解读铝产品碳足迹核算及报告方法学——基于国际实践

2024-08-14 9 次浏览
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碳通通 · 脱水解读

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铝产品碳足迹怎么算、怎么报,才能让下游买家看懂、让国际采购认可?这份由落基山研究所与中汽碳数字联合编写的《铝产品碳足迹核算及报告方法学——基于国际实践(征求意见稿)》,把国际上IAI、ASI、ISO等主流方法的最大共识找出来,再对照中国铝企的生产现实做了本地化适配。它提出固定核算边界、废铝信息披露、原铝排放透明度、绿电采购规则和原始数据比例五条主线,直接关系到每一家铝生产商的核算底稿怎么写、报告怎么交。

核心判断

  • 电解铝碳排放约占有色金属行业64%、全国碳排放4.5%,是已纳入全国碳市场的重点行业。
  • 《方法学》设定固定比较边界与完整系统边界两套口径,基准产品为铝熔铸产品。
  • 废铝比例只计消费前与消费后废料,内部废料不计入,消费后废铝比例须单独报告。
  • 原铝部分须报告“矿山到冶炼”排放强度,以减少下游比较铝锭碳绩效的障碍。
  • 电力核算推荐基于市场与基于位置双方法并报,绿电采购强调额外性、区域支持与长期承诺。

脱水解读

为什么要编这份铝产品碳足迹方法学

铝是我国仅次于钢铁的第二大金属,也是输电、光伏、电动汽车等清洁技术的关键原料。但电解铝的冶炼过程严重依赖化石燃料和火电,2018年全球铝工业二氧化碳当量排放超过11亿吨,约占全球人为排放的2%。我国是全球第一大铝生产国、消费国和出口国,铝行业低碳转型及其对下游产品隐含碳排放的影响,已成为全球供应链和贸易往来的重点关注因素。

2023年11月,国家发展改革委等五部门联合印发《关于加快建立产品碳足迹管理体系的意见》,把推动碳足迹国际衔接与互认列为重点任务。2024年5月,生态环境部等十五部门联合印发《关于建立碳足迹管理体系的实施方案》,被视为我国产品碳足迹管理体系建设的“任务书”和“施工图”。发布重点产品碳足迹核算规则标准是主要任务之一,铝正是优先聚焦的重点产品。落基山研究所正是在这一背景下,对比研究国际上较为主流的铝产品碳足迹核算及报告方法,寻求最大共识,并结合我国实际编写了这份《方法学》。

固定核算边界解决的是什么问题

组织碳通常因为企业纵向整合程度不同而无法直接比较。在铝工业中,垂直整合可以扩展到石灰煅烧、焙烧石油焦、预焙阳极生产等排放密集型工序;如果这些工序在报告企业所有权范围内,相关排放计入组织碳范围一,对非整合企业则归为范围三,可能不计入报告。能源转型也会让排放从范围一转向范围二,比如自备电厂铝冶炼厂改用网电或搬迁到可再生能源丰富地区。

《方法学》因此设定了固定核算边界:包括从采矿到最终熔铸的所有生产活动,不包含最终半加工过程和后续加工,以纯铝或铝合金锭、轧制锭、挤压锭、压铸锭等最终熔铸产品为基准产品。完整系统边界则在此基础上加入轧制、挤压、铸造等进一步加工过程,是从摇篮到大门的核算边界;“大门”的划定取决于报告主体所核算产品的最终生产工序。对于铝水直接合金化的企业,固定比较边界的核算应当包含从采矿到合金锭浇铸的所有工序排放。运输相关排放暂不计入核算边界,但鼓励参考GLEC框架单独报告。

废铝成分含量怎么报才算透明

《方法学》把废料分为内部废料、消费前废料和消费后废料三类。内部废料即周转废料或自产废料,指重熔工序熔铸单元产生的边角余料,通常重新流入同一重熔工序,不计入废铝成分,也不加入废铝比例的计算。废铝成分应当只包括消费前和消费后废料两种,区分标准是该废料是否已经被生产为最终产品而使用。

在正文中,《方法学》明确:

在报告中,内部废料不计入废铝成分,也不加入废铝比例的计算,因此废铝成分应当只包括消费前和消费后废料两种。区分废料是否为消费前或消费后的主要指标是该废料是否已经被生产为最终产品而使用。

这一处理与ISO 14021中消费前废料定义不明确的情况形成对比。ISO 14021最主要的争议在于,半加工过程中产生并重新投入同一场地重熔工序的废料是否应计入消费前废料,这取决于铝生产商半加工工序的整合程度,导致不同整合程度企业的计算无法统一。《方法学》选择在定义消费前废料时与企业的整合程度脱钩,以提高铝产品间回收成分含量的一致性和可比性。

消费后废铝比例为何要单独报告

回收和使用消费后废料可以减少开采铝土矿生产原铝的需求,带来显著环境效益。再生铝的碳足迹仅为原铝碳足迹的6%,短期内增加再生铝使用是供应链减排最快速有效的方法。但长远看,再生铝的总体减排潜力受废料保有量限制,根据国际铝协1.5°C减排路径模拟情景,到2050年全球再生铝保有量预计只能满足铝总需求的50%—60%,因此无法仅依靠再生铝实现全行业脱碳。

目前建筑等行业铝消费端回收率较高,但其他终端行业回收率依旧较低,废料经常与塑料等混合收集,质量也偏低。《方法学》要求将消费后废铝比例作为关键产品碳绩效指标报告,铝生产商在报告回收成分比例的同时还应报告消费后废铝的使用比例。由于大多数废料在收集和分销过程中并不区分消费前和消费后,生产商应首先尝试向废料供应商或贸易商索要原始信息;如果仍存在数据缺口,可以参考IAI《区域废料比例转换因子》,根据废料来源地估算消费后废铝比例。

原铝排放透明度和绿电采购规则

原铝生产需要消耗大量能源,许多电解铝厂主要依赖化石能源发电,火电贡献了行业主要碳排放。尽管向再生铝转型带来脱碳机遇,但废料保有量有限,铝行业脱碳不可避免地需要实现原铝生产过程脱碳,使用低碳电力和部署净零排放技术是两个关键路径。为帮助下游用户识别使用减排技术的低碳排放铝,《方法学》要求对于使用原铝作为原料的产品,报告主体额外报告“矿山到冶炼”的碳排放强度,涵盖采矿、氧化铝精炼、阳极生产、铝冶炼和初级铸造相关的所有直接和间接排放,以及辅助工艺排放和辅助材料的隐含碳。

电力脱碳方面,《方法学》推荐同时使用基于市场和基于位置的方法报告电力相关排放,如果仅使用一种方法应明确披露。绿电采购决策优先级为:拥有自发电设施的企业应优先推进实体能源转型;需要市场化交易时优先考虑能确保物理联系的购电方案,包括本地直接采购、直购场外可再生能源、同一电网购电协议,且相关项目不得参与其它项目额外销售绿证;当以上方案不可用时可使用非捆绑型能源属性证书,并优先选用同一区域、为电网增加新装机的绿证,建立长期采购计划。评价市场化工具的关键标准是额外性、区域支持和长期承诺。

截断法与分配法怎么选、怎么配数据

产品碳绩效核算通常认为消费前和消费后废铝在从摇篮到大门的产品碳足迹中无负担,即零隐含碳。截断法、共生产品分配法和替代法是计算消费前废料隐含碳的常见方法。截断法最广泛使用,计算最简单,可鼓励减少过程废料产生,但无法在排放量上差异化消费后废料。共生产品分配法和替代法会把原铝生产中的一些碳排放分配给消费前废铝,需要更复杂的核算程序和一定程度的废料追溯性。

《方法学》要求报告主体使用截断法计算和报告基准碳足迹和全碳足迹;如果报告主体对输入废料有详细数据和一定追踪能力,也应当同时报告分配法计算的碳足迹信息。分配法特指根据质量对废料和主产品的碳排放做出分配,与IAI参考文件中的CP0方法一致。在具体操作上,《方法学》给出决策层级:废料生产者应优先使用材料流和原铝排放强度的原始数据;如果无法获得,废料用户应尽量追踪废料生成过程中涉及的原铝排放和使用情况,当产生废料的工序中50%以上输入材料来自原铝,可采用原铝排放强度作为废料隐含碳数值;如仍无法获得供应商原始数据,应使用世界铝协背景数据替代计算,并告知下游用户。

数据来源与原始数据比例怎么把握

《方法学》对直接排放、电力排放和间接排放都给出了一套缺省因子。直接排放因子主要来自IPCC AR5,与中国政府部门发布的燃料种类和排放因子相比,重合燃料种类如无烟煤、褐煤、柴油、天然气等差异范围在5%以内。《方法学》未提供的燃料种类,铝生产商应优先使用政府部门发布的排放因子作为缺省值。电力排放因子方面,铝生产商应尽量从电力供应商处获得生产设施用电的生命周期碳排放因子,无法获得则按自发电燃料结构使用图表9中发电燃料的生命周期碳排放因子计算。

为了鼓励使用原始数据,《方法学》要求同时报告用于核算产品总碳足迹的原始数据比例,即计算完整边界总碳足迹时使用原始数据计算的碳排放量占总排放量的比例,该方法与Pathfinder框架要求一致。过程排放由活动数据乘以排放因子计算获得,在考量是否为原始数据时,生产商需要确保活动数据和排放因子均来自原始数据来源。在大多数情况下,生产商应已具有活动数据原始来源,因此排放因子的选择基本决定了排放量的原始数据比例。考虑到燃料上游生产排放的原始数据普遍较难获得,《方法学》建议在解读原始数据比例时,认为在5%的误差范围内具有相同的可信度。

图说解读

五条关键原则覆盖核算全流程

这五条原则构成了《方法学》的整体框架。固定比较边界解决企业之间可比性问题,废铝信息披露解决再生料含量透明问题,排放透明度解决原铝减排努力如何被下游看到的问题,电力相关排放解决绿电采购规则问题,数据质量解决核算数据可信度问题。

对铝生产商而言,这五条原则对应着五项需要准备的核算和报告工作:确定产品在固定边界和完整边界下的产量与排放、统计消费前与消费后废料投入、测算“矿山到冶炼”排放强度、梳理绿电采购合同与证书、记录原始数据使用比例。下游采购方则可以据此判断供应商披露的信息是否完整、可比。

固定比较边界
确保不同业务范围和产品结构的铝企产品碳足迹可比
废铝信息披露
统一废料定义、明确计算方法,提高透明度
排放透明度
单独报告原铝排放强度,双重报告废料隐含碳
电力相关排放
绿电额外性、区域支持、长期承诺原则
数据质量
明确披露现场数据比例,对齐Pathfinder框架
《方法学》五条关键原则
碳通通

两套核算边界对应两类最终产品

《方法学》的两套边界面向不同用途。固定比较边界以最终熔铸产品为基准产品,让不同业务范围和产品结构的铝企之间有一个统一的比较基准;完整系统边界则延伸到轧制、挤压、铸造等后续加工,反映完整供应链的排放情况。

报告主体需要根据产品在供应链上的位置选择对应口径。例如汽车轮毂碳足迹核算,应先计算挤压铝锭的基准碳足迹,即固定比较边界内总排放量除以挤压铝锭总产量,再计算汽车轮毂的总碳足迹,即完整边界内总排放量除以汽车轮毂总产量。合金材料相关排放如果相关,也应加入核算边界。运输排放暂不计入,但鼓励参照GLEC框架单独报告。

固定比较边界:从采矿到最终熔铸
完整系统边界:加入轧制、挤压、铸造等加工
基准产品:铝及铝合金锭、压铸锭、轧制锭、挤压锭
最终产品:半加工铝合金制品(铝材)
不包含最终半加工过程和后续加工
从摇篮到大门,“大门”取决于最终生产工序
目的:提高产品碳绩效可比性
目的:体现后续加工排放和材料利用率减碳效果
固定比较边界与完整系统边界
碳通通

废料三类划分决定进出核算口径

《方法学》根据世界铝协《废铝隐含碳足迹计算参考文件》草案,把废料分为内部废料、消费前废料和消费后废料。内部废料通常重新流入同一重熔工序,不计入废铝成分;消费前废料指从未被使用的、半加工和加工制造过程中产生的边角余料,或因报废、过剩、未达标等转移出来的含铝材料;消费后废料指已被使用的、产品寿命废弃物中回收使用的废铝,如报废汽车零件和使用后的铝罐。

这一划分的关键作用在于:废铝比例只计消费前和消费后两种,消费后废铝比例还要单独报告。在不同整合程度的企业之间,消费前废料的认定容易出现分歧,特别是半加工废料重新投入同一场地重熔工序时。《方法学》通过将定义与整合程度脱钩,让下游企业可以对不同产品的废铝成分进行横向对比,也与RMI《钢铁产品碳足迹核算及报告方法学》相关规定保持一致。

内部废料
周转废料/自产废料,不计入废铝成分和废铝比例
消费前废料
从未被使用的制造过程边角余料,计入废铝比例
消费后废料
产品寿命废弃物中回收的废铝,单独报告比例
废料三类定义与核算处理
碳通通

绿电采购四条决策优先级

电力脱碳是铝工业最关键的脱碳途径。考虑到电解铝过程的大量电力需求,《方法学》为铝冶炼企业采购可再生能源电力设定了决策优先级:首先,拥有自发电设施的铝冶炼企业应优先推进实体能源转型,从火电向可再生能源电力过渡;其次,如需市场化交易,应优先考虑能确保物理联系的购电方案,包括从本地电力供应商可再生能源设施直接采购并直接输送、从场外可再生能源发电设施直接采购、在属同一电网的厂外并网发电设施通过购电协议直接采购,且以上项目不得参与其它项目额外销售绿证。

当以上购电方案不可用时,铝冶炼企业可以使用非捆绑型能源属性证书采购绿电,但应同时建立内部政策,优先选用同一区域、并为电网增加了新的可再生能源装机容量的绿证,并建立长期采购计划。评价市场化工具总体质量时,应参考额外性、区域支持、长期承诺三个关键标准。铝冶炼厂以外的其他生产加工过程也建议遵循以上标准和决策优先级。

拥有自发电设施:优先从火电向可再生能源过渡
从本地可再生能源设施直接采购并直接输送
从场外可再生能源设施直接采购,无需电网输送
同一电网厂外并网设施,通过购电协议直接采购
以上不可用时,使用非捆绑型绿证并优先同区域、新装机
铝冶炼企业绿电采购决策优先级
碳通通

废料隐含碳两种核算方法对照

《方法学》要求报告主体使用截断法计算和报告基准碳足迹和全碳足迹。截断法把消费前废铝的隐含碳当作无负担,计算过程最为简单,尤其适合废料来自多个供应商且难以追溯至源头的场景,可以鼓励减少过程废料产生、提高资源利用率。但截断法无法在排放量上差异化消费后废料,对提高消费后废料回收利用作用有限。

如果报告主体对输入废料有详细数据和一定追踪能力,也应当同时报告分配法计算的碳足迹信息。分配法根据质量对废料和主产品的碳排放做出分配,能更好地区分消费前废料生产过程中的碳排放情况,在碳泄漏或重复计算方面的不确定性较低。但分配法需要更复杂的核算程序和一定程度的追溯性,缺乏追溯信息可能导致碳泄漏。《方法学》建议废料生产商和用户尽快开展相关数据收集工作,以推动可追溯系统和技术发展。

截断法:废料隐含碳计为零,计算简单
分配法:按质量把排放分配给主产品和废料
适用于废料来源多、难以追溯的场景
需要废料来源和去向的追溯信息
无法在排放量上差异化消费后废料
能在排放量上区分消费前和消费后废料
是当前全球铝生产商最常用方法
可推动提高消费后废料回收利用
截断法与分配法的主要差异
碳通通

从燃料到电力的主要缺省因子

《方法学》给出的燃料直接排放因子主要来自IPCC AR5,包括燃料燃烧产生的CO2、CH4和N2O排放,以IPCC AR5 100年全球变暖潜势的二氧化碳当量表示。与中国政府部门发布的燃料种类和排放因子相比,重合燃料种类如无烟煤、褐煤、柴油、天然气等差异范围在5%以内。对于《方法学》未提供的燃料种类,铝生产商应优先使用政府部门发布的排放因子作为缺省值。

在无法获得原始数据时,铝生产商可以使用这些缺省值,但使用背景值会降低总碳足迹计算中原始数据的比例,对于高能效设施和生产工艺还可能高估排放量。电力方面,铝生产商应尽量从电力供应商处获得生产设施用电的生命周期碳排放因子,包括燃料开采、生产、运输、发电设施建设以及输配电损失相关的排放;如果使用的是自产电力,则应使用与其自产电力设施相关的生命周期碳排放因子,数据无法获得时可按自发电燃料结构使用发电燃料生命周期碳排放因子计算。

排放源
排放因子
单位
来源
无烟煤
2.64
tCO2e/吨
IPCC,2006
焦煤
2.69
tCO2e/吨
IPCC,2019
柴油
2.69
tCO2e/公升
IPCC,2006
天然气
0.0585
tCO2e/吉焦
IPCC,2006
煤电
0.82
tCO2e/兆瓦时
IPCC AR5 WG3,2014
风电
0.01
tCO2e/兆瓦时
IPCC AR5 WG3,2014
太阳能
0.05
tCO2e/兆瓦时
IPCC AR5 WG3,2014
部分直接排放与电力排放缺省因子
碳通通

输入材料隐含碳的关键缺省值

间接排放主要指输入原材料自身生产加工过程中的碳排放。在可能的情况下,铝生产商应优先向供应商获取相关原材料的实际排放因子;在原始数据无法获得时,可以使用标准排放因子作为缺省值,但使用背景值会降低总碳足迹计算中原始数据的比例。图表10和图表11提供了外购材料隐含碳和场外加工过程的平均排放因子。

从数值看,原铝液隐含碳为13.01 tCO2e/吨铝液,显著高于氧化铝的1.26、预焙阳极的1.75、烧碱的1.12和煅烧石灰的0.79,这与原铝生产高能耗、高排放的特征一致。废料重熔/精炼的排放因子为0.53 tCO2e/吨废铝,轧制为0.43、挤压为0.68、铝锭浇铸为0.139(单位均为tCO2e/吨加工材或铸锭)。这些缺省值在实际生产中可能根据生产技术、燃料种类和电力使用情况有所不同,因此《方法学》鼓励企业优先向供应商索取原始数据。

项目
排放因子
单位
来源
铝土矿
0.0084
tCO2e/吨铝土矿
IAI范围3核算工具
烧碱
1.12
tCO2e/吨氢氧化钠
IAI范围3核算工具
煅烧石灰
0.79
tCO2e/吨氧化钙
IAI范围3核算工具
预焙阳极
1.75
tCO2e/吨预焙阳极
IAI范围3核算工具
氧化铝
1.26
tCO2e/吨氧化铝
IAI范围3核算工具
原铝液
13.01
tCO2e/吨铝液
IAI范围3核算工具
废料重熔/精炼
0.53
tCO2e/吨废铝
美国铝协,2022
部分输入材料与场外加工排放因子
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
电解铝碳排放占有色金属行业比例64%前言
电解铝碳排放占全国碳排放比例4.5%前言
2018年全球铝工业二氧化碳当量排放量超过11亿吨1.1 引言
全球铝工业排放占全球人为排放比例约2%1.1 引言
再生铝碳足迹占原铝碳足迹比例6%2.3 供应链碳排放的透明度
2050年再生铝预计满足全球铝总需求比例50~60%2.3 供应链碳排放的透明度
低碳排放铝通常指碳排放强度4t CO2e/t原铝第7页脚注
铝工业排放与再生铝相关关键数据

这组数据勾勒出铝工业碳排放和再生铝减排潜力的基本盘。电解铝碳排放约占整个有色金属行业的64%、全国碳排放的4.5%,是纳入全国碳市场的重点行业;2018年全球铝工业二氧化碳当量排放超过11亿吨,约占全球人为排放的2%。这些比例说明铝行业脱碳不仅关系行业自身,也关系全国和全球的碳中和进程。 在减排路径上,再生铝的碳足迹仅为原铝碳足迹的6%,短期内增加再生铝使用是供应链减排最快速有效的方法。但再生铝的总体减排潜力受废料保有量限制,到2050年全球再生铝保有量预计只能满足铝总需求的50%—60%,因此无法仅依靠再生铝实现全行业脱碳,投资和部署原铝低碳生产技术必不可少。此外,铝行业通常将碳排放强度为4 t CO2e/t原铝(含范围一和范围二)的产品称为低碳排放铝,但目前行业对其定义尚不明确。

指标数值单位出处
原铝锭排放强度(示例)4t CO2e/t Al附录A
半成品加工排放强度(示例)0.5t CO2e/t Al附录A
重熔和回收排放强度(示例)0.3t CO2e/t Al附录A
产品系统1截断法核算PCF5.7t CO2e/t Al附录A
产品系统2截断法核算PCF6.31t CO2e/t Al附录A
产品体系1共生产品法核算PCF4.5t CO2e/t Al附录A
产品体系2共生产品法核算PCF6.87t CO2e/t Al附录A
核算方法选择中对关键工序的排放强度示例

附录A用两个产品系统演示了截断法和共生产品分配法的差异。在产品系统1中,原铝锭排放强度4 t CO2e/t Al,半成品加工0.5 t CO2e/t Al;截断法下加工材1的产品碳足迹为5.7 t CO2e/t Al,废料A计为0。在产品系统2中,输入原铝锭排放强度为9 t CO2e/t Al,消费后废料和废料A均为0,重熔和回收为0.3 t CO2e/t Al,半成品加工0.5 t CO2e/t Al,截断法下加工材2的产品碳足迹为6.31 t CO2e/t Al。 共生产品分配法下,产品体系1把原铝锭的5.2 t CO2e按质量在加工材1和废料A之间分配,加工材1为4.5 t CO2e/t Al,废料A为4 t CO2e/t Al;产品体系2中废料A带入1.2 t CO2e并按质量分配,加工材2为6.87 t CO2e/t Al,废料B为6.4 t CO2e/t Al。附录最后用一致性检验说明,如果对所有产品采用相同核算方法,截断法和共生产品法的总排放量均为12.01 t CO2e,不存在排放泄漏,但不同方法下各产品的碳足迹数值和分担方式不同。

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