一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法
本专利技术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。
技术介绍
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/T32151.1-2015)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，对已知水分(Mad)、灰分(Ad)、挥发分(Vdaf)、全硫(St,d)和发热量(Qgr,d)结果且挥发分(Vdaf)大于15％的各种烟煤，干燥基碳(Cd)含量可用公式(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：Cd＝35.411-0.341Ad-0.199Vd-0.412St,d+1.632Qgr,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。寻求一种基于工业分析、全硫、发热量数据的应用范围更广、平均误差更小的元素碳计算模型，从而提高发电企业碳排放计算的准确度意义重大。
技术实现思路
鉴于燃煤发电企业平均元素碳含量广泛缺失、现存经验公式适用范围相对狭小且发电企业普遍具有详尽准确的工业分析、全硫和发热量数据的客观情况，本专利技术的目的在于提出一种基于工业分析、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；该专利技术包括如下内容：一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法，包括如下步骤：步骤一：对燃煤发电企业实验室的入炉煤抽样，对抽样煤进行工业分析，检测其水分、灰分、挥发分以及固定碳，获得干燥基灰分(Ad)和干燥基挥发分(Vd)数据；对抽样煤进行全硫检测，即入炉煤中的有机硫和无机硫的总和，获得干燥基全硫(St，d)数据；对抽样煤的发热量进行测量，即单位质量入炉煤完全燃烧时放出的热量，获得入炉煤的高位发热量，也即干燥基发热量(Qgr，d)；步骤二：建立入炉煤中碳元素的计算模型，并根据所述入炉煤中碳元素计算模型建立燃料燃烧过程的碳排放模型；通过检测多家燃煤发电企业的入炉煤样本的水分(Mad)、灰分(Aad)、挥发分(Vad)、全硫(St,ad)和发热量(Qgr,ad)检测结果与第三方检测结果均满足再现性临界差要求，并以第三方对灰分(Ad)、挥发分(Vd)、全硫(St,d)和发热量(Qgr,d)以及碳(Cd)的检测结果为统计数据，得出月平均入炉煤元素碳含量的计算模型：Cd＝40.823-0.403Ad-0.219Vd-0.359St,d+1.496Qgr,d；入炉煤燃烧过程的碳排放计算模型如下：E燃烧—某年度企业边界内化石燃料燃烧产生的CO2，单位为tCO2；NCVi—第i月入炉煤的平均低位发热值(千焦/千克)；FCi—第i月入炉煤的消耗量(吨)；i—月份；OFi—第i月入炉煤的碳氧化率(％)；44/12—二氧化碳与碳的分子量之比；步骤三：根据所述燃料燃烧过程的碳排放模型计算发电企业碳排放量。E＝E燃烧+E脱硫+E电E—某年度企业边界内产生的CO2，单位为tCO2；E燃烧—某年度企业边界内化石燃料燃烧产生的CO2，单位为tCO2；E脱硫—某年度企业边界内脱硫过程产生的CO2，单位为tCO2；E电—某年度企业边界内外购电力产生的CO2，单位为tCO2。优选地，所述的基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法中的所述的月平均入炉煤碳元素含量Cd的计算的样本采用2011年至2015年某第三方机构抽查检测的80家燃煤发电企业的入炉煤样本，入炉煤碳元素含量计算模型的回归公式的技术指标为复相关系数R0.998，碳元素(Cd)剩余标准差0.531％，样本量为2765个。相比于MRV行业广泛采用的缺省值加权方法，本专利技术提出的方法平均偏差明显降低；相比于
技术介绍
中现有的经验公式(1)和公式(2)，本专利技术提出的方法适用范围更宽、差值平均值和标准偏差也更小。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。实施例：本专利技术提供了一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法，本专利技术所述方法包括以下步骤：步骤1)获取碳排放核算的相关参数；本专利技术获取相关参数的筛选原则为参数应满足获取耗时短、投入少、可批量检测、运营成本低的要求。更为关键的是，发电企业燃煤检测机构均应已严格开展分析检测，可提供准确、可靠的检测结果。本专利技术获取相关参数包括工业分析、全硫和发热量，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：对燃煤发电企业的入炉煤抽样，对抽样煤进行工业分析，检测其水分、灰分、挥发分以及固定碳，获得干燥基灰分(Ad)和干燥基挥发分(Vd)数据；对抽样煤进行全硫检测，即入炉煤中的有机硫和无机硫的总和，获得干燥基全硫(St，d)数据；对抽样煤的发热量进行测量，即单位质量入炉煤完全燃烧时放出的热量，获得入炉煤的高位发热量，也即干燥基发热量(Qgr，d)；步骤二：建立入炉煤中碳元素的计算模型，并根据所述入炉煤中碳元素计算模型建立燃料燃烧过程的碳排放模型；通过检测多家燃煤发电企业的入炉煤样本的水分(Mad)、灰分(Aad)、挥发分(Vad)、全硫(St,ad)和发热量(Qgr,ad)检测结果与第三方检测结果均满足再现性临界差要求，并以第三方对灰分(A

【技术特征摘要】
1.一种基于工业分析、全硫和发热量数据的碳排放核算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：对燃煤发电企业的入炉煤抽样，对抽样煤进行工业分析，检测其水分、灰分、挥发分以及固定碳，获得干燥基灰分(Ad)和干燥基挥发分(Vd)数据；对抽样煤进行全硫检测，即入炉煤中的有机硫和无机硫的总和，获得干燥基全硫(St，d)数据；对抽样煤的发热量进行测量，即单位质量入炉煤完全燃烧时放出的热量，获得入炉煤的高位发热量，也即干燥基发热量(Qgr，d)；步骤二：建立入炉煤中碳元素的计算模型，并根据所述入炉煤中碳元素计算模型建立燃料燃烧过程的碳排放模型；通过检测多家燃煤发电企业的入炉煤样本的水分(Mad)、灰分(Aad)、挥发分(Vad)、全硫(St,ad)和发热量(Qgr,ad)检测结果与第三方检测结果均满足再现性临界差要求，并以第三方对灰分(Ad)、挥发分(Vd)、全硫(St,d)和发热量(Qgr,d)以及碳(Cd)的检测结果为统计数据，得出月平均入炉煤元素碳含量的计算模型：Cd＝40.823-0.403Ad-0.219Vd-0.359St,d+1.496...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德臣，覃涛，周保中，郑张，郭振，秦亚琦，孙友源，任健，刘战礼，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33