面向碳達(dá)峰碳中和的電網(wǎng)碳排放因子改進(jìn)計算方法

陳政，何耿生，尚楠

（南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院，廣州 510663）

0 引言

建立健全科學(xué)有效的碳排放核算方法是我國應(yīng)對全球氣候變化的重要舉措，能夠為有效把握國內(nèi)碳排放強(qiáng)度變化趨勢、助力碳減排系列工作實施、推動經(jīng)濟(jì)社會綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供重要支撐［1］。國家發(fā)改委參考《IPCC 指南》相關(guān)核算方法理論，編制了《省級溫室氣體清單編制指南》以及24 個行業(yè)的企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南［2］，初步形成了國家、地區(qū)、企業(yè)多級溫室氣體排放核算與報送工作體系［3］。目前，在省級及地方溫室氣體排放清單編制中，都明確要求核算電力調(diào)入調(diào)出隱含碳排放量，也就是電力傳輸消費帶來的間接碳排放。在北京、上海、廣東等目前已開展的多個地方碳排放權(quán)交易市場試點中，都將企業(yè)電力消費的間接碳排放納入市場［4］。此外，2022 年6 月歐盟議會審議通過的碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制修正案［5］，首次將外購電力產(chǎn)生的間接碳排放納入“碳關(guān)稅”征收范圍。建立科學(xué)完善的電力消費間接碳排放核算機(jī)制既是推進(jìn)國內(nèi)碳減排工作、助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的需要，也是有效應(yīng)對歐盟等強(qiáng)行實施“碳關(guān)稅”，打破新型國際貿(mào)易壁壘的要求［6-7］。

現(xiàn)有電網(wǎng)碳排放因子計算方法體系缺乏與時俱進(jìn)的更新迭代，難以適應(yīng)能源電力加速綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的新形勢需要，亟需重新進(jìn)行梳理完善。近年來，諸多專家學(xué)者已在該領(lǐng)域開展研究，文獻(xiàn)［8］將二次能源的調(diào)入調(diào)出納入碳排放量計算范圍，提出了一種考慮二次能源跨省區(qū)調(diào)配的碳排放量計算方法。文獻(xiàn)［9-11］研究提出了基于潮流追蹤的碳排放區(qū)域分?jǐn)偡椒?，通過追溯受電區(qū)域的電力來源實現(xiàn)碳排放權(quán)的合理分配。文獻(xiàn)［12］通過投入產(chǎn)出分析法核算了中國居民消費引起的間接碳排放。文獻(xiàn)［13］就企業(yè)核算溫室氣體排放的外購電力排放因子展開了系列探討。文獻(xiàn)［14］圍繞量化綠色電力消費的降碳貢獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，初步提出了兩種考慮綠電消費的電力用戶碳排放計算方法。文獻(xiàn)［15］提出了一種基于共擔(dān)原則的省級電力排放核算方法，并利用此方法進(jìn)一步估算出各省級電力消費排放因子。綜合來看，當(dāng)前對電網(wǎng)碳排放因子的認(rèn)識和使用仍存在誤區(qū)，現(xiàn)行電網(wǎng)碳排放因子體系仍存在諸多問題亟待解決：一是電網(wǎng)碳排放因子計算方法學(xué)有待盡快完善，目前正式發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法學(xué)需追溯至2012 年，難以適應(yīng)新形勢需要；二是電網(wǎng)碳排放因子中尚未考慮綠色電力消費等影響，在激勵用戶消費綠色電力方面存在短板［16-17］；三是目前國內(nèi)多套排放因子體系并存，包括電網(wǎng)平均碳排放因子與電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子，存在全國、區(qū)域、省級等層級，在排放因子的選取、計算、應(yīng)用等方面存在爭議，在地區(qū)范圍劃分、時間跨度選擇等方面仍未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)［18］。

面向建立健全電力碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)與方法學(xué)、推進(jìn)電網(wǎng)碳排放因子精細(xì)化計算等需要，本文結(jié)合當(dāng)前我國綠色電力認(rèn)證體系建設(shè)已逐步完善的現(xiàn)狀，借鑒國際典型電網(wǎng)碳排放因子設(shè)計經(jīng)驗，從我國未來電網(wǎng)碳排放因子應(yīng)用需求出發(fā)，研究提出了考慮綠色電力消費的電網(wǎng)碳排放因子改進(jìn)計算方法，改進(jìn)方法通過有效辨識綠色電力環(huán)境價值，實現(xiàn)對用能端電力消費碳排放的精細(xì)化測算，將更好適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)下電力行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型背景，為完善我國溫室氣體排放核算提供理論支撐與方法借鑒。

1 電網(wǎng)碳排放因子概述

電網(wǎng)碳排放因子定義為表征單位電能消費的溫室氣體排放量的系數(shù)，即每消費1 kWh 的電量（或每單位購入使用電量）所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，通常又被稱之為“電網(wǎng)平均排放因子”。從國內(nèi)外溫室氣體核查機(jī)制、碳市場發(fā)展情況以及當(dāng)前國內(nèi)政策要求來看，電網(wǎng)碳排放因子主要應(yīng)用范圍包括以下幾方面。

1.1 全國及地方碳排放統(tǒng)計核算

國家發(fā)改委、國家統(tǒng)計局、生態(tài)環(huán)境部三部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快建立統(tǒng)一規(guī)范的碳排放統(tǒng)計核算體系實施方案》指出，排放因子是全國及省級地區(qū)碳排放統(tǒng)計核算制度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一［24］；在國家發(fā)改委《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》、廣東省生態(tài)環(huán)境廳《廣東省市縣（區(qū)）級溫室氣體清單編制指南》等文件中亦提及，對于由電力調(diào)入調(diào)出所帶來的二氧化碳間接排放量，可利用省區(qū)/市境內(nèi)電力調(diào)入或調(diào)出電量、乘以該調(diào)入或調(diào)出電量所屬區(qū)域電網(wǎng)平均供電排放因子得到［25］；在《關(guān)于加快建立統(tǒng)一規(guī)范的碳排放統(tǒng)計核算體系實施方案》中也進(jìn)一步明確指出，要加強(qiáng)動態(tài)排放因子等新方法在國家溫室氣體清單編制中的應(yīng)用，推動清單編制方法與國際要求接軌［26］。

1.2 企業(yè)碳排放統(tǒng)計核算

原國家發(fā)展改革委應(yīng)對氣候變化司（現(xiàn)生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對氣候變化司）早在2013—2015 年期間就分三批發(fā)布了24 個行業(yè)的企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南；2022 年，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南 發(fā)電設(shè)施（2022 年修訂版）》，其中再次提到，企業(yè)購入使用電力產(chǎn)生的二氧化碳排放，通過購入使用電量乘以電網(wǎng)排放因子計算得出［27］，且該因子根據(jù)東北、華北、華東、華中、西北、南方電網(wǎng)劃分，選用國家主管部門最近年份公布的相應(yīng)區(qū)域電網(wǎng)排放因子進(jìn)行計算［28］。

1.3 重點產(chǎn)品碳排放核算

在傳統(tǒng)的企業(yè)產(chǎn)品碳足跡核算過程中，通常采用基于生命周期評價方法（life cycle assessment，LCA）計算獲得產(chǎn)品生命周期內(nèi)所有碳排放的總和［29-30］，最終以二氧化碳當(dāng)量（eCO2）為基本單位量化并報告產(chǎn)品每個生命周期階段的溫室氣體排放清單分析結(jié)果。在一個完整的產(chǎn)品生命周期內(nèi)，將所有的產(chǎn)品所涉及的活動數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)的排放因子（包括具體排放源或特定設(shè)施的排放因子、區(qū)域平均排放因子等）后再加和，即可計算得出溫室氣體的排放量［31］。通常地，用電產(chǎn)生的碳排放是產(chǎn)品全生命周期碳排放的重要組成部分，區(qū)域電網(wǎng)平均排放因子等亦作為常用排放因子被納入產(chǎn)品碳足跡的計算過程中。

2 電網(wǎng)碳排放因子的國際典型案例

2.1 美國

美國的溫室氣體排放因子按年度定期更新發(fā)布，排放因子所覆蓋區(qū)域不嚴(yán)格和美國行政區(qū)域邊界相對應(yīng)。自2005年起，美國環(huán)保署（EPA）基于電網(wǎng)公司的經(jīng)營區(qū)域范圍將美國電力市場劃分為26個次區(qū)域（Subregion）［32］，且暫不考慮次區(qū)域之間的電力調(diào)入調(diào)出以及電力進(jìn)出口影響，并將輸配電損耗產(chǎn)生的碳排放納入用戶側(cè)間接碳排放核算范圍。美國環(huán)保署推薦使用次區(qū)域?qū)用娴呐欧乓蜃佑嬎闫髽I(yè)外購電力的溫室氣體排放。

式中：EFgen，grid為發(fā)電側(cè)電網(wǎng)平均CO2排放因子，kgCO2/kWh；Emgrid和Egrid分別為發(fā)電側(cè)產(chǎn)生的直接排放（kgCO2）和凈上網(wǎng)電量，kWh；Emcon和Econ分別為用戶側(cè)的碳排放（kgCO2）以及用電量（kWh）；Emcon，loss和Eloss%分別為網(wǎng)損排放（kgCO2）以及為電網(wǎng)平均損耗率（%）。

2.2 英國

英國溫室氣體排放因子包括“直接排放”、“間接排放”以及“其他間接排放”三類，其中間接排放中與外購電相關(guān)的電網(wǎng)排放因子即為英國全國電網(wǎng)溫室氣體排放因子。英國電網(wǎng)碳排放因子由英國能源與氣候變化部（DECC）以年為周期定期更新發(fā)布，同時還考慮了英國從愛爾蘭、荷蘭、法國等周邊國家或地區(qū)的電力交互，并將由于輸配電損耗產(chǎn)生的碳排放納入用戶間接碳排放范圍。通?；诩{入約兩年前的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算排放因子［33］（如2019 年發(fā)布排放因子為基于2017 年數(shù)據(jù)的計算結(jié)果）。

式中：EFk為向英國凈出口電量的k國發(fā)電平均CO2排放因子，kgCO2/kWh；Eimp，k為k國向英國凈出口電量，kWh；EFcon，grid、EFgen，grid以及EFloss，grid分別為用電側(cè)、發(fā)電側(cè)、輸配電損耗對應(yīng)的電網(wǎng)平均CO2排放因子，kgCO2/kWh。

2.3 歐盟

歐盟溫室氣體排放因子由歐洲委員會聯(lián)合研究中心（JRC）不定期發(fā)布，該排放因子體系包括歐盟各成員國內(nèi)的排放因子以及歐盟總體的排放因子兩類，歐盟也暫不考慮成員國之間的電力交互，并將由于輸配電損耗產(chǎn)生的碳排放納入用戶間接碳排放范圍。在排放因子的實際使用過程中，歐盟鼓勵各成員國根據(jù)當(dāng)?shù)乜稍偕茉窗l(fā)電以及獲得核證的綠色電力消費量等實際情況，對排放因子予以適當(dāng)修正：

式中：EFgrid為電網(wǎng)平均排放因子，kgCO2/kWh；Econ為用戶側(cè)用電量，其值為Egen扣除網(wǎng)損電量Eloss的差值，kWh；EFlocal和Elocal分別為本地電網(wǎng)平均CO2排放因子（kgCO2/kWh）以及本地用戶側(cè)用電量；∑ERES和∑CE分別為本地綠色電源發(fā)電量和獲得核證的綠色電力，kWh；CEpurchased和CEsold分別為本地購入和售出的獲得核證的綠色電力，kWh。

2.4 澳大利亞

澳大利亞《國家溫室氣體和能源數(shù)據(jù)報告法案》將外購電排放劃分范圍一和范圍二兩類，前者為設(shè)施的直接排放，后者為設(shè)施消費的非設(shè)施自身產(chǎn)生的外購電力、熱力和蒸汽對應(yīng)產(chǎn)生的溫室氣體排放。外購電排放量等于用電量和對應(yīng)排放因子的乘積，且對外購電的來源有所區(qū)分：若外購電來源于澳大利亞州或領(lǐng)地電網(wǎng)，則排放因子為該地區(qū)對應(yīng)的主要電網(wǎng)排放因子EFgrid，若外購電來自其他區(qū)域，排放因子EFsupplier則由發(fā)電商提供，或參照北部領(lǐng)地排放因子選取。澳大利亞將全國劃分為新南威爾士和澳大利亞首都直轄區(qū)、維多利亞、昆士蘭、南澳、西澳西南互聯(lián)系統(tǒng)、塔斯馬尼亞、北部領(lǐng)地7 個區(qū)域，共形成7 個主要電網(wǎng)排放因子，排放因子按年度定期更新。

式中：Emlocal、Emk和Emi分別為該區(qū)域、區(qū)域k和區(qū)域i的發(fā)電側(cè)直接排放量；Elocal、Ek，grid和Ei，grid分別為該區(qū)域發(fā)電量、該區(qū)域從區(qū)域k調(diào)入電量以及向區(qū)域i送出電量；Egen，k和Egen，i分別為區(qū)域k和區(qū)域i發(fā)電量。

2.5 小結(jié)

結(jié)合多個典型國家和地區(qū)的電網(wǎng)碳排放因子計算方法分析來看，既存在共性特征，也存在個性差異，如表1所示。

表1 各國排放因子對比Tab.1 Comparison of emission factors in different countries

1） 各國家或地區(qū)目前普遍考慮按區(qū)域電網(wǎng)或行政區(qū)域覆蓋范圍進(jìn)行碳排放因子的核算。比如美國、澳大利亞等主要按電網(wǎng)聯(lián)系緊密程度，以區(qū)域電網(wǎng)為主要劃分依據(jù)；而歐盟則既有整體排放因子也有分國別的成員國排放因子。

2） 基于跨區(qū)域電力交互占比不同等因素，各國和地區(qū)對跨區(qū)域交互電力是否納入本地碳排放核算范疇進(jìn)行了差異化處理。部分電力交互占比不高的國家或地區(qū)（如歐盟、美國），沒有考慮電力調(diào)入調(diào)出影響，而僅計入?yún)^(qū)域地理覆蓋范圍內(nèi)的發(fā)電側(cè)直接排放，且通常將排放量按區(qū)域內(nèi)總發(fā)電量或用電量分?jǐn)?，其中美國對區(qū)域碳排放因子覆蓋范圍劃分進(jìn)行了優(yōu)化，以最小化區(qū)域間的電力交互，從而弱化區(qū)域間電力交互對排放因子計算的影響；部分區(qū)域間聯(lián)系較為緊密電力交互占比高的國家或地區(qū)（如英國、澳洲等），往往將區(qū)域間電力交互納入考慮，即將跨區(qū)域調(diào)入或調(diào)出電力對應(yīng)的碳排放納入本地碳排放總量計算。

3） 各國家和地區(qū)普遍將輸配電損耗對應(yīng)的碳排放計入用戶側(cè)碳排放，排放總量通過網(wǎng)損率直接或間接分?jǐn)偟奖镜亟K端電力消費量。初步分析來看，各國和地區(qū)之所以不把輸配電損耗獨立出來，對電網(wǎng)運(yùn)營企業(yè)進(jìn)行核算，其根源在于輸配電損耗只是用戶用電行為的關(guān)聯(lián)伴生物，對電網(wǎng)企業(yè)獨立進(jìn)行網(wǎng)損排放核算并無實際意義。

4） 部分國家或地區(qū)允許地方根據(jù)本地可再生能源發(fā)電與核證綠電消費量情況等對本地電網(wǎng)碳排放因子進(jìn)行修正。例如歐盟鼓勵各成員國在計算本國電力對應(yīng)碳排放量時將本地綠色電源發(fā)電量等在總電量中予以扣除，以在碳排放量核算中體現(xiàn)綠色電力的減排價值。

3 國內(nèi)常用電力碳排放因子計算方法

國內(nèi)電力碳排放因子體系主要包括基準(zhǔn)線排放因子和電網(wǎng)平均排放因子兩類，其中前者主要反映系統(tǒng)碳排放邊際變化情況，后者主要反映系統(tǒng)平均碳排放水平。

基準(zhǔn)線排放因子包括有電量邊際排放因子（OM）和容量邊際排放因子（BM）兩個組成部分，通常用于量化CDM、CCER等自愿減排項目產(chǎn)生的減排效益，目前業(yè)內(nèi)普遍用于計算CCER 等項目減排效益的排放因子為生態(tài)環(huán)境部于2019 年發(fā)布的區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子［34］。目前我國CCER 項目基本處于暫停發(fā)展?fàn)顟B(tài)，且基準(zhǔn)線排放因子主要跟系統(tǒng)中能被替代的邊際發(fā)電機(jī)組排放水平相關(guān)聯(lián)，計算方法相對清晰明了，這里不做詳細(xì)介紹。

電網(wǎng)平均排放因子用于計算每消費1 kWh 電能產(chǎn)生的碳排放，通過將區(qū)域內(nèi)發(fā)電側(cè)總排放量與總發(fā)電量相除得到，目前主要包括有全國電網(wǎng)平均二氧化碳排放因子、區(qū)域電網(wǎng)平均二氧化碳排放因子、省級電網(wǎng)平均二氧化碳排放因子［35］。

以區(qū)域電網(wǎng)平均排放因子為例，其計算方法如下。

式中：EFgrid，i、EFgrid，j和EFk分別為區(qū)域電網(wǎng)i、向區(qū)域電網(wǎng)i凈送出電量的區(qū)域電網(wǎng)j、以及向區(qū)域電網(wǎng)i凈出口電量的區(qū)域電網(wǎng)k（或省市、區(qū)域）平均CO2排放因子，Emgrid，i和Egrid，i分別為區(qū)域電網(wǎng)i發(fā)電側(cè)產(chǎn)生的直接排放量和總發(fā)電量；Eimp，j，i和Eimp，k，i分別為區(qū)域電網(wǎng)j和k向區(qū)域電網(wǎng)i凈送出/凈出口的電量。

生態(tài)環(huán)境部2023 年將全國電網(wǎng)平均排放因子調(diào)整為0.570 3 tCO2/MWh［36］。目前最新的區(qū)域電網(wǎng)平均碳排放因子為國家氣候中心公布的2011 與2012 年的數(shù)據(jù)［37］，省級電網(wǎng)平均排放因子目前更新至2019年［38］。

4 電網(wǎng)碳排放因子改進(jìn)算法設(shè)計

結(jié)合電網(wǎng)碳排放因子計算方法的國內(nèi)外對比以及未來應(yīng)用需求分析等來看，有必要對我國現(xiàn)有電網(wǎng)碳排放因子從核算周期、核算范圍以及銜接綠色電力消費等方面進(jìn)行展開探討，通過優(yōu)化研究形成更為科學(xué)的核算標(biāo)準(zhǔn)體系。

4.1 核算周期優(yōu)化

電網(wǎng)碳排放因子反應(yīng)目標(biāo)電力系統(tǒng)的平均碳排放水平主要受電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)變化影響，當(dāng)電力系統(tǒng)中燃煤火電等裝機(jī)比重高時電網(wǎng)碳排放因子較大，而清潔能源發(fā)電占比高時電網(wǎng)碳排放因子較小。這一特性決定了電源結(jié)構(gòu)持續(xù)發(fā)生變化時需要定期對電網(wǎng)碳排放因子進(jìn)行重新核算并更新數(shù)值。對于電源結(jié)構(gòu)持續(xù)變化的系統(tǒng)電網(wǎng)碳排放因子長期保持不變，勢必導(dǎo)致電力碳排放量計算嚴(yán)重偏離實際值，如我國2012 年發(fā)布的區(qū)域電網(wǎng)碳排放因子已明顯不能真實反映跨省區(qū)送受電的碳排放情況。

受電力負(fù)荷需求、新能源出力等存在隨機(jī)時變性影響，電力系統(tǒng)中燃煤發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等化石能源發(fā)電機(jī)組需要隨時調(diào)節(jié)出力，以保障電力供應(yīng)和需求的即時平衡，進(jìn)而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的碳排放量和單位電量碳排放強(qiáng)度時刻發(fā)生著變化［39-40］。盡管發(fā)電量計量表計精度很高，理論上可以計算出每個最小計量單位（可以是數(shù)分鐘甚至更小時間尺度）的電網(wǎng)碳排放因子。然而，電網(wǎng)碳排放因子核算周期并非越小越好，主要原因在于：一是電網(wǎng)碳排放因子主要應(yīng)用在全國及地方、企業(yè)碳排放統(tǒng)計以及產(chǎn)品碳足跡核算等領(lǐng)域，這些應(yīng)用場景更多關(guān)注碳排放總量影響，細(xì)到分鐘級的碳排放強(qiáng)度變化除增加核算管理成本外，目前暫未看到實際應(yīng)用價值；二是通過碳排放權(quán)市場將碳排放外部成本內(nèi)部化后，依托現(xiàn)有電力市場和電力調(diào)度體系，已能夠?qū)崿F(xiàn)在最小時間尺度上將碳排放成本包含在內(nèi)的電力系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行，在用戶端重復(fù)引入高頻的碳排放成本信號，只會增加用戶的多市場決策難度甚至造成市場信號紊亂，因此即使從引導(dǎo)用戶用能行為、減少碳排放角度看，也暫未看到引入小時間尺度的電網(wǎng)碳排放因子的必要性。

目前國內(nèi)暫未啟動對電網(wǎng)碳排放因子開展常態(tài)化更新工作，考慮到定期更新排放因子與碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制等國際碳相關(guān)機(jī)制得以有效協(xié)同的重要價值，再綜合考慮國內(nèi)碳市場履約周期、國外實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，選擇以年度為基本核算周期，每1～2年對我國相關(guān)電網(wǎng)碳排放因子進(jìn)行重新核算并更新發(fā)布較為合適。如此既能滿足主要應(yīng)用場景中客觀反映電力系統(tǒng)碳排放情況的需要，也不至于增加過多核算管理成本。

4.2 核算范圍優(yōu)化

目前我國電網(wǎng)碳排放因子按覆蓋行政區(qū)劃范圍不同，主要包含全國、區(qū)域及省級三類，其中全國電網(wǎng)碳排放因子主要基于全國電力碳排放總量和總發(fā)電量計算得到，區(qū)域/省級電網(wǎng)碳排放因子主要基于多省區(qū)/省內(nèi)電力碳排放總量、總發(fā)電量、跨區(qū)域/跨省送受電碳排放情況等計算得到［41-42］。主要區(qū)別在于全國電網(wǎng)碳排放因子忽略了電力碳排放的空間差異，對全國范圍內(nèi)的電力用戶都予以同等對待，而區(qū)域/省級電網(wǎng)碳排放因子則劃小了核算地理空間范圍，考慮了不同地區(qū)的資源特性差異，對電力碳排放的空間分布特性反映較為充分。目前多套電網(wǎng)平均碳排放因子并存，且并未有明確的應(yīng)用場景，考慮碳排放數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)范化管理以及測算成本等問題，目前核算范圍存在優(yōu)化空間。

電網(wǎng)碳排放因子覆蓋范圍不同，產(chǎn)生的政策影響和激勵導(dǎo)向存在顯著差異。電網(wǎng)碳排放因子主要取決于發(fā)電出力結(jié)構(gòu)，而與單個電力消費者用電行為幾乎無關(guān)聯(lián)，對處于不同地區(qū)電力消費者的同樣用電行為核算不同的碳排放水平，將導(dǎo)致低碳“洼地”追逐效應(yīng)，帶來無謂的社會產(chǎn)能空間轉(zhuǎn)移成本以及引發(fā)用能公平性問題等。盡量擴(kuò)大電網(wǎng)碳排放因子覆蓋地理空間范圍，固然可以規(guī)避用能公平性以及產(chǎn)能無謂轉(zhuǎn)移問題，但也明顯忽視了當(dāng)存在嚴(yán)重電力傳輸網(wǎng)絡(luò)約束時電力消費者用電行為的地理空間分布將直接影響電力碳排放水平，導(dǎo)致基于整體區(qū)域結(jié)構(gòu)測算的單位電量碳排放強(qiáng)度將相對實際值發(fā)生偏移。

綜合來看，電網(wǎng)碳排放因子覆蓋地理空間范圍既不是越大越好，也不是越小越好，而是應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場景綜合考慮覆蓋范圍變化帶來的利弊影響進(jìn)行優(yōu)化選擇。兼顧實際應(yīng)用場景以及用能公平性問題，可優(yōu)化保留全國以及省級兩級電網(wǎng)平均碳排放因子。對全國碳排放權(quán)市場而言，如若電力間接碳排放納入全國碳排放權(quán)交易市場，基于統(tǒng)一規(guī)則體系以及保障用能公平等角度考慮，則應(yīng)優(yōu)先采用全國電網(wǎng)碳排放因子核算市場主體的電力間接碳排放量。對產(chǎn)品碳足跡核查認(rèn)證而言，歐盟針對國際貿(mào)易最新出臺的碳排放邊界調(diào)節(jié)機(jī)制將電力間接碳排放也納入征收范疇，基于保障各地區(qū)公平發(fā)展權(quán)益、簡化核算體系銜接國際經(jīng)驗等考慮，國際貿(mào)易商品的碳足跡核算認(rèn)證也宜采用全國電網(wǎng)碳排放因子。對地方碳排放統(tǒng)計核算而言，在省級（地區(qū)）碳排放總量統(tǒng)計核算、省級（地區(qū)）碳排放強(qiáng)度考核、省級（地區(qū)）溫室氣體排放清單編制等應(yīng)用場景中，為推動各地方積極發(fā)展清潔能源以及消納外區(qū)送入清潔電力，宜采用更能體現(xiàn)電力碳排放地理空間分布差異性的省級電網(wǎng)碳排放因子。

4.3 銜接綠電消費的改進(jìn)算法

持續(xù)推進(jìn)風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)展，加快能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，是落實碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略部署的內(nèi)在要求。風(fēng)電、光伏等綠色電力具有零碳排放特性，在用戶電力消費行為中將綠色電力單獨區(qū)分出來，既是對用戶用電結(jié)構(gòu)更真實的反應(yīng)，也有利于促進(jìn)綠色電力消納及發(fā)展。隨著綠色電力交易、綠色電力證書發(fā)放及綠證市場等發(fā)展，目前我國已逐步形成較完善的綠色電力消費認(rèn)證體系，為開展更精細(xì)化的用電消費碳排放計量提供了有力支撐?？紤]綠色電力消費行為，對現(xiàn)有電網(wǎng)碳排放因子進(jìn)行科學(xué)修正，是更準(zhǔn)確核算用戶外購電力碳排放的客觀需要。

4.3.1 全國電網(wǎng)碳排放因子

基于當(dāng)前國內(nèi)發(fā)布的電網(wǎng)平均二氧化碳排放因子計算方法學(xué)，修訂全國電網(wǎng)碳排放因子，如圖1所示的主要思路如下：考慮綠色電力零碳排放特性，將綠色電力單獨剝離出來，將電力碳排放總量在扣減綠色電力后的剩余電量中進(jìn)行平均分?jǐn)?，即能得到修訂后的電網(wǎng)碳排放因子，該排放因子可用于測算用戶扣減綠色電力消費后其余電量所產(chǎn)生的間接碳排放。

圖1 測算流程圖Fig.1 Calculation flow chart

在實際操作層面，可考慮進(jìn)一步細(xì)分為如下兩種處理方式。

方式一：通過在總電量中扣減風(fēng)電、光伏等綠色電力發(fā)電量來修訂排放因子。

式中：EFgrid為全國電網(wǎng)碳排放因子，在式（16）基礎(chǔ)上扣除區(qū)域內(nèi)風(fēng)電、光伏等綠色電力全部發(fā)電量后計算得出修訂后的全國電網(wǎng)碳排放因子E?Fgrid；Em和Emimp分別為全國范圍發(fā)電側(cè)的直接碳排放量以及外受電量對應(yīng)的碳排放量；∑E、∑Eg和∑Eabroadimp分別為全國范圍內(nèi)總發(fā)電量、全國范圍內(nèi)總綠電電量以及境外輸入電量。

方式二：通過在總電量中扣減已經(jīng)獲得綠色認(rèn)證的電力消費量來修訂排放因子。該方式下，在獲得覆蓋地理范圍內(nèi)所產(chǎn)生的碳排放總量基礎(chǔ)上，基于“中國綠色電力證書認(rèn)購交易平臺”等官方認(rèn)證機(jī)構(gòu)的綠證交易合同信息可獲得全國范圍內(nèi)用戶已獲得綠證交易憑證的用電量∑Pg，再根據(jù)總發(fā)電量∑E計算獲得新的碳排放因子。

與式（17）不同之處在于，式（18）中所扣除的電量部分為已獲得認(rèn)證的綠色電力，即得到綠證憑證的綠電消費量∑Pg。

上述兩種計算方式中，方式一從發(fā)電側(cè)出發(fā)考慮了區(qū)域內(nèi)風(fēng)電、光伏等綠色電源發(fā)電量規(guī)模；方式二從用戶側(cè)出發(fā)基于獲得綠證交易憑證的用電量對排放因子進(jìn)行修訂。同樣為了及時反映電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)變化情況，需要以年度為周期，定期對排放因子進(jìn)行重新核算并滾動更新發(fā)布。

4.3.2 省級（地區(qū))電網(wǎng)碳排放因子

在省級（地區(qū)）電網(wǎng)碳排放因子中同樣應(yīng)考慮綠色電力消費影響，可通過如下方式計算得到省級（地區(qū)）電網(wǎng)碳排放因子。

4.3.3 改進(jìn)電力碳排放核算方法

通過上述方法完成了電網(wǎng)碳排放因子測算邏輯的修正，與此同時，終端碳排放量的測算邏輯需同步配套修正，計算公式如下。

5 算例分析

為更清晰地闡明前文所述電網(wǎng)排放因子改進(jìn)算法計算過程，本文構(gòu)建了涵蓋多區(qū)域的模擬系統(tǒng)案例，其中區(qū)域A、B、C、D、E共同構(gòu)成一個整體區(qū)域M，區(qū)域F位于整體區(qū)域M之外。本文將跨省區(qū)、跨境電力電量交互過程進(jìn)行簡化處理，抽象成6 大地區(qū)的系統(tǒng)進(jìn)行算例分析，可近似認(rèn)為整體區(qū)域為以國別為界定的區(qū)域，位于整體區(qū)域之外的電量傳輸為不同國家之間的跨境電力交互；整體區(qū)域之內(nèi)的子區(qū)域為省級區(qū)域，子區(qū)域之間的電力交互可近似認(rèn)為是跨省跨區(qū)之間的電力電量輸送。區(qū)域間網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系、跨區(qū)域交互電量及結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

圖2 模擬案例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Simulation case system diagram

模擬案例中，各區(qū)域內(nèi)本地發(fā)電量及結(jié)構(gòu)、本地用電量、外送電量、外受電量等系統(tǒng)基本參數(shù)如表2 所示。發(fā)電機(jī)組包括燃煤發(fā)電、核電、風(fēng)電、光伏4 種類型，其中燃煤發(fā)電機(jī)組的度電碳含量近似取為0.853 tCO2/MWh，核電、風(fēng)電、光伏的發(fā)電機(jī)組度電碳含量計為0，忽略網(wǎng)絡(luò)傳輸損耗電量。依托于所構(gòu)建的模擬案例環(huán)境，本文采用MATLAB 計算軟件對考慮跨區(qū)域交互電量等信息在內(nèi)的區(qū)域排放因子進(jìn)行仿真測算。

表2 模擬案例參數(shù)表（區(qū)域M內(nèi))Tab.2 Parameters of simulation case in region M MWh

基于前述章節(jié)所提出的常規(guī)及改進(jìn)電網(wǎng)碳排放因子計算方法，分別計算區(qū)域A、B、C、D、E、F的電網(wǎng)排放因子（與省級電網(wǎng)排放因子類似）以及整體區(qū)域M 的電網(wǎng)排放因子（與全國電網(wǎng)排放因子類似），計算結(jié)果如表3所示。

表3 電網(wǎng)碳排放因子計算結(jié)果對比Tab.3 Comparison of calculatis reshlts of carbon emission facctors or power grid tCO2/MWh

從計算結(jié)果來看，相較于常規(guī)算法，改進(jìn)算法將綠色電力剔除后區(qū)域電網(wǎng)碳排放因子都呈現(xiàn)明顯增大，其中區(qū)域A—F 由0.302～0.586 增加至0.403～0.789，整體區(qū)域M 由0.487 增加至0.630；因為電源結(jié)構(gòu)有差異，采用不同算法各區(qū)域電網(wǎng)碳排放因子變化幅度也存在明顯差異，其中區(qū)域D 僅增加0.038，而區(qū)域A 增加0.21，整體區(qū)域M 則增加0.143。

從前文計算省級排放因子的過程中看，影響省級排放因子的重要參數(shù)項包括目標(biāo)地區(qū)對應(yīng)外購電力來源地區(qū)的排放因子水平、目標(biāo)地區(qū)對應(yīng)外購電力的規(guī)模以及結(jié)構(gòu)（即綠色電力的電量占比）等。因此，為進(jìn)一步探索參數(shù)變化對于計算結(jié)果的影響，在上述場景基礎(chǔ)上補(bǔ)充了基于改進(jìn)算法的“無外送電場景”以及“50%綠電規(guī)模場景”，計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 基于改進(jìn)算法的多場景計算結(jié)果Fig.3 Multi-scenario results based on the proposed method

其中，相較于原案例場景，“無外送電場景”指位于整體區(qū)域M 之外的區(qū)域F 與區(qū)域C 之間無電量交互；“50%綠電規(guī)模場景”指跨區(qū)域交易電量中的綠電電量規(guī)模數(shù)值均為原案例數(shù)值的50%。從計算結(jié)果來看，在無外送電場景下，區(qū)域A、B、C、D、E 的排放因子相較于基準(zhǔn)場景均有不同程度的上升，最高達(dá)到為2.6%，其原因在于區(qū)域F 排放因子較低，減少外來電輸入造成了更多區(qū)域內(nèi)的高碳機(jī)組排放；在50%綠電規(guī)模場景下，區(qū)域A、B、C、D、E 的排放因子有所下降，最大降幅約為3.0%，其原因在于雖然在電量中同步扣減了綠電電量，但綠電電量規(guī)模的下降使得區(qū)域碳排放量核算結(jié)果總體減少，計算所得的排放因子數(shù)值也有所回落。

以上算例清晰表明，該改進(jìn)算法能夠更準(zhǔn)確地體現(xiàn)各區(qū)域電力用戶綠電消費情況和非綠電部分對應(yīng)的真實排放水平，能夠更精確地刻畫用戶的用電間接碳排放水平。

6 結(jié)語

本文在系統(tǒng)梳理國內(nèi)外電網(wǎng)碳排放因子計算方法基礎(chǔ)上，面向“碳達(dá)峰碳中和”背景下更準(zhǔn)確測算用戶用電碳排放水平、促進(jìn)綠色電力消納發(fā)展等目標(biāo)需要，研究提出了考慮綠色電力消費影響的電網(wǎng)碳排放因子算法改進(jìn)思路，重新構(gòu)建了全國電網(wǎng)碳排放因子和省級（地區(qū)）電網(wǎng)碳排放因子計算方法，改進(jìn)算法能夠?qū)⒕G色電力消費的零碳效應(yīng)充分反映出來，更真實反映用戶用電結(jié)構(gòu)及對應(yīng)碳排放水平。該改進(jìn)算法可應(yīng)用于構(gòu)建適應(yīng)新形勢要求的電力碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)與方法，能為完善碳排放權(quán)市場、碳足跡核查、各級碳排放統(tǒng)計核算等提供有力支持。