CN114596072A - 一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法 - Google Patents

Abstract

一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法，包括：在碳产品全生命周期内确定碳足迹的系统边界；在系统边界内将碳足迹划分为原煤开采阶段、矿后甲烷逃逸阶段、原煤洗选阶段以及煤炭外运阶段；依据碳产品的生产工艺，确定各阶段的直接碳排放源和间接碳排放源；分别确定各阶段内的直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子；利用直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子，构建碳排放核算模型；不同应用场景下，利用各阶段的碳排放核算模型获得煤炭产品的碳足迹。本发明对煤炭生产过程碳排放源及其碳排放情况进行深入分析，建立煤炭产品碳足迹计量模型，实现煤炭产品碳足迹核算，对煤炭企业正确核算产品碳足迹具有现实意义和实用价值。

Description

一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法

技术领域

本发明属于能源排放技术领域，具体涉及一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法。

背景技术

煤炭产品的生产和使用伴有大量的温室气体排放，已经成为重要的碳排放源之一。要监控温室气体排放，首先要对温室气体排放量进行正确核算。为统一温室气体排放量核算方法，从而更加有效地控制温室气体排放问题，根据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》中的国际通用温室气体核算办法，以及《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》，进行我国煤炭企业温室气体排放核算。该指南虽然从企业的角度给出了煤炭企业温室气体排放总量的核算方法，但对于煤炭产品温室气体排放(产品碳足迹或碳标签)核算并没有给出具体方法，使得煤炭企业正确核算煤炭产品碳足迹遇到了很大困难。

现有技术1(CN104850951A)“一种具有时空属性的产品碳足迹建模方法及系统”，方法包括以下步骤：步骤1、绘制产品全生命周期的过程图；步骤2、将每个阶段产品的碳排放量、排放的时间节点及对应的地理位置信息相关联，生成产品的运行规律；步骤3、对产品的运行规律进行分析，为每个阶段均生成多个碳足迹决策信息；步骤4、评价形成产品全生命周期过程中每个阶段碳足迹决策信息的不同组合效率，获得最小碳足迹的决策方案。现有技术1还公开了一种具有时空属性的产品碳足迹建模系统。本发明可实现对产品在其全生命周期内的生产路径和工艺技术进行调节和选择，获得最小的碳足迹决策方案。由于现有技术1是基于材料流、能量流和废物流的角度对碳产品的全生命周期进行过程划分，因此对数据精准度要求过高，与煤炭行业自身的数据采集特点有一定差距，适用性较低。在一般的产品碳足迹计量过程中，煤炭产品作为计算产品碳足迹的温室气体排放源而存在，导致煤炭产品本身的碳足迹计量方法缺失。煤炭产品由于具有能源的属性而体现出产品的特殊性，从碳足迹的过程图、系统边界、温室气体排放源、计量模型等方面都有其特殊性，与日常消费品等煤炭行业外的产品具有显著的不同。

现有技术2(CN113609443A)“基于区块链的碳足迹跟踪处理方法、装置及存储介质”，包括：对区块链中任意一个节点的碳足迹进行跟踪得到碳足迹数据，碳足迹数据包括多个碳足迹信息；对多个碳足迹信息按照类型分类得到一次能源集合、二次能源集合以及特定能源集合；获取二次能源集合和特定能源集合中的碳足迹信息按照预设换算系数得到碳能源消耗值；获取一次能源集合中每个碳足迹信息与二次能源集合中的每个碳足迹信息的关联性得到第一抵消值，获取三次能源集合得到第二抵消值；将碳能源消耗值与所述第一抵消值、第二抵消值相结合计算得到所述节点的处理后的当前碳消耗信息；将当前碳消耗信息与预设碳消耗信息比对得到预设时间段内所需要的第三抵消值和/或第四抵消值。现有技术2把生产过程中有关能源消耗转换为相应的碳排放，定性地进行了评价，而且没有考虑煤炭产品的原材料、运输、使用等过程的全生命周期的碳排放，过多的强调了区块链技术对数据不可篡改性、可靠性的意义，对碳排放本身没有做过多的研究。

综上，需要结合煤炭企业生产实际，在煤炭产品的生命周期内，研究煤炭产品碳足迹的计算方法，对煤炭企业正确核算产品碳足迹具有现实意义和实用价值。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法，结合煤炭企业生产实际，对煤炭生产过程碳排放源及其碳排放情况进行了深入分析探讨，建立煤炭产品碳足迹计量模型，实现煤炭产品碳足迹核算，对煤炭企业正确核算产品碳足迹具有现实意义和实用价值。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法，包括：

步骤1，在碳产品全生命周期内确定碳足迹的系统边界；

步骤2，在系统边界内将碳足迹划分为原煤开采阶段、矿后甲烷逃逸阶段、原煤洗选阶段以及煤炭外运阶段；

步骤3，依据碳产品的生产工艺，确定各阶段的直接碳排放源和间接碳排放源；

步骤4，分别确定各阶段内的直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子；

步骤5，利用直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子，构建碳排放核算模型；

步骤6，不同应用场景下，利用各阶段的碳排放核算模型获得煤炭产品的碳足迹。

优选地，步骤1中，碳产品全生命周期包括：原煤开采、原煤短途运输、原煤洗选、煤炭产品销售并外运至煤炭消费企业；

碳足迹的系统边界，是从原煤开采开始，到煤炭产品销售并外运至煤炭消费企业为止。

优选地，步骤3中，根据原煤开采阶段的生产工艺，直接碳排放源包括：锅炉原煤燃烧产生的直接碳排放，井上运输车辆燃油产生的直接碳排放，原煤开采过程中瓦斯逃逸产生的直接碳排放，短距离运输消耗电力和化石燃料产生的直接碳排放；间接碳排放源包括：机械运转消耗的电能，井上、下照明消耗的电能所产生的间接碳排放，井下降尘消耗水资源产生的间接碳排放。

优选地，步骤3中，矿后甲烷逃逸阶段的直接碳排放源包括：原煤开采出后提升至地面，在地面堆放以及矿区内运输的过程中，矿后瓦斯逃逸产生的直接碳排放。

优选地，步骤3中，原煤洗选阶段的直接碳排放源包括：短距离运输消耗电力和化石燃料而产生的直接碳排放；间接碳排放源包括：机械运转消耗电能产生的间接碳排放，消耗水资源产生的间接碳排放。

优选地，步骤3中，煤炭外运阶段的间接碳排放源包括：长距离运输消耗电力和/或化石燃料而产生的间接碳排放。

优选地，步骤4中，原煤开采阶段的碳排放因子包括：消耗化石燃料的碳排放因子，开采中瓦斯逃逸的碳排放因子，消耗电力的碳排放因子和消耗水资源的碳排放因子。

优选地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，原煤开采阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_原煤产品＝(E_燃料+E_开采+E_电力+E_水资源)/Q

式中，E_原煤产品为原煤开采阶段，单位原煤产品的碳排放量；E_燃料为原煤开采阶段，消耗化石燃料的碳排放量；E_开采为原煤开采阶段，瓦斯逃逸的碳排放量；E_电力为原煤开采阶段，消耗电力的碳排放量；E_水资源为原煤开采阶段，消耗水资源的碳排放量；Q为原煤生产企业的年产量。

优选地，原煤开采阶段中，消耗化石燃料的碳排放量E_燃料，满足如下关系式：

式中，AD_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的消耗量，CC_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的含碳量，OF_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的碳氧化率；其中，

构成消耗化石燃料的碳排放因子；

原煤开采阶段中，瓦斯逃逸的碳排放量E_开采，满足如下关系式：

E_开采＝Q_监测×p_CH4×GWP_CH4

式中，Q_监测为原煤开采阶段中，瓦斯逃逸排放量的监测值；p_CH4为标准状态下甲烷的密度；GWP_CH4为甲烷增温潜势系数；

原煤开采阶段中，消耗电力的碳排放量E_电力，满足如下关系式：

E_电力＝AD_电耗×EF_电力

式中，AD_电耗为电力消耗量，EF_电力为消耗电力的碳排放因子；

原煤开采阶段中，消耗水资源的碳排放量E_水资源，满足如下关系式：

E_水资源＝AD_水资源×EF_水资源

式中，AD_水资源为水资源消耗量，EF_水资源为消耗水资源的碳排放因子。

优选地，步骤4中，矿后甲烷逃逸阶段的碳排放因子包括：矿后瓦斯逃逸的碳排放因子。

优选地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，矿后甲烷逃逸阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_矿后＝EF_CH4×GWP_CH4

式中，E_矿后为矿后活动中的单位碳产品的瓦斯逃逸的碳排放量；GWP_CH4为甲烷增温潜势系数；EF_CH4为矿后瓦斯的碳排放因子。

优选地，步骤4中，原煤洗选阶段的碳排放因子包括：消耗化石燃料的碳排放因子，消耗电力的碳排放因子和消耗水资源的碳排放因子。

优选地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，原煤洗选阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_精煤产品＝(E_燃料+E_电力+E_新鲜水)/D

式中，E_精煤产品为原煤洗选阶段，单位精煤产品的碳排放量；E_燃料为原煤开采阶段，消耗化石燃料的碳排放量；E_电力为原煤开采阶段，消耗电力的碳排放量；E_水资源为原煤开采阶段，消耗水资源的碳排放量；D为选煤厂的年精煤产量。

优选地，原煤洗选阶段中，消耗化石燃料的碳排放量E_燃料，满足如下关系式：

式中，AD_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的消耗量，CC_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的含碳量，OF_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的碳氧化率；其中，

构成消耗化石燃料的碳排放因子；

原煤洗选阶段中，消耗电力的碳排放量E_电力，满足如下关系式：

E_电力＝AD_电耗×EF_电力

式中，AD_电耗为电力消耗量，EF_电力为消耗电力的碳排放因子；

原煤洗选阶段中，消耗水资源的碳排放量E_水资源，满足如下关系式：

E_水资源＝AD_水资源×EF_水资源

式中，AD_水资源为水资源消耗量，EF_水资源为消耗水资源的碳排放因子。

优选地，步骤4中，煤炭外运阶段的碳排放因子包括：汽车运输时消耗化石燃料的碳排放因子，铁路运输时的碳排放因子。

优选地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，采用铁路运输时，煤炭外运阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_铁路运输＝∑_EFk×S_k

式中，E_铁路运输为煤炭外运采用铁路运输时的碳排放量；EFk为第k种铁路运输机车类型对应的单位路程度量的碳排放因子；S_k为第k种机车类型的运输路程。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比：

1、本发明提供一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法，可以解决现有技术中没有煤炭产品的减排计量模型的问题。

2、所提出的碳足迹计算方法，适用于粗粒度煤炭数据的采集场景，对煤炭企业正确核算产品碳足迹具有现实意义和实用价值。

3、使用本发明提出的碳足迹计算方法时，考虑煤炭产品的原材料、运输、使用等过程的全生命周期的碳排放，对煤炭产品生产流程中的单元装置逐个进行碳排放源排查，防止遗漏温室气体排放源，从而建立了煤炭产品的碳排放源排查方法。

4、使用本发明提出的碳足迹计算方法时，碳足迹可以发现产品全生命周期中的温室气体排放热点，尽可能地降低煤炭产品的碳排放，测算煤炭生产各环节的碳排放量，跟踪碳流率，定位碳排放关键节点。

5、本发明提出的方法还可以对煤炭企业范围内的产品碳足迹进行综合，提高碳排放的准确性。

附图说明

图1是本发明一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法的步骤框图；

图2是本发明一实施例中的煤炭产品生产及运输阶段划分的关系示意图；

图3是本发明一实施例中产品相应碳排放源的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1，一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法包括步骤1至6。具体如下：

步骤1，在碳产品全生命周期内确定碳足迹的系统边界。

具体地，步骤1中，如图2，碳产品全生命周期包括：原煤开采、原煤短途运输、原煤洗选、煤炭产品销售并外运至煤炭消费企业。

碳足迹的系统边界，是从原煤开采开始，到煤炭产品销售并外运至煤炭消费企业为止。

步骤2，在系统边界内将碳足迹划分为原煤开采阶段、矿后甲烷逃逸阶段、原煤洗选阶段以及煤炭外运阶段。

值得注意的是，本发明优选实施例中，在系统边界内将碳足迹划分为四个阶段是一种非限制性的较优选择，本领域技术人员可以根据碳足迹研究需要将碳产品的全生命周期划分为多个不同的阶段。

步骤3，如图3，依据碳产品的生产工艺，确定各阶段的直接碳排放源和间接碳排放源。

，煤炭开采过程主要包括：巷道掘进及工作面准备、支护、落煤、运煤、原煤提升、采空区处理以及煤炭生产辅助环节等。原煤开采生产过程，需要通风机、采煤机、掘进机、液压支架、井下运输机械、提升机械、水泵等大型生产设备；井上、下需要照明、供热。根据上述煤炭开采生产工艺过程，确定其主要碳排放源为：原煤燃烧，即：锅炉原煤燃烧产生的直接碳排放；井上运输车辆燃油产生的直接碳排放。

具体地，步骤3中，根据原煤开采阶段的生产工艺，直接碳排放源包括：锅炉原煤燃烧产生的直接碳排放，井上运输车辆燃油产生的直接碳排放，原煤开采过程中瓦斯逃逸产生的直接碳排放，短距离运输消耗电力和化石燃料产生的直接碳排放；间接碳排放源包括：机械运转消耗的电能，井上、下照明消耗的电能所产生的间接碳排放，井下降尘消耗水资源产生的间接碳排放。

原煤开采产生的瓦斯逸散(甲烷)，随着通风系统直接排放到大气而产生的直接排放；机械运转、井上、下照明等消耗的电能将产生间接碳排放；井下降尘消耗水资源也将产生间接碳排放。

具体地，步骤3中，矿后甲烷逃逸阶段的直接碳排放源包括：原煤开采出后提升至地面，在地面堆放以及矿区内运输的过程中，矿后瓦斯逃逸产生的直接碳排放。

原煤洗选是利用煤炭与其它物质的不同物理、化学性质，将煤炭与其它杂质分离的过程。选煤主要包括三个基本工艺，即：分选前的准备，分选作业以及分选后的精煤产品处理；原煤的破碎、筛分、分选作业以及产品处理各阶段，都需要大型机械完成，而机械的运转需要消耗大量电能，因此，电能消耗将产生间接碳排放；同时，煤炭分选过程需要消耗大量新鲜水，从而也要产生间接碳排放；不同选煤厂还可能有少量原煤燃烧。原煤开采后要从井口运往选煤厂，一般采用带式输送机或矿车运输，能源消耗为电力，采用汽车运输时，需要消耗燃油，将产生直接碳排放。由于运输而产生的碳排量核算，按照谁运输、谁负责的原则，即：谁负责运输，就自然消耗谁的油品或电能。因此，运输部分的碳排放量自然记入到相应负责运输的主体(原煤生产矿井或选煤厂，也就自然记入了原煤开采阶段或原煤选选阶段)中，不再单独核算。因此，煤炭洗选过程的排放碳源主要是：化石燃料燃烧(燃煤、燃油)、电能和新鲜水等。矿后瓦斯逃逸：原煤在地面堆放以及运输过程中直接排放的尚残留在煤炭中的甲烷气体。

具体地，步骤3中，原煤洗选阶段的直接碳排放源包括：短距离运输消耗电力和化石燃料而产生的直接碳排放；间接碳排放源包括：机械运转消耗电能产生的间接碳排放，消耗水资源产生的间接碳排放。

煤炭产品外运产生的碳排放。经过开采和洗选加工后的煤炭产品(洗精煤)，要运至煤炭产品消费企业，运输过程将产生碳排放。常用的运输方式有两种，一种是铁路电力机车运输(碳排放源为电力消耗产生的间接排放)或内燃机车运输(碳排放源为燃油产生的直接排放)，另一种是汽车运输(碳排放源为燃油产生的直接碳排放)。

具体地，步骤3中，煤炭外运阶段的间接碳排放源包括：长距离运输消耗电力和/或化石燃料而产生的间接碳排放。

步骤4，分别确定各阶段内的直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子；

具体地，步骤4中，原煤开采阶段的碳排放因子包括：消耗化石燃料的碳排放因子，开采中瓦斯逃逸的碳排放因子，消耗电力的碳排放因子和消耗水资源的碳排放因子。

步骤5，利用直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子，构建碳排放核算模型。

本发明优选实施例中，设定碳排放的核算期为一年，煤炭产品碳足迹计量单位为：kg CO₂e/t，即：生产1t煤炭产品排放二氧化碳当量数。

具体地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，原煤开采阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_原煤产品＝(E_燃料+E_开采+E_电力+E_水资源)/Q

式中，E_原煤产品为原煤开采阶段，单位原煤产品的碳排放量；E_燃料为原煤开采阶段，消耗化石燃料的碳排放量；E_开采为原煤开采阶段，瓦斯逃逸的碳排放量；E_电力为原煤开采阶段，消耗电力的碳排放量；E_水资源为原煤开采阶段，消耗水资源的碳排放量；Q为原煤生产企业的年产量。

具体地，原煤开采阶段中，消耗化石燃料的碳排放量E_燃料，满足如下关系式：

式中，AD_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的消耗量，CC_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的含碳量，取值按《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》规定，OF_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的碳氧化率，无量纲，取值范围为0～1，取值按《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》规定；

其中，

构成消耗化石燃料的碳排放因子；

原煤开采阶段中，瓦斯逃逸的碳排放量E_开采，满足如下关系式：

E_开采＝Q_监测×p_CH4×GWP_CH4

式中，Q_监测为原煤开采阶段中，瓦斯逃逸排放量的监测值；p_CH4为标准状态下甲烷的密度，0.717kg/m³；GWP_CH4为甲烷增温潜势系数，规定其值为21；

原煤开采阶段中，消耗电力的碳排放量E_电力，满足如下关系式：

E_电力＝AD_电耗×EF_电力

式中，AD_电耗为电力消耗量，EF_电力为消耗电力的碳排放因子；

原煤开采阶段中，消耗水资源的碳排放量E_水资源，满足如下关系式：

E_水资源＝AD_水资源×EF_水资源

式中，AD_水资源为水资源消耗量，EF_水资源为消耗水资源的碳排放因子。

本发明优选实施例中，根据评价原则，开采阶段的活动水平数据采用实地调研数据，化石燃料(煤炭、汽油、柴油等)的排放因子以及矿后瓦斯逃逸等，采用《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》给定的方法和数据进行计算；开采过程中的瓦斯逸散由原煤生产企业按实际监控数据核算；电力的排放因子，采用2014年《中国区域电网基准排放因子》。根据煤炭开采阶段碳排放源分析结果，参考《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》。

原煤采出后提升至地面，在地面堆放以及矿区内运输等过程中将产生矿后瓦斯逃逸。具体地，步骤4中，矿后甲烷逃逸阶段的碳排放因子包括：矿后瓦斯逃逸的碳排放因子。

具体地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，矿后甲烷逃逸阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_矿后＝EF_CH4×GWP_CH4

式中，E_矿后为矿后活动中的单位碳产品的瓦斯逃逸的碳排放量；GWP_CH4为甲烷增温潜势系数；EF_CH4为矿后瓦斯的碳排放因子。

本发明优选实施例中，按照高瓦斯矿、低瓦斯矿和露天煤矿来区分不同来源的原煤产量。根据《中国煤炭企业温室气体排放核算方法与报告》规定：矿后活动CH4排放因子(kg CH4/t原煤)，露天开采取1.34；矿后活动高瓦斯矿井取2.01，低瓦斯矿井0.6，露天煤矿0.34。

具体地，步骤4中，原煤洗选阶段的碳排放因子包括：消耗化石燃料的碳排放因子，消耗电力的碳排放因子和消耗水资源的碳排放因子。

具体地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，原煤洗选阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_精煤产品＝(E_燃料+E_电力+E_新鲜水)/D

式中，E_精煤产品为原煤洗选阶段，单位精煤产品的碳排放量；E_燃料为原煤开采阶段，消耗化石燃料的碳排放量；E_电力为原煤开采阶段，消耗电力的碳排放量；E_水资源为原煤开采阶段，消耗水资源的碳排放量；D为选煤厂的年精煤产量。

优选地，原煤洗选阶段中，消耗化石燃料的碳排放量E_燃料，满足如下关系式：

式中，AD_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的消耗量，CC_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的含碳量，OF_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的碳氧化率；其中，

构成消耗化石燃料的碳排放因子；

原煤洗选阶段中，消耗电力的碳排放量E_电力，满足如下关系式：

E_电力＝AD_电耗×EF_电力

式中，AD_电耗为电力消耗量，EF_电力为消耗电力的碳排放因子；

原煤洗选阶段中，消耗水资源的碳排放量E_水资源，满足如下关系式：

E_水资源＝AD_水资源×EF_水资源

式中，AD_水资源为水资源消耗量，EF_水资源为消耗水资源的碳排放因子。

具体地，步骤4中，煤炭外运阶段的碳排放因子包括：汽车运输时消耗化石燃料的碳排放因子，铁路运输时的碳排放因子。

采用铁路运输时，利用IPCC碳核算方法学可构建产品运输环节的碳排放模型。利用汽车运输时，可按燃料燃烧碳排放核算模型计量煤炭产品运输过程碳排放量。

具体地，步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，采用铁路运输时，煤炭外运阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_铁路运输＝∑_EFk×S_k

式中，E_铁路运输为煤炭外运采用铁路运输时的碳排放量；EFk为第k种铁路运输机车类型对应的单位路程度量的碳排放因子；S_k为第k种机车类型的运输路程。

步骤6，不同应用场景下，利用各阶段的碳排放核算模型获得煤炭产品的碳足迹。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比：

1、本发明提供一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法，可以解决现有技术中没有煤炭产品的减排计量模型的问题。

2、所提出的碳足迹计算方法，适用于粗粒度煤炭数据的采集场景，对煤炭企业正确核算产品碳足迹具有现实意义和实用价值。

3、使用本发明提出的碳足迹计算方法时，考虑煤炭产品的原材料、运输、使用等过程的全生命周期的碳排放，对煤炭产品生产流程中的单元装置逐个进行碳排放源排查，防止遗漏温室气体排放源，从而建立了煤炭产品的碳排放源排查方法。

4、使用本发明提出的碳足迹计算方法时，碳足迹可以发现产品全生命周期中的温室气体排放热点，尽可能地降低煤炭产品的碳排放，测算煤炭生产各环节的碳排放量，跟踪碳流率，定位碳排放关键节点。

5、本发明提出的方法还可以对煤炭企业范围内的产品碳足迹进行综合，提高碳排放的准确性。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

所述方法包括：

步骤1，在碳产品全生命周期内确定碳足迹的系统边界；

步骤2，在系统边界内将碳足迹划分为原煤开采阶段、矿后甲烷逃逸阶段、原煤洗选阶段以及煤炭外运阶段；

步骤3，依据碳产品的生产工艺，确定各阶段的直接碳排放源和间接碳排放源；

步骤4，分别确定各阶段内的直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子；

步骤5，利用直接碳排放源的排放因子和间接碳排放源的排放因子，构建碳排放核算模型；

步骤6，不同应用场景下，利用各阶段的碳排放核算模型获得煤炭产品的碳足迹。

2.根据权利要求1所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤1中，碳产品全生命周期包括：原煤开采、原煤短途运输、原煤洗选、煤炭产品销售并外运至煤炭消费企业；

碳足迹的系统边界，是从原煤开采开始，到煤炭产品销售并外运至煤炭消费企业为止。

3.根据权利要求2所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤3中，根据原煤开采阶段的生产工艺，直接碳排放源包括：锅炉原煤燃烧产生的直接碳排放，井上运输车辆燃油产生的直接碳排放，原煤开采过程中瓦斯逃逸产生的直接碳排放，短距离运输消耗电力和化石燃料产生的直接碳排放；间接碳排放源包括：机械运转消耗的电能，井上、下照明消耗的电能所产生的间接碳排放，井下降尘消耗水资源产生的间接碳排放。

4.根据权利要求2所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤3中，矿后甲烷逃逸阶段的直接碳排放源包括：原煤开采出后提升至地面，在地面堆放以及矿区内运输的过程中，矿后瓦斯逃逸产生的直接碳排放。

5.根据权利要求2所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤3中，原煤洗选阶段的直接碳排放源包括：短距离运输消耗电力和化石燃料而产生的直接碳排放；间接碳排放源包括：机械运转消耗电能产生的间接碳排放，消耗水资源产生的间接碳排放。

6.根据权利要求2所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤3中，煤炭外运阶段的间接碳排放源包括：长距离运输消耗电力和/或化石燃料而产生的间接碳排放。

7.根据权利要求3所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤4中，原煤开采阶段的碳排放因子包括：消耗化石燃料的碳排放因子，开采中瓦斯逃逸的碳排放因子，消耗电力的碳排放因子和消耗水资源的碳排放因子。

8.根据权利要求7所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，原煤开采阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_原煤产品＝(E_燃料+E_开采+E_电力+E_水资源)/Q

式中，E_原煤产品为原煤开采阶段，单位原煤产品的碳排放量；E_燃料为原煤开采阶段，消耗化石燃料的碳排放量；E_开采为原煤开采阶段，瓦斯逃逸的碳排放量；E_电力为原煤开采阶段，消耗电力的碳排放量；E_水资源为原煤开采阶段，消耗水资源的碳排放量；Q为原煤生产企业的年产量。

9.根据权利要求8所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

原煤开采阶段中，消耗化石燃料的碳排放量E_燃料，满足如下关系式：

式中，AD_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的消耗量，CC_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的含碳量，OF_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的碳氧化率；其中，

构成消耗化石燃料的碳排放因子；

原煤开采阶段中，瓦斯逃逸的碳排放量E_开采，满足如下关系式：

E_开采＝Q_监测×p_CH4×GWP_CH4

式中，Q_监测为原煤开采阶段中，瓦斯逃逸排放量的监测值；p_CH4为标准状态下甲烷的密度；GWP_CH4为甲烷增温潜势系数；

原煤开采阶段中，消耗电力的碳排放量E_电力，满足如下关系式：

E_电力＝AD_电耗×EF_电力

式中，AD_电耗为电力消耗量，EF_电力为消耗电力的碳排放因子；

原煤开采阶段中，消耗水资源的碳排放量E_水资源，满足如下关系式：

E_水资源＝AD_水资源×EF_水资源

式中，AD_水资源为水资源消耗量，EF_水资源为消耗水资源的碳排放因子。

10.根据权利要求4所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤4中，矿后甲烷逃逸阶段的碳排放因子包括：矿后瓦斯逃逸的碳排放因子。

11.根据权利要求10所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，矿后甲烷逃逸阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_矿后＝EF_CH4×GWP_CH4

式中，E_矿后为矿后活动中的单位碳产品的瓦斯逃逸的碳排放量；GWP_CH4为甲烷增温潜势系数；EF_CH4为矿后瓦斯的碳排放因子。

12.根据权利要求5所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤4中，原煤洗选阶段的碳排放因子包括：消耗化石燃料的碳排放因子，消耗电力的碳排放因子和消耗水资源的碳排放因子。

13.根据权利要求12所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，原煤洗选阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_精煤产品＝(E_燃料+E_电力+E_新鲜水)/D

式中，E_精煤产品为原煤洗选阶段，单位精煤产品的碳排放量；E_燃料为原煤开采阶段，消耗化石燃料的碳排放量；E_电力为原煤开采阶段，消耗电力的碳排放量；E_水资源为原煤开采阶段，消耗水资源的碳排放量；D为选煤厂的年精煤产量。

14.根据权利要求13所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

原煤洗选阶段中，消耗化石燃料的碳排放量E_燃料，满足如下关系式：

式中，AD_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的消耗量，CC_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的含碳量，OF_i,j为第j台燃烧设施内燃烧的第i种化石燃料的碳氧化率；其中，

构成消耗化石燃料的碳排放因子；

原煤洗选阶段中，消耗电力的碳排放量E_电力，满足如下关系式：

E_电力＝AD_电耗×EF_电力

式中，AD_电耗为电力消耗量，EF_电力为消耗电力的碳排放因子；

原煤洗选阶段中，消耗水资源的碳排放量E_水资源，满足如下关系式：

E_水资源＝AD_水资源×EF_水资源

式中，AD_水资源为水资源消耗量，EF_水资源为消耗水资源的碳排放因子。

15.根据权利要求6所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤4中，煤炭外运阶段的碳排放因子包括：汽车运输时消耗化石燃料的碳排放因子，铁路运输时的碳排放因子。

16.根据权利要求15所述的基于煤炭产品的碳足迹计算方法，其特征在于，

步骤5中，以一年为碳排放核算模型的计算周期，采用铁路运输时，煤炭外运阶段的碳排放核算模型，满足如下关系式：

E_铁路运输＝∑_EFk×S_k

式中，E_铁路运输为煤炭外运采用铁路运输时的碳排放量；EFk为第k种铁路运输机车类型对应的单位路程度量的碳排放因子；S_k为第k种机车类型的运输路程。

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