在全球气候变暖的背景下，极端天气事件频发，生态环境面临着严重的威胁. 废弃物处置是温室气体的重要排放源，占全球排放总量的2%~5%，被联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）列为全球四大碳排放行业之一^[1-2]. 随着工业化水平的提高，我国城市生活垃圾的产生量和处理量迅速增长. 其中，垃圾焚烧发电可以实现快速减容、减量并回收能量^[3-4]，是国内外主流的垃圾处理方式之一. 2021年我国生活垃圾焚烧日处理规模超过57万t^[5]，十年间增长了603%^[6]. 2006至2019年间，我国废弃物处置碳排放总量从2006年的5538万t增加到17 806万t，其中生活垃圾焚烧的碳排放比例从7.8%迅速增长至22.4%^[7]. 垃圾焚烧具有一定的减排属性，这是由于我国生活垃圾中含有较高比例零碳属性的生物组分，同时垃圾焚烧可以替代填埋处理避免甲烷排放，且可以替代发电或供热避免一部分化石燃料燃烧碳排放^[8]. 垃圾焚烧的碳排放和替代减排双重属性是目前国内外研究关注的重要议题之一^[9-11].

2021年1月，生态环境部提出“加强温室气体监测”，同年9月又在《碳监测评估试点工作方案》中将废弃物处理列为首批五类重点行业之一^[12]. 碳排放核算为温室气体监测提供了量化和合理评价的依据. 目前，国内碳交易市场采用中国核证自愿减排量（Chinese certified emission reduction，CCER）方法学，对垃圾焚烧项目进行碳排放计算. 该方法学参考国际清洁发展机制（clean development mechanism, CDM）方法学，垃圾各组分生物碳质量分数、化石碳质量分数、含湿量等关键参数的缺省值来源于IPCC温室气体清单指南，不完全适用于我国. 计算依赖垃圾采样检测，取样的不均匀性和检测的人为误差导致计算结果的准确性较差^{[8, 13-14]}. 准确的碳排放计算方法是制定垃圾焚烧减排战略的关键问题及先决条件，是积极参与国内外碳交易的重要支撑. 奥地利维也纳技术大学Fellner团队提出基于焚烧厂连续运行的数据建立多组分质量和能量平衡的平衡法（balance method），通过运行数据的反演核算获得组分的即时信息，该方法已应用于欧洲超过 35 座焚烧厂^[15-17]. 迄今，我国缺乏可靠的垃圾焚烧碳排放核算方法，适用于中国垃圾焚烧厂组分和碳源实时分析的方法学研究亟待开展.

本文采用CCER方法学和平衡法，计算国内不同区域的5个垃圾焚烧发电项目的碳排放量及碳减排量，分析对比2种方法学的计算范围及特点，探讨CCER方法学与平衡法结合的可能性，以期为提高垃圾焚烧发电行业的碳排放计算精度提供理论支持.

本文将不同区域的5个垃圾焚烧发电项目A~E作为研究对象，将2020.01—2021.12作为计入期，根据5个项目计入期内的实际生产数据进行碳排放计算. 垃圾焚烧发电项目A ~E采用相同的焚烧工艺，炉渣热灼减率 ≤ 3%，其余项目信息如表1所示. 表中，MAT为年平均温度，MAP为年平均降雨量，PET为潜在蒸发量，m_c为计入期垃圾处理质量，E_p为计入期上网电量，m_w为计入期废水质量. 根据5个项目2020—2021年的垃圾组分检测报告，各项目垃圾组分如图1、2所示. 图中，w_B,m、w_B,d分别为垃圾组分（湿基）和垃圾组分（干基）的质量分数.

“CM-072-V01：多选垃圾处理方式（第一版）”由国家发改委气候司备案通过，用于计算焚烧、气化、热处理、厌氧消化等一种或多种组合的垃圾处理项目的碳排放^[18]，是碳排放交易试点市场中CCER方法学的一种. 项目减排量计算涉及基准线排放、项目排放、项目泄露3部分.

基准线排放质量计算为

(1)$ {\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_y} = {\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{C}}{{\mathrm{H}}_4},y}}+{\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{EN}},y}}. $

式中：$ {\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_y} $为第y年项目基准线排放质量, $ {\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{C}}{{\mathrm{H}}_4},y}} $为第y年甲烷的基准线排放质量, $ {\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{EN}},y}} $为第y年能源生产相关的基准线排放质量.

项目排放质量计算为

(2)$ {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_y} = {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{EC,INC}},y}}+{\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{FC,INC}},y}}+{\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{ww,t}},y}}+{\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{COM,INC}},y}} .$

式中：$ {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_y} $为第y年垃圾焚烧厂项目排放质量，$ {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{EC,INC}},y}} $为第y年电力消耗产生的项目排放质量，$ {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{FC,INC}},y}} $为第y年辅助化石燃料消耗产生的项目排放质量，$ {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{ww,t}},y}} $为第y年废水管理产生的排放质量，$ {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_{{\mathrm{COM,INC}},y}} $包括第y年垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放质量及垃圾焚烧产生的N₂O和CH₄排放质量.

项目减排质量计算为

(3)$ {\mathrm{E}}{{\mathrm{R}}_y} = {\mathrm{B}}{{\mathrm{E}}_y} - {\mathrm{P}}{{\mathrm{E}}_y} - {\mathrm{L}}{{\mathrm{E}}_y}. $

式中：$ {\mathrm{E}}{{\mathrm{R}}_y} $为第y年的减排质量；$ {\mathrm{L}}{{\mathrm{E}}_y} $为第y年的泄露排放质量，垃圾焚烧发电项目不包含泄露情景，因此在本研究中泄露项计为0^[18].

平衡法已被纳入ISO 18466:2016，并被联合国气候变化框架公约（United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC）更新至CDM方法学ACM0022（第三版）中，用于计算垃圾组分中生物源碳和化石源碳的质量比例^[15]. 与CCER方法学相比，平衡法仅对项目排放量中“辅助化石燃料消耗产生的项目排放”及“垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳及生物源碳）排放”进行计算. 平衡法将混合垃圾分为惰性组分、生物源碳类型垃圾、化石源碳类型垃圾和水4个组分，通过计算5个质量平衡方程和1个能量平衡方程即可分析垃圾组分，计算总碳排放及各组分碳排放. 计算所需的数据可以从相关文献或从垃圾焚烧发电项目常规测量的运行数据中获得，无须对垃圾进行额外的采样分析. 结合数字化工具，可以实现碳排放的实时在线监测. 平衡方程如下.

质量平衡方程为

(4)$ {\dot m_{\text{I}}}+{\dot m_{\text{B}}}+{\dot m_{\text{F}}}+{\dot m_{\text{W}}} = 1 . $

式中：$ {\dot m_{\text{I}}} $、$ {\dot m_{\text{B}}} $、$ {\dot m_{\text{F}}} $、$ {\dot m_{\text{W}}} $分别为惰性组分、生物源碳类型垃圾、化石源碳类型垃圾、水在垃圾中的质量比例.

灰分平衡方程为

(5)$ {\dot m_{\text{I}}} = {w_{{\text{waste}}}} = \frac{{\displaystyle \sum {{{\dot M}_{{\text{residues}}}}} }}{{{{\dot M}_{{\text{waste}}}}}} . $

式中：$ {w_{{\text{waste}}}} $为灰分质量分数， $\displaystyle \sum {{{\dot M}_{{\text{residues}}}}} $为每小时产生的固体残渣量（kg），$ {\dot M_{{\text{waste}}}} $为每小时的垃圾焚烧质量（kg）.

碳平衡方程为

(6)$\begin{split} {w_{{{\text{C}}_{{\text{waste}}}}}}{\text{ = }}&{{\dot m}_{\text{B}}} {w_{{{\text{C}}_{\text{B}}}}}+{{\dot m}_{\text{F}}} {w_{{{\text{C}}_{\text{F}}}}} = \Bigg[{{q_V}_{{\text{fule}}}} ({\varphi _{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}} - \\ &(100 - {\varphi _{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}} - {\varphi _{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}})/(100 - {\varphi _{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}} - {\varphi _{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}}) \times \\ &\left.{\varphi _{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}}\right) \cdot \frac{1}{{100}} \cdot \frac{{{M_{\text{C}}}}}{{{V_{\text{m}}}}}\Bigg]\Bigg/{{\dot M}_{{\text{waste}}}} .\\[-1pt]\end{split}$

式中：$ {w_{{{\text{C}}_{{\text{waste}}}}}} $、$ {w_{{{\text{C}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{C}}_{\text{F}}}}} $分别为垃圾、生物源碳类型垃圾、化石源碳类型垃圾的平均含碳质量分数；$ {q_ {V_{{\text{fule}}}}} $为干烟气体积流量；$ {\varphi _{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}} $、$ {\varphi _{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}} $分别为烟气中O₂、CO₂的体积分数；$ {\varphi _{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}} $、$ {\varphi _{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}} $分别为燃烧空气中O₂、CO₂的体积分数；$ {M_{\text{C}}} $为碳原子的摩尔质量；$ {V_{\text{m}}} $为摩尔气体在标准大气压下的体积，$ {V_{\text{m}}} $= 22.4 L/mol.

能量平衡方程为

(7)$ \begin{split} {H_{{\text{waste}}}} = & - 2.45\times 10^{-3}{{\dot m}_{\text{W}}} +{{\dot m}_{\text{B}}} (34.8 {w_{{{\text{C}}_{\text{B}}}}}+93.9 {w_{{{\text{H}}_{\text{B}}}}} - \\ &10.8 {w_{{{\text{O}}_{\text{B}}}}} + 6.3 {w_{{{\text{N}}_{\text{B}}}}} + 10.5 {w_{{{\text{S}}_{\text{B}}}}}) \times 10^{-6} + {{\dot m}_{\text{F}}} (34.8 {w_{{{\text{C}}_{\text{F}}}}} + \\ &93.9 {w_{{{\text{H}}_{\text{F}}}}} - 10.8 {w_{{{\text{O}}_{\text{F}}}}}+6.3 {w_{{{\text{N}}_{\text{F}}}}}+10.5 {w_{{{\text{S}}_{\text{F}}}}}) \times 10^{-6}= \\ &\frac{{\dot S \Delta h}}{{{{\dot M}_{{\text{waste}}}} \eta }}.\\[-1pt]\end{split}$

式中：$ {H_{{\text{waste}}}} $为垃圾的低位热值，$ {w_{{{\text{H}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{O}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{N}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{S}}_{\text{B}}}}} $分别为生物源碳类型垃圾中的H、O、N、S质量分数，$ {w_{{{\text{H}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{O}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{N}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{S}}_{\text{F}}}}} $分别为化石源碳类型垃圾中的H、O、N、S质量分数，$ \dot S $为锅炉蒸汽产量，$ \Delta h $为蒸汽循环的净焓，$ \eta $为锅炉效率.

O₂耗量方程为

(8)$ \begin{split} &{O_{{\text{2,comsue}}}} = {{\dot m}_{\text{B}}} \left(\frac{{{w_{{{\text{C}}_{\text{B}}}}}}}{{{M_{\text{C}}}}}{\text+}\frac{{{w_{{{\text{H}}_{\text{B}}}}}}}{{4 {M_{\text{H}}}}} - \frac{{{w_{{{\text{O}}_{\text{B}}}}}}}{{2 {M_{\text{O}}}}}+\frac{{{w_{{{\text{N}}_{\text{B}}}}}}}{{{M_{\text{N}}}}}+\frac{{{w_{{{\text{S}}_{\text{B}}}}}}}{{{M_{\text{S}}}}}\right) + \\ &{{\dot m}_{\text{F}}} \cdot \left(\frac{{{w_{{{\text{C}}_{\text{F}}}}}}}{{{M_{\text{C}}}}}+\frac{{{w_{{{\text{H}}_{\text{F}}}}}}}{{4 {M_{\text{H}}}}} - \frac{{{w_{{{\text{O}}_{\text{F}}}}}}}{{2 {M_{\text{O}}}}}+\frac{{{w_{{{\text{N}}_{\text{F}}}}}}}{{{M_{\text{N}}}}}+\frac{{{w_{{{\text{S}}_{\text{F}}}}}}}{{{M_{\text{S}}}}}\right) = \\& \frac{{{{10}^3} {{q_{V_{{\text{fule}}}}}}}}{{{{\dot M}_{{\text{waste}}}}}} [{\varphi_{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}} (100 - {\varphi_{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}} - {\varphi_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}})/ \\& (100 - {\varphi_{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}} - {\varphi_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,air}}}}) - {\varphi_{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{,fg}}}}] \cdot \frac{1}{{100}} \cdot \frac{1}{{{V_{\text{m}}}}}. \\[-1pt]\end{split} $

式中：$ {O_{{\text{2,comsue}}}} $为燃烧过程中的O₂消耗量，$ {M_{\text{H}}} $、$ {M_{\text{O}}} $、$ {M_{\text{N}}} $、$ {M_{\text{S}}} $分别为氢原子、氧原子、氮原子、硫原子的原子摩尔质量.

O₂耗量和CO₂产量方程为

(9)$\begin{split} &{d}_{{\text{O}}_{\text{2}}{\text{-CO}}_{\text{2}}}={\dot{m}}_{\text{B}} \left(\frac{{w}_{{\text{H}}_{\text{B}}}}{4 {M}_{\text{H}}}-\frac{{w}_{{\text{O}}_{\text{B}}}}{2 {M}_{\text{O}}}+\frac{{w}_{{\text{N}}_{\text{B}}}}{{M}_{\text{N}}}+\frac{{w}_{{\text{S}}_{\text{B}}}}{{M}_{\text{S}}}\right)+\\ &{\dot{m}}_{\text{F}} \left(\frac{{w}_{{\text{H}}_{\text{F}}}}{4 {M}_{\text{H}}}-\frac{{w}_{{\text{O}}_{\text{F}}}}{2 {M}_{\text{O}}}+\frac{{w}_{{\text{N}}_{\text{F}}}}{{M}_{\text{N}}}+\frac{{w}_{{\text{S}}_{\text{F}}}}{{M}_{\text{S}}}\right)=\frac{{10}^{3} {q_{V_{\text{fule}}}}}{{\dot{M}}_{\text{waste}}}\times \\ &\left[\left({\varphi}_{{\text{O}}_{\text{2}}\text{,air}}+{\varphi}_{{\text{CO}}_{\text{2}}\text{,air}}\right) \left(100-{\varphi}_{{\text{O}}_{\text{2}}\text{,fg}}-{\varphi}_{{\text{CO}}_{\text{2}}\text{,fg}}\right)/(100-\right.\\ &\left.{\varphi}_{{\text{O}}_{\text{2}}\text{,air}}-{\varphi}_{{\text{CO}}_{\text{2}}\text{,air}})-\left({\varphi}_{{\text{O}}_{\text{2}}\text{,fg}}-{\varphi}_{{\text{CO}}_{\text{2}}\text{,fg}}\right)\right]\cdot \frac{1}{100}\cdot \frac{1}{{V}_{\text{m}}}. \end{split}$

式中：$ {d_{{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ - C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}} $为燃烧过程中O₂消耗量与CO₂产量之差.

对于上述6个平衡方程组成的超定方程组，数学求解过程可见Fellner团队的研究^[15].

方程组中生物源碳类型垃圾中的$ {w_{{{\text{C}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{H}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{O}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{N}}_{\text{B}}}}} $、$ {w_{{{\text{S}}_{\text{B}}}}} $及化石源碳类型垃圾中的$ {w_{{{\text{C}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{H}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{O}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{N}}_{\text{F}}}}} $、$ {w_{{{\text{S}}_{\text{F}}}}} $为式(4)~(9)的输入值，参考数值取自文献[15]，如表2所示. 由于文献中的垃圾分类类型与我国基本一致，是IPCC、CDM认可的在垃圾处理行业内具有参考性的分类方法，且垃圾中各种类型的生物源碳和化石源碳垃圾组分元素质量分数仅在小范围内变化，因此文献值^[15]具有一定的代表性，可以用于表征我国垃圾组分的元素特征. 何品晶等^[19]在计算上海某城市生活垃圾焚烧发电项目的温室气体排放时，所用的生物源碳及化石源碳类型的垃圾元素质量分数与表2的数值近似. 本文参考文献值^[15]以验证平衡法在我国的适用性. 式(4)~(9)的求解通过Fellner团队开发的BIOMA软件^[17]完成.

根据CCER方法学可知，2020—2021年垃圾焚烧发电项目A ~E的每吨垃圾基准线排放质量如图3所示. 图中，项目A的每吨垃圾基准线排放质量最大，为0.40 t；项目E基准线排放质量最小，为0.26 t. 甲烷的基准线排放包括厨余、竹木、纸张及纺织等4类生物源碳类型垃圾的排放. 其中，厨余和纸类是甲烷基准线排放的主要部分，各占甲烷基准线排放的54.70%~88.98%和7.70%~35.39%. 这是由于厨余和纸类在生活垃圾中的质量分数较大，如图1、2所示，且两者的降解率较高^[20]，可在较短的时间内产生较多的甲烷. 此外，随着温度和湿度的升高，微生物活性增强，垃圾的降解速率显著增大，产生甲烷的速率增加. 项目A的厨余、纸类这两类有机组分含量不高，但温暖湿润的气候导致甲烷的基准线排放最高. 能源生产相关的基准线排放为基准线排放的主要部分，占49.43%~76.94%. 能源生产相关的基准线排放受上网电量和区域电网基准线排放因子的影响，上网电量越多区域电网基准线排放因子越大，则能源生产相关的基准线排放越高.

如图4所示为2020—2021年垃圾焚烧发电项目A ~E的每吨垃圾项目排放量，项目C的每吨垃圾排放质量最大，为0.79 t. 项目D的排放质量最小，为0.34 t. 其中，垃圾燃烧产生的CO₂（化石源碳）排放质量超过总项目排放质量的93%，是项目排放的主要部分，橡塑这类化石源碳类型垃圾是该排放项的主要贡献者，占燃烧产生的CO₂（化石源碳）排放的89.90%~98.57%.

2020—2021年垃圾焚烧发电项目A~E的每吨垃圾项目减排量如图5所示，所有项目的减排质量均为负值，说明5个项目在计入期内均未能实现碳减排. 每吨垃圾减排质量与垃圾中厨余这类生物源碳类型的垃圾比例呈正相关性，与橡塑类这类化石源碳类型垃圾比例呈负相关性. 项目D的每吨垃圾减排质量最大，为−0.05 t，这主要是由项目D的厨余和纸类质量较多、橡塑质量较少导致的. 在项目垃圾处理量及垃圾组分变化不大的情况下，根据垃圾降解的规律可知，基准线排放质量具有逐年递增的特点，项目排放量较稳定，因此项目A~E在较长的计入期内均有机会实现碳减排.

对于其中的甲烷基准线排放部分来说，我国生活垃圾中厨余质量分数为45%~65%，具有高含水量、高有机质含量的特点^[21]. 随着垃圾分类政策在我国不断完善实施，厨余垃圾及可回收垃圾将进行单独处置，进入焚烧厂的垃圾将以橡塑类不可降解垃圾为主. 基准线中因垃圾填埋降解而产生的甲烷减少，甲烷基准线排放质量减小. 越来越多的垃圾填埋场进行填埋气收集利用，将导致甲烷基准线排放质量减小. 此外，根据住建部公报可知，截至2021年末，生活垃圾焚烧处理率达到68.1%^[22]. 在我国从“填埋为主”向“焚烧为主”过渡的背景下，CCER中以填埋作为基准线的情景可能不再适用，甲烷基准线排放部分数值为0. 由此可知，甲烷基准线排放质量和项目减排质量呈现减小的趋势.

对于其中的能源生产相关基准线排放部分来说，在垃圾分类政策下，燃料热值提高，每吨垃圾替代化石燃料发电的能力提高. 在高参数发电技术应用、余热利用、烟气工艺组合优化等技术发展的趋势下，垃圾焚烧项目的能源利用效率提高，能源生产相关的基准线排放质量将进一步增大，项目减排质量也将增大. 随着火电机组单位供电标煤耗降低^[23]及可再生能源发电装机容量和消纳比例提高^[24]，我国的电网基准线排放因子将呈现下降趋势，在发电量不变的情况下，能源生产相关的基准线排放量将减小.

对于其中的项目排放部分来说，垃圾组分变化是主要的影响因素. 垃圾分类后橡塑组分增加，项目排放质量相应增大，项目减排质量减小^[9].

根据平衡法的反推计算可知，项目A~E的垃圾组分如图6所示. 生物源碳类型垃圾是垃圾的主要成分，质量分数为38.57%~72.33%. 与图2相比，平衡法计算结果中的生物源碳类型垃圾（厨余、竹木、纸张、纺织）和惰性组分（玻璃、金属、砖瓦陶瓷、灰土）质量分数较大，化石源碳类型垃圾的组分（橡塑类）质量分数较小.

利用平衡法计算得到2020—2021年项目A~ E的每吨垃圾项目排放质量PE_y,c，如图7所示. 其中，每吨垃圾焚烧产生的CO₂（生物源碳）排放质量为0.12~0.52 t，但由于生物源碳具有零碳属性，排放不计入温室气体清单. 化石组分碳排放包括每吨垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放和辅助化石燃料排放，每吨垃圾排放质量分别为0.22~0.49 t和0.01 t. 与生物源碳类型垃圾相比，化石源碳类型垃圾组分质量分数较小，仅为12.85%~42.27%. 从表2可知，化石源碳类型垃圾的含碳质量为生物源碳类型垃圾的1.64倍，燃烧效率和热值高，因此排放质量接近或超过生物源碳类型垃圾，排放质量占项目排放总质量的29.81%~79.47%.

利用平衡法对计算数据进行鲁棒数据协调与显著误差检测，提高了结果的准确性和可靠性^[15]. 如图7所示，项目D的数据波动最小，说明该项目在计入期内的运行状况较平稳.

此外，Fellner等^[15-16]研究平衡法中不同参数对结果的敏感性，发现烟气中CO₂和O₂体积分数的敏感性最高，其中CO₂体积分数变化1%，碳排放质量变化超过9%，因此精确测量CO₂和O₂体积分数对计算结果的准确性具有重要意义.

从平衡法公式可知，与焚烧过程有关变量的改变会对项目排放质量的计算产生影响^[16-17]. 在垃圾分类、掺烧工业固废的情景下，燃料中化石源碳类型垃圾的质量增加，项目排放质量增大. 限塑令、塑料回收、资源化利用等政策对计算有相反的影响. 在每吨垃圾发电量和能源利用效率提高的情景下，平衡法计算中的锅炉效率、烟气组分、烟气量等运行参数发生变化，会对计算结果造成影响，相应的排放量变化趋势需要在具体的计算中进行分析. 与CCER方法学相比，利用平衡法能够更全面地反映项目排放质量在各因素影响下的变化.

由于每吨垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放是项目排放的主要部分，利用2种方法学对该排放进行计算，对2种方法学下的每吨垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放质量PE_y,c,f进行比较. 如图8所示，CCER方法学计算得到的排放质量为0.32~0.76 t，平衡法计算得到的排放质量为0.22~0.49 t. 何品晶等^[19]采用上游-操作-下游（upstream-operating-downstream，UOD）表格法，计算得到国内某垃圾焚烧项目中化石碳燃烧对每吨垃圾CO₂排放的贡献为0.26 t. 李欢等^[25]参考国内多个垃圾焚烧项目的情况，采用IPCC推荐值法，计算得到每吨垃圾中化石碳燃烧产生CO₂的排放质量约为0.56 t. Liu等^[26]以国内典型垃圾焚烧炉排炉项目为例，采用生命周期评价法（life cycle assessment，LCA）法，分析得到每吨垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放为0.18 t. Obermoser 等^[27]总结得出欧洲部分垃圾焚烧项目中每吨垃圾中化石碳焚烧的CO₂排放质量为0.32~0.56 t，由于欧洲生活垃圾中橡塑类化石源碳类型垃圾组分质量分数较大，与国内的焚烧项目相比，该范围可能偏大. 根据文献[19,26,27]的研究结果可知，每吨垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放质量为0.18~0.56 t. 由于具有相似的研究对象和同样的计算范围，文献值对本文结果具有重要的参考意义. 与文献中其他碳排放评价方法相比，平衡法的计算结果与文献值较接近，计算结果的准确性高；CCER的计算结果普遍偏高.

对比图2、6可知，CCER中垃圾组分的采样结果普遍过高地估计了垃圾中化石源碳类型垃圾的质量分数，这可能是焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放量计算值较大的原因. 利用平衡法反推得到的垃圾组分更符合我国生活垃圾高有机质含量的特点^[21]. 其中，CCER中项目A的化石源碳类型垃圾较平衡法高176.92%（见图2），项目A的CCER计算结果较平衡法高200.00%（见图8），计算结果偏差较大可能是因为该项目的垃圾采样结果代表性差. 项目A的CCER方法学计算结果对实际情况的参考意义有限. 对于项目E，2种方法学的垃圾组分结果和项目排放计算结果较接近，CCER中的化石源碳类型垃圾仅低3.23%，焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放量仅低19.20%，这可能是由于项目E的垃圾采样结果代表性较高. CCER采用现行标准“《生活垃圾采样和分析方法》( CJ/T 313—2009)”对生活垃圾进行采样以计算碳排放，而我国生活垃圾数量巨大、成分复杂，分布不均，且随季节和地区的不同有很大的差异^[28]，人工采样难以获得均匀的垃圾样品以准确反馈垃圾的物理特性^[13-14]. 本文研究团队在现行标准的指导下对某厂同一批垃圾进行采样分析（约90组样品），样品物理组分的差异可达400%，样品的均匀性差、代表性不足，这将导致计算结果的准确度低. 平衡法通过焚烧发电项目的运行数据实现碳排放的实时在线计算，无须对垃圾进行采样，在提高计算精度的同时，节省了人力及物力.

完善的垃圾焚烧碳排放计算方法对于准确评价垃圾焚烧行业的碳排放水平具有重要意义. CCER方法学过高地评估了项目排放项中的主要排放，即焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放，造成项目排放量计算值较高，进而低估了项目的减排效益. 平衡法可以替代该项排放计算，提高项目排放及减排计算的准确性. 此外，利用平衡法，可以得到每个项目特定的排放因子，将项目采用的智慧焚烧、烟气再循环、余热利用等技术的减排效果纳入评估，避免了CCER方法学中使用通用排放因子带来的计算误差^[27]. 将CCER方法学与平衡法结合，更适用于垃圾焚烧项目碳排放计算的研究. 由于国内外垃圾组分、工艺过程及技术水平的差异，目前平衡法仅对项目排放中垃圾焚烧产生的CO₂排放进行了计算，未能考虑垃圾收运、处理过程物料消耗、废水及灰渣处理等垃圾全生命周期过程的排放及CH₄、N₂O等其余温室气体排放，但这些过程可能贡献0.03~0.05 t的每吨垃圾排放质量^{[19, 29]}，约占平衡法项目排放（不含生物源碳排放）的10%，因此有必要将这些过程纳入考虑，完善平衡法计算模型. 此外，平衡法尚不能根据我国的国情，准确识别垃圾中厨余、纸张、橡塑等具体组分，需要对国内垃圾特性进行分析以得出更适合我国的组分元素质量分数，提高计算精度. 在完善评估指标完整性、模型适应性后，平衡法有望成为全面评价项目排放的计算方法.

（1）利用CCER方法学计算得到项目A~E的每吨垃圾基准线排放质量为0.26 ~0.40 t，项目排放质量为0.34~0.79 t，项目减排质量为−0.44~−0.05 t. 在国内垃圾分类政策实施、填埋气回收率提高、焚烧处理占比增加、电网基准线排放因子下降等因素的影响下，若垃圾焚烧发电项目不进行技术提升以提高发电量，则计算结果将出现项目排放质量上升、基准线排放质量及项目减排质量下降的趋势.

（2）平衡法仅对项目A~E的每吨垃圾项目排放质量进行计算，为0.24~0.50 t（不含生物源碳排放）. 平衡法计算要求精确地测量计算参数，尤其是烟气中的CO₂和O₂体积分数，以保证计算结果的准确性. 平衡法计算结果受焚烧过程变量改变的影响. 与CCER方法学相比，平衡法能够更全面地反映项目排放质量在各因素影响下的变化.

（3）利用CCER方法学计算得到项目A~E的每吨垃圾焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放质量为0.32~0.76 t，利用平衡法计算得到的排放质量为0.22~0.49 t. 根据文献对比研究可知，CCER的计算结果偏高，平衡法的计算结果与文献值较接近.

（4）由于垃圾样品的时空波动特性，国内现行的垃圾采样方法无法获得均匀的、具有代表性的垃圾样品，CCER方法学基于垃圾采样数据得到的计算结果可能具有较大的误差. 利用平衡法可以避免垃圾采样带来的误差，对数据进行数据协调与显著误差检测处理，实时在线计算碳排放，提高了计算结果的时效性、准确性和可靠性.

（5）平衡法可以替代CCER方法学项目排放项中关于焚烧产生的CO₂（化石源碳）排放的计算，结合后的方法更适用于垃圾焚烧项目碳排放计算的研究. 平衡法在完善评估指标完整性、模型适应性后，有望成为全面评价项目排放的计算方法.