電力碳排放計量技術現狀及展望

[摘 要]電力碳排放計量技術對于實現“雙碳”目標至關重要。該技術有助于評估不同地區和行業的碳排放量，并為制訂減排策略提供重要依據。文章分析了我國電力碳排放計量技術的發展現狀，探討了其未來發展方向，以期為我國電力行業的環保與可持續發展提供借鑒。

[關鍵詞]電力碳排放；計量技術；碳交易；低碳調度

[中圖分類號]X773 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）06–0151–03

Current Status and Prospects of Electricity Carbon Emission Measurement Technology

XU Wenbiao，JIANG Ning

[Abstract]Electricity carbon emission measurement technology is very important to achieve the goal of \"dual carbon\". This technology helps to assess the carbon emissions of different regions and industries， and provides an important basis for formulating emission reduction strategies. This paper analyzes the development status of carbon emission measurement technology of electric power in China， and discusses its future development direction， in order to provide reference for the environmental protection and sustainable development of electric power industry in China.

[Keywords]power carbon emissions；measurement technology； carbon trading； low-carbon scheduling

1 概述

2017年12月19日，我國全國碳排放交易體系正式啟動，這是我國應對氣候變化和推動低碳發展的重要舉措。電力行業作為我國碳排放的最大來源，其碳排放量超過全國總排放量的50%，凸顯了該行業在碳排放控制和碳減排工作中的核心地位[1]。為了實現“碳達峰、碳中和”的長遠目標，我國正積極推進能源結構的優化和轉型，大力發展風能、太陽能等清潔能源，以減少對化石燃料的依賴。這一轉型不僅有助于減少溫室氣體排放，還為能源供應的可持續性和安全性提供了保障[2]。然而，這一轉型過程中，傳統的化石能源行業，尤其是煤炭行業，面臨著市場需求減少和經濟虧損的雙重壓力。在此背景下，將強制性的碳減排政策與碳市場有效結合，不僅能夠促進電力市場的綠色發展，還能夠通過市場機制激勵企業采取更加積極的減排措施。

目前，碳排放交易已經成為全球范圍內廣泛認可的一種創新機制，旨在應對溫室氣體排放問題，減緩全球氣候變化。該方法通過市場機制來控制和減少溫室氣體排放，為電力企業提供了減排的經濟激勵[3]。通過設定排放上限并允許排放權的交易，碳排放交易體系鼓勵能夠高效減少排放的實體獲得經濟利益，同時推動排放較高的實體采取措施減少排放。我國對于建立和完善碳排放交易體系給予了高度重視[4]。2011年10月，我國政府發布《關于開展碳排放權交易試點工作的通知書》。這份通知書標志著我國正式啟動碳排放交易政策。根據該通知，北京、上海、天津、重慶、湖北、廣東及深圳7個省市被選為試點地區。這些城市率先開展碳排放交易的嘗試政策，為后續全國碳市場的建設積累了寶貴經驗。電力行業作為我國碳排放的主要來源，其在碳排放交易市場中的作用不容忽視。2017年12月，電力行業正式啟動了碳交易，這對于推動整個行業的低碳轉型具有里程碑意義。據數據顯示，2020年電力行業的碳排放總量約為36億t，隨著經濟的發展和能源需求的增長[5]，預計未來這一數字將進一步上升，可能達到45億至50億t。因此，電力行業在碳排放交易中的表現將直接影響我國實現碳減排目標的進程。

2 電力碳交易現狀

在電力行業的碳排放研究領域，研究者重點研究“碳排放強度與基準線”標準和開發準確的碳排放核算方法，并且提出2種碳排放核算方法[6]：“自上而下”和“自下而上”。具體見表1。

研究者強調，電力行業持續發展與碳交易體系的緊密結合極為關鍵。碳排放交易模式融合了市場機制與宏觀調控。該交易市場的構成多元，涵蓋參與者、監管者、市場運營及系統管理等方面。參與碳排放交易有助于電力企業根據自身情況采取減排技術，進行結構調整和優化管理。為了實現“碳達峰、碳中和”目標，電力行業需要利用碳市場的靈活性進行產業調整，并通過市場形成的碳價來促進行業的轉型和發展。

3 電力碳排放計量技術現狀

碳排放計量，也稱為碳審計或溫室氣體清單編制，涉及評估企業和政府活動對大氣的溫室氣體排放。在電力領域，碳排放源自發電、輸電及用戶用電，對這3個領域的碳排放進行全面計量即可得到碳排放計量。鑒于碳排放中有大量間接且不易觀察的成分，計量工作通常需要依賴復雜的計算方法。碳排放計量主要采用3種方法：排放系數法、物料衡算法及實測法。排放系數法是我國最常用的方法，通過IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）等國際機構獲取排放因子數據。物料衡算法基于質量守恒原則，適用于實物產品的碳排放計量。實測法通過監測手段直接測量排放流速、流量及濃度，盡管成本和難度較高，但可以提供準確的數據。

目前，國際上尚無統一的電力碳排放計量方法和評價標準。我國的計量方法在數據管理上比美國和歐盟更加靈活和細致。準確的碳排放計量有助于企業和政府更好地管理碳排放，促進節能減排政策的實施，并優化溫室氣體排放政策，推動生態環境改善。國內外碳排放計量的主要方法見表2。

3.1 發電側碳排放計量

發電環節是電力行業碳排放的主體，其準確的碳排放計量對行業的碳管理極為關鍵。目前，發電側碳排放的測量主要依賴排放系數法、物料平衡法及直接測量法等技術。但這些技術在實施過程中遇到諸多挑戰，包括數據采集的困難和測量精度不足等問題。此外，發電側碳排放信息的透明度不足，由于缺乏統一的企業規范和完善的信息披露體系，導致我國多家發電企業在碳排放數據的披露上存在不一致性。這種狀況造成了碳排放計量過程中數據差異大、信息碎片化、缺乏整體性及操作難度增加等問題。

3.2 電網側碳排放計量

電網企業的碳排放涉及CO2和SF6。SF6排放主要源自設備的更換、退役或檢修時的泄漏，而CO2排放則由輸配電過程中的電能損耗造成。電網企業的總碳排放量是這兩種氣體排放量的合計。在碳排放計量中，SF6排放需轉換成CO2當量進行統計。SF6排放量的計算分為設備更換和檢修兩種情形，分別通過減去剩余或殘留量來確定。CO2排放量則基于輸配電損耗電量與相應區域的電力碳排放因子計算得出，而各地的電力碳排放因子需根據官方發布的數據確定。

3.3 用戶側碳排放計量

碳排放核算的關鍵在于明確邊界和識別排放源。我國企業多樣且差異較大，導致核算邊界難以統一劃定，使得國內碳排放核算標準制定尚處于初期，未與國際標準對齊。確定碳排放計量的適用范圍復雜，因為包含所有用戶排放雖理想但成本過高，特別是對排放量小的氣體而言。

用戶側的活動數據難以獲取，這對碳排放計量至關重要。我國缺乏統一的企業數據要求和協調機制，導致數據透明度不足，且數據校驗體系不完善，難以確保數據的完整性和可靠性。此外，企業用戶的電力碳排放因子標準不統一，多數企業依賴國際數據庫或國內有限的排放因子數據，造成碳排放數據不一致和適用性問題。

4 電力碳排放計量技術發展展望

隨著經濟發展，環境問題凸顯，全球日益重視限制碳排放，推動環保和可持續經濟策略。我國將完善碳排放標準化管理，加強信息披露，調整電力行業碳排放指標，提高計量客觀性和說服力。未來，將改進電力碳排放計量模型，豐富數據分析應用。企業可能自建碳排放監測系統，助力生產調整和政策制訂。國家將培養碳排放計量人才，促進校企科研合作，建立全行業碳排放數據庫。政府將建立權威碳排放計量機構，支持相關人才積極推進研究。

5 結束語

電力碳排放計量技術是實現電力行業低碳發展的重要手段。當前，我國電力碳排放計量技術已經取得了一定的進展，但仍面臨一些挑戰。未來，需要更加重視電能計量技術的創新和應用，不斷提升電能計量技術的水平和能力，為我國電力系統的現代化發展作出貢獻。

參考文獻

[1] 馮永晟，周亞敏.“雙碳”目標下的碳市場與電力市場建設[J].財經智庫，2021，6（4）：102-123.

[2] ABBDUL-WAHAB S A，CHARABI Y，AL-MAAMARI R，et al.CO2 greenhouse emissions in Oman over the last fortytwo years：Review[J].Renewable Sustainable Energy Reviews，2015（52）：1702-1712.

[3] 胡福年，徐偉成，陳軍.含可再生能源與CAES電站的電熱綜合能源系統調度策略[J].我國電力，2022，55（11）：1-10.

[4] 陳俊先，賈燕冰，韓肖清，等.考慮需求側碳交易機制的多微能網分布式協同優化調度[J].電網技術，2023，47（6）：2196-2207.

[5] 齊先軍，蔣中琦，張晶晶，等.考慮碳捕集與綜合需求響應互補的綜合能源系統優化調度[J].電力自動化設備，2023，43（7）：133-141.

[6] 賈學法，賈康，陳恭.“雙碳”目標下新能源調控智慧管理[J].我國電力企業管理，2021（20）：62-65.