如何减少碳排放，还世界一片蓝天白云？实时精确的碳排放量计量很重要！

摘要：电力行业是中国煤炭消耗和碳排放最大的单一行业。实时、准确、全面的计量电力碳排放是挖掘电力碳减排潜力、引导电力用户互动减碳的基础与前提，也是支撑碳市场的数据基础。为此，以联合国气候变化公约提出的“可测量、可报告、可核实”的“三可”原则为基本设计理念，基于电力系统碳排放流分析理论，提出了电力系统全环节碳计量方法，实现电力系统源、网、荷三侧电碳信息的“分钟级”实时碳计量和“用户级”精细碳计量。计量是保证碳排放测量结果准确可靠的技术基础，对维护碳排放权交易市场公平、开展碳核算及碳足迹评价服务政府落实各项碳达峰碳中和政策具有基础支撑作用。电力系统在发电侧产生实际碳排放，这些碳排放附着在发电量上，通过输变配网络输送到电力用户。根据 GB/T 32150—2015《工业企业温室气体核算和报告通则》，企业碳核算应包括企业设备或运营消耗的外购电力所产生的排放，即电力用户用电同时实际产生间接碳排放。对此，需要深入研究从发电侧到用电侧的碳排放传播理论，确保用户电力碳排放计量的准确可靠。
关键词：碳计量；碳计量平台；碳排放因子

引言：当前，全球多数国家已就21世纪中叶实现“碳中和"达成共识"。通过能源供给低碳化、能源消费电气化，构建以新能源为主体的新型电力系统，已成为诸多国家的重要能源战略。在中国碳排放组成中，电力行业是煤炭消耗和碳排放最大的单一行业。不同于其他能源系统，电力系统具有严格的“发电-用能”实时平衡特性，而电网连接着电力生产和消费，是重要的能源网络平台，是引领电力碳减排的核心枢纽，既要保障新能源大规模开发和高效利用，又要满足经济社会发展的用电需求。以上特性决定了电力系统的“减碳”绝不仅仅是源侧的任务，也需要源、网、荷全环节的协同配合。因此，电力系统中的碳计量问题不仅需要包含对源侧直接碳排放的计量，更需要包含对网侧和荷侧间接碳排放的计量。实时、准确、全面计量电力系统源、网、荷全环节的碳排放是掌握电力行业碳排放现状与趋势、挖掘电力碳减排潜力、引导电力用户互动减碳、促进电力经济低碳转型的基础与前提，也是支撑碳市场健康发展的基础保障。

一.如何进行碳排放计量

1.质量平衡法 

原理：根据物质守恒定律，在一个相对封闭的系统中，输入的碳量减去输出的碳量等于系统内碳的积累量。例如，在一个工厂生产过程中，输入的原材料（如煤炭、石油等含碳原料）中的碳含量是可以确定的，经过生产过程产生的产品、废料和排放气体中的碳含量也可以通过分析来确定。 计算步骤：首先，确定系统边界，即明确研究的范围，比如一个工厂的生产车间或者一个城市的能源消耗系统。然后，统计输入物质的碳含量，如购入的化石燃料的含碳量（可以通过燃料的成分分析和质量来计算，例如煤炭的含碳量约为 50% - 90%，通过煤炭的购入量就可以计算出碳输入量）。接着，测量输出物质的碳含量，包括产品中固定的碳、产生的固体废料（如炉渣等）中的碳以及排放到大气中的二氧化碳、一氧化碳等气体中的碳。最后，用输入碳量减去输出碳量，就得到了系统内的碳排放量。 应用场景：广泛应用于工业生产过程的碳排放核算，如钢铁厂、化工厂等，能够较为准确地核算生产全过程的碳排放量。 

2.实测法 

原理：直接测量排放源排放的温室气体的浓度和流量，然后根据气体的化学组成计算碳排放量。这种方法是最直接、最准确的方法之一。 计算步骤：对于废气排放，需要使用专业的气体监测设备，如连续排放监测系统（CEMS）。首先，在排放口安装监测设备，这些设备能够实时监测排放气体中二氧化碳、甲烷等温室气体的浓度（单位为 ppm 或 mg/m³ 等）。同时，通过流量计测量气体的流量（单位为 m³/s 等）。然后，根据气体的摩尔质量和化学计量关系计算碳排放量。以二氧化碳为例，二氧化碳的摩尔质量为 44g/mol，碳的摩尔质量为 12g/mol，根据测量得到的二氧化碳浓度和流量，可以计算出碳排放量（排放量 = 二氧化碳浓度 × 气体流量 × 碳在二氧化碳中的质量分数 × 时间）。 应用场景：主要用于大型固定排放源，如火力发电厂、水泥厂等的碳排放监测，这些排放源排放量较大且相对集中，便于安装监测设备进行实时监测。 

3.排放因子法 

原理：将活动水平数据（如能源消费量、工业产品产量等）与相应的排放因子相乘来估算碳排放量。排放因子是指单位活动水平的温室气体排放量。 计算步骤：首先，确定活动水平数据，例如一个企业一年消耗的电力（单位为 kWh）、天然气（单位为 m³）等能源量。然后，查找对应的排放因子，不同的能源品种有不同的排放因子，例如，电力的排放因子因发电方式不同而不同，对于以煤炭为主要燃料的火力发电，其排放因子约为 0.8 - 0.9kg CO₂/kWh；天然气的排放因子约为 0.18 - 0.2kg CO₂/m³。最后，将活动水平数据与排放因子相乘，得到碳排放量（排放量 = 活动水平数据 × 排放因子）。 应用场景：适用于各种规模的企业、机构和活动的碳排放估算，特别是在无法进行实测或者质量平衡核算比较复杂的情况下。例如，对于一个小型办公室的碳排放核算，可以通过统计其电力、纸张等的使用量，结合相应的排放因子来估算碳排放量。

二.实现碳减排的主要策略

1.削峰填谷

根据用户用电规律，设置峰值和谷值，降低负荷高峰，填补负荷低谷，减小微电网负荷峰谷差，使发电、用电趋于平衡。当微电网需求功率大于峰值时，储能系统开始放电。当微电网需求功率小于谷值时，储能系统开始充电。当微电网需求功率在峰谷范围之间时，储能系统待机。根据配置的削峰填谷充放策略（一般为一充一放或两充两放），储能系统得以在低价的谷电时充电，在高电价的高/尖峰时段放电，可有效减少负载的用电成本。

2.新能源消纳
在分布式发电系统至大化出力的情况下，当分布式发电功率大于负荷功率而出现余量时，多余电量优先存储到储能系统，并在分布式发电功率小于负荷功率时，储能系统在高电价的高/尖峰时段放电，既提高光伏就地消纳比例，又使得原本低价上网的电量，发挥更大的经济价值，降低用电成本，同时帮助企业减少碳排放。

3.需量控制

在分布式发电系统至大化出力的情况下，如果负荷功率仍然超过设置的需量功率，则控制储能系统出力，平抑超出需量部分的功率，进而控制需量尖峰阈值，同时避免冲击类负载频繁启停，损伤供电设备和用电设备。至终以免造成基础电费超额支出，增加系统的经济性。

4.有序充电
在分布式电源至大化运行的情况下，当并网点下网功率超过需量功率或者并网点的功率限值时，且储能无法调节的情况下，通过降低充电桩的充电功率或者切断可调负荷的供电，来降低负荷功率过高的情况。

三.安科瑞碳计量管理平台

Acrel-7000企业能耗管控平台为企业用户提供碳资产管理，配合AEM96多功能碳电表或其它多功能电表，帮助企业完善产品生产过程中的碳排放追踪，提供碳排放总量和碳排放强度计算，完善碳配额考核，促进节能降耗，响应双碳目标。

平台架构

碳资产管理驾驶舱

碳核算清单：核算各环节碳排放，生成核算清单。

碳排放分析：统计碳排放情况及碳排结构。

碳足迹管理：跟踪能源在输入、分配、消耗、生产各环节的碳排放情况。

碳配额核算及考核：测算碳配额抵消及下年度碳配额，评定各考核对象的碳排放达成率

产品配置清单

1.AEM96碳排放计量表

AEM96

 

AEM96“电碳表”是一款主要针对电力系统，工矿企业，公用设施的电能统计、管理需求而设计的智能电能表；均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上24时、上31日以及上12月的电能数据统计。具有31次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信” 和“遥控”功能，并具备报警输出，可广泛应用于多种控制系统，SCADA 系统和能源管理系统中。

碳排放结算功能

12组碳排放结算，分别对应其关联的电能(组合、正向、反向、净有功电能可选)及排放因子。

碳结算界面包含12组碳排放值及对应的排放因子，按上下键切换12组碳排放值按右键可修改关联的电能及排放因子。

2.ANnet网关

电力物联网边缘计算网关接收现场采集的数据，并可进行规约转换、数据存储，通过以太网将数据上传至平台。电力物联网边缘计算网关具备边缘计算功能，可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

作者介绍：

曹华伟，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

Tel:[phone]（V同号）

四.结语

企业依托智慧能源管理平台，以落实“双碳”战略目标为前提，研究制定本企业碳达峰、碳中和的战略规划、顶层设计以及解决方案；研究制定相关管理制度体系以及考核评价和激励机制；组织节能增效、创新技术研发与推广应用；为碳排放权履约清缴提供管理与服务；在企业内部平衡调剂以及在国内、国际碳交易市场实施碳排放配额、自愿减排量的转让、购买等交易；制定企业降低排放控制履约成本、提高交易收益的综合服务方案；开展碳盘查，形成碳排放核查报告、碳交易核算报告以及碳资产管理综合评价报告。碳资产管理未来将以市场化新机制有力推动碳的化工利用与产业化发展，不断做强做大零碳、负碳产业集群，助力落实“双碳”战略目标持续发挥更加重要的作用。

审核编辑 黄宇