【计量科普】碳计量——打开可持续发展新大门

1 碳计量

碳计量,即碳排放量计量
碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称。温室气体中最主要的气体是二氧化碳,因此用碳(carbon)来代表温室气体。
针对某产品,碳排放量是指在生产、运输、使用、回收和处理该产品时产生的平均温室气体量,同一产品的各个批次之间会有不同的动态碳排放量;针对某机构或企业,碳排放量是指其在运作过程中产生的直接、间接、和其他碳排放量。
碳计量或碳排放量计量,即计算碳排放量,也可称作碳盘查和编制温室气体排放清单。
比如从全世界来看,水泥行业贡献的碳排放量占比在 7%左右。我国的水泥产量约占全球产量的六成,其碳排放量占中国碳排放总量的 13.5%。水泥企业碳排放在基本的燃料燃烧排放上,最主要的碳排放是煅烧石灰石使其分解产生的二氧化碳,约占全过程碳排放量的 60%。水泥企业在水泥生产过程减排对整个工业领域的碳中和具有重要的意义。

2 碳计量的方法

碳计量是指通过特定的方法和技术手段,对碳元素进行测量和统计的过程。以下是几种常见的碳计量方法:(1)燃烧方法将样品在高温下燃烧,释放出的碳元素通过计数器测量,以此统计样品中的碳元素含量;(2)气相色谱方法将样品溶解在溶剂中,通过气相色谱仪进行分析,测量样品中的碳元素含量;(3)红外光谱方法:通过分析样品的红外光谱,对样品中的碳元素进行定量分析;(4)核磁共振方法:通过核磁共振技术,对样品中的碳元素进行测量和分析。碳计量不仅有多样的计量方法,也有不同的计算方式。其中,排放因子法、质量平衡法和现场测量法应用广泛,较为常见。

2.1 排放因子法

可理解为将传统能源计量单位上附加一个计算因子,即碳排放量放=能源消耗量×排放因子。排放因子是与能源消耗量数据对应的系数,包括单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等。我国已经基于实际情况设置了国家参数。该方法适用于国家、省份、城市等较为宏观的核算层面,可以粗略地对特定区域的整体情况进行宏观把控。

比如消耗1度电,碳排放0.272kg,二氧化碳排放0.997kg。消耗1公斤标煤,碳排放0.68kg,二氧化碳排放2.493kg。消耗1L汽油,碳排放0.627kg,二氧化碳排放2.30kg。消耗1L柴油,碳排放0.717kg,二氧化碳排放2.63kg。

2.2 质量平衡法

在碳质量平衡法下,碳排放由输入碳含量减去非二氧化碳的碳输出量得到:二氧化碳排放=(原料投入量×原料含碳量-产品产出量×产品含碳量-废物输出量×废物含碳量)×44/12。采用基于具体设施和工艺流程的碳质量平衡法计算排放量,可以反映碳排放发生地的实际排放量。不仅能够区分各类设施之间的差异,还可以分辨单个和部分设备之间的区别。

2.3 现场测量法

现场测量一般是在烟气排放连续监测系统 (CEMS)中搭载碳排放监测模块,通过连续监测浓度和流速直接测量其排放量。

3 现存问题

碳计量在可持续发展的道路上起到了重要作用在我国,碳计量仍存在以下几个问题:(1)数据质量和可靠性:由于缺乏统一的数据采集标准和监测机制,碳计量数据的质量和可靠性存在一定程度的不确定性;(2)缺乏统一的计量方法和标准:目前,我国尚未建立完善的碳计量方法和标准体系,各行业、企业之间存在着计量方法和标准的差异;(3)缺乏专业人才和技术支持:碳计量需要具备一定的专业知识和技能,但我国在碳计量领域的专业人才和技术支持相对不足;(4)法律法规和政策支持不足:我国在碳计量方面的法律法规和政策支持还不够完善,缺乏明确的指导和规范。针对以上问题,需要进一步加强碳计量的标准化、规范化和专业化,完善法律法规和政策支持,培养更多的碳计量专业人才,并推动碳交易市场的健康发展。

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