电力碳排放计量技术现状及展望

[摘 要]电力碳排放计量技术对于实现“双碳”目标至关重要。该技术有助于评估不同地区和行业的碳排放量，并为制订减排策略提供重要依据。文章分析了我国电力碳排放计量技术的发展现状，探讨了其未来发展方向，以期为我国电力行业的环保与可持续发展提供借鉴。

[关键词]电力碳排放；计量技术；碳交易；低碳调度

[中图分类号]X773 [文献标志码]A [文章编号]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，我国全国碳排放交易体系正式启动，这是我国应对气候变化和推动低碳发展的重要举措。电力行业作为我国碳排放的最大来源，其碳排放量超过全国总排放量的50%，凸显了该行业在碳排放控制和碳减排工作中的核心地位[1]。为了实现“碳达峰、碳中和”的长远目标，我国正积极推进能源结构的优化和转型，大力发展风能、太阳能等清洁能源，以减少对化石燃料的依赖。这一转型不仅有助于减少温室气体排放，还为能源供应的可持续性和安全性提供了保障[2]。然而，这一转型过程中，传统的化石能源行业，尤其是煤炭行业，面临着市场需求减少和经济亏损的双重压力。在此背景下，将强制性的碳减排政策与碳市场有效结合，不仅能够促进电力市场的绿色发展，还能够通过市场机制激励企业采取更加积极的减排措施。

目前，碳排放交易已经成为全球范围内广泛认可的一种创新机制，旨在应对温室气体排放问题，减缓全球气候变化。该方法通过市场机制来控制和减少温室气体排放，为电力企业提供了减排的经济激励[3]。通过设定排放上限并允许排放权的交易，碳排放交易体系鼓励能够高效减少排放的实体获得经济利益，同时推动排放较高的实体采取措施减少排放。我国对于建立和完善碳排放交易体系给予了高度重视[4]。2011年10月，我国政府发布《关于开展碳排放权交易试点工作的通知书》。这份通知书标志着我国正式启动碳排放交易政策。根据该通知，北京、上海、天津、重庆、湖北、广东及深圳7个省市被选为试点地区。这些城市率先开展碳排放交易的尝试政策，为后续全国碳市场的建设积累了宝贵经验。电力行业作为我国碳排放的主要来源，其在碳排放交易市场中的作用不容忽视。2017年12月，电力行业正式启动了碳交易，这对于推动整个行业的低碳转型具有里程碑意义。据数据显示，2020年电力行业的碳排放总量约为36亿t，随着经济的发展和能源需求的增长[5]，预计未来这一数字将进一步上升，可能达到45亿至50亿t。因此，电力行业在碳排放交易中的表现将直接影响我国实现碳减排目标的进程。

2 电力碳交易现状

在电力行业的碳排放研究领域，研究者重点研究“碳排放强度与基准线”标准和开发准确的碳排放核算方法，并且提出2种碳排放核算方法[6]：“自上而下”和“自下而上”。具体见表1。

研究者强调，电力行业持续发展与碳交易体系的紧密结合极为关键。碳排放交易模式融合了市场机制与宏观调控。该交易市场的构成多元，涵盖参与者、监管者、市场运营及系统管理等方面。参与碳排放交易有助于电力企业根据自身情况采取减排技术，进行结构调整和优化管理。为了实现“碳达峰、碳中和”目标，电力行业需要利用碳市场的灵活性进行产业调整，并通过市场形成的碳价来促进行业的转型和发展。

3 电力碳排放计量技术现状

碳排放计量，也称为碳审计或温室气体清单编制，涉及评估企业和政府活动对大气的温室气体排放。在电力领域，碳排放源自发电、输电及用户用电，对这3个领域的碳排放进行全面计量即可得到碳排放计量。鉴于碳排放中有大量间接且不易观察的成分，计量工作通常需要依赖复杂的计算方法。碳排放计量主要采用3种方法：排放系数法、物料衡算法及实测法。排放系数法是我国最常用的方法，通过IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）等国际机构获取排放因子数据。物料衡算法基于质量守恒原则，适用于实物产品的碳排放计量。实测法通过监测手段直接测量排放流速、流量及浓度，尽管成本和难度较高，但可以提供准确的数据。

目前，国际上尚无统一的电力碳排放计量方法和评价标准。我国的计量方法在数据管理上比美国和欧盟更加灵活和细致。准确的碳排放计量有助于企业和政府更好地管理碳排放，促进节能减排政策的实施，并优化温室气体排放政策，推动生态环境改善。国内外碳排放计量的主要方法见表2。

3.1 发电侧碳排放计量

发电环节是电力行业碳排放的主体，其准确的碳排放计量对行业的碳管理极为关键。目前，发电侧碳排放的测量主要依赖排放系数法、物料平衡法及直接测量法等技术。但这些技术在实施过程中遇到诸多挑战，包括数据采集的困难和测量精度不足等问题。此外，发电侧碳排放信息的透明度不足，由于缺乏统一的企业规范和完善的信息披露体系，导致我国多家发电企业在碳排放数据的披露上存在不一致性。这种状况造成了碳排放计量过程中数据差异大、信息碎片化、缺乏整体性及操作难度增加等问题。

3.2 电网侧碳排放计量

电网企业的碳排放涉及CO2和SF6。SF6排放主要源自设备的更换、退役或检修时的泄漏，而CO2排放则由输配电过程中的电能损耗造成。电网企业的总碳排放量是这两种气体排放量的合计。在碳排放计量中，SF6排放需转换成CO2当量进行统计。SF6排放量的计算分为设备更换和检修两种情形，分别通过减去剩余或残留量来确定。CO2排放量则基于输配电损耗电量与相应区域的电力碳排放因子计算得出，而各地的电力碳排放因子需根据官方发布的数据确定。

3.3 用户侧碳排放计量

碳排放核算的关键在于明确边界和识别排放源。我国企业多样且差异较大，导致核算边界难以统一划定，使得国内碳排放核算标准制定尚处于初期，未与国际标准对齐。确定碳排放计量的适用范围复杂，因为包含所有用户排放虽理想但成本过高，特别是对排放量小的气体而言。

用户侧的活动数据难以获取，这对碳排放计量至关重要。我国缺乏统一的企业数据要求和协调机制，导致数据透明度不足，且数据校验体系不完善，难以确保数据的完整性和可靠性。此外，企业用户的电力碳排放因子标准不统一，多数企业依赖国际数据库或国内有限的排放因子数据，造成碳排放数据不一致和适用性问题。

4 电力碳排放计量技术发展展望

随着经济发展，环境问题凸显，全球日益重视限制碳排放，推动环保和可持续经济策略。我国将完善碳排放标准化管理，加强信息披露，调整电力行业碳排放指标，提高计量客观性和说服力。未来，将改进电力碳排放计量模型，丰富数据分析应用。企业可能自建碳排放监测系统，助力生产调整和政策制订。国家将培养碳排放计量人才，促进校企科研合作，建立全行业碳排放数据库。政府将建立权威碳排放计量机构，支持相关人才积极推进研究。

5 结束语

电力碳排放计量技术是实现电力行业低碳发展的重要手段。当前，我国电力碳排放计量技术已经取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。未来，需要更加重视电能计量技术的创新和应用，不断提升电能计量技术的水平和能力，为我国电力系统的现代化发展作出贡献。

参考文献

[1] 冯永晟，周亚敏.“双碳”目标下的碳市场与电力市场建设[J].财经智库，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，徐伟成，陈军.含可再生能源与CAES电站的电热综合能源系统调度策略[J].我国电力，2022，55（11）：1-10.

[4] 陈俊先，贾燕冰，韩肖清，等.考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式协同优化调度[J].电网技术，2023，47（6）：2196-2207.

[5] 齐先军，蒋中琦，张晶晶，等.考虑碳捕集与综合需求响应互补的综合能源系统优化调度[J].电力自动化设备，2023，43（7）：133-141.

[6] 贾学法，贾康，陈恭.“双碳”目标下新能源调控智慧管理[J].我国电力企业管理，2021（20）：62-65.