钢铁行业配额分配方法和思路

钢铁行业作为能源消费和碳排放的重要行业,在马上要开放的全国性的碳交易排放市场中占据较大比例,仅次于电力行业。钢铁行业CO2排放总量约为16亿吨,占全国排放总量16%左右,远高于全球(不包括中国)的平均水平6%左右。碳排放交易市场的全面开放预计对钢铁企业影响较大。如果每年排放减少1%来计算,按照钢铁行业的平均排放强度计算,则钢铁行业CO2年减排量将近1600万吨,CO2配额价格以20元/吨计算,钢铁行业成本增加将近3.2亿元。

2016年,国家发改委委托相关单位对钢铁行业进行了相关调研,力求在尽可能地将企业的意见和具体情况反映到当前正在制定的碳排放方案里。清华大学教授周胜作为气候司的委托专家,主要研究制订钢铁行业的碳排放交易方案。本文是根据清华大学周胜教授的演讲整理汇总,加入部分国家标准或文件的引用和论述。

一、钢铁碳排放交易制度设计进展

1.碳排放交易制度设计的整体情况

一般来说,配额分配方案的制订要遵循简单、透明、可核算、可验证、可操作性强等原则。对于部分特别的情况作如下说明:

(1)关于未提交MRV报告的企业如何核算。配额按期分配并须按要求履约,未提交MRV报告的,排放值按照当地该行业最高标准计算。目前,全国已经有20余个省已经上报相关行业企业的MRV报告,上报的省份超过2/3。

(2)关于CCER与碳配额的比例问题。部分符合要求的CCER可以作为补充,与碳排放配额共同构成碳市场。但目前CCER供应量太大,设计面广,因此,将CCER纳入的比例目前仍未确定。

(3)关于采用何种碳配额分配方法。配额分配是碳排放交易市场顶层制度设计的关键一环。目前整个的进展来看,国家发展改革委气候司目前还没有最后确定全国性的碳市场配额分配采用何种方式方法。就目前来看,基本思路主要有2种,一种基准法,一种是历史强度下降法。基准法以同行业现金水平作为基准,比如,把整个行业的前15%、25%作一个加权平均作为基准值,在此基础上进行碳配额分配。历史强度下降法,主要考虑的是在企业产品类别比较多的情况下,自己自身进行纵向对比,比如与过去3年~5年的平均水平去比。目前,已经应用基准法的几个行业有电力、电解铝、水泥行业。这些行业都有一个中间产品是行业公认的,产品类

别比较单一。比如,电力行业的最终产品是电,电解铝行业的最终产品是原铝。但是对其他行业,比如钢铁行业、化工行业,还包括造纸行业,产品类别很多,没法选一个共有的产品进行对比。这种情况选历史强度下降法相对合理。

2.钢铁行业碳排放交易制度设计

钢铁行业作为未来碳排放市场最重要的行业,针对钢铁行业的全国性的碳排放交易制度中的碳配额分配是此次制度设计的关键点。钢铁行业碳排放市场的整体考虑主要是以下几点:

第一,整个碳市场的设计思路是要把钢铁纳入到碳市场,但又不希望其对钢铁行业产生过大的负担。设计的初衷是希望钢铁行业纳入碳排放交易后,会对钢铁企业有一个优化促进的作用。

第二,配额分配的基本要求。碳配额的分配利用市场手段而不是利用行政命令。市场手段首先应该有数据基础,而且数据应该是经得起核查的、可信的。各个企业上报企业的相关数据必须遵守发改委公布的《钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》(以下简称《指南》)。在这个《指南》下进行碳市场相关数据的收集核算。

根据这份《指南》,钢铁行业的报告主体和核算边界都予以确定。

报告主体——具有温室气体排放行为并应核算的法人企业或视同法人的独立核算单位。

核算边界——所有设施和业务产生的温室气体排放。包括直接生产系统、辅助生产系统、以及直接为生产服务的附属生产系统。

由于钢铁行业流程非常复杂,每个企业、每种生产方式的各个工艺环节碳排放情况千差万别,理论上应该进行分工艺环节进行核算。但是目前我们并没有分工艺环节进行核算,而是考虑整体情况。所以我们现在的数据基础是以整体为基础,而不是分环节的核算的基础数据。

根据《指南》,钢铁行业按照排放类型的分类如表1:

表1 钢铁行业碳排放类型

排放类型      排放源
化石燃料 煤、石油、天然气等化石燃料燃烧
生产过程 白云石、石灰石等熔剂分解,电极消耗、炼钢降碳过程等
间接排放 使用外购的电力、蒸汽导致的排放
隐含排放

(扣除)

碳固化在生铁、粗钢等外销产品,以副产煤气为原料生产的甲醇等;外销副产煤气等

 

图1 钢铁企业温室气体排放核算边界

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上述是指南要求的一些数据基础,企业基本已经上报。但是在设计配额分配过程中,发现有些数据很难反映钢铁行业实际情况,也就是说以企业整体计算的这种情况不能完全反映钢铁行业实际情况。

制定碳配额分配方法既要讲究公平,也要讲究效率,最重要的是企业之间是可比的,否则设计出的方案并不好操作。因此,企业需要补充各生产环节的数据。最终,报表包括两部分内容,一部分是原来《指南》中要求的核算报告,也就是企业整体的排放数据,第二部分是补充的分环节的数据,包括钢铁企业炼焦、炼铁、深加工等环节的数据。此外,还考虑到不同类型的钢铁企业的主营产品并不一样,有的是粗钢,有的是钢坯,有的是成品钢材。因此,这种产品的差异也要考虑到碳配额分配中来。

但是从相关企业反馈回来的补充数据表来看,很多企业生产的分环节的数据缺失,有的补充的数据质量不高。部分相对大型的企业统计的情况比较好。

图2  补充数据表

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二、钢铁行业历史强度下降法

由上述可知,由于钢铁行业产品的多样性,钢铁行业基本会使用碳排放历史强度下降法。以下对钢铁行业利用历史强度下降法的前提条件和类别进行简要说明。

覆盖范围:主营业务是炼钢或钢压延加工的钢铁企业法人的化石燃料燃烧、电力消费和热力消费所对应的二氧化碳排放。

钢铁行业主营产品及代码:粗钢(3206);轧制、锻造钢坯(3207);钢材(3208)。企业类型和主营产品:

(1)钢铁生产联合企业:粗钢、钢材;

(2)独立炼钢厂:粗钢;

(3)压延加工企业:外销半成品:轧制、锻造钢坯;最终产品为成品钢材。

排放源覆盖范围:钢铁企业化石燃料燃烧、电力和热力消费 (净购入) 、隐含排放扣除(甲醇、外销煤气,外销焦炭,外销产品含碳)。与MRV指南覆盖范围不同点是不考虑工业过程排放。

1.历史碳排放强度下降法计算公式

A=B×Fm×Q

 

其中:

A—企业二氧化碳配额总量,单位:tCO2

B—企业历史碳排放强度,单位: tCO2/t粗钢(钢坯、钢材);

Fm二氧化碳减排系数,单位:无量纲;

Q—粗钢(钢坯、钢材)产量,单位:t;

注:为避免重复计算,主营产品的量以最终产品(销售)为准。

参数取值:

 

参数名称 参考值 备注
B 2013-2015年三年碳排放强度的算术平均值(也会考虑用加权平均值) 相当于2014年为基准
Fm 平均每年下降大约1%左右,未最终确定,以气候司公布为准。 2017年数值试分配

 

2.补充说明的事项

(1)核增或者核减项

①对于既有企业粗钢产量未增加,但下游产业链延长的,省级主管部门可按照新增下游生产设施的二氧化碳排放量占企业履约边界内总排放量的比重,核增相应的配额。

②履约年度内新增的独立法人企业,当年及之后两年不分配配额和履约;履约年度后的第三年按照前三年核查数据核算企业历史排放强度,分配配额和履约。

③自产焦比例(企业自身生产的焦炭/总消耗的焦炭)大幅度变化时,重新核定配强度基准:比例大幅度增加时按照新增设施发放配额;减少或者关闭的,按照相应排放额度核减配额)。

④新增环保设施(能够单独计量):如果对应的排放规模超过一定规模,按新增设施发放配额。

核增或者核减标准:排放规模达到一定规模或者总排放比例(暂定:1万tCO2或者占总排放量的10%,且能独立计量或者核算)。

(2)需要补充的数据

根据上述核增和核减项,企业必须补充下述数据,作为核增和核减的依据。

①自产焦炭比例和焦化部分排放

②新增环保设施能耗或者排放数据,能单独计量或者核算

(3)目前暂不考虑因素

①废钢比例。原则上,国家鼓励废钢比例的提高,如果企业的废钢比例增加,也即碳排放量相应减少,不对废钢比例变化调整配额,相当于有利于废钢比例增加的企业。

②地条钢。淘汰地条钢会增加其他钢企废钢利用比例,这对长流程企业是有利的。

③产能利用率。对于历史强度法来说,由于选取的历史强度为过去3年~5年,行业和企业的产能利用率变化不大,而且难以量化这种变化,因此,不予考虑在内。

④共性问题。鞭打快牛和区域差异性和公平性:与其他行业一致。所谓“鞭打快牛”是指前几年节能减排做的比较好的企业,因为控排系数是一致的,全国统一的,相对这些企业来说略显不公平。这个问题在其他行业也存在,因此在正式发布时,会统一考虑这方面的因素。

⑤其他问题:如何考虑区域平衡、影响企业范围等问题在正式发布前会有统一的考虑。

三、试算案例

根据上报的最新的数据情况进行了试算。由于没有2017年的数据,采用的是2015年(2013年、2014年、2015年)的数据,产量用的是2015年的数据,以此来计算碳配额缺口或富余情况。我们选择了10个省份,涵盖中西部的大型、小型钢铁企业133家,排放总量大概为3.6亿吨,钢铁产量大概为2.2亿吨,占2016年粗钢产量的1/4左右。

对于控排系数,第一个选的是98.7%,这个系数是根据钢铁行业十三五节能减排规划,进行了一个简单的外推得出的,相当于3年减少1.3个百分点。还有一个是96.5%,这个是根据钢铁行业十二五节能减排规划外推得出的。中间的97.6%是二者的一个中间值。

按照十三五规划外推的控排系数,可以算出配额缺口大概是185万吨(10个样本省的量),按照十二五节能减排规划的控排系数外推,可以算出配额缺口为978万吨。如果外推到全国,可以乘以4大概得出全国的配额缺口数。

经过计算和对比,大概有15%的企业(10~20家)碳配额富余超过5万吨,而配额缺口超过5万吨的有20~30家,占总数的20%左右。

表2  试算指标及结果

 

项目 单位 数值
试算年份 2015 实际缺口?
省份 10 全国1/3
企业数量 133
排放总量 万tCO2 35789
钢铁产量 万t 22113 粗钢/钢坯/钢材
控排系数 % 98.7%(十三五外推) 97.6% 96.5%(十二五外推)
配额缺口 万tCO2 -185(0.5%) -581(1.6%) -978(2.7%)
富余5万吨以上 企业 10-20家(15%)
缺口5万吨以上 企业 20-30家(20%左右)

 

同样,我们对企业的碳排放强度也进行了一个统计。如下图所示,排除掉数据异常的点,基本可以看出碳排放强度集中在2个方面,一个是长流程方面,碳排放强度约为2TCO2/t,在图中红色区域可以看到这一区域的样本相对密集,另一个是短流程方面,碳排放强度约为0.5 TCO2/t左右。下图基本反映了这2个方面的规律。

图3  排放强度(tCO2/主营产品)

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我们对配额缺口/富余的企业进行了统计,得出下图的133家企业的分布情况。可以看出,左侧是富余配额比较高的,中间的富余/缺口比较少的,右侧是配额缺口比较大的。这基本符合预期要求的,即市场中有一部分是买家,有一部分是买家,二者的比例不能太高。

图4  配额(缺口/富余)分布

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图5 企业配额(缺口/富余)分布

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由图5可以看出,企业配额缺口/富余在5万吨以内的企业占比在50%左右,缺口/富余较大的企业占比较低,基本呈正态分布。我们对这种分布结果还可以接受。

图6 配额富余/缺口超过50万吨的企业分布情况

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但是在试算过程中,我们发现一个比较大的问题,就是缺口比较大的企业(超过50万吨)。我们把富余超过50万吨的企业有3个企业,缺口超过50万吨的有4个企业。这是我们比较关注的地方,因为这个企业缺口比较大的对企业是一个比较大的负担。把这个列出来,我们想听听我们钢铁内部的企业看看怎么处理。这里我们有一个简单的办法,就是比如说超过20万吨以后的部分我们就不算了,但这个合不合理,不知道。

来源:冶金经济内参2017年第6期