碳中和测算计量以及一直算不准的数

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“碳中和”是要平衡碳排放和吸收,这里的碳严谨一点应该说代表的是温室气体,那么一个企业各种类型的温室气体到底排了多少怎么测呢?一个区域温室气体排了多少怎么测呢?一个减排项目吸了多少碳怎么测呢?

“测算”碳可是个超级复杂的技术活。

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先来说一下什么是温室气体。

温室气体基本可分为两大类:一类是地球大气中所固有的,但是工业化(约年)以来由于人类活动排放而明显增多的温室气体,包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧等。另一类是完全由人类生产活动产生的(即人造温室气体),如氯氟烃、氟化物、溴化物、氯化物等。

例如,氯氟烃(如CFC—11和CFC—12)曾被广泛用于制冷机和其他工业生产中,人类活动排放的氯氟烃导致了地球平流层臭氧的破坏。20世纪80年代以来,由于制定了保护臭氧层的国际公约,氯氟烃等人造温室气体的排放量正逐步减少。

大量行业在产生温室气体排放,排放源五花八门,以目前主要管控的行业来看,知乎上有这么一张直观的表。

由于二氧化碳含量在温室气体中占比最高,且温室效应最显著,减排一般指减少二氧化碳排放,碳达峰即二氧化碳达峰。

如果考虑所有温室气体,则可将非二氧化碳温室气体排放量乘以其温室效应值(如GWP)后,换算为等价二氧化碳当量,这样可以将不同温室气体的效应标准化。

02

对于一家企业来说,碳排放怎么测?

要弄明白怎么测,首先得说明白对企业来说得测哪些排放,也就是说要先找到企业所有的碳排放源。

不仅仅是钢铁厂、电厂等有烟囱的会排碳,生产车间里有机器的用电它也是算排碳的,毕竟电大部分也是靠烧煤的,还有企业里的各种车辆烧油,某些生产线还烧天然气等等都在排碳;另外,企业设备、物料,甚至办公耗材虽然是买来的,但别人生产的时候那也是排了碳。把这些加上企业里的人上下班还要开车、吃饭基本上就是整个企业生产的所有碳排放了。题外话,不知道未来人类的呼吸要不要算进去……

以上这些,站在产品的视角,就可以叫做产品碳足迹;站在企业的视角,就叫企业碳足迹。范围再扩大,就出现了“组织碳足迹”、“城市碳足迹”、“国家碳足迹”等概念。产品碳足迹的评价主要采用PAS、GHGProtocol和ISO这三个国际标准,企业、组织碳足迹主要依据ISO和《温室气体核算体系:企业核算与报告标准》,国家、城市碳足迹主要依据《IPCC国家温室气体清单指南》和《ICLEI城市温室气体清单指南》。

部分国家在产品上也对碳足迹进行了标注,这种标准也叫做“碳标签”,这种标签有可能成为一种新的绿色贸易壁垒。

回到企业的碳排测算,工厂烟囱的排放这种还好弄,可以安个设备监测一下,但是企业生产是个巨复杂的过程,各个环节中成千上万的人、机器、物料各种消耗,还使用着电氢热、天然气等等不同能源,这些都涉及碳排放。按照碳足迹来看,全覆盖的都上设备直接监测显然无法做到,成本上也完全不经济。

为此,GHGProtocol根据来源将碳排划分为三个范围:

范围3的特点就一个间接,再加一个特点的话就是不要测,而且也有些显然会重复测量,因此在碳核查中,一般只涵盖范围1和范围2就足够了。

03

说了这么多企业测哪些,终于可以说企业怎么测了。

目前,实际执行中有两种方式,第一种叫碳计量,通俗来说就是,将企业的生产活动划分为若干流程,基于现有数据和公式算出每个流程的碳排放量,并相加。碳计量的方法包含排放因子法和质量平衡法两种。

排放因子法适用范围最广、应用最为普遍,基本方程:温室气体(GHG)排放=活动数据(AD)×排放因子(EF),举个例子:企业用掉1度电,目前全国碳排放因子为0.千克/度,那么企业消耗1度电就产生了0.千克的二氧化碳排放。

质量平衡法是看输入输出的消耗,简单来说就是,温室气体=(原料含碳量—产品含碳量)*44/12,这里的44/12指二氧化碳与碳的相对分子质量比值。再举个例子:某化工厂生产标准电石(按月计),原料需要兰炭和电极糊,原料含碳量总的为吨,产出的标准电石含碳量为吨,那么当月该企业二氧化碳排放量为吨,即(-)吨*44/12≈吨。

以上碳计量都是估计,且很多企业数据难以准确掌握,监管部门收集管理碳排放活动数据的难度明显提升,造成这个数字准确度低、误差较大,这时就出现了第二种方法:实测法。

实测法又分为非现场测量和现场测量。非现场测量是通过采集样品送到有关监测部门,利用检测设备和技术进行定量分析。现场测量一般是在烟气排放连续监测系统(CEMS)中搭载碳监测模块,通过连续监测浓度和流速直接测量其排放量。

从目前实际来看,由于技术、成本等原因,计量法还是占大多数,实测法相对较少。

同时,由于不同行业的生产过程差别非常大,政府就弄了一堆指南作为执行规范,指导相关工作的开展。

再举个例子看一下。某化工企业,在核算报告中计算碳酸盐使用过程中的碳排放量,运用排放因子法进行核算如下:

考虑生产过程的复杂,这个企业碳核算是一件非常复杂的事情,同时碳核算是有一套复杂的标准流程,这就不展开说了,不是专业干的看起来无聊而繁杂,非常boring。

04

说完企业,再说更上一层的城市或国家,碳排放怎么测算呢?

碳量永恒的理论(OneToneofCO2EqualsOneTone)是碳排放核算中一切有关碳减排策略的基础。根据二氧化碳的核算途径,碳核算的方式可分为自上而下和自下而上两类。

“自上而下”主要指国家或政府层面的宏观测量,测量方法主要有排放系数法等;“自下而上”则是下级单位的自行测算后向上级单位披露与汇总统计,包括企业的自测与披露、地方对中央的汇报汇总,及各国对国际社会提交反馈,企业更多会采取实测法来对碳排放做出核算。

从国际层面而言,国际组织或国际协定主要依靠于各国政府和企业自主进行核算及汇报来计算碳核算结果。自上而下的测算以《IPCC国家温室气体清单指南》为主流国际标准,自下而上的测算则是温室气体议定书(GHGProtocol)系列标准最为广泛使用。

这些由非政府组织构建的标准及指引,均鼓励国家、城市、社区及企业等主体对于核算结果进行汇报和沟通,以此确保公开报告的一致性。以国际能源署(InternationalEnergyAgency,IEA)发布的碳核算报告为例,其数据来源主要为国家向IEA能源数据中心提交的月度数据、来自世界各地电力系统运营商的实时数据、国家管理部门发布的统计数据等。

现行的这些测算基本都是以排放系数法为方法论基石,即把煤、石油、天然气等化石能源按一定的碳排放系数转换成为标准煤的形式进行计算。实际操作中,各个机构和学者对碳排放系数确定的标准各不相同,其中影响较大的有政府间气候变化专门委员会(IPCC)、美国能源部/能源情报局(DOE/EIA)、美国橡树岭国家实验室(ORNL)、日本能源研究所、日本能源研究所;我国国家科委气候变化项目、国家发改委能源研究所等。

例如,IPCC提供的碳核算基本方程:温室气体(GHG)排放=活动数据(AD)×排放系数(EF)。

其中,

AD是导致温室气体排放的生产或消费活动的活动量,如每种化石燃料的消耗量、石灰石原料的消耗量、净购入的电量、净购入的蒸汽量等;

EF是与活动水平数据对应的系数,包括单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等,表征单位生产或消费活动量的温室气体排放系数。EF既可以各机构给出的系数,也可以基于代表性的测量数据来推算。但在实际工作中,由于地区能源品质差异、机组燃烧效率不同等原因,各类能源消费统计及碳排放因子测度容易出现较大偏差,成为碳排放核算结果误差的主要来源。

在此基础之上,还有的进一步将化石能源划分为原煤、洗精煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、其他石油制品、液化石油气、天然气等细类,每个类别分别有其对应的折算系数。相较之下,这种划分方法计算结果更为精确,但计算过程也相对繁琐。

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说完碳排放,那么碳吸收的这些又是怎么算的呢?

碳吸收目前主要以核证减排CCER的形式纳入到整个碳管理中,抵消控排企业的碳排放。CCER项目包括人工造林和再造林、碳捕捉等,但目前最多的是风电、光伏发电、甲烷利用、水电、垃圾焚烧、生物质发电等,CCER减排量以水电、风电和甲烷利用位列前三。

目前,发改委也规定了CCER项目开发的16个专业领域。

核证减排CCER的减排量怎么计算呢?显然也不是直接测出来的,而是通过一些列复杂的流程和方法估计出来的。

CCER项目有一个极其规范且复杂的流程,从计算减排这个“数字”来说,它主要分了三步:第一步是评估项目的减排数,第二步是监控过程的执行情况,第三步,确认减排数,并作为CCER量纳入交易系统去变现。

CCER项目可由备案注册情况的不同分为4类。

无论哪类CCER项目,最关键的是项目备案时的“方法学”这个东西,没有“方法学”就没有减排这个“数”。

具体来说,方法学是指用于确定项目基准线、论证额外性、计算减排量、制定监测计划等的方法指南。截止到目前,联合国清洁发展机制执行理事会目前已经批准的大概个清洁发展机制方法学,考虑适用性、使用频率等,国家发改委在信息平台分四批公布了个CCER方法学,用来作为国内CCER项目备案使用。

其中由联合国清洁发展机制(CDM)方法学转化个,新开发5个;含常规项目方法学96个,小型项目方法学78个,林业草原项目方法学4个。

从实际来看,其中十种方法学开发的项目加起来占比约90%,而超过种方法学则几乎没有应用实例。

虽然如此,但方法学的发展还一直在推进,海南国际碳交易中心成立的主要目标之一,就是要建立海洋蓝碳的方法学标准,方法学某种程度上也是话语权,是掌握国际秩序的武器之一。

最终来看,CCER目前还存在两个较大的问题:一是很多项目从根本上上来说是碳排少的排放项目,而不是碳吸收项目,人为地赋予一种评估量,减掉碳排放去实现碳中和,显然是不对的。二是碳市场还是一个摸索中的市场,需要多大规模的CCER去做润滑剂还不好评估,如果对谈价格造成较大影响,或者对市场交易造成很大影响的话,不仅直接影响碳市场的根基,也会冲击控排这个根本目标。

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综上所述:

1、“碳中和”、“碳市场”都建立在一个关键的事物——“方法论”之上,因为碳排放目前没法全部直接测算,碳吸收基本也是。虽然卫星可以测二氧化碳浓度等,但没法精确区别出人类活动造成的排放。

2、“碳计量”是一项巨复杂的分类建模工作,最终的结果也是一个估算数字,且随着“方法论”的变化,数字的绝对值是会发生很大变化的。

3、“碳排放量”、“碳减排量”包含着人类对美好事物的大量想象,不考虑过程中人为造假的因素,目前来看,无论如何都测不准,好在只要过程规范,在碳交易中,大家还愿意掏出真金白银来。

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