“碳”个究竟——关于碳排放的几个小问题

tuzhanbei2010 2021-11-05

展开全文

一、碳排放单位是什么

碳排放多少一般用吨二氧化碳当量来衡量，为什么呢？实际上，温室气体包含二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）和三氟化氮（NF3），总共7种。其中前六种温室气体在1997年《京都议定书》中被明确，三氟化氮气体在2008年《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）中被添加到监管的气体之列。我国今年实行的《碳排放权交易管理办法（试行）》也把NF3列入。而为了方便统计计量，会按照IPCC的评估的增温潜势值（GWP），把几种气体换算成等量二氧化碳值。如假设排放1吨甲烷（CH4），通过下表，换算成24吨CO2排放当量。此外，如果用净碳排放来计量，可以CO2碳的分子量占比来换算，即CO2排放量=44/12 C排放量。

二、你我排放了多少“碳”

目前统计碳排放的口径很多，但基本上基于IPCC（政府间气候变化专门委员会）的统计框架和方法，参照我国于2018年12月发布的《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》，我国的排放数据如下：

按照如上数据，参照人口公开数据，我国人均排放8.2吨左右二氧化碳当量。按照各种口径，目前我国碳排放数据已超过全球排放的25%，差不多是排放第二名的美国的2倍。当然，考虑到我国是出口大国，从碳足迹的角度上看，很多排放是因为国外的消费者造成的；此外，从累计排放角度，发达国家也远远高于我国。但我国排放强度偏高，依旧是不争的事实。

三、一度电排放多少二氧化碳

目前各种统计方法，一般都只考虑电力生产过程的直接排放，对于间接排放或者生命周期排放，未做详细统计。故一般地，对于清洁能源发电，在计算时认为每度电排放为零。以下几种方法可作参考：

1）据国家能源局发布的数据，2020年全国燃煤供电耗费标准煤耗305.5克/千瓦时，折算成原煤为0.3kg/0.714=0.42kg，粗算每千瓦时排放0.8kg二氧化碳左右。

2）为方便地开发符合CDM规则的中国重点减排领域CDM项目以及中国温室气体自愿减排项目（CCER项目），生态环境部应对气候变化司会发布中国区域电网基准线排放因子，如其发布的2019年数据如下（从计算方法看，OM数据为区域火电基准排放因子）

3）国家发展和改革委员会应对气候变化司于 2013 年 10 月 11 日发布《2010年中国区域及省级电网平均二氧化碳排放因子》。虽然发布近十年，电力结构改变巨大，但目前很大一部分省份的电力排放因子还沿用此数据。如《广东省企业（单位）二氧化碳排放信息报告指南（2021年修订）》中，采用的电力碳排放因子就是其中的数值0.6379kg/kWh。2021年10月29日，由广州市工业和信息化局联合广东电网公司广州供电局开发的“穗碳计算器”小程序也采用了该值，下表为部分省份排放因子数据。

结合国家统计局、国家能源局、中电联数据，2020年，全国发电量7.78万亿kWh，其中可再生能源发电量达2.2万亿千瓦时，占全部发电量的29.1%。发电结构再结合目前我国煤电发电效率，我们亦可自行估算出大概的电力碳排放因子，这里就不再赘述。

四、数据中心及其它常用能源排放

1）数据中心排放

数据中心的排放，一般指数据中心运营排放，即考虑运营过程的电力、水处理、固体物处理排放等间接排放以及油机发电过程中的直接排放，当然，部分数据中心会有其它能源形式如天然气、热力等购入或销售，计算时做相应增减即可。一般地，其可以简化为如下算式：

数据中运营碳排放=柴油消费*EF柴油+非清洁电量*EF电+废水*EF水+固体废弃物*EF固

计算的详细方法步骤也可以参照由信通院等部门起草的《T/EES 0001-2021 温室气体排放核算与报告要求数据中心》。对于生命周期内的排放甚至整个数据中心价值链的碳排放核算，因为相对复杂，我们在这不做探讨。

据测算，数据中心的运营碳排放受电的影响最大，为方便说明问题，假设某大型数据中心机架数量是3000个，平均机架功率为7kW,若供电系统提高1%的效率，即使不考虑制冷系统的节能，采用广东的电力碳排放因子0.6379，该数据中心每年亦可减排：

3000*7*0.01*24*365*0.6379kg=1173吨

2）常用其它能源排放因子

日常的水、电、煤气、日用品消费、出行等，从碳足迹的角度，都会造成间接或直接的二氧化碳排放。故被喻为双碳政策一号文件并于2021年10月发布的《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》，其中就特别提到要“倡导简约适度、绿色低碳生活方式，从源头和入口形成有效的碳排放控制阀门”。故了解以下日常生活的碳排放情况，对减碳有重要的作用。

按照朱翔，贺清云2015年的研究数据，不同的出行方式会造成非常大的碳排放差异，如下表所示：

而根据汽油的排放数据，我们也可以算一下每年因自驾车引起的CO2排放数据。如下表所示，第a,b列数据来自于《GB/T2589 综合能耗计算通则》，c,d列数据来自于发改委2011年发布的《省级温室气体清单编制指南》。按照定义，以原煤为例，可以计算出二氧化碳排放系数：

e=a*10(-9)*c*1000*d*3.667=1.9

即每1kg原煤燃烧可以排放1.9kg的二氧化碳。同样的方法可以计算出汽油的排放系数是2.925，而根据汽油的密度0.7-0.78kg/L,取0.74，换算汽油的升排放系数为2.925kg/kg*0.74kg/L=2.165kg/L。按照每年开12000公里，油耗10L/100公里，则一年每辆车的排放为：

12000/100*10*2.165kg=2598kg

五、双碳意义，有国家达峰了吗

我国于2020年75届联合国一般性辩论中提出2030年前二氧化碳排放量达到峰值，争取在2060年实现碳中和，第一次提出了碳中和的承诺期限。而在2015年的巴黎气候大会上，我们的提法是“2030年前后，二氧化碳排放达到峰值并尽早实现”。而在2009年的哥本哈根联合国第9届气候变化大会上，我们提出的是“2020年单位GDP能耗比2005年降低40%-45%”。我国提出双碳承诺，主要是基于国内经济的发展需要，当然也有国际社会的倡议和压力。目前《巴黎协定》是国际普遍认同的具有法律约束力的国际间气候协议，有191个国家签署，是联合国历史以来生效最快的气候条约，也是第二个具有法律效力的气候条约。相比《京都议定书》的自上而下要求，《巴黎协定》实行的是自下而上的方式，由缔约国自行承诺减排计划，但它要求承诺只进不退。而我国作为缔约国之一，自然要履行相关义务。

此外，据国际能源署IEA数据，截至2019年，全球已达峰国家有62个，其中英国1973年已达峰，美国2000年（按温室气体清单数据为2005年），欧盟27国已于1979年达峰，日本于2013年达峰。GDP前10的国家，除印度外，也都提出了自己的中和目标。

六、碳是怎么交易的

国内碳交易市场，可以简化为如下图。说明如下：碳排放交易管理机构根据“行业基准线法”或“历史强法”分别发放2万吨和1万吨CO2当量给企业1和企业2，而当年企业1实际最终使用1.1万吨，企业2实际使用2万吨，则企业1则有0.9万吨可以拿到碳交易市场出售，而企业2则需要在碳交易市场上购买1万吨配额。2021年7月开通的全国碳交易市场，首批开通的只有2000多家重点排放企业，其它自愿减排企业则可以通过《国家温室气体自愿减排方法学》规定的方法进行减排，在相关核证机构核证后（CCER），也可以在碳交易所进行碳交易。