碳实践｜手把手教你开展组织碳核算

一、背景介绍

政府间气候变化委员会 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Chang)是世界气象组织(WMO)及联合國(guó)环境规划署(UNEP)于1988年联合建立的政府间机构。

IPCC在1997年和2000年分(fēn)别发布了《1996 年 IPCC 國(guó)家温室气體(tǐ)清单指南修订本》和《國(guó)家温室气體(tǐ)清单优良作法指南和不确定性管理(lǐ)》。在《1996年指南》中，IPCC主要使用(yòng)了排放因子法来进行温室气體(tǐ)估算。后续，在《2006 年 IPCC 國(guó)家温室气體(tǐ)清单指南》中IPCC介绍了质量平衡法，还提到通过持续排放监测来测量、计算排放因子或者温室气體(tǐ)的排放量。

此外，很(hěn)多(duō)组织基于IPCC提出的计算方法推出了不同的文(wén)件来指导温室气體(tǐ)的盘查，包括计算公式、缺省因子等。本文(wén)主要介绍IPCC内的三种计算方法，即排放因子法、质量平衡法和实测法。

二、温室气體(tǐ)计算方法介绍

排放因子法

1.特点

排放因子法是目前适用(yòng)范围最广、应用(yòng)最為(wèi)普遍的一种碳核算办法，有(yǒu)成熟的核算公式、活动数据和排放因子数据库，且有(yǒu)大量的应用(yòng)实例可(kě)供参考，但在排放系统自身较為(wèi)复杂或多(duō)变的情况下处理(lǐ)能(néng)力相对较差。

2.计算公式

排放因子法有(yǒu)一个基础的通用(yòng)公式：

温室气體(tǐ)排放量（Σ）= 活动数据（AD）×排放因子（EF）×全球变暖潜值（GWP）

其中，AD（Activity Data）是产生温室气體(tǐ)的活动或设施消耗的活动数据，如非清洁能(néng)源的消耗量、净購(gòu)入的電(diàn)量、货物(wù)运输的里程数等。EF（Emission Factor）是与活动数据对应的因子。每一种温室气體(tǐ)都需要一个对应的因子来进行计算。我们可(kě)以从《2006年指南》中寻找因子，也可(kě)以使用(yòng)特定國(guó)家排放因子来进行替代。

小(xiǎo)贴士:需要注意的是，在《2006年指南》中，有(yǒu)效排放因子有(yǒu)时需要经过计算来获得，这是因為(wèi)温室气體(tǐ)的排放过程存在差异，為(wèi)获取精度更高的温室气體(tǐ)排放量，需要对因子做细化。这一点会在后文(wén)中进行举例示意。

需要注意的是，在《2006年指南》中，有(yǒu)效排放因子有(yǒu)时需要经过计算来获得，这是因為(wèi)温室气體(tǐ)的排放过程存在差异，為(wèi)获取精度更高的温室气體(tǐ)排放量，需要对因子做细化。这一点会在后文(wén)中进行举例示意。

GWP（Global Warming Potential）全球变暖潜能(néng)值是温室效应的一个衡量指数，指在100年的时间框架内，某种温室气體(tǐ)产生的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的质量。二氧化碳被作為(wèi)参照气體(tǐ)，是因為(wèi)其对全球变暖的影响最大。GWP越大表示该温室气體(tǐ)在单位质量单位时间内产生的温室效应越大。通过GWP的换算，我们可(kě)以得到不同的温室气體(tǐ)对应的二氧化碳当量。可(kě)以通过IPCC发布的气候变化评估报告，找到不同的温室气體(tǐ)对应的GWP值。

3、适用(yòng)范围

该方法适用(yòng)于國(guó)家、省份、城市等较為(wèi)宏观的核算层面，可(kě)以粗略地对特定區(qū)域的整體(tǐ)情况进行宏观把控。在实际工作中，由于地區(qū)能(néng)源品质差异、机组燃烧效率不同等原因，各类能(néng)源消费统计及碳排放因子测度容易出现较大偏差，导致碳排放核算结果出现误差，因此主要适用(yòng)于排放源较為(wèi)稳定、简单的情况。排放因子法由于其适用(yòng)场景广泛、实施难度较小(xiǎo)，是现在主流的估算温室气體(tǐ)排放量的方式。

质量平衡法

质量平衡法的核心原理(lǐ)是根据化學(xué)反应原理(lǐ)和物(wù)料守恒定律，对进入和离开过程的所有(yǒu)物(wù)质流进行跟踪和计量。在此基础上，可(kě)以计算出系统的总碳排放量质量平衡法主要有(yǒu)两种应用(yòng)：

► 温室气體(tǐ)在经过一定时间或过程之后，前后质量发生了变化。这种情况下，可(kě)以通过质量差异来估算出温室气體(tǐ)的排放量，并应用(yòng)相应的GWP值计算出该过程所产生的二氧化碳当量。

► 在农业、林业和其他(tā)土地利用(yòng)的过程中，通过估算碳在一定时间内的变化（有(yǒu)增加和减少），进而计算出该过程所产生的二氧化碳当量。

实测法

实测法基于排放源实测基础数据，通过汇总得到相关碳排放量。实测法依靠实际测算，暂无计算公式，主要包括两种具體(tǐ)方法，即现场测量和非现场测量。

► 现场测量一般是在烟气排放连续监测系统（CEMS）中搭载碳排放监测模块，通过连续监测浓度和流速直接测量其排放量；

► 非现场测量是通过采集样品送到有(yǒu)关监测部门，利用(yòng)专门的检测设备和技术进行定量分(fēn)析。

二者相比，由于非现场实测时采样气體(tǐ)会发生吸附反映、解离等问题，现场测量的准确性要明显高于非现场测量。

实测法应用(yòng)历史较長(cháng)，方法缺陷小(xiǎo)，但数据获取最為(wèi)困难，因此应用(yòng)范围相较于前面两种方法更為(wèi)狭窄，主要适用(yòng)于小(xiǎo)區(qū)域下简单生产的碳排放源或有(yǒu)能(néng)力获取一手监测数据的自然排放源。

三、排放因子法实例：锅炉使用(yòng)的天然气的温室气體(tǐ)排放计算

1.  确定活动/设施涉及温室气體(tǐ)种类、范畴

在这个实例中，首先明确锅炉使用(yòng)的天然气属于固定源燃烧的范畴，涉及的温室气體(tǐ)包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等。

2.  确定公式

在《IPCC 2006年指南》中，可(kě)以找到第2卷-能(néng)源中的公式2.1是关于固定源燃烧产生的温室气體(tǐ)排放：

3.  确定排放因子

再通过《IPCC 2006年指南》第2卷-能(néng)源中的表2.3（续），我们可(kě)以查阅到不同行业的固定源燃烧的缺省排放因子。本例使用(yòng)了制造工业的缺省因子。

4.  目确定需要计算的活动数据

公式中的燃料消耗量是以TJ為(wèi)单位的，实际操作中，企业往往会以m³購(gòu)入和记录天然气的量，因此我们还需要将m³换算為(wèi)TJ。这里我们使用(yòng)《中國(guó)能(néng)源统计年鉴2020》中的天然气热值：38931kj/m³。

5.  计算各温室气體(tǐ)的消耗量

假设企业在盘查中消耗了1万m³天然气,天然气全部被锅炉使用(yòng)，所产生的温室气體(tǐ)计算方法如下：

二氧化碳排放量

=天然气消耗量*天然气热值*排放因子=100,000m³*38,931KJ/m³*5.61x10^-5kg

CO₂/KJ=218,402.91kg CO₂

甲烷排放量

=天然气消耗量*天然气热值*排放因子=100,000m³*38,931KJ/m³*1x10^-9kg

CH₄/KJ=3.8931kg CH₄

氧化亚氮排放量

=天然气消耗量*天然气热值*排放因子=100,000m³*38931KJ/m³*1x10^-10kg

N₂0/KJ=0.38931kg N₂O

6.  确定温室气體(tǐ)的GWP值

根据IPCC发布的《IPCC-GWP-AR6》，其中二氧化碳GWP為(wèi)1，甲烷GWP為(wèi)27.9，氧化亚氮GWP為(wèi)273。

7.  计算最终的温室气體(tǐ)排放当量

最终的二氧化碳排放当量=二氧化碳排放量*二氧化碳GWP+甲烷排放量*甲烷GWP+氧化亚氮排放量*氧化亚氮

GWP=218,402.91*1+3.8931*27.9+0.38931*273=218,617.80912kg CO2e。

小(xiǎo)结

碳排放核算是有(yǒu)效开展各项碳减排工作、促进经济绿色转型的基本前提，是积极参与应对气候变化國(guó)际谈判的重要支撑。碳排放量的计算方法各有(yǒu)特点，适用(yòng)范围不尽相同。在实际应用(yòng)中，需要根据具體(tǐ)情况选择合适的方法，通过量化碳排放的数据并分(fēn)析各环节碳排放的数据，找出潜在的减排环节和方式，对碳中和目标的实现、碳交易市场的运行至关重要。