为实现“双碳”战略目标夯实计量基础

2024-04-27文/方向

质量与标准化 2024年1期

文/方向

党的二十大报告提出，积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。实现“双碳”战略目标是一场广泛而深刻的变革，核心是控制碳排放总量，摸清碳排放底数，是科学决策、成效评估和国际谈判的重要基础，对我国实现“双碳”战略目标至关重要。其中，计量技术是“双碳”战略的底层驱动。计量技术直接用于碳排放测量、能源测量、自然资源与环境监测等领域，通过国际互认、一致的测量标准和测量方法，保障数据的准确可靠。同时，计量技术为碳排放、碳减排、碳清除和市场化机制等标准制定提供量值依据，是实施检验检测的技术基础，在促进国家质量基础设施（NQI）协同运行中发挥核心功能。

我国碳计量政策背景

碳排放数据的质量是当前影响碳交易市场活跃度和发展的关键。碳排放量数据在“摸清家底”、制定减排政策、提交国家排放清单、开展碳交易等工作中发挥着不可或缺的作用，保证碳排放量数据的准确可靠已成为政府和行业的共识。计量是解决碳交易数据质量的核心技术支撑，不论是现有的核算法体系，还是在试点的监测法体系，计量都发挥着不可替代的作用。

1.国家政策出台

2021年9月，中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，标志着我国着手构建完成碳达峰碳中和“1+N”政策体系。“1”是指指导思想和顶层设计，“N”是指能源、工业、建筑、交通等重点领域和煤炭、电力、钢铁、水泥等重点行业的实施方案，以及科技、碳汇、财税、金融等保障措施。

2022年10月，国家市场监督管理总局、国家发展改革委、工业和信息化部等九部门共同发布《关于印发建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案的通知》，要求到 2025年，基本建立碳达峰碳中和标准计量体系。现阶段，关键领域碳计量技术取得重要突破，计量服务体系不断完善。之后应聚焦重点领域和重点行业，加强基础通用标准制修订，实现标准重点突破和整体提升，推动计量智能化、数字化转型升级。同年发布的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》也广泛地涉及计量工作，特别提出要为各行业提供计量监测等技术验证服务。

2.地方政策响应

为落实党中央、国务院“双碳”战略部署，地方政府纷纷出台“双碳”实施方案。全国各地市均陆续制定了碳达峰碳中和规划方案，都将碳计量等内容纳入重点工作内容及有关园区的试点建设任务。例如《中共上海市委、上海市人民政府关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的实施意见》提出：“持续健全重点行业、领域能耗统计监测和计量体系”；《上海市碳达峰实施方案》提出，“支持行业、企业依据自身特点开展碳排放核算方法学研究，建立健全碳排放计量体系”。

国际碳计量战略部署

国际计量组织做了许多与碳计量相关的工作。早在2010年，国际计量局（BIPM）与世界气象组织（WMO）签署协议， WMO成为国际计量组织重要成员，旨在强化计量对温室气体排放监测的支撑保障。之后，各国计量院为建立精准的碳标尺，持续十多年努力，积极建立全球统一的碳监测计量溯源体系。作为国家战略科技力量，美国、英国等发达国家计量院都在深度参与所在国的“双碳”战略。

在美国，国家标准与技术研究院（NIST）是美国的国家计量院，在温室气体排放测量领域多年的研究成果及其建立的先进温室气体测量技术体系为美国碳排放国际承诺奠定了重要基础。NIST深度参与2023年美国温室气体综合测量、监测和信息系统的国家战略, 建立了“城市温室气体测量试验平台”，将平台数据与卫星观测和核算法数据相联系，准确获得区域范围的设施产生的温室气体排放量。2022年8月，美国总统拜登签署了《芯片与科学法案》,其中的《美国国家标准与技术研究院未来法案》授权并扩大了NIST温室气体测量项目，包括对测试平台和温室气体测量、温室气体测量标准和信息中心的支持。

在英国，国家物理实验室（NPL）是英国的国家计量院。2023年，NPL启动了温室气体排放测量和建模促进计划（GEMMA），联合英国国家气象局、国家地球观测中心等机构创建综合网络，监测英国所有的温室气体源和汇。GEMMA将系统发展直接测量方法，完善核算清单法的技术细节，提供现有最佳的英国净排放信息。

新形势下，碳计量体系已经不再是单一的测量，而是一个复杂的巨系统，是一个开放体系，传统的测量器具已无法满足碳计量体系的新需求。因此，我们需要用有限的测量，形成具备时空特性的动态校准因子，对无法测量或难以测量的大样本对象进行校准计量，形成基于大数据模型的新型系统计量。通过数字国际单位制（D-SI）、数字校准证书（DCC）等一系列数字技术，形成一个封装的碳测量体系，这是我们未来追求的目标。

我国碳计量研究进展

从2007年起，中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）组建多个团队开展与温室气体排放相关的科学研究，完成国家支撑计划项目等十余项；建立了中国计量测试学会碳测量与核算专业委员会、全国碳达峰碳中和计量技术委员会，推进双碳计量和测量的技术规范和标准制订；与政府机构、碳交易市场主管单位、重点企业等建立交流合作关系，保证服务需求和成果落地，切实服务双碳目标。通过技术基础创新、制定计量技术规范和标准、开展广泛的国内国际合作，中国计量院与美国NIST签署协议，在温室气体测量领域开展合作，积极推动国际互认，为我国碳计量工作做出重要贡献。

我国现有的研究成果和技术储备主要包括3个方面：一是在碳计量基标准体系方面，主要成果有建立温室气体的碳标尺、热值国家基准、支持碳核算的标准物质体系和基于烟道气流量及浓度计量标准装置；二是在先进碳测量技术方面，主要成果有温室气体排放时空反演技术、碳计量数据数字化可信认证技术和无组织排放监测计量技术；三是在降碳技术与产品测试评价方面，主要成果有用能产品能效计量技术、光伏光热及多能互补技术评价和CO2催化转化技术评价等。

典型应用案例

1.船舶碳排放计量

航运业是全球贸易的动脉，但也带来了巨量的船舶CO2排放。据国际海事组织（IMO）研究报告显示，2012年—2018年，国际海运温室气体年排放量从9.77×108t增加到1.076 Gt。2023年，欧盟重新修订了关于碳排放监测、报告和验证（MRV）及欧盟碳排放交易系统，对中国航运出口带来一系列影响。碳排放数据互认机制的缺失是当前我国亟待解决的问题。

中国计量院与招商局集团所属船舶、检测集团、雪迪龙公司联合研究建立了大型商船跨境碳排放数据引入新的方法学体系，是直接监测和核算法体系互相鉴证的新型MRV体系。通过安装碳排放在线计量监测设备，技术人员可以实时测量船舶各排放口CO2强度，通过网络将监测数据进行数字认证签名后发送至碳排放监控软件，最终通过船舶上的卫星链路，将总CO2排放率发送至陆地船舶平台进行存储。此方案符合欧盟碳排放交易体系要求，可作为船舶碳排放数据国际互认依据。

2.数据中心碳排放数字计量

2021年9月，生态环境部印发的《关于推进国家生态工业示范园区碳达峰碳中和相关工作的通知》明确了“优化能源结构和产业结构”“推动低碳技术创新应用转化”“构建双碳目标管理平台”和“强化绿色低碳理念宣传教育”等4项重点任务。推动工业园区绿色低碳发展不仅符合“双碳”战略的要求，对于企业自身降本增效也将有着巨大作用。

碳排放底数不清、节能降碳管理缺乏有效抓手等问题制约着园区能碳双控工作的开展，有关部门亟须建设碳排放数字化管理平台。中国计量院、中建三局、深交所所属深证通公司对标国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）相关指标体系，通过建设深证通数据中心园区碳排放双控管理平台，优化管理流程，实现节本降耗，全面摸清园区碳排放、碳减排的数据家底，实现用能的精细化管理，充分挖掘数据应用功能，推进碳排放管理制度创新，推动深证通数据中心园区节能降碳。

3.火电厂碳排放计量

2023年10月，湖北省开展电力行业碳计量试点工作，由中国计量院、湖北省市场监督管理局、湖北省碳排放权交易中心、国家电网湖北公司等联合开展。该工作以火电企业为试点，通过碳排放直测计量与核算法计量的校验，基于数据可信认证技术，生成碳计量数字凭证，即基于对碳数据的计量过程及其关联信息通过碳计量数据可信认管理平台进行存证、固证、验证、认证后形成的碳数据的电子凭证，保障碳计量数据的真实性，提升碳交易数据的实效性，支撑碳交易。