CBAM過渡期各行業(yè)的核算方法(二)
——氫行業(yè)
CBAM已于今年10月1日正式進(jìn)入過渡期。根據(jù)CBAM法規(guī),第一次申報(bào)將于2024年1月31日前完成。CTI華測(cè)認(rèn)證針對(duì)CBAM過渡期法規(guī)要求,分析各行業(yè)碳排放計(jì)算的核算方法,并以系列文章的形式發(fā)布。作為系列文章的第二篇,本次是對(duì)氫行業(yè)的核算方法分析。
確定實(shí)際特定內(nèi)含排放量的步驟如下:
1.將設(shè)備拆分為生產(chǎn)過程及其相關(guān)的系統(tǒng)邊界
2.確定相關(guān)參數(shù)和方法,并進(jìn)行監(jiān)測(cè)
3.將排放歸因于生產(chǎn)過程,然后歸因于產(chǎn)品
4.加上相關(guān)前體的特定內(nèi)含排放量
5.確定CBAM產(chǎn)品的特定內(nèi)含排放量
一、CBAM涵蓋的氫的產(chǎn)品類別及檢測(cè)和報(bào)告的范圍
根據(jù)歐盟CBAM實(shí)施條例(The CBAM Regulation (EU) 2023/956)中Annex I 和II所列的商品和溫室氣體清單。
表1:CBAM范圍下的CN代碼與綜合產(chǎn)品類別的對(duì)應(yīng)關(guān)系
CN代碼 |
綜合貨物類別 |
溫室氣體 |
280410000 |
氫 |
二氧化碳 |
參考文獻(xiàn):The CBAM Regulation, Annex I; Implementing Regulation, Annex II.
CBAM僅考慮純氫或可用于氨生產(chǎn)的氫、氮混合物的生產(chǎn)。煉油廠或有機(jī)化學(xué)設(shè)施生產(chǎn)合成氣或氫氣時(shí),由于所生產(chǎn)的氫氣僅用于工廠內(nèi)部,并不用于生產(chǎn)歐盟CBAM的實(shí)施條例的Annex I所列貨物,因此無需考慮。氫以質(zhì)量單位噸(純氫)表示,并且按設(shè)備或生產(chǎn)過程分別報(bào)告。
在正式階段氫需要監(jiān)測(cè)和報(bào)告的溫室氣體僅有二氧化碳,在過渡期則必須考慮直接排放和間接排放,且間接排放應(yīng)單獨(dú)報(bào)告。
二、Step 1和Step 2:依據(jù)CBAM過渡期法規(guī)要求確定不同生產(chǎn)工藝的系統(tǒng)邊界及需要監(jiān)測(cè)的相關(guān)參數(shù)
氫可以從包括塑料廢物在內(nèi)的各種原料中產(chǎn)生,但目前主要來自化石燃料。氫氣生產(chǎn)設(shè)備通常集成到較大的工業(yè)過程中,例如用于生產(chǎn)氨的。
氫被定義為簡(jiǎn)單產(chǎn)品,因?yàn)樵谄渲圃爝^程中使用的原材料和燃料內(nèi)含排放為零。氫沒有相關(guān)前體,但是氫可能是其他過程的相關(guān)前體。在一些生產(chǎn)過程中,它被用作原料,如:氨的生產(chǎn),生鐵的生產(chǎn),直接還原法生產(chǎn)鐵(DRI)。
在CBAM規(guī)定中,氫的直接排放和間接排放的監(jiān)測(cè)和量化的方法與水泥行業(yè)相同,可以參考《CBAM過渡期各行業(yè)的核算方法(一)——水泥行業(yè)》一文。
制氫生產(chǎn)工藝包括蒸汽重整、碳?xì)浠衔锊糠盅趸茪洹⑺娊狻⒙葔A電解或氯酸鈉生產(chǎn)。CBAM的過渡期法規(guī)對(duì)于不同的生產(chǎn)工藝分別規(guī)定了系統(tǒng)邊界。
(一)蒸汽重整工藝
1.確定與生產(chǎn)過程相關(guān)的系統(tǒng)邊界
蒸汽重整工藝流程為天然氣原料通過一次和二次蒸汽重整轉(zhuǎn)化為CO2和氫氣。反應(yīng)大量吸熱,熱量由天然氣或其他氣體燃料的燃燒提供。在此過程中,產(chǎn)生的CO幾乎全部轉(zhuǎn)化為CO2.
確定了蒸汽重整的單一的生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程中輸入天然氣和電能,天然氣既作為該工藝的原料也作為燃料。輸出的氫產(chǎn)品和熱量輸出到設(shè)備的其他部分或區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)。直接排放來自燃料燃燒和蒸汽重整過程,間接排放來自生產(chǎn)過程中消耗的電力。輸出的熱量可以為外部供熱,抵減了整個(gè)生產(chǎn)過程的碳排放,因此需要確定與熱量輸出相關(guān)的排放當(dāng)量,并從歸因排放量中減去。
系統(tǒng)邊界包括:
原料預(yù)處理:天然氣脫硫;
蒸汽重整:一次和二次重整,生成 H2和CO;
變換轉(zhuǎn)化:CO轉(zhuǎn)化為CO2;
分離和凈化:去除CO2.現(xiàn)有的分離工藝包括低溫、吸附、吸收、膜、氫化(甲烷化);
排放控制:處理向空氣、水或土壤的排放物。
2. 確定需要監(jiān)測(cè)的相關(guān)參數(shù)
CBAM的實(shí)施條例Annex II第 3 節(jié)規(guī)定了蒸汽重整生產(chǎn)路線排放監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)邊界。
a. 直接排放監(jiān)測(cè)包括:
所有與氫氣生產(chǎn)和煙氣凈化直接或間接相關(guān)的工藝;
制氫工藝中使用的所有燃料(無論用于能源或非能源用途),以及用于其他燃燒過程的燃料,包括用于生產(chǎn)熱水或蒸汽的燃料。
b. 間接排放包括:
生產(chǎn)過程中的電力消耗。
(二)碳?xì)浠衔锏牟糠盅趸?/strong>
1.確定與生產(chǎn)過程相關(guān)的系統(tǒng)邊界
氫氣是通過碳?xì)浠衔锏牟糠盅趸?氣化)產(chǎn)生的,通常來自重質(zhì)原料,如殘余重油或煤,甚至廢塑料。該工藝產(chǎn)生的CO幾乎全部轉(zhuǎn)化為CO2.
系統(tǒng)邊界包括:
空分設(shè)備:為部分氧化步驟生產(chǎn)氧氣;
氣化:生成H2和CO;
合成氣清理:去除煙灰和硫磺;
轉(zhuǎn)換:CO轉(zhuǎn)化為CO2;
分離和凈化:去除CO2.分離過程包括低溫分離(液氮);
排放控制:處理向空氣、水或地下的排放物。
2.確定需要監(jiān)測(cè)的相關(guān)參數(shù)
CBAM的實(shí)施條例Annex II第 3 節(jié)規(guī)定了碳?xì)浠衔锊糠盅趸a(chǎn)路線排放監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)邊界。
a. 直接排放監(jiān)測(cè)應(yīng)包括:
所有與氫氣生產(chǎn)和煙氣凈化直接或間接相關(guān)的工藝;
制氫工藝中使用的所有燃料(無論用于能源或非能源用途),以及用于其他燃燒過程的燃料,包括用于生產(chǎn)熱水或蒸汽的燃料。
b. 間接排放包括:
生產(chǎn)過程中的電力消耗。
(三)水的電解
1.確定與生產(chǎn)過程相關(guān)的系統(tǒng)邊界
水的電解是一種獨(dú)立的、非集成的生產(chǎn)工藝,可產(chǎn)生高純度的氫氣流。該工藝的直接排放極少,間接排放來自該工藝消耗的電力。
系統(tǒng)邊界包括:
水的電解:水的電解、氫氣的生成和收集;
氣體的冷卻、脫氧和干燥:降低氣體溫度,去除氫氣中的氧氣,對(duì)氫氣干燥純化。
2.確定需要監(jiān)測(cè)的相關(guān)參數(shù)
a. 直接排放監(jiān)測(cè)應(yīng)包括(若相關(guān)):
所有與氫氣生產(chǎn)工藝直接或間接相關(guān)的燃料使用和煙氣凈化產(chǎn)生的排放
b. 間接排放:
如果電力經(jīng)歐盟委員會(huì)授權(quán)法規(guī)第2023/1184號(hào)規(guī)定認(rèn)證為可再生能源生產(chǎn),則電力的排放因子可為零。
(四)氯堿電解和氯酸鹽生產(chǎn)
1.確定與生產(chǎn)過程相關(guān)的系統(tǒng)邊界
氫氣是電解鹽水時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品,同時(shí)還產(chǎn)生氯氣和氫氧化鈉。氯堿工藝有三種基本技術(shù):汞電解槽、隔膜電解槽和膜電解槽。這三種電解槽技術(shù)都能產(chǎn)生氫氣,氫氣在電解槽陰極形成,離開電解槽時(shí)純度非常高。產(chǎn)生的氫氣經(jīng)過冷卻、干燥和凈化,以除去水蒸氣和其他雜質(zhì)(有時(shí)可能包括氧氣),然后進(jìn)行壓縮、儲(chǔ)存或出口。
確定了氯堿電解的單一生產(chǎn)過程。輸入的是作為原料的鹽和用于電解的電能。副產(chǎn)物為氯,燒堿和氫。沒有直接排放,也沒有需要監(jiān)測(cè)的源流。
系統(tǒng)邊界包括:
鹽水電解:鹽水制備、電解、副產(chǎn)品氫氣的生成和收集;
氣體的冷卻、干燥和凈化:去除氫氣中的水蒸氣、氫氧化鈉、鹽、氯和氧氣。
2.確定需要監(jiān)測(cè)的相關(guān)參數(shù)
a. 直接排放監(jiān)測(cè)包括(若相關(guān)):
所有與制氫工藝直接或間接相關(guān)的燃料使用和煙氣凈化產(chǎn)生的排放物。
b. 間接排放包括:
如果電力經(jīng)歐盟委員會(huì)授權(quán)法規(guī)第2023/1184號(hào)規(guī)定認(rèn)證為可再生能源生產(chǎn),則電力的排放因子可為零。
三、Step 3:碳排放歸因
氫的碳排放歸因也可參考水泥行業(yè)。CBAM過渡期實(shí)施條例對(duì)水的電解、氯堿電解和氯酸鹽生產(chǎn)幾種制氫工藝的產(chǎn)品排放歸因的規(guī)定了特殊要求。
(一)水的電解
若水的電解工藝排放副產(chǎn)物包括氧氣,則生產(chǎn)工藝中的所有排放均應(yīng)歸因于氫氣。
若副產(chǎn)品氧氣被用于設(shè)施中其他生產(chǎn)工藝或被出售,且直接或間接排放量不為零,則生產(chǎn)工藝的排放量應(yīng)根據(jù)摩爾比例歸因于氫氣,方程式如下:
(二)氯堿電解和氯酸鹽生產(chǎn)
由于在氯堿電解和氯酸鹽生產(chǎn)工藝中,氫氣被視為副產(chǎn)品,因此整個(gè)工藝中只有摩爾比例的氫氣應(yīng)歸因于在該設(shè)施中出售或用作前體部分的氫氣。
若直接或間接排放不為零,則生產(chǎn)工藝的排放應(yīng)歸因于上述所使用或銷售的氫氣,排放量計(jì)算方程式如下:
氯堿電解:
氯酸鈉的生產(chǎn):
四、Step 4和Step 5:氫的前體及氫產(chǎn)品的特定內(nèi)含排放
氫沒有相關(guān)前體,因此當(dāng)氫作為產(chǎn)品出口至歐盟時(shí),氫產(chǎn)品的特定內(nèi)含排放為總歸因排放與生產(chǎn)的氫產(chǎn)品總量的比值。
當(dāng)氫作為其他過程的相關(guān)前體,且最終產(chǎn)品作為出口到歐盟的CBAM貨物時(shí),則需計(jì)算氫作為前體的特定內(nèi)含排放,并計(jì)入到最終產(chǎn)品的排放中。
參考文件
REGULATION (EU) 2023/956 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL
COMMISSION IMPLEMENTING REGULATION (EU) 2023/1773 of 17 August 2023
GUIDANCE document ON CBAM IMPLEMENTATION FOR INSTALLATION OPERATORS OUTSIDE THE EU
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