固定资产折旧对新型煤化工产品碳足迹的影响研究

张媛媛，田亚峻，王永刚

(1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083；2.北京低碳清洁能源研究所，北京 102209)



固定资产折旧对新型煤化工产品碳足迹的影响研究

张媛媛1，2，田亚峻2，王永刚1

(1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083；2.北京低碳清洁能源研究所，北京 102209)

随着全球变暖成为社会关注的热点，碳足迹成为一个新的研究方法并迅速得到学术界的关注。而碳足迹清单中除电力和热力消耗以外的其他间接排放在现有文献中研究较少。设备投资约占新型煤化工项目总投资的55%，而由设备折旧引起的间接CO2排放却未被考虑在内。本文以新型煤化工产品为例，探讨了固定资产折旧对新型煤化工产品碳足迹的影响，提出固定资产折旧是新型煤化工产品碳足迹的重要来源，需在以后的研究中加以重视。

新型煤化工；碳足迹；固定资产折旧；间接排放

Beijing100083，China；2.NationalInstituteofClean-and-Low-CarbonEnergy，Beijing102209，China)

由温室气体引发的全球变暖问题越来越受到人们的关注，CO2是主要的温室气体之一。因此，定量研究CO2排放量是减少温室气体排放、控制气候变暖的前提。碳足迹主要以CO2排放当量表示人类生产消费活动导致的温室气体排放[1]。多数新型煤化工产品在生产过程中的能耗较高，同时，多数新型煤化工项目都需要进行大规模的建设工程，其机械设备等固定资产在生产制造过程中产生的温室气体排放量也较大，因此开展新型煤化工产品碳足迹的研究，对新型煤化工行业的节能减排具有重要意义。

现有文献中对于新型煤化工产品碳足迹的核算多局限于直接排放和因电力和热力消耗而引起的间接排放，很少涉及其他间接排放。本文对新型煤化工产品碳足迹清单中的其他间接排放——特别是其大量大型设备和装置曾造成的碳排放做出探讨，以期更准确地反映出新型煤化工产品碳足迹的全貌，更有效地识别新型煤化工产品碳足迹的主要来源，以利于新型煤化工行业碳减排政策的制定和实施。

1　碳足迹的研究边界

碳足迹的概念起源于生态足迹，但目前已形成其特有的涵义。生态足迹的概念是由Wackernagel与Ress最早提出的，用来表征人类的生产消费活动对生态环境造成的影响，其表征指标为生态生产性土地面积。而碳足迹主要用来表征人类的生产消费活动导致的温室气体排放，其表征指标为直接和非直接的CO2排放当量。这其中，非直接的CO2排放有可能不是通过直接测量的办法，而是通过其他方法得到。相对而言，碳足迹概念产生时间较短，其准确涵义仍在发展变化[2]。关于碳足迹的系统边界问题，有以下两种观点。

第一种观点是碳足迹应该只包括与产品或活动直接相关的排放量，因为如果碳足迹也同时包含间接排放可能会引起重复计算，而且比较难确认排放责任。但是，马修斯等研究人员计算了美国490多个经济部门的产品和服务的温室气体排放当量，发现大部分碳排放是间接排放，间接排放约占温室气体总排放量的75%，而绝大部分直接排放只占温室气体总排放量的25%，拉尔森等研究人员也得出了相似的结论。由此可见，如果只考虑直接碳排放会造成与产品或活动相关的温室气体排放量被严重低估，而这种低估非常不利于碳减排措施的制订和实施[3]。

第二种观点是在产品或活动的生命周期内产生的直接和间接温室气体排放量均应当被包括在内。为了方便描述“直接排放源”和“间接排放源”，同时也为了防止重复计算，研究人员提出了多种碳足迹清单。如温室气体议定书(TheGreenhouseGasProtocol，简称GHG议定书)将碳足迹的操作边界划分为三个层次(图1)。第1层包括由产品或活动导致的直接温室气体排放；第2层包括公司因购买电力和热力产生的间接温室气体排放；第3层包含其他所有的间接温室气体排放[4]。建立分层的碳足迹清单，其好处是便于人们识别碳足迹的主要来源，从而制定有针对性的的温室气体减排措施。结合新型煤化工产品能力形成需要大量大型装备和设施的特点，本文就碳足迹清单第三层中的固定资产折旧对碳足迹的影响作出探讨。

图1　温室气体议定书碳足迹边界示意图

2　新型煤化工项目的投资结构分析

在国家发改委组织编写的《煤炭深加工示范项目规划(送审稿)》中，共有15个新型煤化工重点示范工程被列入其中。这15个重点示范工程的总投资规模大约为6600亿元。我国新型煤化工项目的建设近年来发展较快，自从2006年神华鄂尔多斯煤制油项目开工建设，随后陆续开工建设并投产的新型煤化工项目有十几个，其中包括煤制天然气、煤制烯烃、煤间接制油和煤制乙二醇等项目。从总体上看，新型煤化工项目总投资中设备投资约占一半。据统计，新型煤化工项目的投资结构是：设备投资约占总投资的55%，建筑和安装工程约占总投资的28%，设计管理约占总投资的3%，其他各项目费用约占14%，其中包括建设期利息费用等内容。

根据以上投资比例换算关系，由新型煤化工示范工程导致的机械设备需求总额有可能会超过3630亿元。由于新型煤化工项目的工艺路线一般较为复杂，因此使用的设备种类比较多，而且新型煤化工项目还需要能源支撑，相关的配套工程对机械设备的需求更为多样化。另外，不同的新型煤化工项目和产品的工艺路线也会有明显的差别，其所对应的机械设备需求差别会更大。不过新型煤化工项目的核心设备总体上差别不大，包括压力容器、泵阀压缩机、换热器、煤气化炉、管网、合成塔、空分设备等[5]。

机械设备等固定资产作为新型煤化工企业的很大一部分生产资源，在对企业进行碳足迹评价时，固定资产的CO2排放量就必须计算在内[6]。固定资产的CO2排放包括运行中的CO2排放(直接排放)和设备材料生产中曾有过的CO2排放(间接排放)，其中间接排放应按折旧年限摊入每年的排放总量中。

3　固定资产折旧对新型煤化工产品碳足迹的影响

由于固定资产的使用价值在折旧过程中基本消失殆尽，故本文不考虑固定资产残值对CO2间接排放量的影响。固定资产折旧过程CO2年排放量的计算公式，见式(1)。

(1)

式中：Ea为固定资产折旧环节CO2的年排放量，t/a；Et为固定资产的CO2间接排放总量，t；r 为固定资产使用年限的折旧率，%。

为了简化计算方法，本文在计算固定资产的CO2间接排放总量时，只考虑了固定资产的材料消耗，其中固定资产的材料消耗主要是钢材，因此，固定资产的CO2间接排放总量的计算公式，见式(2)。

(2)

式中：Sc为固定资产的总耗钢量，t；Ef为钢材的排放因子，tCO2/t钢。

下面以煤直接液化和煤炭开采环节为例，探讨固定资产折旧对新型煤化工产品碳足迹的影响。

3.1固定资产折旧对煤直接液化环节碳足迹的影响

某煤直接液化生产基地，其设计规模为年产500万t油品，目前已经建成的第一条生产线，年耗煤345万t，生产各种油品100万t。该煤炭直接液化示范工程按功能可以分为公用工程单元装置、辅助工程单元装置和主要生产单元装置，由热电厂和54个单元装置集成。示范工程包括锅炉、发电等热电装置，包括空分、煤制氢(包括干煤粉制备、煤气化、CO变换、合成气低温甲醇洗净化、变压吸附等单元)、催化剂制备、液化干煤粉制备、煤直接液化、液化油品加氢稳定、液化油品加氢改质、产品脱硫精制、硫磺回收、酸性水汽提等工艺装置。直接排放CO2的主要是锅炉的烟气排放、煤制氢装置的煤粉干燥和粗合成气低温甲醇洗净化装置排放的富CO2物流、催化剂制备和煤液化原料煤干煤粉制备排放的干燥气、硫磺回收装置排放的尾气、生产装置工艺加热炉排放的烟气等[7]。

该百万吨级煤炭直接液化示范项目直接排放CO2情况如表1所示。表中数据表明，该煤炭直接液化示范项目每生产1t液化油品直接排放的CO2为5.8t。

表1　某百万吨级煤炭直接液化示范项目二氧化碳直接排放情况

考虑到该百万吨级煤炭直接液化示范项目的用电供应、消耗实际，目前每生产一吨油品的净外送电为150kW·h，由此引起的CO2排放减少量约为0.14t。因此该项目的第一层和第二层碳足迹之和为5.66t，亦即每生产1t油品，工厂内排放的CO2数量再减去为电网供电而排放的CO2数量。

按照本文建立的方法，要计算固定资产折旧对碳足迹的影响，首先要计算固定资产的总耗钢量。该煤直接液化示范工程固定资产的总耗钢量见表2。

表2　某百万吨级煤炭直接液化示范项目固定资产的耗钢量

由表2可以看出，建设一条年产100万t煤直接液化生产线固定资产的总耗钢量约为33.5万t(Sc)。钢材的排放因子按2.3tCO2/t钢(Ef)计算，即每生产一吨钢铁产生2.3t二氧化碳[8]。固定资产使用年限的折旧率按照折旧方法中的平均年限法计算，固定资产的使用寿命按10年计算，即年折旧率(r)为10%。因此，固定资产折旧环节CO2的年排放量为7.71万t，则单位产品由于固定资产折旧产生的CO2间接排放量约为0.08t。由于固定资产折旧产生的间接CO2排放占到直接排放和消耗电力排放CO2之和的1.4%。

3.2固定资产折旧对煤炭开采环节碳足迹的影响

在煤炭开采环节，直接碳排放主要包括2个方面。①煤炭开采前和开采中抽放的瓦斯气，即甲烷。该排放量约为6.15m3甲烷/t煤炭，而1t甲烷的温室效应当量为21.5tCO2，则生产1t煤炭，由于瓦斯排放而造成的直接碳排放为0.095t。②燃烧柴油排放的CO2。生产1t煤炭需耗柴油约0.001t，而燃烧1t柴油排放3.16tCO2，则生产1t煤炭由于柴油燃烧排放的CO2为0.003t。因此，每生产1t煤炭产生的直接碳排放约为0.098t[9]。

根据文献，煤炭生产环节的用电量为28kW·h/t煤炭，根据全国电网输电线路损失率约为6.49%，可以得出用户使用1kW·h电力，电厂需供电1.07kW·h。而每生产1kW·h电排放0.0009tCO2，则生产1t煤炭由耗电排放的CO2为0.027t。通过以上三项加和得到生产1t煤炭第一层和第二层的碳足迹之和为0.125tCO2。

在煤炭开采行业，煤矿生产过程中消耗的钢材量如表3所示。煤炭开采环节消耗的钢材主要是矿用U型钢、金属锚网、钢丝绳、锚杆钢、钢绞线、钢管、矿用工字钢、中厚板等消耗类钢材品种[10]。

表3　某百万吨级大型矿井固定资产的耗钢量

由表3可以看出，建设百万吨级大型矿井的固定资产总耗钢量约为1.24万t(Sc)。钢材的排放因子按2.3tCO2/t钢(Ef)计算，固定资产使用年限的折旧率按照折旧方法中的平均年限法计算，使用寿命按10年计算，即年折旧率(r)为10%。因此，固定资产折旧环节CO2的年排放量为0.3万t，则单位产品由于固定资产折旧产生的CO2间接排放量约为0.003t。由于固定资产折旧产生的间接CO2排放占到直接排放和消耗电力排放CO2之和的2.4%。

4　结　论

碳足迹评估边界的界定随研究对象和研究视角不同存在很大差异，对计算结果起着决定性作用，是计算碳足迹的前提和关键。现有文献对于新型煤化工产品碳足迹的核算也同样存在边界问题，即只有直接的和少数间接的二氧化碳排放被考虑在内，核算结果存在截断误差，不能反映新型煤化工产品碳足迹的全貌。而新型煤化工项目的投资结构中，设备投资占到55%，设备的折旧与维护费用约占新型煤化工产品成本的25%，因此，在研究新型煤化工产品的碳足迹时，由于固定资产折旧产生的间接CO2排放必须考虑在内。

通过分析得出，在煤炭直接液化环节，每生产1t液化油品直接排放的CO2为5.8t，因购买电力、热力所引起的间接CO2排放为-0.14t，因固定资产折旧产生的间接CO2排放为0.08t。在煤炭开采环节，每生产1t煤炭直接排放的CO2为0.098t，因购买电力、热力所引起的间接CO2排放为0.027t，因固定资产

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Influences of fixed assets depreciation on the carbon footprint of new coal chemical products

ZHANGYuan-yuan1，2，TIANYa-jun2，WANGYong-gang1

(1.SchoolofChemical&EnvironmentalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，

Withglobalwarmingbecomingahotspotofsocialattention，carbonfootprintbecomesanewresearchmethodandquicklygetstheattentionofacademia.However，therearefewresearchesontheindirectemissionsbesideselectricpowerandheatconsumptioninthelistofcarbonfootprint.Equipmentinvestmentaccountsforabout55%ofthetotalinvestmentofnewcoalchemicalindustryprojects，buttheindirectCO2emissionscausedbyequipmentdepreciationhasnotbeentakenintoconsideration.Takennewcoalchemicalproductsasexamples，theinfluencesoffixedassetsdepreciationoncarbonfootprintofnewcoalchemicalproductswerediscussed.Itwasputforwardthatthedepreciationoffixedassetswasanimportantsourceofnewcoalchemicalproductscarbonfootprint，andshouldbeattachedgreatimportanceinfutureresearch.

newcoalchemicalindustry；carbonfootprint；depreciationoffixedasset；indirectemission

2016-03-15

中国工程院重大咨询项目“中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究”资助(编号：2011-ZD-7)

张媛媛(1983-)，女，山东枣庄人，工程师，博士研究生，研究方向为煤清洁高效转化和能源战略研究。E-mail：zzdaiyu@163.com。

TQ-9

A

1004-4051(2016)08-082-04