华电集团碳排放管理的创新与实践

编者按

随着世界工业化与市场化进程的快速推进，由温室气体排放增加引发的全球气候变暖、生态破坏、环境污染等诸多问题严重影响着城市经济增长与居民生活健康。在凸显“能源门槛”与“生态门槛”的双重约束下，“低排放，低污染，低能耗”的“低碳经济”理念逐渐受到重视。

党的十八大以后，生态文明建设被纳入国家“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局；十九大报告明确提出，我国要“引导应对气候变化国际合作，成为全球生态文明建设的重要参与者、贡献者、引领者”。

近十年来，我国电力行业通过技术创新和结构调整，发电效率和新能源装机比例不断提升，技术减排和结构减排均取得了显著成效，有效削减了电力行业碳排放强度。

但随着技术减排空间不断收窄，碳市场建设逐步提速，碳减排和碳交易的成本必然持续走高。在能源转型、供给侧结构性改革，以及经济由高速向高质量发展转轨的关键时期，探索更经济、更有效的碳减排途径，既关系着电力企业，特别是大型发电企业利润增长点和核心竞争力的提升，也关乎着电力行业高质量发展，以及国家产业结构调整进程。

当前，全国碳排放权交易市场正处于建设阶段，为发电企业提供了很好的窗口期。中国华电集团根据国内碳排放现状和政策，针对企业碳排放现状及存在的问题，就碳排放管理模式创新的关键内容进行深入分析，率先编制碳排放专项规划，以全口径供电碳排放强度作为碳排放主要控制目标，并在全系统推行元素碳含量实测，建立了完善的碳排放数据管理体系。

通过在下属120余家火电企业、26家区域公司的全面推广应用，对该公司碳排放管理工作提质增效、绿色低碳高质量发展起到了良好的推动作用。同时，各项成果的有效实施，有利推动了国家和行业政策的规范与完善，成为能源转型和绿色低碳发展中“央企贡献”的生动注脚，也正因如此，《低碳发展理念驱动下中国华电碳排放管理创新与实践》荣获了中国电力企业联合会电力创新奖2019年度管理创新大奖。

为深入挖掘“华电方案”的工作方法，形成可复制的管理路径，项目课题组现就低碳排放实施路径和管理创新举措进行深度剖析，以“华电范本”持续推进完善我国碳排放管理体系、技术体系的推广、应用和升级，以企业实践助推能源转型和电力高质量发展，为我国履行和应对气候变化国际承诺贡献力量。

“碳约束”给电力行业带来挑战，也蕴含机遇

随着《巴黎协定》的正式生效，以及我国能源转型进程的不断推进，近年来国家陆续出台了系列宏观政策，贯彻和践行绿色、清洁、低碳发展理念。

在党的十九大和第十三届全国人民代表大会上，将绿色发展理念、生态文明建设等写入党章和宪法，为生态文明建设提供了强大的精神指引和有力法治保障。在国务院《“十三五”控制温室气体排放工作方案》中明确提出，2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2015年下降18%，碳排放总量得到有效控制，并对大型发电集团提出明确的碳排放控制目标；同时在两部委《电力发展“十三五”规划》中也提出，到2020年煤电机组二氧化碳排放强度下降到865克/千瓦时左右。

为了实现既定目标，2017年12月19日，国家发改委宣布正式启动建设全国碳排放权交易体系。碳市场的启动对重点排放企业在排放监测、报告和核查（MRV）、配额分配及年度履约等方面提出了一系列具体要求。在以煤为主的世界第一大能源消费国，这些新变化、新要求对于电力企业来说既是创新发展机遇，也带来了经营和未来发展的挑战。

一方面，碳市场机制无疑会助推清洁能源发展及节能降碳技术推广，使得非化石能源的投资以及一些节能降碳技术的推广获得相对的比较优势，促进电力行业由高能耗、高排放的电源结构向低能耗、低排放的电源结构发展，实现行业低成本碳减排；另一方面，碳排放成本将增加火电机组发电成本，电力行业碳排放零成本时代即将宣告结束，火电企业生存更加困难，特别是老旧机组面临被淘汰的严峻局面。

当前，电力行业进入发展的换挡期，面临碳市场机制倒逼能源结构调整和转型升级的巨大挑战。从国外一流发电集团的经验来看，为积极应对碳排放控制，国外典型能源集团均采取了切实可行的举措来控制碳排放。

首先，美国和欧盟的大型电力企业均已制定了中长期碳排放强度或总量控制目标，如意大利国家电力公司、法国电力、莱茵集团和杜克集团均设定了2020年发电碳排放强度目标，同时，法国电力、莱茵集团和杜克集团还设定了2030年碳排放总量控制目标。

其次，国外典型能源企业在不断优化能源结构、逐步淘汰小容量火电机组、积极推进新能源和可再生能源技术应用的基础上，不断研发碳减排技术，如法国电力长期致力于开展碳捕集与封存（CCS）技术的研究，通过实验发现及解决CCS技术实施过程中的问题，推进火电厂CCS的示范。

最后，为应对碳排放管控带来的挑战，国外主要发电集团通过设置专门的碳排放管理机构或部门，从集团层面掌握全集团碳排放状况，规模化、专业化管理和运营集团碳资产。如法国电力有专门部门统筹管理碳配额，将碳配额市场的波动纳入集团的风险管理，并拥有良好运行的风险监控系统，可以对碳配额市场及能源市场的运行状况进行及时分析，并对所有控排企业设定相关风险的指标阈值，降低履约风险。莱茵集团在原有的环境保护管理部门下增设了气候保护的专门机构，并将单位发电量的二氧化碳排放作为关键强度指标（KPI）纳入对电厂的考核。

正如硬币有正反两面，“碳约束”无疑会在短期内推高发电成本，但是从长远来看，对于发电企业在技术改进，以及管理的广度和深度上都有正向激励作用，大型发电集团需要紧抓这一低碳转型战略期。国外典型发电企业在低碳发展目标、积极应对碳市场方面的举措，对于我国电力系统碳减排，以及发电企业创新碳排放管理体系有着重要的借鉴意义，同时也为国内发电企业建设成为具有全球竞争力的世界一流能源企业带来启发和可供借鉴的经验。

以完善的碳排放管理体系 推动企业低碳转型

近几年，由于受到燃料成本价格不断攀升，以及环保改造投入持续加大的影响，煤电企业生产经营压力陡增，除此以外，发电企业还要面对技术性节能减排空间不断收窄的趋势，以及日益增长的碳管控要求，因此，建立低碳发展规划目标体系是对大型发电集团低碳发展具有方向性、全局性、长期性、可行性的谋划，是企业在外部环境不断变化的情况下提升市场核心竞争力，实现绿色、低碳、可持续发展的关键。

根据国内外典型发电企业调研情况，结合企业发展实际，华电集团探索构建出了适合华电发展特点，具有科学性、全面性、系统性的碳排放目标体系。该目标体系分为结构指标、排放指标和市场指标三类，其中包括约束性指标和预期性指标两种，共九个评价参数。

考虑到国家考核指标的设定和集团低碳发展需要，将九个评价参数中全口径供电碳排放强度、零碳排放发电量占比和非化石能源装机占比作为碳排放控制目标。其中全口径供电碳排放强度为核心控制目标，表征集团单位全口径供电量排放的碳排放量，零碳排放发电量占比为非化石能源发电量占总发电量的比例，非化石能源装机占比为非化石能源装机占总装机的比例。

在碳排放控制目标的引领下，遵循“公平、效率和自上而下与自下而上相结合”的原则，综合考虑区域存量装机结构、资源禀赋及经济发展阶段，针对煤电存量装机比例高、低碳资源缺乏、经济发展相对落后的区域，碳排放限制适当放宽；同时按照“产出最大化”原则，单位碳排放产生GDP越大的区域得到更多的碳排放空间。

同时，综合时间维度和空间维度的权重，按照时间序列科学合理确定区域公司碳排放控制目标限制，根据区域公司电源、电量和能耗指标，设置各区域碳排放强度限制，对各区域“十三五”及中长期低碳目标进行分解落实，打通了碳排放目标与区域发展规划的联系。

通过近几年碳排放目标分解落实，华电集团装机清洁化在盘活存量和做优增量上都取得了明显的成效。从增量上来看，清洁能源装机占比由2010年的24.8%上升至目前的40.4%，其中水电和天然气发电装机居国内同类型企业之首，2011-2018年，通过结构调整累计减排二氧化碳达3.9亿吨。

从存量角度来看，近三年，华电集团年均投入约85亿元推进煤电机组节能减排升级改造，机组能耗持续下降，同时积极推进存量煤电机组供热改造，拓展供热业务，保障电力需求过剩条件下供暖期机组发电利用小时，降低机组能耗，减少碳排放。

与此同时，华电系统主动减量，大力淘汰落后煤电产能，“十三五”以来累计关停高能耗、高排放小火电356万千瓦，占全国下达关停计划规模的16%。通过一系列结构的优化，华电集团火电机组煤耗由2010年的328.2克/千瓦时下降到2018年的300.3克/千瓦时，2011-2018年，通过节能降耗累计减排二氧化碳达1.1亿吨。

尽管当前降低能耗的难度不断增加，但通过碳排放专项规划实施，2016-2018年三年，集团依靠结构调整和节能降耗减排二氧化碳3亿吨，超过“十二五”期间减排量，其中结构调整贡献度80%，节能降耗贡献度20%，集团公司总体减排成效显著。

同时，各区域公司通过应用碳排放目标分解落实方法，有力指导和促进了区域公司电源、电量结构整体布局和优化，有效降低区域公司碳排放水平。减排效果的显著提升，更加坚定了华电集团走绿色低碳发展路线的理念。

充分发挥信息化优势 构建碳排放数据管理体系

挖掘碳排放数据价值，提升碳排放数据质量，是应对全国碳排放市场交易的重要基础，也是加强碳排放管理水平的重要因素。在构建碳排放专项规划和低碳发展规划目标体系时，华电集团充分发挥自身优势，构建更为完善的碳排放数据管理体系。

2015年初，华电集团充分调研下属火电企业碳排放核算数据监测情况，发现绝大部分火电企业没有开展入炉煤元素碳的实测工作。同时，通过对国家发电企业温室气体排放核算和报告指南深度研究，以及火电企业入炉煤化验的深入调研，发现对火电企业入炉煤元素碳检测没有明确的规范，在制样方式、操作规范、数据处理要求等方面也缺乏技术支持性文件的指导，无法广泛推行元素碳的实测工作。

时下，提早精准研判实测数据取代缺省数据、元素碳含量实测是准确核算排放的关键，华电集团提出一套具有普遍推广性的“元素碳检测技术指导书”，对燃煤发电企业入炉混合煤样（入炉综合煤样）元素碳检测从月度缩分样制样、缩分样关键指标化验（包括元素碳、元素氢、水分等指标）、数据处理（基准转换参数选取）等方面，明确了碳排放核算要求下的元素碳检测规范，实现全系统元素碳含量实测的全覆盖，制定了以元素碳含量实测为核心的温室气体统计核算制度，有效保证了碳排放数据的准确性，保障了华电集团从容应对以实测数据为报告依据的碳市场形势。

元素碳全覆盖的工作实效，规范了系统内统计核算方法，提高了碳排放数据的准确性，避免了集团火电企业碳排放量被高估的风险，降低了企业碳排放履约成本，有效保障了企业的利益。以2018年为例，若华电集团未超前开展实测，经第三方核查后其年度排放量将被严重高估，相对于在目前碳排放量的基础上将增加20%以上，预计可为集团减少利润损失20亿元以上；对外为生态环境部制定相关政策提供数据支撑，使中国华电成为唯一被生态环境部函调要求提供元素碳实测数据支持的支撑单位。

通过该项工作的开展，一方面发现了国家发电企业温室气体核算和报告的不足，为后续核算标准的制定提供了具体的思路和建议，极大推动了国家发电企业温室气体核算和报告标准的研究与完善；另一方面，使得国家层面掌握了目前火电企业元素碳实测工作开展的情况、以及缺省数据和实测数据之间的差异性，推动了国家层面加快发电行业燃煤机组元素碳实测工作，并已落实实施。

基于元素碳实测工作的全面开展，华电集团从管理体系和制度规范等方面深度优化碳排放数据管理模式。按照“集团抓总、区域坐实、基层强基”的工作思路，于2016年编制并印发《发电企业温室气体排放统计核算管理办法》，并于2017年进行了修订，推动专人负责碳排放统计核算工作，建立了自下而上的三级数据保障机制，确立三级管理体系，明确火电厂负责碳排放月度数据和年度报告的统计和报送，二级公司负责月度数据和年度报告审核和汇总上报，华电电科院作为集团公司技术支撑单位负责月度数据的审核和指导职能，集团公司创新发展部作为归口管理部门，负责制度制定和总体协调，真正实现碳排放核算过程检测有要求、核算有标准、报送有规范、业务有支撑、管理有成效。

此外，为保障统计核算管理办法的落实，华电集团以信息化手段作为重要抓手，按照国家碳市场建设进展及各级单位碳排放管理需求，以碳排放数据管理为核心，构建了基于生产实时数据的碳排放管理信息系统，并于2019年全面上线，系统通过设定标准化的业务流程和规范化的统计核算方法，有效保障了数据的准确性和统一性，减少基层企业工作量80%以上，切实提高了碳排放管理工作效率。

以技术创新为引领 挖掘碳减排潜力

长久以来，关于“去碳化”“去煤化”的争论不绝于耳，对于我国以煤为主的能源结构和资源禀赋而言，单纯控制煤炭使用量来达到减碳目标并非是关键手段。但低碳发展是未来电力行业的大势所趋，掌握低碳领域的关键技术将成为大型发电企业实现转型升级的“关键一招”，也是在企业、行业层面履行和兑现我国碳减排大国承诺的重要一环。立足可持续发展的内在需求，在不同阶段持续探索全国碳市场应对策略，指导下属企业开展碳排放科技项目研究，成为华电集团贯彻绿色发展理念的重要抓手。

在总部层面，加快集团能源科技创新步伐，超前开展碳排放领域核心技术攻关。一方面，密切追踪碳捕集、封存与利用（Carbon Capture, Utilization and Storage，CCUS）技术路线和市场激励措施政策，加强CCUS技术领域的研发和应用，建成华电江苏句容电厂百万千瓦机组万吨/年二氧化碳捕集示范工程，并重点开展以化学转化和矿化固定为核心的碳利用技术研究。另一方面，搭建电力行业首个碳排放在线检测实验平台，实现碳排放在线监测技术在电厂复杂应用场景下的模拟和研究，开展CEMS监测CO2与物料衡算法的对比研究，论证了以“在线监测”为方向及突破口的碳排放管理新理念，为碳排放在线监测技术推广应用和国家碳市场政策的优化提供科学依据，助力未来全国碳市场监测体系研究和建设。

早在全国碳市场启动前，基于对政策形势的预判，华电集团就认识到了碳排放管控给企业带来的机遇与挑战，2016年开展了“碳管理和碳资产运作机制研究”的研究，通过分析机组“十二五”阶段排放特征及新能源CCER开发情况，结合政策预期，提出了“十三五”期间不同情景下的履约路径。

2017年，随着碳市场政策逐渐清晰，发电企业保增长和碳减排的双重压力逐渐显现，华电集团在山东淄博公司开展了“全国碳市场对发电企业生产运营模式的影响及应对策略研究”研究，识别影响火电企业生产运行、运营的关键要素，建立了火电企业降碳技术库，研究了全国碳市场下的降碳路径，提出了碳市场下企业生产运行优化建议，开发燃煤采购优化调度模型，经中电联组织的成果鉴定，该成果达到“国际领先水平”。

2019年，全国碳市场就要启动真金白银的交易，华电集团在山东章丘公司开展“碳排放诊断预警技术及应用工具研究”项目，通过建立碳排放诊断预警系统，以期借助系统工具实现对碳排放参数质量把控、碳排放指标实时监控预警以及生产运营优化指导，从而加强火电单位碳排放管理工作水平。

通过一系列科技项目的研究，提高了集团各层级对碳排放管控的认识，碳排放因素也真正作为企业的生产经营决策要素之一被考量，为应对全国碳交易市场奠定坚实的基础。