碳排放量是如何計算的？

中國提出“2030 碳達(dá)峰、2060 碳中和”的目標(biāo)，描繪了全國的減排圖景，而這個全國性目標(biāo)分解下沉后，各地的壓力和任務(wù)大不相同。在全國碳中和的大目標(biāo)下，如何穩(wěn)扎穩(wěn)打、步步推進(jìn)，需要中央引導(dǎo)地方先“算好賬”：每個省現(xiàn)狀是怎樣的、排放了多少碳、每年可以減排多少碳、本省可以中和多少碳。沒有系統(tǒng)的測算，各省即使對當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況有所了解，也無法有全局觀地、科學(xué)地推進(jìn)碳中和事宜。

可以說，準(zhǔn)確的二氧化碳排放核算是實(shí)現(xiàn)碳減排的第一步！加快建立健全碳排放核算工作體系，將成為“十四五”時期我國在推進(jìn)生態(tài)文明制度建設(shè)、確保 2030 年左右實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)標(biāo)的重要基礎(chǔ)工作 。此篇我們就來聊聊，什么是碳排放核算，如何計算一個區(qū)域（比如，國家、省份）的碳排放量？國際及國內(nèi)有哪些典型的碳核算數(shù)據(jù)庫？我國的碳核算現(xiàn)狀如何？

碳排放如何核算？

IPCC方法學(xué)是碳核算的重要依據(jù)。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的一系列《國家溫室氣體清單指南》（以下簡稱IPCC 清單指南）及相關(guān)配套文件，對溫室氣體排放概念及核算方法進(jìn)行了權(quán)威說明，成為世界各國編制國家溫室氣體清單的技術(shù)規(guī)范。不同國家會在 IPCC 清單指南的基礎(chǔ)上根據(jù)國情略有調(diào)整。

IPCC核算邊界

IPCC核算范圍包括三個：

• “范圍一”排放：國家/區(qū)域地理邊界內(nèi)發(fā)生的直接排放，例如能源消耗、產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)和居民消費(fèi)，以及農(nóng)業(yè)、林業(yè)和廢物的排放。
• “范圍二”排放：國家/區(qū)域地理邊界內(nèi)的活動消耗的調(diào)入電力和熱力（包括熱水和蒸汽）相關(guān)的間接排放。
• “范圍三”排放：除“范圍二”以外的所有其他間接排放，即與國家/區(qū)域的最終消費(fèi)的生產(chǎn)過程有關(guān)的所有其他間接排放。

核算方法

IPCC清單指南估計溫室氣體排放的基本方法如下，
$$排放=AD\times EF$$
$AD$? （活動水平數(shù)據(jù)）：人類活動發(fā)生程度的信息

$EF$?（排放因子數(shù)據(jù)）：?量化活動產(chǎn)生的排放的參數(shù)

溫室氣體主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮和含氟氣體等。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署《2020年排放差距報告》顯示，1990年以來全球各來源溫室氣體排放量中，二氧化碳排放的貢獻(xiàn)占比達(dá)70%~80%，無疑是最重要的溫室氣體。圍繞二氧化碳排放量（簡稱“碳排放”）的核算工作也因此成為溫室氣體排放核算的重中之重。

碳排放主要來自能源利用及部分工業(yè)生產(chǎn)過程，這兩個來源的碳排放核算方法如下。

核算能源利用碳排放

核算能源利用碳排放的主流做法包括部門法（Sectoral Approach）和參考法（Reference Approach）兩種。

部門法主要是以各個經(jīng)濟(jì)活動部門為核算對象，以一定時間段（如1年）內(nèi)的分品種燃料消耗，與燃料的低位熱值、單位熱值含碳量及氧化率三個參數(shù)相乘（這三個參數(shù)相乘，即可看作是能源碳排放因子），得到各部門碳排放量，然后再加總得到經(jīng)濟(jì)活動中能源利用產(chǎn)生的碳排放總量。以下，$A{D}_{i,j,k}$ 即為區(qū)域 $i$、部門（或行業(yè)）$j$ 的燃料品種 $k$ 的燃燒量。式中的排放因子 $EF$ 可進(jìn)一步表示為，燃料低位熱值 $NCV$，單位熱值含碳量 $CC$ 與氧化率 $O$? 的乘積，即：
$$\begin{array}{rl}Emis& =\sum \sum \sum A{D}_{i,j,k}\times E{F}_{i,j,k}\\ & =\sum \sum \sum A{D}_{i,j,k}\times (NC{V}_{i,j,k}?C{C}_{i,j,k}?O_{i,j,k})\end{array}$$

因不同經(jīng)濟(jì)活動使用的每種能源品質(zhì)不完全一樣，理論上需要針對每種經(jīng)濟(jì)活動的每類能源都測度其低位熱值、單位熱值的碳含量及氧化率等三個參數(shù)，故部門法數(shù)據(jù)需求較大，核算結(jié)果也相應(yīng)更加準(zhǔn)確。

相比部門法，參考法是一種“自上而下”方法，其以化石能源（原煤、原油、天然氣）的表觀消費(fèi)量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再分別乘上對應(yīng)的平均碳排放因子得到總的碳排放量。計算過程如下：
$$C{E}_{ref?i}=A{D}_{ref?i}\times E{F}_i$$
其中，$C{E}_{ref?i}$ 為化石燃料 $i$ 的表觀二氧化碳排放量，$E{F}_i$ 和 $A{D}_{ref?i}$ 分別為相應(yīng)化石燃料的排放因子和表觀消費(fèi)量。

表觀能源消費(fèi)量（$A{D}_{ref?i}$?）采用下式估算：

$A{D}_{ref?i}$ = 一次能源生產(chǎn)量 + 進(jìn)口量 - 出口量 + （外省調(diào)入量 - 本省調(diào)出量）$\pm$?? 庫存增、減量 - 用作原料、材料非能源使用量 - 損失量

參考法計算過程相對粗略，其基于的能源統(tǒng)計的宏觀數(shù)據(jù)獲取相對容易，可以更方便地開展碳排放年度核算工作。在當(dāng)前編制國家碳排放清單過程中主要用于從宏觀趨勢上校驗(yàn)部門法的計算結(jié)果。

核算工業(yè)過程碳排放

工業(yè)過程碳排放指工業(yè)生產(chǎn)過程中由于化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的二氧化碳排放，參照國際主流做法，主要包括水泥、玻璃、合成氨、純堿、鐵合金及鋁、鎂和鉛鋅冶煉過程中的碳排放。主要做法是將工業(yè)原料消耗量與實(shí)測的單位原料消耗的排放因子相乘得到。以水泥生產(chǎn)過程碳排放的計算為例，其中，$C{E}_t$ 表示水泥生產(chǎn)（方解石煅燒的化學(xué)過程）中的碳排放量，$A{D}_t$ 為水泥產(chǎn)量數(shù)據(jù)，$E{F}_t$ 為排放因子。
$$C{E}_t=A{D}_t\times E{F}_t$$

基于以上公式（1）-（4），無論是能源利用還是工業(yè)過程的二氧化碳排放核算，均離不開對各種經(jīng)濟(jì)活動的活動水平或能耗的統(tǒng)計及對各種能源的碳排放因子參數(shù)的測度。在我國碳排放核算的實(shí)際工作中，各類煤炭消費(fèi)統(tǒng)計及碳排放因子測度容易出現(xiàn)較大偏差，成為碳排放核算結(jié)果誤差的主要來源。

碳核算有哪些公開數(shù)據(jù)庫？

國際及國內(nèi)典型碳核算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫可以劃分為三大類，詳見下圖。詳細(xì)的數(shù)據(jù)條目列表可參見 附錄。

中國國家權(quán)威部門公開的碳排放核算數(shù)據(jù)

《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（以下簡稱《公約》）第4條及第12條規(guī)定，每一個締約方都有義務(wù)提交本國的國家信息通報，全面闡述國家應(yīng)對氣候變化的各項(xiàng)政策與行動，并報告國家溫室氣體清單。

此外，根據(jù)2010年《公約》以及2011年《公約》締約方大會通過的決定，中華人民共和國（以下簡稱“中國”）作為《公約》非附件一締約方，應(yīng)根據(jù)其能力及為編寫報告所獲得的支持程度，從2014年開始提交兩年更新報告，內(nèi)容包括更新的國家溫室氣體清單、減緩行動、需求和獲得的資助等，并接受對兩年更新報告的國際磋商與分析。

目前，中國國家信息通報以及兩年更新報告中報告了中國1994年、2005年、2010年、2012年、2014年共五個年份的國家溫室氣體清單。但仍存在工作機(jī)制不完善、方法體系相對落后、能源消費(fèi)及部分化石能源碳排放因子統(tǒng)計基礎(chǔ)偏差大、碳排放核算結(jié)果缺乏年度連續(xù)性等現(xiàn)實(shí)問題，影響了國家發(fā)布的溫室氣體排放清單核算數(shù)據(jù)的權(quán)威性。

發(fā)達(dá)國家機(jī)構(gòu)建立的國際碳排放核算數(shù)據(jù)庫

基于長期開展的全球各國碳排放核算研究，目前已有約8個發(fā)達(dá)國家機(jī)構(gòu)形成了覆蓋全球各國的權(quán)威碳排放數(shù)據(jù)庫，包括國際能源署 (International Energy Agency， IEA)、全球大氣研究排放數(shù)據(jù)庫 (Emissions Database for Global Atmospheric Research， EDGAR)、世界銀行（World Bank， WB）、全球碳預(yù)算數(shù)據(jù)庫（Global Carbon Budget， GCB）、世界資源研究所 (World Resources Institute， WRI) 的 Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) 數(shù)據(jù)庫、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室 CO2 信息分析中心 (Carbon Dioxide Information Analysis Centre， CDIAC)、美國能源信息署 (U.S. Energy Information Administration， EIA)和英國石油（British Petroleum， BP）。

這些數(shù)據(jù)庫核算結(jié)果已覆蓋絕大部分國家的各類碳排放核算數(shù)據(jù)（比如，分行業(yè)、分燃料品種排放），并被各類研究機(jī)構(gòu)廣泛采納、應(yīng)用，至今已逐步形成了較為權(quán)威的國際話語權(quán)。

專家學(xué)者公布的碳排放核算數(shù)據(jù)

上述國際碳核算數(shù)據(jù)庫為了解中國碳排放現(xiàn)狀提供了有價值的參考，然而這類數(shù)據(jù)庫無法對中國碳排放量進(jìn)行足夠準(zhǔn)確的測算，原因在于：

• 首先，這些數(shù)據(jù)集采用了不同的核算范圍、方法、數(shù)據(jù)源和參數(shù)，導(dǎo)致結(jié)果間的可比性較差，不同數(shù)據(jù)集的核算結(jié)果間差異常常超過20%；此外，已有研究發(fā)現(xiàn)，國際碳排放核算機(jī)構(gòu)對中國碳排放的核算結(jié)果明顯偏高。
• 其次，這些全球數(shù)據(jù)只提供了對中國總體排放量的估計，或至多細(xì)化到對少數(shù)行業(yè)和燃料品種排放量的估計，未提供中國省、市等地方行政單元按細(xì)分行業(yè)和燃料品種的詳細(xì)排放清單。
• 最后，這些數(shù)據(jù)集沒有發(fā)布用于計算的原始數(shù)據(jù)，使得排放核算值不透明且無法驗(yàn)證。

而，國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的碳排放核算清單歷史連續(xù)性較差，難以就我國碳排放趨勢拐點(diǎn)做出準(zhǔn)確判斷，也無法準(zhǔn)確測算我國歷史累計碳排放量、人均累計碳排放量等國際氣候談判中的重要依據(jù)。

因此，學(xué)者們在分析中國的碳排放模式時，在碳排放核算方面進(jìn)行了大量的重復(fù)工作，一些典型的專家學(xué)者公布的碳排放核算數(shù)據(jù)庫，包括中國碳排放數(shù)據(jù)庫（Carbon Emission Accounts & Datasets, CEADs）、中國多尺度排放清單模型（Multi-resolution Emission Inventory for China，MEIC）以及全球基礎(chǔ)設(shè)施排放數(shù)據(jù)庫（Global Energy Infrastructure Emissions Database, GID）等。相比于國際碳排放核算數(shù)據(jù)庫，這類數(shù)據(jù)庫中核算中國碳排放量所采用的核算范圍、方法、數(shù)據(jù)源和參數(shù)，更加符合中國行業(yè)部門能源消費(fèi)情況，并可細(xì)化至中國各省市、區(qū)縣，甚至網(wǎng)格化碳排放清單。

總體來說，目前碳核算公開數(shù)據(jù)庫的碳排放數(shù)據(jù)一般更新至2018年，主要源于能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)一般有至少2年的時滯，因而，對于2019年之后的國家層面總體碳排放數(shù)據(jù)估計需基于一定假設(shè)。

我國碳排放核算工作現(xiàn)狀

我國國家溫室氣體清單編制主要參考 IPCC技術(shù)報告和方法指南，提交部門是生態(tài)環(huán)境部，清單編制活動主要是國家和省級溫室氣體清單編制，先后頒布 24個行業(yè)企業(yè)指南。

省級溫室氣體清單編制

省級溫室氣體清單編制則是以在 IPCC 方法指南的基礎(chǔ)上由我國發(fā)改委氣候司編寫的 《省級溫室氣體清單指南》 （以下簡稱，《省級指南》）為指導(dǎo)，在廣東、湖北、天津等七個省市進(jìn)行試點(diǎn)編制。

《省級指南》完全是針對我國具體國情而編制的清單指南，主要表現(xiàn)在指南對于溫室氣體核算所使用的碳排放因子與IPCC指南中推薦的缺省排放因子不同。《省級指南》中給出的碳排放因子是針對我國國情進(jìn)行修改，更加符合我國能源消耗結(jié)構(gòu)具體情況。即使是沒有給出具體的碳排放因子時，《省級指南》給出計算碳排放因子所需的具體數(shù)值以及核算步驟，這些具體數(shù)值也更符合我國國情。

城市溫室氣體清單編制

中國城市溫室氣體排放清單目前并未出臺， 主要在學(xué)術(shù)研究層面，政府并未采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對核算內(nèi)容、核算方法等進(jìn)行規(guī)范。目前已有的由地方主導(dǎo)編制的城市級溫室氣體核算方法指南包括：

• 深圳市的《組織的溫室氣體排放量化和報告指南》
• 上海市溫室氣體排放核算與報告指南（試行）
• 北京市企業(yè)（單位）二氧化碳排放核算和報告指南（2017版）
• 廣東省市縣（區(qū)）級溫室氣體清單編制指南

行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算

行業(yè)企業(yè)指南主要參考《2006 年 IPCC 國家溫室氣體清單指南》和《省級溫室氣體清單指南》。2013、2014 和 2015 年國家發(fā)展改革委辦公廳分別印發(fā)首批 10 個行業(yè)、第二批 4個行業(yè)和第三批 10 個行業(yè)企業(yè)溫室氣體核算方法與報告指南（試行）。

雖然上述24個行業(yè)的企業(yè)碳排放核算方法體系已經(jīng)建立，然而全國性企業(yè)碳排放核算工作至今沒有有效開展，各種碳排放實(shí)測技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用工作也進(jìn)展緩慢。

批次行業(yè)

首批	發(fā)電；電網(wǎng)；鋼鐵生產(chǎn)；化工生產(chǎn)；電解鋁生產(chǎn)；鎂冶煉；平板玻璃生產(chǎn)；水泥生產(chǎn)；陶瓷生產(chǎn)； 民航
第二批	石油和天然氣生產(chǎn)；石油化工；獨(dú)立焦化；煤炭生產(chǎn)
第三批	造紙和紙制品生產(chǎn)；其他有色金屬冶煉和壓延加工工業(yè)；電子設(shè)備制造；機(jī)械設(shè)備制造；礦山企業(yè)； 食品、煙草及酒、飲料和精制茶；公共建筑運(yùn)營；陸上交通運(yùn)輸；氟化工；工業(yè)及其他行業(yè)

數(shù)據(jù)來源：東吳碳中和系列報告（七）碳如何核算？IPCC 方法學(xué)與MRV體系

綜合來看，我國現(xiàn)有碳排放核算方法與國際基本接軌，但碳排放核算體系還不夠完善，尤其是全國性企業(yè)碳排放核算工作尚未有效運(yùn)轉(zhuǎn)。由于歷史數(shù)據(jù)的缺失、現(xiàn)有能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)的偏差以及碳排放因子的調(diào)查統(tǒng)計差異等，導(dǎo)致我國碳排放核算結(jié)果仍存在較大差異，國家碳排放核算結(jié)果權(quán)威性尚待提高。

參考資料

• 李繼峰, 郭焦鋒, 高世楫,等. 國家碳排放核算工作的現(xiàn)狀,問題及挑戰(zhàn)[J]. 發(fā)展研究, 2020(6):9-14.
• Shan Y, Huang Q, Guan D, et al. China CO 2 emission accounts 2016–2017[J]. Scientific data, 2020, 7(1): 1-9.
• Shan Y, Guan D, Zheng H, et al. China CO 2 emission accounts 1997–2015[J]. Scientific data, 2018, 5(1): 1-14.
• 東吳碳中和系列報告（七）碳如何核算？IPCC 方法學(xué)與MRV體系，2021年3月
• 碳排放如何核算？國內(nèi)外溫室氣體核算體系（簡介）

附錄

以下列出上述介紹的碳排放核算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的代表性碳核算數(shù)據(jù)條目及其鏈接（部分?jǐn)?shù)據(jù)下載需使用VPN），供有需要的讀者朋友們參考：

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)條目說明

國家信息通報	中華人民共和國氣候變化第三次國家信息通報；中華人民共和國氣候變化第二次國家信息通報	2010年、2005年、1994年中國國家溫室氣體清單。
兩年更新報告	中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告；中華人民共和國氣候變化第一次兩年更新報告	2014年、2012年中國國家溫室氣體清單。
國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)庫	CO2 Emissions from Fuel Combustion, IEA, 2020（1971-2019）	全球190個國家和區(qū)域由于化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放，包括分燃料品種、行業(yè)的排放量，以及碳排放量的社會經(jīng)濟(jì)特征（人均碳排放量、單位GDP碳排放量等）。
美國能源信息管理局（EIA）數(shù)據(jù)庫	International Carbon Emissions（1949-2018）	全球及各國家二氧化碳排放數(shù)據(jù)，包括煤、天然氣、石油及其他液體燃料排放數(shù)據(jù)。
全球大氣研究排放數(shù)據(jù)庫（EDGAR）	Global Greenhouse Gas Emissions 全球溫室氣體的分國家和行業(yè)排放（1979-2018）；Global greenhouse Gas Emissions Gridmaps 全球溫室氣體的0.1°網(wǎng)格排放（1970-2018）	所有國家/地區(qū)的碳排放數(shù)據(jù)，并按主要排放源類別提供了排放量，并在全球范圍內(nèi)按0.1x0.1網(wǎng)格對空間進(jìn)行了分配。
英國石油（BP）數(shù)據(jù)庫	bp Statistical Review of World Energy June 2020	全球各國分能源類型儲量、生產(chǎn)、消費(fèi)及貿(mào)易數(shù)據(jù)，以及二氧化碳排放數(shù)據(jù)。
全球碳預(yù)算（Global Carbon Budget）數(shù)據(jù)庫	全球分國家二氧化碳排放數(shù)據(jù)（1959-2018）	國家層面排放清單。
中國碳排放數(shù)據(jù)庫CEADS	全球?qū)崟r碳數(shù)據(jù)（2019/1/1-2021/4/30）	全球及主要國家逐日二氧化碳碳排量，可細(xì)分至電力、交通、工業(yè)、航空、居住、國際船運(yùn)共六大行業(yè)部門。
	全國分部門核算碳排放清單（2000年-2018年）	我國逐年分部門（對應(yīng)于國民經(jīng)濟(jì)核算中47個行業(yè)部門）能源消費(fèi)及二氧化碳排放數(shù)據(jù)。
	中國30個省市的分行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)（1997年-2018年）	我國30個省份逐年分部門（對應(yīng)于國民經(jīng)濟(jì)核算中47個行業(yè)部門）能源消費(fèi)及二氧化碳排放數(shù)據(jù)。
	中國縣級尺度碳排放清單（1997年-2017年）	1997-2017年中國2,735個縣的二氧化碳排放量估算值。
中國多尺度排放清單模型MEIC	中國大陸地區(qū)2008-2017年10種大氣污染物及二氧化碳的分省和網(wǎng)格化排放	中國700多種人為源的10種主要大氣污染物和二氧化碳的多尺度排放清單數(shù)據(jù)。
全球基礎(chǔ)設(shè)施排放數(shù)據(jù)庫GID	Global Carbon Grid 全球2019年分部門高分辨率二氧化碳排放數(shù)據(jù)	提供全球高分辨率（0.1°×0.1°網(wǎng)格）二氧化碳排放數(shù)據(jù)，包括電力、工業(yè)、居住、交通、船運(yùn)、航空六大部門。
	GID-Power Emission Database；GID-Iron and Steel Emission Database；GID-Cement Emission Database	具體至工廠粒度的電力、水泥、鋼鐵等行業(yè)二氧化碳排放量。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的（三）碳排放如何计算的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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