连续玄武岩纤维生产的碳排放问题
王宝琛 王飞凌
一、背景
我国在2020年第七十五届联合国大会上提出了中国二氧化碳排放到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和的承诺。这既是美好的愿景，同时也是必须完成的艰巨任务，需要通过能源结构调整、工业生产工艺技术升级改造、固碳吸碳等措施来实现。此外，实现碳中和目标最有效的低成本措施就是碳排放权的资产化和资本化，建立碳排放权的交易市场。
2021年7月16日，全国碳排放权交易市场正式启动并上线交易，年覆盖的二氧化碳排放量超过45亿吨，成为全球覆盖温室气体排放量最大的碳市场。2023年10月18日，生态环境部办公厅确定核查工作范围为石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、民航等重点行业。10月20日，生态环境部、市场监管总局联合发布《温室气体自愿减排交易管理办法（试行）》。
2023年7月11日，中央全面深化改革委员会第二次会议审议通过了《关于推动能耗双控逐步转向碳排放双控的意见》。碳排放双控将有助于精准、全面地控制高碳行业排放。碳排放双控必将带动碳核算体系建设加速。碳核算体系是碳排放双控指标体系执行、碳市场正常运转的基础条件，我国正在加速建设统一规范的碳排放统计核算体系，仍需在微观企业层面精细化核算、增强排放因子测算准确度方面进行优化。
国家发改委在2002年印发的《投资项目可行性研究指南（试用版）》基础上，指定了《政府投资项目可行性研究报告编写通用大纲（2023年版）》和《企业投资项目可行性研究报告编写参考大纲（2023年版）》以及说明，其中：要分析拟建项目碳排放强度指标控制要求以及碳达峰碳中和分析，对于高耗能、高排放项目，在项目能源资源利用分析的基础上，预测并核算项目年度碳排放总量、主要产品碳排放强度，提出项目碳排放控制方案，明确拟采取减少碳排放的路径与方式，分析项目对所在地区碳达峰碳中和目标实现的影响。
碳达峰碳中和分析通过估算项目建设和运营期间的年度碳排放总量和强度，评价项目碳排放水平，以及与当地“双碳”目标的符合性，提出生态环境保护、碳排放控制措施。
在以上背景下，首要问题是解决企业碳排放的核算标准方法。连续玄武岩纤维行业（包括玻璃纤维行业）还没有碳排放的核算标准方法。为此，参考了国家发展改革委办公厅印发的《省级温室气体清单编制指南（试行）》以及《中国平板玻璃生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》，提出以下核算方法。
二、核算方法
（一）连续玄武岩纤维生产过程碳排放
连续玄武岩纤维生产过程碳排放包括以下三个方面：
1、化石燃料燃烧排放
化石燃料燃烧排放，是指企业生产过程中化石燃料与氧气进行充分燃烧产生的温室气体排放，如天然气、燃油等化石燃料的燃烧产生的排放。
2、工业生产过程排放
生产过程排放，是指原材料在生产过程中发生的除燃料燃烧之外的物理或化学变化产生的温室气体排放，以单纯的火山石为原料不会有碳排放，如果加入其它配料，如碳酸盐，其分解会产生排放。
3、净购入使用的电力和热力对应的排放
企业净购入使用的电力和热力（蒸汽、热水）所对应的电力和热力生产活动的CO2排放。
（二）化石燃料燃烧排放
1、计算公式
在玄武岩纤维生产中，用于玄武岩池窑的化石燃料品种，主要为天然气。天然气燃烧产生的二氧化碳排放，按照公式（1）、（2）、（3）计算。
E燃烧=AD×EF （1）
式中：E燃烧为核算和报告期内净消耗的化石燃料燃烧产生的CO2排放，单位为吨tCO2；
AD为核算和报告期内消耗的天然气的活动水平，单位为百万千焦（GJ）。
EF为天然气的二氧化碳排放因子，单位：tCO2 /GJ；
核算和报告期内消耗的天然气的活动水平AD按公式（2）计算。
AD=NCV×FC （2）
式中：NCV是核算和报告期天然气的平均低位发热量，单位为百万千焦/万立方米（GJ/万Nm3）；
FC是核算和报告期天然气的净消耗量，单位为万立方米（万Nm3）。
天然气的二氧化碳排放因子按公式（3）计算。
EF=CC×OF×44/12 （3）
式中: CC为天然气的单位热值含碳量，单位为吨碳/百万千焦（tC/GJ）；
OF为天然气化石燃料的碳氧化率，单位为%。
2、活动水平数据获取
根据核算和报告期内天然气消耗的计量数据来确定天然气的净消耗量。
企业可选择采用主管部门提供的天然气平均低位发热量数据。具备条件的企业可开展实测，或委托有资质的专业机构进行检测，也可采用与相关方结算凭证中提供的检测值。如选择实测，天然气低位发热量检测应遵循《GB/T 22723天然气能量的测定》等相关标准。
3、排放因子数据获取
企业可采用主管部门提供的单位热值含碳量和碳氧化率数据。
（三）净购入使用的电力和热力对应的排放
1、计算公式
净购入使用的电力、热力（如蒸汽）所对应的生产活动的CO2排放量按公式（4）计算。
E电和热=AD电力×EF电力+AD热力×EF热力 （4）
式中： E电和热为净购入使用的电力、热力所对应的生产活动的CO2排放量，单位为吨（tCO2）；
AD电力、AD热力分别为核算和报告期内净购入电量和热力量（如蒸汽量），单位分别为兆瓦时（MWh）和百万千焦（GJ）；
EF电力、EF热力分别为电力和热力（如蒸汽）的CO2排放因子，单位分别为吨CO2/兆瓦时（tCO2/MWh）和吨CO2/百万千焦（tCO2/GJ）。
2、活动水平数据获取
根据核算和报告期内电力（或热力）供应商、生产企业存档的购售结算凭证以及企业能源平衡表，采用公式（5）计算。
净购入电量（热力量）=购入量-玄武岩纤维之外的其他产品生产的用电量（热力量）-外销量 （5）
3、排放因子数据获取
电力排放因子应根据国家主管部门最近年份公布的相应区域电网排放因子。供热排放因子暂按 0.11 tCO2/GJ计，并根据政府主管部门发布的官方数据保持更新。
三、连续玄武岩纤维碳排放比较
这里我们对连续玄武岩纤维具有代表性的三种生产技术路线的碳排放进行比较，分别为：火焰法单元炉、火焰法池窑、全电熔法池窑。主要计算生产过程中的化石燃料燃烧排放及外购电力产生的排放，生产过程中的原料配料及原料分解带来的排放实际比较小，加之由于数据收集不便暂时忽略不计。因为连续玄武岩纤维的原料是火山岩，是岩浆喷发出地表后冷凝而成。岩浆在地底深处的时候，是高温高压的状态，在岩浆喷出地表的时候，高压状态转化为常压状态，很多的挥发分就变成了气体挥发掉了。制备连续玄武岩纤维的时候再次熔化的过程中就不会有大量的污染气体和CO2排放了。
需要申明的是，由于没有直接到企业收集数据，本次核算根据第三方提供的数据，并非十分准确，核算结果仅供参考，但不会影响我们得出的结论。
由该方法论计算得出的三种技术路线碳排放数据如下表所示。
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由上表可知，碳排放最低的是全电熔法池窑技术，火焰法无论是万吨级池窑还是单元炉技术的碳排放都明显高于电熔法池窑技术。
因此可以得出结论，在国家实现碳达峰、碳中和目标的大趋势下，作为国家鼓励发展的新材料，采用先进的全电熔法制备连续玄武岩纤维是该行业低碳节能生产技术的发展方向。如果采用“新能源+新材料”模式，将会实现零碳发展。