国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望.pdf
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1、第 卷第 期 年 月能 源 环 境 保 护 ,移动扫码阅读刘铁牛,郭少华,张笛,等 国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望 能源环境保护,():,():收稿日期:;责任编辑:蒋雯婷 :基金项目:中国科学院绿色过程制造创新研究院自主部署项目()作者简介:刘铁牛(),男,山东菏泽人,高级工程师,主要从事冶金、煤化工及能源环保研究。:通讯作者:郭少华(),女,河北定州人,工程师,主要从事工业碳排放数据资源建设。:国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望刘铁牛,郭少华,张 笛,赵 赫,魏 平,李塔娜(铜陵泰富特种材料有限公司,安徽 铜陵;中国科学院绿色过程制造创新研究院,北京;中国科学院化学化工
2、科学数据中心,北京;中国科学院过程工程研究所,北京;中共内蒙古自治区委员会党校,内蒙古 呼和浩特)摘要:中国作为当今全球碳排放最大的国家,工业碳排放量约占全国总碳排放量的。在碳排放总量和强度“双控”的新制度要求下,准确核算工业碳排放量具有重要意义。通过分析国内外碳排放总量和产品碳排放强度相关标准及其低碳数据平台建设情况发现,目前国内外碳排放总量核算标准大都基于 清单指南;国外产品碳足迹相关标准已经建立,而国内发展相对滞后,大部分行业仍缺乏权威性产品碳足迹核算及评价标准;国内外碳排放数据平台及软件均缺乏覆盖工艺过程或工序的碳排放信息,且数据基本来源于文献报道或统计年鉴,本土化程度低,不能达到高精
3、度和国际互认水平。基于对国内外标准体系、数据平台和软件的调研分析,本研究提出,亟需完善全链条低碳标准体系,建设多产业互联的行业低碳数据平台,并开发资源环境碳经济多尺度评价软件,将企业 行业工艺过程与产品供应链碳排放数据深度融合,实现数据资源公开统筹应用,服务工业领域精准降碳与绿色、低碳等多目标协同发展。关键词:工艺过程;碳排放;数据平台;产品碳足迹;标准体系;模型软件中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,;,;,;,;,):,能 源 环 境 保 护第 卷第 期 ,:;引 言 年 月,习近平总书记在第七十五届联合国大会发表讲话,提出我国将力争于 年实现“碳达峰”,年实现“碳中和”。双碳目标
4、将影响各个行业领域的发展,我国作为工业制造业大国,拥有全球最完备的工业体系,包含 个全部工业门类,工业产值占世界总量的 左右。在世界 多种主要工业产品中,我国有 多种产品的产量位居世界第一。随着工业化进程加快以及对能源需求的增加,我国已成为世界上最大的能源消费国。大量化石能源的消耗使得碳排放量不断增长,据报道,目前工业碳排放量约占我国碳排放总量的(包含间接排放)。目前,我国工业产生的碳排放量主要通过自上而下的方式对化石燃料消耗进行粗略核算,未精确到生产过程中各工序 工艺的碳排放量。刘竹等通过对比国外常见的数据平台发现,利用我国实际数据计算水泥生产产生的碳排放量比国外常用的数据平台低 ,碳排放量
5、被大大高估。这不仅使我国制定碳达峰碳中和相关政策缺乏科学依据,而且不利于企业实施精准降碳。为了夯实碳达峰碳中和工作基础,年 月 日国家发展和改革委员会会同有关部门联合印发关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案(简称“方案”),该方案指出碳排放统计核算是做好碳达峰碳中和工作的重要基础,是制定政策、推动工作、开展考核、谈判履约的重要依据。未来工业仍将是我国经济增长的主要动力,减少工业领域的碳排放仍面临巨大挑战。因此,准确核算工业碳排放量是企业报告与核查碳排放量等工作的重要依据,也是各行业领域寻求低碳化路径及适用性低碳技术的基础。党的二十大强调,完善能源消耗总量和强度调控,重点控制化石能源
6、消费,逐步转向碳排放总量和强度“双控”制度。因此,准确核算工业生产过程各个环节的碳排放量对工业排放总量和产品排放强度控制具有重要意义,是工业能否实现科学降碳、精准降碳的基础保障。本文在详细分析国内外碳排放总量和产品碳排放强度相关标准及相关低碳数据平台建立情况的基础上,提出了中国工业碳排放数据资源建设与应用的发展建议。国内外碳排放总量数据平台建设 国家 区域 组织层面碳排放核算标准简述国际上已发布了一系列国家 区域 组织层面碳排放核算标准,如联合国政府间气候变化专门委员会通过的 年国家温室气体清单指南及其 年修订版(简称“清单指南”)、国际标准化组织()制定的:(简称“”)和世界资源研究所与世界
7、可持续发展工商理事会联合发布的 体系()中企业和企业价值链核算标准等,其中 清单指南属于国家和区域层面核算指南,给出了国家编制温室气体清单统一的方法论,覆盖企业、组织、项目等层面,其中对企业或组织层面碳排放核刘铁牛等 国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望算提供了较为详细的指导与说明,应用广泛,与组织层面标准一致。在国内标准方面,国家发展和改革委员会先后发布了省级温室气体清单编制指南(试行)(简称“省级指南”)及 个行业企业核算指南(简称“行业指南”),以供企业建立温室气体排放报告制度等相关工作参考使用。与国际标准相比,行业指南给出了碳排放因子相关参数推荐值及其确定方法,实用性更强且更符合
8、我国实际情况。然而相较于国际标准,行业指南缺少不确定性评估,通用性偏弱。此外,各省份也积极开展碳排放标准制定工作,如深圳、上海、北京和广东等省市结合地方情况发布深圳市组织的温室气体排放量化和报告指南上海市温室气体排放核算与报告指南(试行)北京市企业(单位)二氧化碳排放核算和报告指南(版)和广东省市县(区)级温室气体清单编制指南等区域性核算标准,有效指导了地方核查机构碳排放量化工作。以上碳排放核算标准,主要基于 清单指南方法,涉及排放因子法、物料衡算法和实测法 种核算方法。国外碳排放数据平台建设现状本研究调研了目前国外涉及工业碳排放信息的 个应用较广泛的权威性碳排放数据平台,见表,其中国际 组织
9、联合建立的有全球实时碳数据(,)、全 球 碳 预 算 数 据 库(,)、联合国气候变化框架公约秘书处负责的(,)数据库、全球大气研究排放数据库(,)和国际能源署(,)、世界资源研究所(,)、气候观察(,)等 大数据库;部分国家如美国、法国和英国相关机构建立了独立的数据库,如美 国 的 能 源 信 息 管 理 局 数 据 库(,)和美国橡树岭国家实验室二氧化碳信息分析中心数据库(,)、英国的石油公司数据库(,)和法国的 ,数据库。部分学者对以上数据平台核算结果进行分析,如通过对以上数据库中涉及的中国碳排放数据与我国官方数据进行比较发现,和 估计 值 分 别 比 中 国 官 方 估 计 的 排 放
10、 量 高 出,主要原因是国际机构大都基于能源数据和 清单指南推荐的排放因子进行估算,其能源活动数据准确度有限且排放因子高于中国的实际调查值。少量学者对数据平台中的核算参数进行了对比分析,如各数据库的活动水平数据分类和排放因子的取值原则不同,但尚未针对工业各工艺过程或工序碳排放数据进行详细分析。表 国外碳排放数据平台建设现状 分类数据库名称及简称管理 开发机构建立年份数据覆盖年份范围国际组织()国内外多所研究机构 ()欧洲综合碳观测系统 研究团队 ()联合国气候变化框架公约秘书处 ()欧盟委员会联合研究中心()和荷兰环境评估署()()国际能源署()世界资源研究所美国 ()美国能源信息管理局 ()
11、美国橡树岭国家实验室二氧化碳信息分析中心法国 ()法国巴黎银行英国()英国石油公司能 源 环 境 保 护第 卷第 期 本研究对比分析了 个国际影响力较大,引用率较高,数据覆盖面较广的数据平台。从数据来源、温室气体种类、核算范围、核算方法等方面对工业碳排放数据进行详细的剖析,见表。表 国外典型碳排放数据平台对比 类型主要温室气体种类、等、含氟气体核算范围是否覆盖行业及工艺过程包含矿物生产、化学工业、金属制品等大部分行业包含钢铁、水泥、化工、其他化工 类钢铁、化工和石化、非金属矿物制品制造等水泥生产、石灰生产、玻璃生产、碳酸盐的其他工艺用途、化学工业等不包括只包括水泥生产核算方法 清单指南数据来源
12、国家统计局、行业协会等统计数据、各国统计公报、报道等世界能源统计表能源平衡秘书处估算等、能源平衡与统计世界能源统计年鉴等各国统计部门、联邦地球科学和自然资源研究所等联合国统计司 在主要温室气体种类方面,各数据平台差异较大,如、主要核算,包括、三种气体,而 和 除此之外还包括氟化物。在核算范围方面,大部分主要展示了化石燃料燃烧消耗产生的碳排放量,未包括工业生产过程碳排放数据。提供的附件一缔约方数据是根据 清单指南要求编制国家温室气体清单,核算内容全面,基本涵盖矿物生产、化工和石化、非金属矿物制品制造等大部分行业,但非附件一缔约方的数据更新缓慢,如中国碳排放数据仅更新至 年;工业部分仅包含钢铁、水
13、泥、化工、其他化工 大类碳排数据;则根据不同行业能源消耗计算碳排,其中制造业包括钢铁、化学工和石油化工、有色金属、非金属矿物等 类行业,但少于;工业行业中只包括碳排量最大的水泥行业;包含 大产业,水泥生产、石灰生产、玻璃生产、碳酸盐使用、化学工业、金属加工、来自燃料和溶剂的非能源产品、石灰、尿素使用等 个部门。仅给出工业排放总量,没有细分行业的数据。以上数据平台仅给出工业部分行业总体排放数据,均缺乏生产工艺、工序等详细过程排放信息。在核算方法方面,各数据平台较为统一,均基于 清单指南中排放因子法,即温室气体活动水平数据乘以排放因子。在数据来源方面,数据大都主要来源于能源消耗等统计资料。如 数据
14、由联合国气候变化框架公约缔约方提供,主要来源于国家统计局、行业协会等数据。则从 中提取每个国家和地区的二氧化碳排放量和行业结构,基于此,根据各国年度统计公报、等发布的年增长率估算下一年的碳排放量,进而将年度总排放量分解为日排放量。收录了 个国家 地区的燃料燃烧产生的 排放量,其数据主要来源于世界能源统计表能源平衡、秘书处估算等。在全球范围内以 度度的分辨率提供国家排放总量和网格图,以及每年、每月和甚至每小时的数据,其数据主要基于、能源平衡与统计世界能源统计年鉴等。数据来源于各国统计部门及联邦地球科学和自然资源研究所机构等发布数据。数据则主要来源于自联合国统计司公开资料,但于 年 月底停止运行。
15、国内碳排放数据平台建设现状相较于国外,国内碳排放数据平台建设发展较为缓慢,大都始于 世纪初,且缺乏国家级公开数据平台。目前公开的主要有清华大学关大博教授团队创建的中国碳核算数据库(,)、贺克斌院士团队建立的中国多尺度排放清单模型(,)和中国城市温室气体工作组建立的中国高空间分辨率排放网格数据库(,)。国内已有部分大型企业开始搭建碳中和平台,以期助力企刘铁牛等 国内外工业碳排放数据平台建设现状与应用展望业低碳发展与数字化转型,如河钢集团邯钢公司建立的“碳中和数字化平台”、中国宝武钢铁集团有限公司的“碳资产经营管理平台”、冶金规划院的“钢铁企业碳管控平台”和中石化石油化工科学研究院有限公司的“石化
16、行业双碳数据平台”等。因企业层面的数据平台尚未对外公开,本研究仅针对以上 个公开数据库 平台进行简要分析,见表。表 国内典型低碳数据平台对比 类型,建立年份数据覆盖年份范围主要温室气体种类、核算范围是否覆盖行业及工艺过程包括 个部门排放总量及水泥生产过程排放总量未细分行业工业过程总量核算方法 清单指南 数据来源中国能源统计年鉴及全国经济普查数据国外:、国内:省级指南、实测、中国碳核算数据库统计年鉴、政府文件、调研报告和现场调研等 在主要温室气体种类方面,和 主要核算了二氧化碳的排放,则覆盖了较为全面的温室气体种类。在核算范围方面,展示了中国国家省区城市不同尺度黑色金属矿采选业、纺织工业等 个社
17、会经济部门 种化石燃料排放及水泥工业过程(煤耗、电耗、生产过程)排放总量,而其他数据库主要考虑化石燃料燃烧消耗产生的碳排放量,如 包括不同国家 个部门,种化石燃料燃烧与水泥生产过程排放总量。三个数据库都没有提供详细的工艺生产过程或工序数据。在核算方法方面,三个数据库均基于清单指南中排放因子法,即活动水平数据乘以排放因子(注:燃料的排放因子与含碳量、热值和氧化率等参数有关)。活动水平和排放因子数据来源或具体取值 计算方式略有不同,如 利用我国最新的能源消耗量和实测排放因子均值来核算碳排放量,而 中针对不同地区取值方式不同,如对于大部分国家,燃料热值数据来源于 数据库,含碳量取自 清单指南 中推荐
18、值,氧化率来自 数据库;对于中国,燃料热值和含碳量以省级温室气体清单指南为基础,并基于实测数据修正;氧化率则来自省级温室气体清单指南;对于部分新兴经济体国家,燃料热值和含碳量采用各国能源统计或提交至 国家清单中提供值,氧化率采用文献搜集的本土化数据。活动 水 平 数 据 主 要 依 据 数 据 库(:)和统计年鉴;排放因子主要源自省级指南,部分排放因子参考中国温室气体清单研究。在数据来源方面,主要来源于省级指南、统计年鉴等,数据更本土化。其中 中化石燃料消耗数据主要来源中国能源统计年鉴及各省份统计年鉴,对于某些年鉴中没有数据的省份或地区,采用 年全国经济普查数据进行估算。数据大都来源于其他数据
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