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原铝生产碳足迹的核算—国际铝协相关技术指南

2021-8-10 15:00

来源: sunlight_metal

1.引言

本指南涉及气候变化的单一领域环境影响类别。它规定了用于量化和通报原铝生产过程中温室气体(GHG)排放量的原则、要求和指南。与ISO标准相比,它使铝生产商能够通过采用简化的方法来评估和通报其产品的全部或部分碳足迹。

 

2.参考文件

ISO 14044:2006,环境管理-生命周期评估-要求和指南

http://www.iso.org/iso/catalogue_detail?csnumber=38498

ISO 14064-1:2006,温室气体-第1部分:组织层级量化和报告温室气体排放量和消除的指南规范http://www.iso.org/iso/catalogue_detail?csnumber=38381

ISO/NP 19694-4,固定源排放-高耗能工业中温室气体排放量的测定-第4部分:铝工业

https://www.iso.org/standard/73182.html

ISO/TS 14067:2013,温室气体-产品的碳足迹-量化和通报的要求与指南

https://www.iso.org/standard/59521.html

全球铝咨询小组(GAG)指导文件001:术语和定义(第3版-2011-01)

http://www.aluminum.org/sites/default/files/GAG_001_Terms_and_Definitions_3rd_Edition_2011_01_August_21_2011_JW.pdf

温室气体协议产品生命周期核算和报告标准(2011)

http://www.wri.org/publication/greenhouse-gas-protocol-product-life-cycle-accounting-and-reporting-standard

温室气体协议公司价值链(范围3)核算和报告准则(2013)

http://www.ghgprotocol.org/standards/scope-3-standard

温室气体协议计算范围3排放量技术指南(2013)

http://ghgprotocol.org/feature/scope-3-calculation-guidance

温室气体协议计算工具:

铝行业温室气体协议(2006年)

 -指南:http://www.ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/aluminium_1.pdf

 -工作单:

http://www.ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/Aluminium%20Sector%20GHG%20Workbook%20-%20version%202_1_0.xls

 静态燃烧产生的温室气体排放量(2005年)

 -指南:

http://www.ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/Stationary_Combustion_Guidance_final_1.pdf

 -工作单:

http://www.ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/Stationary_combustion_tool_%28Version4-1%29.xlsx

购电产生的温室气体排放量(2015年)

 -工作单:

http://www.ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/Purchased_Electricity_Tool_Version-4_8_0.xlsx

 运输或移动源的温室气体排放量(2015年)

  -工作单:http://ghgprotocol.org/sites/default/files/ghgp/Transport_Tool_v2_6.xlsx


3.术语和定义

与铝相关的术语和定义,遵循“全球铝咨询小组(GAG)-GAG指导文件001-术语和定义(第3版-2011-01)”和“ISO/NP 19694-4,固定源排放-高耗能行业温室气体(GHG)排放的确定-第4部分:铝工业(3.“术语和定义”)。

 

4. 碳足迹鉴定方法

4.1目标和范围

本指南的目标是计算从含铝矿石中生产一(1)吨铸造原铝金属对全球变暖的潜在贡献。其气候变化影响,以二氧化碳当量(CO2e)表示,是产品部分生命周期内所有重要温室气体排放量和排除量的合计。

 

原铝(或电解铝)生产的摇篮-大门系统如附件B所示。它包括铝土矿开采、氧化铝生产、碳阳极生产、铝电解、铸锭、原材料运输、发电和铝浮渣处理。它还包括原铝生产所需的辅助材料和燃料的生产。

 

4.2温室气体GHG的来源

在原铝生产过程中,尽管会排放其它高全球变暖潜势(GWP)气体,或有可能排放这类气体,但最主要的温室气体是二氧化碳(CO2)。这些排放可分为:

 

  • 电解(CO2二氧化碳、CF4四氟化碳和C2F6六氟乙烷)和燃料燃烧(CO2、CH4甲烷和N2O一氧化碳)的直接排放。

  • 生产电力(包括燃料燃烧)过程所产生的排放(CO2、CH4甲烷和N2O一氧化碳)。

    ➢排除与生产铝无关的活动所耗的那部分电力生产所相关的排放。

  • 与发电无关的间接排放,如与运输有关的活动和废物处理,以及与发电中燃烧的燃料有关的从摇篮到大门的排放。

 

4.3生命周期影响评估

应该使用政府间气候变化专门委员会(IPCC)的百年全球变暖潜势(GWP)的最新值。在撰写本文时,第5次评估报告(IPCC,2014)中公布的GWP值是最新值。

在比较不同年份的数据时,GWP必须保持一致。当将当前数据与使用IPCC以前评估报告中GWP的清单计算和报告进行比较时,应使用最新的GWP重新计算这些数据。

 

4.3.1单元工序和燃料燃烧直接排放量计算

附录A总结了以下单元工序所需的数据。

4.3.1.1铝土矿开采

该单元工序的大部分排放来自化石燃料的燃烧,计算遵循温室气体协议计算工具“静态燃烧的温室气体排放(2005)”。

4.3.1.2氧化铝精炼

与氧化铝精炼相关的大部分排放来自化石燃料的燃烧,计算遵循温室气体协议计算工具“静态燃烧的温室气体排放(2005)”。

4.3.1.3铝电解

电解过程排放量的计算依据“铝行业温室气体协议(2006)”的以下章节:

1.3预焙工艺过程中二氧化碳排放量的计算

1.4自焙工艺二氧化碳排放量的计算

2计算全氟化碳排放量

4.3.1.4阳极生产

计算遵循“铝行业温室气体协议书(2006年)”。

1.3.2焙烧炉二氧化碳排放

4.3.1.5铝锭铸造

铸造车间所用燃料的二氧化碳排放量计算,采用计算工具“静态燃烧的温室气体排放量(2005)”。

4.3.2电力与热力生产的排放量计算

4.3.2.1购入电力、热力

运营商应从供应商处获得相关购入电力和热力的实际[1]排放因子。如果运营商与供应商签订合同,并有规定的发电设施,则应分别计算特定发电设施合同电量的排放因子,以及其余购入电力的能源组合和排放因子,并遵循透明和避免重复计算的原则。如果供应商无法提供相关数据,运营商应使用国内权威来源的国家电网或区域电网的排放因子。在没有其它来源的情况下,运营商可以使用国际能源机构(IEA)公布的该国的最新排放因子:

http://www.iea.org/statistics/topics/co2emissions/

应在支持证据中记录并说明引用的因子及其来源。

《温室气体协议》还提供了一个计算工具,“购入电力产生的温室气体排放量(2015年)”,其中提供了截至2012年国际能源机构国家层级的排放系数。

4.3.2.2 自产电力、热力

电力和热力来自企业自发电机组的,最好是能够披露其直接排放的排放因子。

下表中燃料燃烧二氧化碳排放量(IEA,2017年),是一个预期能在报告披露时展现的数据示例。

 特定产品的发电所含碳排放因子

(CO2/kWh)

以下列出了特定产品发电的平均含碳排放因子。这些数值是汇总表中按国家列出的每千瓦时发电二氧化碳排放量的补充。以下数值代表经合组织成员国2011年至2015年间每千瓦时发电量的平均二氧化碳量。由于它们对基础数据的质量(包括净热值)和报告的输入/输出效率非常敏感,因此应将其视为指示性数据;实际值可能有很大的差异。

产品

gCO2/kWh

无烟煤*

860

焦煤*

845

其它烟煤

870

次烟煤

940

褐煤

1020

煤气厂煤气*

330

焦炉煤气*

390

高炉煤气*

2430

其它回收气体*

1585

油页岩*

1195

泥炭*

765

天然气

400

原油*

600

精炼厂气体*

460

液化石油气*

540

煤油*

655

天然气/柴油*

700

燃料油

675

石油焦*

940

城市垃圾(非再生)*

1195

*这些产品的发电量占经合组织成员国2011-2015年平均发电量的比例不到1%。这些数值不太可靠,应谨慎使用。

(IEA, 2017)

4.3.3其它排放量的计算

有许多指导文件可用于协助收集和计算这一类别下的排放量,这类排放量主要是铝行业中与电力无关的间接排放量。

 

 “铝行业温室气体协议(2006年)”的1.6节,涉及“工艺二氧化碳的其它来源”。

.《温室气体协议公司价值链(范围3)核算和报告准则》(2013年)提供了一种国际公认的方法,以此实现对公司价值链的温室气体管理。该方法允许用户业务范围以外的排放问题--从购买的商品到出售的产品的处理。

 

《计量范围3排放量的温室气体协议技术指南(2013年)》,是上述温室气体协议范围3标准的配套文件,为公司计算其范围3排放量提供实用指导。它提供了范围3标准中未包含的信息,例如15个范围3类别中每一个类别的温室气体排放量计算方法、数据源和工作示例。计算方法见本技术指南附录D。

 

《温室气体协议》还提供了计算工具“运输或移动来源的温室气体排放量(2015年)”。这些来源是间接排放,出于报告目的,被视为范围3。

 

为了简化铝生产商的数据收集和计算,国际铝协会(IAI)建议将以下来源的间接温室气体排放量包括在内,而不是遵循“温室气体协议技术指南(2013年)中范围3的排放计算”

•铝土矿运输;

•氧化铝输送;

•生产煅烧石灰;

•氢氧化钠(烧碱)生产;

•阴极碳块的生产;

•氟化铝的生产;

•焦炭生产;

•沥青生产.

 

这个简化的解决方案是基于对历史上铝行业从摇篮到大门的生命周期清单数据的影响分析。附件B中的图表列出了上述每一个过程,涵盖了铝生产链中90%以上的非发电相关间接排放量。

 

4.4建模参数和假设、分配问题

4.4.1总则

输入和输出应根据明确说明和合理的分配程序,分配给不同的产品。

单元工序分配后的输入和输出的总量应等于分配前单元工序的输入和输出量。

当几个备选分配程序似乎适用时,应进行敏感性分析,以说明偏离所选方法的后果。

4.4.2 分配程序

4.4.2.1 铸锭

假设冶炼厂的铸造车间只将电解工序中产生的液态铝,以及铝锭锯切产生的相关废料转化为不同形式的原铝铸造产品。

 

要求所有铸造厂报告额外的固态金属输入量,即重熔铝锭、废料(不包括与铸造工序有关的废料)和合金添加剂。如果铸造厂报告额外的固态金属输入量,则熔炉操作被视为一个联合工序,包括:

•工序A:将液态原铝和内部回炉废铝转化为铝锭

•工序B:将购买的固体废料和合金锭转变为铝锭

 

建议采用质量分配法,这意味着铸造厂的数据应根据x吨额外固体铝废料和合金元素的重熔数据而减少,如同数据提供者所报告的数据(如果不能直接获得的话)。据推测,铝废料的循环有助于减少来自铝电解厂的液态原铝,而额外购买的固体金属需要额外的能源,并产生额外的排放物和浮渣。

 

4.4.2.2 氧化铝生产

氧化铝精炼厂向铝冶炼厂出售冶金氧化铝以及向其它用户提供作为副产品的氢氧化铝时,会出现分配问题。建议用以下方法解决排放的分配问题:

 

1.精炼厂应将每年生产的冶金氧化铝的质量P1和每年生产的氢氧化铝的质量P2作为单独的数字报告。

2. 氧化铝精炼厂应将煅烧的温室气体排放Ec和精炼厂所有其它操作的温室气体排放Er按单独的数据来报告。

3. 煅烧前冶金氧化铝的质量P1.0应使用相关的化学计量公式确定。

4.根据煅烧前冶金氧化铝质量P1.0与每年生产的氢氧化铝质量P2之比,按质量分配方式,应用于精炼厂所有其它作业的温室气体排放。

 

4.4.2.3 再利用和再生

4.4.1和4.4.2中的分配原则和程序也适用于再利用和再生情况。

应考虑材料固有特性的变化。此外,特别是对于初始产品系统和后续产品系统之间的回收过程,应识别和解释系统边界,确保遵循分配原则。

然而,在这些情况下,由于以下原因,还需要进一步阐述:

—再利用和再生(以及混合、能量回收和其它可被吸收为再利用/再生的过程)可能意味着与原料提取和加工或产品最终处置的单元工序相关的输入和输出,将由多个产品系统共享;

—再利用和再生可能改变材料在随后使用中的固有特性。

在确定与回收过程有关的系统边界时,应特别小心。

 

4.5披露层级

为了减少数据收集和计算的工作量,同时保持一致性和透明度,建议对碳足迹进行三级披露:

 

• 1级:铝电解、铝锭铸造、阳极/阴极糊生产的排放,以及与这些工序相关的电力和热力生产的排放。

 

• 2级:除第1级排放外,铝土矿开采和氧化铝精炼的直接排放,以及这两个生产单元工序的电力和热力生产和燃料燃烧的排放。

 

• 3级:铝锭完整的从摇篮到大门的碳足迹。这包括铝土矿开采、氧化铝生产、碳阳极生产、铝电解和铸锭工序、原材料运输、电力和热力制备以及铝浮渣加工产生的所有温室气体排放。它还包括原铝生产所需的辅助材料和燃料的生产过程的排放。

 

应优先考虑供应商提供的现场特定数据。如果无法获得此类数据,则应使用IAI 2015年生命周期清单数据集的区域平均值。

 

按披露层级列出的工序排放示意图见附件C。

 

4.6碳足迹结果通报

 “ISO/TS 14067:2013”第6.6节和“温室气体协议产品生命周期核算和报告标准(2011)”第11章为一般指南。

在通报阶段,应提供以下信息以及碳足迹结果:

 

1)如果与附件A中概述的数据收集要求存在差异,则应提供额外的清单内容。.

2)从次级数据(如果有的话)得出的气候变化影响百分比。

 

原始数据是指从直接测量或基于直接测量的计算中获得的工序或活动的量化值。来自数据库或其它来源的符合主要数据标准的数据也是原始数据。次级数据定义为来原始数据以外的数据源。

 

表1总结了按照本指南中阐述的方法计算碳足迹时的组成部分以及所需的数据质量。

类别

所需数据

备注

4.3.1直接排放

原铝

a)计算中应包括的单元工序见附件B;

b)必须在通报时指定数据源。

4.3.2电力和热力生产排放

原铝或再生铝

4.3.3其它排放

原铝或再生铝

 

4.7参考文献

IAI (2017). 2015Life Cycle Inventory Data and Environmental Metrics.

http://www.world-aluminium.org/publications/tagged/life%20cycle/

IEA (2017). CO2Emissions from Fuel Combustion: Highlights.

https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/CO2EmissionsfromFuelCombustionHighlights2017.pdf

IPCC (2014). Fifth Assessment Report:Climate Change 2014.

https://www.ipcc.ch/report/ar5/

IPCC (2006). Guidelines for NationalGreenhouse Gas Inventories.

https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/



[1] Exclude the use of virtual green certificates/guarantees of originas a basis for calculating emission factors不包括使用虚拟绿色证书/原产地保证作为计算排放系数的部分

 

相关阅读:

国际铝协《2050年铝业温室气体减排路径》—中文版全文

国际铝协发布全球铝工业温室气体排放最新数据,铝工业减排任务仍艰巨!


(来源:IAI ,尚轻时代编译,未经IAI审阅,仅供参考)




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