1、SHANDONG ELECTRIC POWER山东电力技术第50卷（总第307期）2023年第6期0引言2020 年 9 月，习近平总书记首次向世界宣告了我国的碳达峰碳中和目标。2021 年 10 月，中共中央、国务院要求，加强二氧化碳排放统计核算能力建设，提升信息化实测水平。二十大报告也再次提出，积极稳妥推进碳达峰碳中和，由能源双控逐步转向碳排放总量和强度双控制度。电力是碳减排的关键领域，电力碳排放占到全国碳排放总量的 40%，主要来自燃煤发电。而山东是全国煤电消费最多的省份，煤电碳排放量占到全省碳排放总量的 44%，高于基金项目：国家自然科学基金项目（61803233）；国网山东省电力公司
2、电力科学研究院自主研发项目“煤电机组深度调峰状态下碳排放特性分析研究”（ZY-2022-12）。煤电机组发电、供汽（热）碳排放分摊方法研究刘科1，张利孟1，赵中华1，苑丽伟2，张超3（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250003；2.山东鲁软数字科技有限公司，山东济南250000；3.山东科技大学，山东青岛266590）摘要：为明确煤电机组发电、供汽（热）碳排放分摊比例，提出一种基于分析的发电、供汽（热）碳分摊方法，并结合煤电机组实例，对该方法和基于供热比的碳分摊方法以及机组纯凝工况的发电碳排放强度数据进行对比分析。结果表明，基于分析的分摊法和纯凝工况的发电碳排放数据随运行负荷率
3、的变化规律一致，发电碳排放强度均随运行负荷率升高而降低，基于分析的分摊法更能反映机组真实的碳排放情况；基于供热比的分摊方法由于未考虑热量的品级，将更多的碳排放分摊给了供汽（热），发电分摊的碳排放量和强度均明显低于纯凝工况。研究结果可以为客观评价煤电机组供汽（热）工况下的发电碳排放强度、支撑煤电低碳调度、引导能量梯级利用提供参考。关键词：燃煤机组；分摊方法；碳排放中图分类号：TM611文献标识码：A文章编号：1007-9904（2023）06-0052-06Investigation on Allocation Method of Carbon Emission FromPower and St
4、eam/heat Supply of Coalfired UnitLIU Ke1，ZHANG Limeng1，ZHAO Zhonghua1，YUAN Liwei2，ZHANG Chao3（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.Shandong Luruan Digital Technology Co.，Ltd.，Jinan 250000，China；3.Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，Chi
5、na）Abstract：In order to calculate exactly the allocation of carbon emission from power and heat supply of coal-fired unit，anallocation method based on exergy analysis is developed.For the coal-fired unit case，this method and the allocation method basedon the ratio of heat-supply are used to calculat
6、e the carbon emission intensity of power generation，which are compared with thepure condensing condition.The results show that the change trend of carbon emission data of power generation for the calculationsof the allocation method based on exergy analysis and the pure condensing condition is consi
7、stent with the load rate.The carbonemission intensity of power generation decreases with the increase of load rate.The allocation method based on exergy analysis canbetter reflect the real carbon emission characteristics of the unit.The allocation method based on heating ratio does not considerthe g
8、rade of heat and allocates more carbon emissions to steam/heat supply，which results in the carbon emission intensity ofpower generation is obviously lower than that of pure condensation.These research results can provide reference for objectivelyevaluating the carbon emission intensity of power gene
9、ration under steam/heat supply conditions of coal-fired unit，supportinglow-carbon scheduling of coal power，and guiding the cascade utilization of energy.Keywords：coal-fired unit；allocation method；carbon emissionDOI：10.20097/ki.issn1007-9904.2023.06.00952全国总体水平。因此扎实做好电力碳排放核算监测工作，是保障山东乃至全国顺利实现“双碳”目标的重
10、要支撑1-6。燃煤机组不仅承担电力供应任务，同时也为工业用户提供蒸汽，为居民、企业提供采暖供汽。由于采暖需求的大周期性、工业用户的用汽波动性，机组在不同时刻用于发电和供汽（热）的蒸汽比例也有较大变化。如果不能公平公正分摊发电、供汽（热）的碳排放量，将造成机组发电碳排放强度的不合理跳变，为客观评价不同机组不同工况下的发电碳排强度带来困难，无法开展煤电机组低碳调度等方面的研究7-10，同时也无法客观评价不同位置抽汽参数机组供汽（热）的碳排放水平，指导机组清洁低碳供汽（热）。因此，客观公正的发电、供汽（热）碳排放分摊方法对电力低碳转型和清洁低碳供汽（热）具有重要意义。生态环境部于 2022 年 11
11、 月 3 日发布了 2021、2022 年度全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案（发电行业）（征求意见稿），对碳排放权交易配额计算时的发电、供热分摊方法做出了说明，该方法采用供热量修正系数进行计算，是一种基于供热比的发电、供汽（热）碳排放修正方法11-13。该方法所需核算数据较少，计算简单，现阶段具有较好的适用性和可推广性，但也存在一些问题。该方法在进行分摊时，更多地考虑发电、供汽蒸汽的热量多少，并不考虑蒸汽能量品质的差别，而对外供汽的蒸汽有的来自再热蒸汽，大多数来自中、低压缸抽汽或低压缸乏汽，蒸汽压力、温度等参数平均水平低于用来发电的蒸汽，但是虽然供汽（热）蒸汽的能量品级普遍较低，蒸汽
12、总热量却很高，如果仅考虑热量大小，那么供汽（热）分摊的碳排放量将明显偏大，对于乏汽供热机组而言情况将更加严重14-19。这也会导致煤电机组一旦增加供汽，其发电碳排放强度（单位发电量对应的碳排放量）就会显著降低，这将对电网低碳调度产生误导，低碳调度会优先调用相同工况下碳排放强度更低的机组发电，而实际上供汽（热）机组的能效水平并没有显著提升，碳排放强度变化仅来自发电、供汽（热）分摊算法的偏向。此外，这种分摊方法对不同供汽来源的机组同样不公正，使得采用更低参数供汽（热）的机组承担了更多的碳排放责任。例如，相同供热量时，背压供热机组与再热蒸汽供汽机组在该算法下供热碳排放量相同，但实际上由于后者供热参数
13、更高，从能量合理梯级利用的角度而言并不经济，其应当承担的碳排放量也更高，与该算法的结果恰好相反。综上，当前以供热比为基础的发电、供汽（热）分摊算法，一方面无法客观反映机组发电碳排放强度，支撑煤电低碳调度；另一方面也无法客观评价供汽（热）碳排放水平，引导开展能量梯级高效利用，不利于提高能量的整体利用水平。因此，以分析为基础，探索采用考虑能量品级差异的碳分摊方法对供汽（热）机组碳排放分摊进行计算。1碳排放分摊方法对比分析1.1基于供热比的分摊方法2021、2022 年度全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案（发电行业）（征求意见稿）提出的计算方法是基于供热比的分摊计算方法（以下简称方法一），发
14、电碳排放量 Ae为|Ae=QeBeFlFrFfFr=1-0.22aa=QhQ0（1）式中：Qe为机组发电量，MWh；Be为机组所属类别的发电基准值，t/MWh；Fl为机组冷却方式修正系数；Fr为供热量修正系数；a 为供热比；Qh为机组供汽（热）量，GJ；Q0为进入汽机的全部热量，GJ；Ff为机组出力系数修正系数，常规燃煤机组出力系数修正系数按照表 1 选取。表1出力系数修正系数机组出力系数F85%80%F85%75%F80%F75%修正系数1.01+0.0014（85-100F）1.007+0.0016（80-100F）1.015（16-20F）注：F为机组出力系数，即实际出力占额定出力的百分
15、比，%。供汽（热）碳排放量 Ah为Ah=QhBh（2）式中：Bh为机组所属类别的供热基准值，t/GJ。1.2基于分析的分摊方法机组碳排放量采用生态环境部发布的 企业温刘科，等：煤电机组发电、供汽（热）碳排放分摊方法研究53山东电力技术第50卷（总第307期）2023年第6期室气体排放核算方法与报告指南发电设施（2022 年修订版）中介绍的方法进行计算，具体为Ct=Bc 0.99 44/12（3）式中：Ct为煤电机组总碳排放量，t/h；B 为锅炉燃煤消耗量，t/h；c 为燃煤元素分析中碳元素含量占比，%。以抽汽供汽（热）机组为例，探索基于分析的电热分摊方法（以下简称方法二）。通过机组蒸汽各关键位
16、置的温度、压力、流量等数据计算机组总，包括过热蒸汽和再热蒸汽增加的。过热蒸汽Egr为Egr=Dgr()hgr-h0-T0()sgr-s0/3 600（4）再热蒸汽增加的Ezq为Ezq=Dzq()hzqc-hzqr-T0()szqc-szqr/3 600（5）锅炉出口总Et为Et=Egr+Ezq（6）式中：hgr为过热蒸汽焓值，kJ/kg；sgr为过热蒸汽熵值，kJ/（kgK）；Dgr为过热蒸汽流量，t/h；Dzq为再热蒸汽流量，t/h；T0为低压缸出口蒸汽温度，K；h0为低压缸出口蒸汽焓值，kJ/kg；s0为低压缸出口蒸汽熵值，kJ/（kgK）；hzqc为再热出口蒸汽焓值，kJ/kg；szqc为再热出口蒸汽熵值，kJ/（kgK）；hzqr为再热入口蒸汽焓值，kJ/kg；szqr为再热入口蒸汽熵值，kJ/（kgK）。机组对外供汽（热）蒸汽的Er0为Er0=Dr()hr-h0-T0()sr-s0/3 600（7）式中：Dr为供汽（热）蒸汽流量，t/h；hr为对外供汽（热）蒸汽焓值，kJ/kg；sr对外供汽（热）蒸汽熵值，kJ/（kgK）。机组发电部分应分摊的碳排放量 Aey为Aey=Ct(
