淺析碳核算數(shù)據(jù)模型及碳核算標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)

摘 要：文章立足于碳核算標(biāo)準(zhǔn)化體系的建立，梳理了碳核算相關(guān)政策背景及我國(guó)碳核算標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展，并整理出碳排放的主要核算方法和模型，基于上述研究，形成了碳核算標(biāo)準(zhǔn)化體系的基本構(gòu)想，為碳核算標(biāo)準(zhǔn)化頂層設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)，解決目前我國(guó)碳核算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)較為缺乏，尤其是分行業(yè)的碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，全生命周期的碳核算邊界不明晰，各行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)一的碳核算標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，難以適應(yīng)碳核算自下而上層層采集、同一行業(yè)核算口徑一致的要求等問(wèn)題。核算體系標(biāo)準(zhǔn)化將在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐、促進(jìn)低碳發(fā)展、提升競(jìng)爭(zhēng)力、國(guó)際接軌以及可持續(xù)發(fā)展等方面，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：碳排放，碳核算，碳核算數(shù)據(jù)模型，碳核算標(biāo)準(zhǔn)化體系

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.11.017

0 引 言

中共十八大以來(lái)，在習(xí)近平生態(tài)文明思想指引下，中國(guó)貫徹新發(fā)展理念，將應(yīng)對(duì)氣候變化擺在國(guó)家治理更加突出的位置，不斷提高碳排放強(qiáng)度削減幅度，不斷強(qiáng)化自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，以最大努力提高應(yīng)對(duì)氣候變化力度，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化。黨的二十大報(bào)告提出“完善能源消耗總量和強(qiáng)度調(diào)控，重點(diǎn)控制化石能源消費(fèi)，逐步轉(zhuǎn)向碳排放總量和強(qiáng)度‘雙控’制度”。這一報(bào)告進(jìn)一步明確了碳排放控制的方向和目標(biāo)。在2024年全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)中，關(guān)于碳達(dá)峰碳中和的政策文件占據(jù)了重要位置。隨著上述政策的逐步實(shí)施，我國(guó)碳排放控制工作取得了顯著成效，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

碳排放數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)是全球氣候治理的重要組成部分，有助于各國(guó)共同應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)全球溫控目標(biāo)。在低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，擁有先進(jìn)的碳排放數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)體系將提升國(guó)家在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，吸引更多的低碳技術(shù)和投資。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)體系的國(guó)際互認(rèn)和合作，加強(qiáng)各國(guó)在碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、核算和報(bào)告方面的交流與合作，共同推動(dòng)全球低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，碳排放數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)與生態(tài)文明建設(shè)的目標(biāo)高度契合，有助于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的美好愿景。

1 我國(guó)碳核算標(biāo)準(zhǔn)化工作的發(fā)展

我國(guó)碳核算標(biāo)準(zhǔn)化工作相較于國(guó)外研究總體起步較晚。前期工作主要由少數(shù)研究機(jī)構(gòu)結(jié)合國(guó)家有關(guān)研究項(xiàng)目開(kāi)展。其中，工業(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院承擔(dān)了國(guó)家科技部“十二五”科技支撐計(jì)劃有關(guān)項(xiàng)目，開(kāi)展了有關(guān)電子信息產(chǎn)品碳足跡方法學(xué)的研究，并承擔(dān)相關(guān)產(chǎn)品種類規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目，主要有兩個(gè)委員會(huì)負(fù)責(zé)環(huán)境及溫室氣體領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，全國(guó)環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)環(huán)境管理體系分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 207）主要負(fù)責(zé)環(huán)境管理體系等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作，對(duì)口國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織環(huán)境管理技術(shù)委員會(huì)環(huán)境管理系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC 207）。此外，全國(guó)電工電子產(chǎn)品與系統(tǒng)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/ TC297）成立了溫室氣體排放工作組，開(kāi)展相關(guān)研究。近3年，可以查詢的相關(guān)研究見(jiàn)表1。

2 碳排放主要核算方法與模型

2.1 碳排放的主要核算方法

目前，碳排放量的核算主要有3種方式，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)景和需求。

2.1.1 排放因子法

特點(diǎn)：通過(guò)將活動(dòng)數(shù)據(jù)（如：能源消耗量）乘以相應(yīng)的排放因子來(lái)估算溫室氣體排放量。適用范圍最廣、應(yīng)用最為普遍。本方法簡(jiǎn)單易懂，數(shù)據(jù)獲取相對(duì)容易，是適用范圍最廣、應(yīng)用最為普遍的一種碳核算辦法，適用于國(guó)家、省份等較為宏觀的核算層面。但排放因子的準(zhǔn)確性對(duì)結(jié)果影響較大，且不同來(lái)源的排放因子可能存在差異，導(dǎo)致核算結(jié)果的不確定性。

計(jì)算公式：溫室氣體（GHG）排放 = 活動(dòng)數(shù)據(jù)（AD）× 排放因子（EF）。

適用范圍：適用于國(guó)家、省份、城市等較為宏觀的核算層面。

數(shù)據(jù)來(lái)源：活動(dòng)數(shù)據(jù)AD是導(dǎo)致溫室氣體排放的生產(chǎn)或消費(fèi)活動(dòng)的活動(dòng)量，如：每種化石燃料的消耗量、石灰石原料的消耗量、凈購(gòu)入的電量、凈購(gòu)入的蒸汽量等。排放因子EF是與活動(dòng)水平數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的系數(shù)，包括單位熱值含碳量或元素碳含量、氧化率等，表征單位生產(chǎn)或消費(fèi)活動(dòng)量的溫室氣體排放系數(shù)。EF既可以直接采用IPCC、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署、歐洲環(huán)境機(jī)構(gòu)等提供的已知數(shù)據(jù)（即缺省值），也可以基于代表性的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)推算。有的模型中，也提出了根據(jù)需要乘以全球變暖潛值（GWP）。

2.1.2 質(zhì)量平衡法

特點(diǎn)：基于具體設(shè)施和工藝流程，計(jì)算碳輸入與輸出的差值。這種方法基于物質(zhì)的輸入和輸出進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)建立一個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)平衡方程來(lái)確定排放量。它通常需要詳細(xì)的輸入和輸出數(shù)據(jù)。該方法考慮了碳在原料、產(chǎn)品和廢物中的流動(dòng)，能夠更準(zhǔn)確地反映碳排放的實(shí)際情況。但由于需要詳細(xì)的工藝流程和物料數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取和處理的難度較大。

計(jì)算公式：根據(jù)具體行業(yè)的特點(diǎn)，可能會(huì)涉及到復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)方程式和物料平衡方程。一般計(jì)算方法為：二氧化碳（CO2）排放 = （原料投入量×原料含碳量 - 產(chǎn)品產(chǎn)出量×產(chǎn)品含碳量 - 廢物輸出量×廢物含碳量）× 44/12。

適用范圍：適用于那些可以詳細(xì)追蹤物質(zhì)流動(dòng)的行業(yè)，如：化工、制藥等。比較適用于企業(yè)碳排放核算，特別是在非化石燃料燃燒過(guò)程中。

2.1.3 實(shí)測(cè)法

特點(diǎn)：這種方法直接測(cè)量實(shí)際排放量，通常使用傳感器和其他監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)獲取精確的數(shù)據(jù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是基于實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)果準(zhǔn)確度高，適用于需要高精度碳排放數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。局限性是測(cè)量設(shè)備成本較高，且需要專業(yè)的操作和維護(hù)，如：煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）、大型工業(yè)設(shè)施的碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。

計(jì)算公式：直接測(cè)量排放源的排放量，不需要預(yù)先設(shè)定的排放因子或平衡方程。

適用范圍：適用于可獲取高精度數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，如：煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）。

2.2 不同行業(yè)的碳排放核算模型

2.2.1 鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算

就具體業(yè)務(wù)而言，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的溫室氣體排放主要涵蓋以下4個(gè)方面。

（1）燃料燃燒排放：這包括鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)凈消耗的化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放。排放源分為固定源和移動(dòng)源。固定源主要涉及焦?fàn)t、燒結(jié)機(jī)、高爐、工業(yè)鍋爐等固定燃燒設(shè)備；移動(dòng)源則包括用于生產(chǎn)和物料運(yùn)輸?shù)能囕v及廠內(nèi)搬運(yùn)設(shè)備等。

（2）工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放：在鋼鐵生產(chǎn)的燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等關(guān)鍵工序中，由于使用外購(gòu)的含碳原料（如：電極、生鐵、鐵合金、直接還原鐵等）和熔劑的分解、氧化過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生額外的CO2排放。這些排放源于原料中的碳元素在特定生產(chǎn)條件下的化學(xué)反應(yīng)。

（3）凈購(gòu)入使用的電力、熱力產(chǎn)生的排放：企業(yè)為生產(chǎn)活動(dòng)而凈購(gòu)入的電力和熱力（如：蒸汽），其生產(chǎn)過(guò)程中隱含產(chǎn)生的CO2排放也需計(jì)入企業(yè)的排放總量。盡管這些排放實(shí)際發(fā)生在電力和熱力生產(chǎn)企業(yè)，但作為電力和熱力的使用者，鋼鐵企業(yè)需承擔(dān)相應(yīng)的排放責(zé)任。

（4）固碳產(chǎn)品隱含的排放：在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，部分碳元素會(huì)被固化在最終產(chǎn)品（如：生鐵、粗鋼）和副產(chǎn)品（如：以副產(chǎn)煤氣為原料生產(chǎn)的甲醇等固碳產(chǎn)品）中。由于這部分碳并未直接排放到大氣中，因此在計(jì)算企業(yè)溫室氣體排放總量時(shí)，應(yīng)從總排放量中扣除這些固碳產(chǎn)品所隱含的CO2排放。

因此，鋼鐵企業(yè)的碳排放量主要由以下模型進(jìn)行計(jì)算：

ECO2=E燃燒+E過(guò)程+E電和熱-R固碳

其中：

E C O 2為企業(yè)C O 2 排放總量，單位為噸C O 2（tCO2）。

E燃燒為企業(yè)所有凈消耗化石燃料燃燒活動(dòng)，包括固定源（如：焦?fàn)t、高爐）和移動(dòng)源（如：運(yùn)輸車輛）的化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放量，單位為噸CO2（tCO2）。

E 過(guò)程為企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，特別是燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等工序中外購(gòu)含碳原料分解和氧化產(chǎn)生的CO2排放量，單位為噸CO2（tCO2）。

E電和熱指凈購(gòu)入電力、熱力產(chǎn)生的隱含排放，即企業(yè)購(gòu)買的電力和熱力在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的CO2排放量，單位為噸CO2（tCO2）。

R固碳指產(chǎn)品中固化的碳所對(duì)應(yīng)的CO2排放，單位為噸CO2（tCO2），應(yīng)從總量中扣除。