CBAM过渡期各行业的核算方法（二）
——氢行业
CBAM已于今年10月1日正式进入过渡期。根据CBAM法规，第一次申报将于2024年1月31日前完成。CTI华测认证针对CBAM过渡期法规要求，分析各行业碳排放计算的核算方法，并以系列文章的形式发布。作为系列文章的第二篇，本次是对氢行业的核算方法分析。
确定实际特定内含排放量的步骤如下：
1.将设备拆分为生产过程及其相关的系统边界
2.确定相关参数和方法，并进行监测
3.将排放归因于生产过程，然后归因于产品
4.加上相关前体的特定内含排放量
5.确定CBAM产品的特定内含排放量
一、CBAM涵盖的氢的产品类别及检测和报告的范围
根据欧盟CBAM实施条例(The CBAM Regulation (EU) 2023/956)中Annex I 和II所列的商品和温室气体清单。
表1：CBAM范围下的CN代码与综合产品类别的对应关系
CN代码 |
综合货物类别 |
温室气体 |
280410000 |
氢 |
二氧化碳 |
参考文献：The CBAM Regulation, Annex I; Implementing Regulation, Annex II.
CBAM仅考虑纯氢或可用于氨生产的氢、氮混合物的生产。炼油厂或有机化学设施生产合成气或氢气时，由于所生产的氢气仅用于工厂内部，并不用于生产欧盟CBAM的实施条例的Annex I所列货物，因此无需考虑。氢以质量单位吨(纯氢)表示，并且按设备或生产过程分别报告。
在正式阶段氢需要监测和报告的温室气体仅有二氧化碳，在过渡期则必须考虑直接排放和间接排放，且间接排放应单独报告。
二、Step 1和Step 2：依据CBAM过渡期法规要求确定不同生产工艺的系统边界及需要监测的相关参数
氢可以从包括塑料废物在内的各种原料中产生，但目前主要来自化石燃料。氢气生产设备通常集成到较大的工业过程中，例如用于生产氨的。
氢被定义为简单产品，因为在其制造过程中使用的原材料和燃料内含排放为零。氢没有相关前体，但是氢可能是其他过程的相关前体。在一些生产过程中，它被用作原料，如：氨的生产，生铁的生产，直接还原法生产铁(DRI)。
在CBAM规定中，氢的直接排放和间接排放的监测和量化的方法与水泥行业相同，可以参考《CBAM过渡期各行业的核算方法(一)——水泥行业》一文。
制氢生产工艺包括蒸汽重整、碳氢化合物部分氧化制氢、水电解、氯碱电解或氯酸钠生产。CBAM的过渡期法规对于不同的生产工艺分别规定了系统边界。
（一）蒸汽重整工艺
1.确定与生产过程相关的系统边界
蒸汽重整工艺流程为天然气原料通过一次和二次蒸汽重整转化为CO2和氢气。反应大量吸热，热量由天然气或其他气体燃料的燃烧提供。在此过程中，产生的CO几乎全部转化为CO2.
确定了蒸汽重整的单一的生产过程。生产过程中输入天然气和电能，天然气既作为该工艺的原料也作为燃料。输出的氢产品和热量输出到设备的其他部分或区域供热网络。直接排放来自燃料燃烧和蒸汽重整过程，间接排放来自生产过程中消耗的电力。输出的热量可以为外部供热，抵减了整个生产过程的碳排放，因此需要确定与热量输出相关的排放当量，并从归因排放量中减去。
系统边界包括：
原料预处理：天然气脱硫;
蒸汽重整：一次和二次重整，生成 H2和CO;
变换转化：CO转化为CO2;
分离和净化：去除CO2.现有的分离工艺包括低温、吸附、吸收、膜、氢化(甲烷化);
排放控制：处理向空气、水或土壤的排放物。
2. 确定需要监测的相关参数
CBAM的实施条例Annex II第 3 节规定了蒸汽重整生产路线排放监测的系统边界。
a. 直接排放监测包括：
所有与氢气生产和烟气净化直接或间接相关的工艺;
制氢工艺中使用的所有燃料(无论用于能源或非能源用途)，以及用于其他燃烧过程的燃料，包括用于生产热水或蒸汽的燃料。
b. 间接排放包括：
生产过程中的电力消耗。
（二）碳氢化合物的部分氧化
1.确定与生产过程相关的系统边界
氢气是通过碳氢化合物的部分氧化(气化)产生的，通常来自重质原料，如残余重油或煤，甚至废塑料。该工艺产生的CO几乎全部转化为CO2.
系统边界包括：
空分设备：为部分氧化步骤生产氧气;
气化：生成H2和CO;
合成气清理：去除烟灰和硫磺;
转换：CO转化为CO2;
分离和净化：去除CO2.分离过程包括低温分离(液氮);
排放控制：处理向空气、水或地下的排放物。
2.确定需要监测的相关参数
CBAM的实施条例Annex II第 3 节规定了碳氢化合物部分氧化生产路线排放监测的系统边界。
a. 直接排放监测应包括：
所有与氢气生产和烟气净化直接或间接相关的工艺;
制氢工艺中使用的所有燃料(无论用于能源或非能源用途)，以及用于其他燃烧过程的燃料，包括用于生产热水或蒸汽的燃料。
b. 间接排放包括：
生产过程中的电力消耗。
（三）水的电解
1.确定与生产过程相关的系统边界
水的电解是一种独立的、非集成的生产工艺，可产生高纯度的氢气流。该工艺的直接排放极少，间接排放来自该工艺消耗的电力。
系统边界包括：
水的电解：水的电解、氢气的生成和收集;
气体的冷却、脱氧和干燥：降低气体温度，去除氢气中的氧气，对氢气干燥纯化。
2.确定需要监测的相关参数
a. 直接排放监测应包括(若相关)：
所有与氢气生产工艺直接或间接相关的燃料使用和烟气净化产生的排放
b. 间接排放：
如果电力经欧盟委员会授权法规第2023/1184号规定认证为可再生能源生产，则电力的排放因子可为零。
（四）氯碱电解和氯酸盐生产
1.确定与生产过程相关的系统边界
氢气是电解盐水时产生的副产品，同时还产生氯气和氢氧化钠。氯碱工艺有三种基本技术：汞电解槽、隔膜电解槽和膜电解槽。这三种电解槽技术都能产生氢气，氢气在电解槽阴极形成，离开电解槽时纯度非常高。产生的氢气经过冷却、干燥和净化，以除去水蒸气和其他杂质(有时可能包括氧气)，然后进行压缩、储存或出口。
确定了氯碱电解的单一生产过程。输入的是作为原料的盐和用于电解的电能。副产物为氯，烧碱和氢。没有直接排放，也没有需要监测的源流。
系统边界包括：
盐水电解：盐水制备、电解、副产品氢气的生成和收集;
气体的冷却、干燥和净化：去除氢气中的水蒸气、氢氧化钠、盐、氯和氧气。
2.确定需要监测的相关参数
a. 直接排放监测包括(若相关)：
所有与制氢工艺直接或间接相关的燃料使用和烟气净化产生的排放物。
b. 间接排放包括：
如果电力经欧盟委员会授权法规第2023/1184号规定认证为可再生能源生产，则电力的排放因子可为零。
三、Step 3：碳排放归因
氢的碳排放归因也可参考水泥行业。CBAM过渡期实施条例对水的电解、氯碱电解和氯酸盐生产几种制氢工艺的产品排放归因的规定了特殊要求。
（一）水的电解
若水的电解工艺排放副产物包括氧气，则生产工艺中的所有排放均应归因于氢气。
若副产品氧气被用于设施中其他生产工艺或被出售，且直接或间接排放量不为零，则生产工艺的排放量应根据摩尔比例归因于氢气，方程式如下：
（二）氯碱电解和氯酸盐生产
由于在氯碱电解和氯酸盐生产工艺中，氢气被视为副产品，因此整个工艺中只有摩尔比例的氢气应归因于在该设施中出售或用作前体部分的氢气。
若直接或间接排放不为零，则生产工艺的排放应归因于上述所使用或销售的氢气，排放量计算方程式如下：
氯碱电解：
氯酸钠的生产:
四、Step 4和Step 5：氢的前体及氢产品的特定内含排放
氢没有相关前体，因此当氢作为产品出口至欧盟时，氢产品的特定内含排放为总归因排放与生产的氢产品总量的比值。
当氢作为其他过程的相关前体，且最终产品作为出口到欧盟的CBAM货物时，则需计算氢作为前体的特定内含排放，并计入到最终产品的排放中。
参考文件
REGULATION (EU) 2023/956 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL
COMMISSION IMPLEMENTING REGULATION (EU) 2023/1773 of 17 August 2023
GUIDANCE document ON CBAM IMPLEMENTATION FOR INSTALLATION OPERATORS OUTSIDE THE EU
