服务低碳发展的碳计量典型场景及路径_王玉元.pdf
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1、24低碳与新能源|Low Carborn&New Energy2023 年 1 月第 42 卷 第 1 期网络出版时间:2022-11-04T14:10:26网络出版地址:http:/ 30)关键词:“双碳”目标;碳达峰;碳中和;碳计量;碳数据;推进路径中图分类号:TB9文献标识码:A文章编号:1000-8241(2023)01-0024-08DOI:10.6047/j.issn.1000-8241.2023.01.004Carbon metering typical scenarios and paths to serve low-carbon developmentWANG Yuyuan,
2、YANG ZhijiaYunnan Institute of Measuring and Testing TechnologyAbstract:There are still some problems in the process of control and reduction of greenhouse gas emissions,energy green transformation,industrial low-carbon upgrading,ecological environment management and control,technology and managemen
3、t innovation in China.These problemes include limited implementation means of carbon measurement,difficulty in obtaining accurate,reliable and complete carbon data,and insufficient application of carbon data to guide pollution reduction and carbon reduction.Therefore,the characteristic connotation o
4、f carbon peaking and carbon neutrality was briefly described,and the research progress of“dual carbon”at home and abroad was reviewed.Meanwhile,the connotation of carbon metering and its shortages in China were sorted out.On this basis,the typical demand scenarios of carbon metering to support the c
5、ontrol and reduction of carbon emissions were discussed and analyzed.Besides,the carbon metering path was put forward to serve low-carbon development,and ideas were recommended to improve the carbon metering system,so as to scientifically and efficiently complete the work on domestic carbon metering
6、,further to facilitate the implementation of “dual carbon”strategy.(30 References)Key words:“dual carbon”target,carbon peaking,carbon neutrality,carbon metering,carbon data,promotion path全球气候变暖对人类生存环境、经济社会发展、生产生活方式影响巨大,协同应对全球气候变化是人类共同的责任。中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上指出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于
7、2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”1。在推进碳达峰、碳中和(简称“双碳”)进程中,碳计量起到定标尺、量成效、察趋势、引方向的基础支撑作用,是引领技术创新、服务低碳发展的“眼睛”。在“十四五”规划建议中,提出“完善国家质量基础设施,加强标准、计量、专利等体系和能力建设,深入开展质量提升行动”的工作要求2。中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见3和国务院 2030 年前碳达峰行动方案4中,均明确了“建立健全碳达峰、碳中和标准计量体系,加快节能标准更新升级,加快完善地区、行业、企业、产品引文:王玉元,杨志嘉.服务低碳发展的碳计量典型场景及路径
8、J.油气储运,2023,42(1):24-31.WANG Yuyuan,YANG Zhijia.Carbon metering typical scenarios and paths to serve low-carbon developmentJ.Oil&Gas Storage and Transportation,2023,42(1):24-Low Carborn&New Energy|低碳与新能源等碳排放核查核算报告标准,建立统一规范的碳核算体系,完善能源核算、检测认证、评估、审计等配套标准,制定重点行业和产品温室气体排放标准,完善低碳产品标准标识制度,加强标准国际衔接”等工作内容。20
9、21 年 12 月国务院印发的 计量发展规划(20212035 年)5中,将支撑“双碳”目标实现作为强化计量应用的重要内容。鉴于中国对碳计量技术、标准体系的研究尚处于起步阶段,结合“双碳”对碳计量的典型需求场景,提出了协同推进“双碳”战略的碳计量路径,为实施温室气体的“可测量、可报告、可核查”,支撑碳数据“可溯源、可比对、可考核”提供参考。1“双碳”与碳计量的本质1.1“双碳”的特性内涵“双碳”是针对温室气体排放量的量化管控目标,包括全球、国家层面及各行业领域的宏观目标,以及企业、组织等层面的微观目标。其核心内涵是全球协同采取管理上有效、技术上可行的措施,共同控制和减缓温室气体排放,推进温室气
10、体的减排、清除6-8。ISO 14064-1-2018 温室气体 第 1 部分:组织层面对温室气体排放、清除的量化和报告的规范 和 GB/T 321502015 工业企业温室气体排放核算和报告通则均对温室气体提出了等同定义。人类活动产生的温室气体,主要来源于生产生活中所消费化石能源(煤炭、石油、天然气等)的燃烧过程。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)将 CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6及 NF3列为 国家温室气体清单指南 管控的温室气体。联合国气候变化框架公约 对缔约国的温室气体排放实
11、行共同但有区别责任的国家自愿承诺、国家自主贡献机制,要求各缔约国采用统一可比的方法定期编制并提交温室气体人为源排放量和清除量的国家清单。在测量、核算、统计、报告温室气体排放量(减排量、清除量)的过程,都应遵循基于实测数据结果、采用国际公认参考数据、避免遗漏与重复计算、可核查对比的基本原则,按照国际通行的技术标准规范,统一折算为二氧化碳当量统计报告,以增强国家、地区之间温室气体清单测算方法、报告方式的一致性和可比性,提高结果的可信度、互认度,便于更好地开展相关统计、分析、对比、观测等管理和研究工作。国家、地区、行业企业设定的“双碳”目标,具有相对性、动态性、可控性、目标性的特点。相对性指“双碳”
12、目标是针对特定对象、特定时期、特定范围进行的测量、核算及统计报告。动态性指特定对象的中长期预期目标,在目标期内某一时期、某一阶段、某一范围允许出现波动,可局部动态调整。可控性指特定对象通过采取管理及技术控制措施,在特定时期和范围能够实现其预期设定的目标。目标性指自愿承诺减排的国家、地区、行业企业等,在特定时期和范围内均应努力实现已公开承诺的目标。综上,碳达峰是指特定对象在特定时期和范围内,人为活动产生的温室气体排放量达到历史最高峰值的状态。碳中和是指特定对象运用管理和技术手段,对温室气体实施控排、减排、清除等管控措施,实现在特定时期和范围内温室气体净零排放的状态。1.2“双碳”的国内外研究进展
13、1.2.1国际在全球宏观层面,IPCC 通过制定、实施、评估及改进 国家温室气体清单指南,协同推进温室气体的控排、减排及清除,统计考察全球、缔约国家“双碳”目标的实现程度,是目前测量核算统计人类活动所产生温室气体排放的最科学、最直接、最全面的方法学体系。最新的 国家温室气体清单指南 2019 修订版 体现出以下趋势特点9:清单指南更加完整。增补了油气开采、储运、接收、加注及煤炭生产加工等过程逃逸排放的核算内容,增加了制氢和稀土行业的核算、污泥碳和氮核算、工业废水处理 N2O 排放核算、生物量碳储量变化核算方法等内容。核算方法更加精细。IPCC 国家温室气体清单工作组(Task Force on
14、 National Greenhouse Gas Inventories,TFI)连续跟踪评估温室气体监测技术、认知水平及实施效果,对相关排放因子、活动水平数据、核算方法进行了大量更新完善,更加重视运用碳计量实测数据进行核算,补充了数据结果不确定度分析、数据质量控制等要求。关注基于大气浓度(尤其是遥感监测浓度)反演温室气体排放量的技术和方法研究,作为对清单报告的核查验证手段,以提供多源数据比对渠道10。重视大气污染物排放与温室气体排放的同根同源性,支持推进减污与降碳协同增效,建立国家温室气体和大气污染物清单,促进应对气候变化与环境治理等协同增效11。王玉元,等:服务低碳发展的碳计量典型场景及路
15、径低碳与新能源|Low Carborn&New Energy2023 年 1 月第 42 卷 第 1 期在技术标准层面,国际标准化组织早期制定发布了 ISO 14064 系列标准,提供了项目级、组织级等温室气体量化、监测、核算、核查、验证、报告的规则和方法。2018 年以来组织修订了 ISO 14064-1-2018、ISO 14064-2-2019 温室气体 第 2 部分 项目级温室气体减排或清除增强的量化、监测和报告指南规范、ISO 14064-3-2019 温室气体 第 3 部分 温室气体声明的审定与核查指南规范 等标准,提升温室气体测量、核算、统计、报告的一致可比性,服务全球碳交易市场
16、建设,助力实现节能降碳、改进环境效益等目标。1.2.2国内2021 年,中国发布了 中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见 2030 年前碳达峰行动方案,目前正推动制定“双碳”“1+N”政策体系,出台工业、能源、交通运输、城乡建设等领域实施方案,在钢铁、建材、电力、化工、有色金属、石油天然气等重点行业,健全完善计量监测、技术标准、科技支撑、财政金融、碳统计核算与督查考核等支撑政策,汇聚推动“双碳”战略实施的合力12-13。在中国技术标准层面,国家发改委 2015 年以来发布了 GB/T 321502015,并制定了 GB/T 32151.X 系列 12 项配套标
17、准,为重点行业企业温室气体排放的核算和报告提供了准则、方法及实施指南。随着最新IPCC 清单指南及 ISO 相关标准的修订更新,中国亟需加快对相关技术标准进行梳理对接、修订完善、及时增补。1.3碳计量的内涵及国内现状1.3.1碳计量的内涵碳计量包含管理和技术两个方面的工作。从技术上而言,碳计量的内涵是按照国家(地方、行业)计量检校规程、规范或公认的技术标准,对关联和影响温室气体排放(吸收、清除)的关键参数、过程参数、品质参数进行测量,通过计算处理获得温室气体排放(吸收或清除)数据结果,并全过程管控、运用所得数据结果的活动。开展碳计量技术工作需把控好以下要素14:碳计量过程要依据规定的技术标准、
18、计量检校规程规范、检测方法程序;检测人员要具备碳计量方面的专业能力;使用的仪器设备要满足预期测量要求,且需经官方计量检校合格;在规定的环境条件下实施碳计量。碳计量的外延涉及能源资源端、排放端、固碳端的物理量和化学量测量,包括对质量、流量、电力、温度、压力、气体浓度等参数的实时检测,对各类能源资源消耗量的计量核算、能源抽样样本的质量分析,对温室气体排放源的在线监测、气体组分分析、多源数据比对,对碳计量仪器设备的量值传递溯源及煤、油、气体等标准物质的研制及应用,对森林湖泊碳汇量的调查、测算、统计等活动,还涉及大气本底温室气体测量、关键测量过程的质量控制、比对验证等实施场景。1.3.2中国碳计量现状
19、碳计量涉及诸多要素,专业技术性强,实施场景复杂,过程参数多维,目前中国主要存在以下短板:碳计量所需标准制定、修订滞后,尚未形成完整的碳计量框架体系,缺少测试方法和程序。碳计量技术创新不足,专用碳计量仪器设备技术落后、研发应用差距大,特别是现场检测、在线监测的专用智能仪器设备的准确性与稳定性差,难以适应现场复杂环境条件。碳计量测试过程长、参数多,有的测试需实验室计量检测与现场检测协同完成,但因现场环境条件变化大、检测实施周期长,因而影响了测量数据结果的可靠性。用于温室气体监测的气体标准物质研制滞后,供给严重不足,投入应用较少。难于获得准确可靠完整的碳数据,且碳数据结果运用不足,对未来深度减碳类技
20、术(碳捕集传输利用相关的计量测试技术)前瞻性研究应用不够。碳计量专业队伍基础薄弱,人员配备不足、技能经验欠缺,碳计量理论和实操培训不够,能力素质亟待提升。2碳计量支撑碳控排减排的典型场景 2.1生产服务过程的典型场景目前,中国对温室气体排放量的核算核查主要采用能源资源消耗量进行间接核算,依据活动数据、排放因子、能源资源消耗数据、过程监测数据、产量数据、财务数据、核算边界、核算时期进行。以燃煤发电、汽油储运销售这两类典型的生产服务过程为例,探讨分析其对碳计量的实际需求。燃煤发电企业开展温室气体排放核算,需按照GB 171672006 用能单位能源计量器具配备和管理通则 配备符合要求的能源计量器具
21、,依据燃煤发电的生产工艺、控制流程配备其他计量器具、检测监测设备,组织实施能源消耗量测量统计、排放源监测预警、煤质分析检测、运行参数测量控制、量值溯源控制等碳Low Carborn&New Energy|低碳与新能源计量活动,获得燃煤发电过程的碳计量数据,据其进行碳计量核算及报告。燃煤发电过程所产生的温室气体排放量,目前,中国尚不具备通过直接实测进行核算的条件,主要依据 GB/T 321502015、GB/T 32151.12015 温室气体排放核算与报告要求 第 1 部分:发电企业,采用煤、电、燃油、蒸汽等能源消耗数据、煤质分析数据、燃料平均低位发热量数据等进行核算核查,用烟气排放连续监 测
22、 系 统(Continuous Emission Monitoring System,CEMS)实时监测、对比排放指标15-17。汽油在储存、发油、运输、卸油及加注过程中会产生大量油气,油气的主要成分为挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)和温室气体。IPCC 国家温室气体清单指南 2019 修订版 中已将油气的逃逸排放纳入监测和报告内容,按照国家减污和降碳协同推进的统筹部署18,中国已在 GB 209502020 储油库大气污染物排放标准、GB 209512020油品运输大气污染物排放标准、GB 209522020 加油站大气污染物排放标准 等一系
23、列标准中明确要求汽油的储运、收发、加注过程中要加装油气回收及控制装置,以实时监测密闭点位油气浓度,控制油罐内油气压力、温度、液位等参数。加油时需测量控制油气压力、温度、加油气液比、罐体及管路密闭性等参数,确保油气回收系统高效运行,以防止油气泄漏、降低火灾风险、减少温室气体及大气污染物排放19-20。汽油在固定顶罐储存过程中,VOCs 排放受太阳辐射、环境温度、环境压力、雷德蒸汽压、汽油密度、年平均储存温度、储罐容积、储罐高度、储罐操作运行参数等影响,需要对这些环境参数、油品参数、储罐温度及压力等进行实时测量控制21。在长距离管输汽油过程中,需要在关键节点配备流量、压力、温度等固定监测装置,采用
24、漏磁检测、超声流量检测仪等设备开展现场巡检,实时监控管道泄漏和损耗状况22。在储油库汽油收发和加油站汽油加注过程中,需监测控制流量、油罐压力与温度、油气回收系统工况参数等23-24。在汽油储运、收发、加注过程中,通常配备压力传感器、温度传感器、液位传感器、油气传感器、流量计、温度计、密度计、加油机、火焰离子化检测器等计量器具,并强化量值溯源有效性,定期检测油气回收控制系统,确保其正常运行25。2.2管理过程的典型场景在节能减排降碳、污染排放治理等“双碳”管控过程中,需推动碳计量数据融合运用,增强协同推进“双碳”战略的整体效应。碳计量数据结果在管理过程运用的典型场景包括:支撑“双碳”技术标准的制
25、定修订,为贯彻实施标准、验证标准指标、考核实施效果、评估改进标准提供手段;支撑“双碳”政策制定和制度落实,服务能源审计、节能审查、能源计量审查等工作,推动能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变;支撑高耗能、高污染企业的能耗及碳排放管理,指导企业科学编制碳排放核算统计报告,挖掘节能减排潜力,分析评估节能改造、碳减排治理成效,有序淘汰落后产能、高污染排放设备,改进高耗能产品工艺;支撑温室气体定期报告、核查制度实施,保证碳排放数据质量及第三方核查结果公正可信26。2019 年以来,国家发展改革委、国家市场监管总局组织推动重点用能单位能耗在线监测系统建设27。如云南省统筹多方力量,稳步推进云南省重
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