》要求取得CNAS或CMA资质，且缺少覆盖“人、机、料、法、环、测”的全面系统的质量控制规范。

（3）实验室缺乏相应的资质认可。根据《指南》要求，燃煤元素碳含量检测报告应由通过CMA认定或CNAS认可、且认可项包括元素碳含量的检测机构/实验室出具。2021版指南就对此提出了相关要求，在生态环境部2021年底开展的碳排放报告质量专项监督帮扶中，发现众多数据造假问题，通知明确了从2022年4月起，碳含量检测报告需加盖CNAS/CMA标识，对实验室资质要求进一步升级，要求从指南发布的次月就要有相关资质的保证，才能认可碳排放相关化验数据。

3.2 相关建议

3.2.1 加强入炉煤管理，规范开展燃料元素碳含量检测

2022版碳排放指南高度重视数据获取过程，对数据管理提出了明确要求，其中燃料消耗量部分明确了计量方式的选取优先序，且不能改变优先序，并对计量设备的准确度等级和校验提出了明确要求，以保证消耗量计量结果的准确性。作为火电企业要严格按照指南要求选用计量方式，定期做好入炉煤皮带秤或给煤机皮带秤维护校验工作，确保计量准确并留存详细记录。特别注意入炉煤量以实际测量值确定，每值测量，每日、月统计入炉煤量（扣除非生产用煤量）。共用皮带上煤的，要分机组统计入炉煤量。确保燃煤消耗量日数据累积量与月度、年度数据的一致性。非生产用煤量留存好相应的原始记录。每值开展入炉煤发热量、全水分、全硫等参数检测，按机组入炉煤量加权统计得到该机组日、月平均低位热值等相关参数，保持月平均低位热值等参数与相关日参数的逻辑关系，严格按照指南要求保留每值入炉煤分析样不少于60 g一年备查。

3.2.2 建设燃料验收管理标准化煤检实验室

为了应对日益严苛的数据要求，新建火电企业在建设初期即需把实验室的标准化管理配置考虑进去，建议从实验室的硬件到机构人员配置，严格按照CNAS要求进行建设。申请CNAS或CMA认可/认证，实验室由公司发文成立，名称要规范，通常由发电公司名称加煤检中心组成，实验室主任可由公司分管领导担任，同时实验室配有授权签字人、技术负责人、质量负责人等相关管理人员，授权签字人对学历、专业和岗位工作年限等要求较为严格，管理层要着重考虑人员自身条件及工作稳定性，不要频繁更换。已经运行的火电企业建议建立CNAS管理体系，并严格按照CNAS相关标准的要求进行体系建设编写质量手册和相应的程序文件，定期对质量活动进行内部审核，促进管理体系规范有序的运行。加强设备管理，建立设备和人员培训档案，定期开展实验室设备检定/校准的确认工作和设备的期间核查工作，采用能力验证方法来控制检测质量。为保证与国际接轨，CNAS检测实验室能力认可成为证明实验室燃煤元素碳含量检测数据可靠性的必要手段。同时根据《国家标准化发展纲要》对新一代信息技术和数字化转型形势下发展要求，实验室信息化建设、智能（物联网）终端认可、远程评审等工作成为CNAS检测实验室能力认可发展的必然要求。

4 结论

随着国家碳核查执法检查力度的不断加大，对火电企业碳排放相关工作提出了更加严格的要求，火电企业的燃料管理要做到领导层重视、转变观念、全员参与、“六要素”控制，持续提升火电企业燃料管理的标准化建设水平，确保碳排放报告的真实性、合规性、一致性和准确性，进一步提高碳排放报告质量，助力实现双碳目标，保证企业健康可持续发展。