浅析碳核算数据模型及碳核算标准化体系建设

摘 要：文章立足于碳核算标准化体系的建立，梳理了碳核算相关政策背景及我国碳核算标准体系的发展，并整理出碳排放的主要核算方法和模型，基于上述研究，形成了碳核算标准化体系的基本构想，为碳核算标准化顶层设计提供决策依据，解决目前我国碳核算相关标准较为缺乏，尤其是分行业的碳排放核算标准体系尚未建立，全生命周期的碳核算边界不明晰，各行业没有统一的碳核算标准规范，难以适应碳核算自下而上层层采集、同一行业核算口径一致的要求等问题。核算体系标准化将在数据基础支撑、促进低碳发展、提升竞争力、国际接轨以及可持续发展等方面，对经济社会发展作出应有的贡献。

关键词：碳排放，碳核算，碳核算数据模型，碳核算标准化体系

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

0 引 言

中共十八大以来，在习近平生态文明思想指引下，中国贯彻新发展理念，将应对气候变化摆在国家治理更加突出的位置，不断提高碳排放强度削减幅度，不断强化自主贡献目标，以最大努力提高应对气候变化力度，推动经济社会发展全面绿色转型，建设人与自然和谐共生的现代化。党的二十大报告提出“完善能源消耗总量和强度调控，重点控制化石能源消费，逐步转向碳排放总量和强度‘双控’制度”。这一报告进一步明确了碳排放控制的方向和目标。在2024年全国标准化工作要点中，关于碳达峰碳中和的政策文件占据了重要位置。随着上述政策的逐步实施，我国碳排放控制工作取得了显著成效，为实现碳达峰碳中和目标奠定了坚实基础。

碳排放数据模型标准体系的建设是全球气候治理的重要组成部分，有助于各国共同应对气候变化挑战，实现全球温控目标。在低碳经济转型过程中，拥有先进的碳排放数据模型标准体系将提升国家在国际市场上的竞争力，吸引更多的低碳技术和投资。通过标准体系的国际互认和合作，加强各国在碳排放数据监测、核算和报告方面的交流与合作，共同推动全球低碳经济的发展。同时，碳排放数据模型标准体系的建设与生态文明建设的目标高度契合，有助于推动经济社会全面绿色转型，实现人与自然和谐共生的美好愿景。

1 我国碳核算标准化工作的发展

我国碳核算标准化工作相较于国外研究总体起步较晚。前期工作主要由少数研究机构结合国家有关研究项目开展。其中，工业和信息化部电子工业标准化研究院承担了国家科技部“十二五”科技支撑计划有关项目，开展了有关电子信息产品碳足迹方法学的研究，并承担相关产品种类规则标准制修订项目，主要有两个委员会负责环境及温室气体领域的标准化工作，全国环境管理标准化技术委员会环境管理体系分技术委员会（SAC/TC 207）主要负责环境管理体系等领域的标准化工作，对口国际标准化组织环境管理技术委员会环境管理系统分技术委员会（ISO/TC 207）。此外，全国电工电子产品与系统的环境标准化技术委员会（SAC/ TC297）成立了温室气体排放工作组，开展相关研究。近3年，可以查询的相关研究见表1。

2 碳排放主要核算方法与模型

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种方式，这些方法各有优缺点，适用于不同的场景和需求。

2.1.1 排放因子法

特点：通过将活动数据（如：能源消耗量）乘以相应的排放因子来估算温室气体排放量。适用范围最广、应用最为普遍。本方法简单易懂，数据获取相对容易，是适用范围最广、应用最为普遍的一种碳核算办法，适用于国家、省份等较为宏观的核算层面。但排放因子的准确性对结果影响较大，且不同来源的排放因子可能存在差异，导致核算结果的不确定性。

计算公式：温室气体（GHG）排放 = 活动数据（AD）× 排放因子（EF）。

适用范围：适用于国家、省份、城市等较为宏观的核算层面。

数据来源：活动数据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。排放因子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既可以直接采用IPCC、美国环境保护署、欧洲环境机构等提供的已知数据（即缺省值），也可以基于代表性的测量数据来推算。有的模型中，也提出了根据需要乘以全球变暖潜值（GWP）。

2.1.2 质量平衡法

特点：基于具体设施和工艺流程，计算碳输入与输出的差值。这种方法基于物质的输入和输出进行计算，通过建立一个系统的物质平衡方程来确定排放量。它通常需要详细的输入和输出数据。该方法考虑了碳在原料、产品和废物中的流动，能够更准确地反映碳排放的实际情况。但由于需要详细的工艺流程和物料数据，数据获取和处理的难度较大。

计算公式：根据具体行业的特点，可能会涉及到复杂的化学反应方程式和物料平衡方程。一般计算方法为：二氧化碳（CO2）排放 = （原料投入量×原料含碳量 - 产品产出量×产品含碳量 - 废物输出量×废物含碳量）× 44/12。

适用范围：适用于那些可以详细追踪物质流动的行业，如：化工、制药等。比较适用于企业碳排放核算，特别是在非化石燃料燃烧过程中。

2.1.3 实测法

特点：这种方法直接测量实际排放量，通常使用传感器和其他监测设备来获取精确的数据。该方法的优点是基于实际测量数据，结果准确度高，适用于需要高精度碳排放数据的场合。局限性是测量设备成本较高，且需要专业的操作和维护，如：烟气排放连续监测系统（CEMS）、大型工业设施的碳排放实时监测等。

计算公式：直接测量排放源的排放量，不需要预先设定的排放因子或平衡方程。

适用范围：适用于可获取高精度数据的场合，如：烟气排放连续监测系统（CEMS）。

2.2 不同行业的碳排放核算模型

2.2.1 钢铁生产企业温室气体排放核算

就具体业务而言，钢铁生产企业的温室气体排放主要涵盖以下4个方面。

（1）燃料燃烧排放：这包括钢铁生产企业内净消耗的化石燃料燃烧产生的CO2排放。排放源分为固定源和移动源。固定源主要涉及焦炉、烧结机、高炉、工业锅炉等固定燃烧设备；移动源则包括用于生产和物料运输的车辆及厂内搬运设备等。

（2）工业生产过程排放：在钢铁生产的烧结、炼铁、炼钢等关键工序中，由于使用外购的含碳原料（如：电极、生铁、铁合金、直接还原铁等）和熔剂的分解、氧化过程，会产生额外的CO2排放。这些排放源于原料中的碳元素在特定生产条件下的化学反应。

（3）净购入使用的电力、热力产生的排放：企业为生产活动而净购入的电力和热力（如：蒸汽），其生产过程中隐含产生的CO2排放也需计入企业的排放总量。尽管这些排放实际发生在电力和热力生产企业，但作为电力和热力的使用者，钢铁企业需承担相应的排放责任。

（4）固碳产品隐含的排放：在钢铁生产过程中，部分碳元素会被固化在最终产品（如：生铁、粗钢）和副产品（如：以副产煤气为原料生产的甲醇等固碳产品）中。由于这部分碳并未直接排放到大气中，因此在计算企业温室气体排放总量时，应从总排放量中扣除这些固碳产品所隐含的CO2排放。

因此，钢铁企业的碳排放量主要由以下模型进行计算：

ECO2=E燃烧+E过程+E电和热-R固碳

其中：

E C O 2为企业C O 2 排放总量，单位为吨C O 2（tCO2）。

E燃烧为企业所有净消耗化石燃料燃烧活动，包括固定源（如：焦炉、高炉）和移动源（如：运输车辆）的化石燃料燃烧产生的CO2排放量，单位为吨CO2（tCO2）。

E 过程为企业工业生产过程，特别是烧结、炼铁、炼钢等工序中外购含碳原料分解和氧化产生的CO2排放量，单位为吨CO2（tCO2）。

E电和热指净购入电力、热力产生的隐含排放，即企业购买的电力和热力在生产过程中产生的CO2排放量，单位为吨CO2（tCO2）。

R固碳指产品中固化的碳所对应的CO2排放，单位为吨CO2（tCO2），应从总量中扣除。