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2024 12/18

來源:碳課公眾號

碳排放因子解析:概念、應用、分類及相關要點

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摘要:介紹碳排放因子概念、量化方式、分類(直接 / 間接等)及不同應用場景(減排項目、企業(yè)碳盤查等),闡述電網基準線排放因子特點與計算,強調其在碳排放統計核算體系里的關鍵作用及相關發(fā)布情況。

碳排放因子(EmissionFactor,排放因子)是計算碳排放的重要組成部分。它們是量化產品和服務對環(huán)境影響的代表性值,是估算特定活動或流程的溫室氣體(GHG)排放量計算的一部分。

排放因子是將排放到大氣中的污染物數量與與排放該污染物有關的活動聯系起來的代表值。在碳足跡標準14067將溫室氣體排放因子定義為與溫室氣體排放相關的活動數據系數,通常表示為每單位排放活動或物質投入產生的溫室氣體質量,例如燃燒每噸煙煤排放的二氧化碳(CO2)千克數。通常,衡量某項活動排放量的計算方法如下:

排放因子 x 活動率 = 排放量

例如制造廠的生產量、燃燒的燃料質量中所含的能量或消耗的電量等,需要將活動數據轉換為與排放因子使用的單位相匹配,以計算溫室氣體排放量。


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該發(fā)電廠生產一定數量的電力(由能源消耗量(例如,電力消耗發(fā)票)識別),這些電力由最終用戶(未在圖中顯示)消耗。

排放因子可以通過多種方式量化。它們可以通過對嚴格遵循明確化學或質量平衡反應的過程的化學計量學理解來開發(fā),也可以通過統計樣本測量來經驗開發(fā)。同行評審的科學文獻中已經發(fā)表了針對大多數排放源的大量研究來為排放因子提供信息(見表3:排放因子數據庫和資源)。
排放因子所涵蓋的活動范圍各不相同。通常,在溫室氣體核算中,排放因子針對的是單一來源類別,例如輕型公路車輛燃燒汽油產生的CO2排放。但是,一些排放因子是跨多個來源、流程或價值鏈的綜合(或匯總)值,例如,與汽油消費相關的上游CO2和CH4排放,其包括未精煉化石燃料開采、燃料加工、運輸、逸散性排放以及燃燒產生的排放。這些更廣泛的排放因子通常是通過全生命周期分析來開發(fā)的。表1列出了單一來源排放因子的示例。
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其可以分為直接排放因子和間接排放因子。兩者在計算溫室氣體排放量時的作用和應用場景有所不同。
直接排放因子是指統計直接向大氣中物理釋放的排放物。例如,直接排放因子可以提供一定量廢物在一段時間內厭氧分解產生甲烷的速率。通常直接基于活動本身的數據,例如燃料的燃燒、化學反應過程等。
間接排放因子用于估算活動產生的排放,但這些排放實際上發(fā)生在與原始活動相關的中間活動中。例如,間接排放因子可以提供辦公樓用電產生的碳排放。電網排放因子就是一種典型的間接排放因子,它估算電廠向客戶供電所產生的排放。

直接排放因子案例:
  • 計算某工廠燃燒煤炭產生的二氧化碳排放量。
  • 計算垃圾填埋場廢物厭氧分解產生的甲烷排放量。
間接排放因子案例:
  • 計算辦公樓用電間接產生的二氧化碳排放量,盡管實際排放發(fā)生在發(fā)電廠。
  • 計算某產品供應鏈中不同環(huán)節(jié)產生的溫室氣體排放量,例如生產、運輸和銷售過程中的間接排放。
通過使用直接和間接排放因子,我們可以更全面地評估活動或過程的總碳排放量,從而制定更有效的減排策略和政策。這有助于企業(yè)和政府更準確地了解并管理組織/產品等碳排放,推動全球氣候變化的緩解工作。
直接排放測量和間接排放因子是兩種常用的溫室氣體排放量估算方法。盡管兩者各有優(yōu)缺點,但其適用性和準確性取決于具體情況和應用場景。

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總結來說,直接測量通常更具代表性和準確性,但在某些情況下,由于測量設備和方法的不確定性,其準確性可能受到影響。排放因子適用于直接測量不可行或無法顯著提高計算精度的情形。溫室氣體估算方法取決于燃料成分、測量設備的精確度及其校準情況。因此,根據具體情況選擇適當的方法是至關重要的。并非所有國家或研究人員都以相同的方式編制排放因子。搜索排放因子時,請務必檢查以下注意事項是否符合我們對排放因子的預期用途:

地理相關性——排放因子通常對應于特定的地理區(qū)域,但對于某些排放源來說,位置并不重要。
應用規(guī)模——排放因子可以在各個規(guī)模上具有代表性:
  • 國家或區(qū)域——排放因子可以表示國家或區(qū)域范圍內特定活動的平均排放率,從而可以表示一系列特定的技術和實踐(例如,國家鋼鐵生產)。
  • 特定地點——排放因子可用于表示在特定設施或地點使用特定技術發(fā)生的活動的排放率(例如,德克薩斯州一家工廠使用燃煤高爐技術進行的鋼鐵生產)。
只有當排放因子能夠代表其預期用途時,它才適合使用。例如,特定地點的排放因子并不代表其所在國家/地區(qū)的實踐平均值。可以采取一些簡單步驟來避免常見的排放因子錯誤,包括:
  • 參考——確保排放因子來自可靠的參考(例如同行評審文獻、政府機構、IPCC指南、國家清單報告)。
  • 活動范圍——排放因子指定其適用的活動,并可指定這些活動的地理或環(huán)境適用性限制。
  • 單位——了解排放因子的表示方式,以便了解需要進行哪些單位轉換。排放清單中最常見的錯誤是簡單的單位轉換錯誤。

《IPCC國家溫室氣體清單指南》為選擇排放因子和相關數據質量問題提供了指導。重要的是,該指南還提供了有關其所包含的每個默認排放因子的不確定性信息。一般來說,排放因子越能代表當前情況,它就越準確。例如,如果正在評估奶牛的排放量,區(qū)域默認排放因子值產生的結果不如特定品種和國家背景的排放因子準確。一般而言,選擇排放因子需要根據區(qū)域和正在評估的技術判斷代表性。化學計量排放因子是一個例外,它反映已知的化學反應。由于其一致性,化學計量排放因子在不同情況下都具有高度準確性,應優(yōu)先使用,例如,在評估石灰生產(建筑投入材料而非水果)產生的二氧化碳排放量。

下面提供了更多可公開獲取的資源:

  • GHG協議整理的LCA數據庫列表:

    https://ghgprotocol.org/life-cycle-databases

  • 電力公司可能有興趣查閱《EPRI電力公司溫室氣體排放核算:技術簡報和常見問題解答》——以獲取與排放因子和溫室氣體核算概念有關的更多信息。

  • 歐盟歐洲環(huán)境署(EEA)交互式數據查看器:提供歐盟成員國總體和各部門的國家溫室氣體信息,包括電力排放。

  • 歐洲富裕電力組合確定了歐盟成員國電網供電的組成并提供電網排放因子。

  • 加拿大國家污染物排放清單:加拿大國家污染物數據庫,用于追蹤設施排放到空氣、水或土地中的污染物。

  • 泰國按能源類型和部門劃分的二氧化碳排放量:一個在線平臺,提供泰國國家級排放數據,包括發(fā)電數據。

  • 新西蘭的排放量測量指南:向新西蘭境內尋求自愿監(jiān)測和報告溫室氣體排放的實體提供的排放因子數據庫。

需要付費才能使用的排放因子數據庫和LCA資源:

  • 國際能源署(IEA)在此處匯編了世界各國電力和熱力發(fā)電的年度排放因子:https://www.iea.org/data-and-statistics/data-product/emissions-factors-2021#emissions-factors

  • 0LCA顧問–生命周期評估和投入產出數據庫(基于覆蓋整個經濟的國家經濟和環(huán)境統計數據的數據庫):https://lca-net.com/services-and-solutions/input-output-databases-life-cycle-assessment/

碳排放因子在不同應用場景中有不同的作用和計算方式。減排項目和企業(yè)碳盤查是兩個主要應用領域,每個領域使用的碳排放因子各有特點和目的。


減排項目的碳排放因子

定義和目的:減排項目的碳排放因子用于計算特定減排項目在實施過程中減少的溫室氣體排放量。這些項目通常包括清潔能源項目、能效提升項目、林業(yè)碳匯項目等。其主要目的是評估和認證項目的減排效果,確保其減排量的真實和可靠。

企業(yè)碳盤查的碳排放因子

數據來源和計算方法:減排項目的碳排放因子通常基于項目特定數據,可能需要進行實地測量和監(jiān)測。例如,一個風能發(fā)電項目的碳排放因子會考慮該項目實際發(fā)電量和傳統能源的替代效應。這些因子需要經過嚴格的第三方認證,以符合國際標準,如清潔發(fā)展機制(CDM)、自愿減排標準(VCS)等。

應用案例:一個太陽能發(fā)電項目可以減少相當于燃煤發(fā)電產生的二氧化碳排放量。通過計算該項目的實際發(fā)電量和相應的碳排放因子,可以得出其具體的減排量,這些數據通常用于向相關認證機構提交,以獲得碳信用額。

應用案例:一個制造企業(yè)可以通過其年度能源消耗量和相應的碳排放因子,計算出其年度碳排放總量。這些數據可以用于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展報告、環(huán)境管理體系認證(如ISO14001)、以及向政府報告和獲取相關補貼或激勵。


主要區(qū)別

盡管減排項目的碳排放因子和企業(yè)碳盤查的碳排放因子在計算溫室氣體排放量方面都發(fā)揮著關鍵作用,但它們在具體應用、數據來源、計算方法和認證標準方面有顯著區(qū)別:

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電網基準線排放因子是指在電力系統中,單位發(fā)電量所對應的平均溫室氣體排放量。電網基準線排放因子通常包括兩個主要類型:運營邊際排放因子(OperatingMargin,OM)和建設邊際排放因子(BuildMargin,BM)。它通常用于評估和比較不同電源或電力項目的碳減排放情況。例如,為了便于可再生能源、甲烷利用發(fā)電以及用電側能效提升等中國溫室氣體自愿減排項目 CCER 項目)的設計、實施與核查,2024年7月8日國家氣候戰(zhàn)略中心發(fā)布了《2023年減排項目中國區(qū)域電網基準線排放因子》、《2023年中國區(qū)域電網二氧化碳基準線排放因子BM/OM計算說明文件》

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運營邊際排放因子反映的是在現有電力系統中,通過減少現有電力生產而減少的排放量。它主要基于當前運行的發(fā)電設備和其燃料消耗情況。

建設邊際排放因子反映的是在未來電力需求增長情況下,新建電力生產能力所帶來的排放量。它主要基于最新投運的發(fā)電設備和其排放特性。

變化不僅體現在電網區(qū)域的新增劃分上,也反映在部分地區(qū)減排項目的排放因子上。關于選擇哪一年的數據進行計算,項目方法學已明確指出,在審定與核查機構通過全國溫室氣體自愿減排注冊登記系統上傳減排量核查報告時,尚未公布當年度數據的,采用這一年之前最近年份的可獲得數據。在估算減排量時,應優(yōu)先采用最新的可獲得數據。即推薦使用2023年的電網基準線排放因子。普通計算減排項目的減排量無需糾結OM、BM排放因子是如何計算來的,我們只需要知道減排量等于項目上網電量乘OM、BM的加權平均值,再減去項目自身的碳排放量。換言之,基準線排放因子的數值越高,則表明該區(qū)域的減排項目具有更大的減排潛力。根據生態(tài)環(huán)境部公布的第一批方法學,其中可再生能源類的兩項減排項目:并網海上風力發(fā)電和并網光熱發(fā)電,通過0.5的權重計算得出2021年和2023年的組合排放因子CM。

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碳排放統計核算體系(GHG Accounting System)用于量化和報告組織、產品、項目等在其生命周期中產生的溫室氣體排放。該體系的核心在于提供一套標準化的流程和工具,以確保碳排放量的計算準確、一致和透明。碳排放因子(Emission Factor, EF)是碳排放統計核算體系中的關鍵要素。它們用于將活動數據(Activity Data)轉換為溫室氣體排放量,從而實現排放量的量化。碳排放因子通常表示單位活動量(如燃料消耗、能源使用、生產量等)所產生的二氧化碳當量(CO2eq)。

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碳排放因子是實現活動數據向溫室氣體排放量轉換的橋梁。企業(yè)和組織通過收集活動數據(如燃料消耗量、電力使用量等),使用相應的碳排放因子,將這些活動數據轉換為溫室氣體排放量。例如,企業(yè)每消耗一兆瓦時的電力,其碳排放量可以通過電力的碳排放因子來計算。其在企業(yè)碳盤查、產品生命周期分析(LCA)、國家溫室氣體清單編制等多個場景中廣泛應用。例如,企業(yè)通過使用碳排放因子,能夠計算生產過程、運輸過程和辦公過程中的碳排放量。

為此,2024年4月12日生態(tài)環(huán)境部、國家統計局關于發(fā)布2021年電力二氧化碳排放因子,就是為落實《關于加快建立統一規(guī)范的碳排放統計核算體系實施方案》相關要求,計算出2021年全國、區(qū)域和省級電力平均二氧化碳排放因子,全國電力平均二氧化碳排放因子(不包括市場化交易的非化石能源電量),以及全國化石能源電力二氧化碳排放因子,供核算電力消費的二氧化碳排放量時參考使用。

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