摘要：電力行業(yè)是中國(guó)煤炭消耗和碳排放最大的單一行業(yè)。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的計(jì)量電力碳排放是挖掘電力碳減排潛力、引導(dǎo)電力用戶(hù)互動(dòng)減碳的基礎(chǔ)與前提，也是支撐碳市場(chǎng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為此，以聯(lián)合國(guó)氣候變化公約提出的“可測(cè)量、可報(bào)告、可核實(shí)”的“三可”原則為基本設(shè)計(jì)理念，基于電力系統(tǒng)碳排放流分析理論，提出了電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳計(jì)量方法，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷三側(cè)電碳信息的“分鐘級(jí)”實(shí)時(shí)碳計(jì)量和“用戶(hù)級(jí)”精細(xì)碳計(jì)量。計(jì)量是保證碳排放測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)維護(hù)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)公平、開(kāi)展碳核算及碳足跡評(píng)價(jià)服務(wù)政府落實(shí)各項(xiàng)碳達(dá)峰碳中和政策具有基礎(chǔ)支撐作用。電力系統(tǒng)在發(fā)電側(cè)產(chǎn)生實(shí)際碳排放，這些碳排放附著在發(fā)電量上，通過(guò)輸變配網(wǎng)絡(luò)輸送到電力用戶(hù)。根據(jù) GB/T 32150—2015《工業(yè)企業(yè)溫室氣體核算和報(bào)告通則》，企業(yè)碳核算應(yīng)包括企業(yè)設(shè)備或運(yùn)營(yíng)消耗的外購(gòu)電力所產(chǎn)生的排放，即電力用戶(hù)用電同時(shí)實(shí)際產(chǎn)生間接碳排放。對(duì)此，需要深入研究從發(fā)電側(cè)到用電側(cè)的碳排放傳播理論，確保用戶(hù)電力碳排放計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。
關(guān)鍵詞：碳計(jì)量；碳計(jì)量平臺(tái)；碳排放因子

引言：當(dāng)前，全球多數(shù)國(guó)家已就21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)“碳中和"達(dá)成共識(shí)"。通過(guò)能源供給低碳化、能源消費(fèi)電氣化，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，已成為諸多國(guó)家的重要能源戰(zhàn)略。在中國(guó)碳排放組成中，電力行業(yè)是煤炭消耗和碳排放最大的單一行業(yè)。不同于其他能源系統(tǒng)，電力系統(tǒng)具有嚴(yán)格的“發(fā)電-用能”實(shí)時(shí)平衡特性，而電網(wǎng)連接著電力生產(chǎn)和消費(fèi)，是重要的能源網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是引領(lǐng)電力碳減排的核心樞紐，既要保障新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)和高效利用，又要滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的用電需求。以上特性決定了電力系統(tǒng)的“減碳”絕不僅僅是源側(cè)的任務(wù)，也需要源、網(wǎng)、荷全環(huán)節(jié)的協(xié)同配合。因此，電力系統(tǒng)中的碳計(jì)量問(wèn)題不僅需要包含對(duì)源側(cè)直接碳排放的計(jì)量，更需要包含對(duì)網(wǎng)側(cè)和荷側(cè)間接碳排放的計(jì)量。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面計(jì)量電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷全環(huán)節(jié)的碳排放是掌握電力行業(yè)碳排放現(xiàn)狀與趨勢(shì)、挖掘電力碳減排潛力、引導(dǎo)電力用戶(hù)互動(dòng)減碳、促進(jìn)電力經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)與前提，也是支撐碳市場(chǎng)健康發(fā)展的基礎(chǔ)保障。

一.如何進(jìn)行碳排放計(jì)量

1.質(zhì)量平衡法

原理：根據(jù)物質(zhì)守恒定律，在一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)中，輸入的碳量減去輸出的碳量等于系統(tǒng)內(nèi)碳的積累量。例如，在一個(gè)工廠生產(chǎn)過(guò)程中，輸入的原材料（如煤炭、石油等含碳原料）中的碳含量是可以確定的，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的產(chǎn)品、廢料和排放氣體中的碳含量也可以通過(guò)分析來(lái)確定。 計(jì)算步驟：首先，確定系統(tǒng)邊界，即明確研究的范圍，比如一個(gè)工廠的生產(chǎn)車(chē)間或者一個(gè)城市的能源消耗系統(tǒng)。然后，統(tǒng)計(jì)輸入物質(zhì)的碳含量，如購(gòu)入的化石燃料的含碳量（可以通過(guò)燃料的成分分析和質(zhì)量來(lái)計(jì)算，例如煤炭的含碳量約為 50% - 90%，通過(guò)煤炭的購(gòu)入量就可以計(jì)算出碳輸入量）。接著，測(cè)量輸出物質(zhì)的碳含量，包括產(chǎn)品中固定的碳、產(chǎn)生的固體廢料（如爐渣等）中的碳以及排放到大氣中的二氧化碳、一氧化碳等氣體中的碳。最后，用輸入碳量減去輸出碳量，就得到了系統(tǒng)內(nèi)的碳排放量。 應(yīng)用場(chǎng)景：廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的碳排放核算，如鋼鐵廠、化工廠等，能夠較為準(zhǔn)確地核算生產(chǎn)全過(guò)程的碳排放量。

2.實(shí)測(cè)法

原理：直接測(cè)量排放源排放的溫室氣體的濃度和流量，然后根據(jù)氣體的化學(xué)組成計(jì)算碳排放量。這種方法是最直接、最準(zhǔn)確的方法之一。 計(jì)算步驟：對(duì)于廢氣排放，需要使用專(zhuān)業(yè)的氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備，如連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）。首先，在排放口安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)排放氣體中二氧化碳、甲烷等溫室氣體的濃度（單位為 ppm 或 mg/m3 等）。同時(shí)，通過(guò)流量計(jì)測(cè)量氣體的流量（單位為 m3/s 等）。然后，根據(jù)氣體的摩爾質(zhì)量和化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算碳排放量。以二氧化碳為例，二氧化碳的摩爾質(zhì)量為 44g/mol，碳的摩爾質(zhì)量為 12g/mol，根據(jù)測(cè)量得到的二氧化碳濃度和流量，可以計(jì)算出碳排放量（排放量 = 二氧化碳濃度 × 氣體流量 × 碳在二氧化碳中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) × 時(shí)間）。 應(yīng)用場(chǎng)景：主要用于大型固定排放源，如火力發(fā)電廠、水泥廠等的碳排放監(jiān)測(cè)，這些排放源排放量較大且相對(duì)集中，便于安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.排放因子法

原理：將活動(dòng)水平數(shù)據(jù)（如能源消費(fèi)量、工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量等）與相應(yīng)的排放因子相乘來(lái)估算碳排放量。排放因子是指單位活動(dòng)水平的溫室氣體排放量。 計(jì)算步驟：首先，確定活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，例如一個(gè)企業(yè)一年消耗的電力（單位為 kWh）、天然氣（單位為 m3）等能源量。然后，查找對(duì)應(yīng)的排放因子，不同的能源品種有不同的排放因子，例如，電力的排放因子因發(fā)電方式不同而不同，對(duì)于以煤炭為主要燃料的火力發(fā)電，其排放因子約為 0.8 - 0.9kg CO?/kWh；天然氣的排放因子約為 0.18 - 0.2kg CO?/m3。最后，將活動(dòng)水平數(shù)據(jù)與排放因子相乘，得到碳排放量（排放量 = 活動(dòng)水平數(shù)據(jù) × 排放因子）。 應(yīng)用場(chǎng)景：適用于各種規(guī)模的企業(yè)、機(jī)構(gòu)和活動(dòng)的碳排放估算，特別是在無(wú)法進(jìn)行實(shí)測(cè)或者質(zhì)量平衡核算比較復(fù)雜的情況下。例如，對(duì)于一個(gè)小型辦公室的碳排放核算，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)其電力、紙張等的使用量，結(jié)合相應(yīng)的排放因子來(lái)估算碳排放量。

二.實(shí)現(xiàn)碳減排的主要策略

1.削峰填谷

根據(jù)用戶(hù)用電規(guī)律，設(shè)置峰值和谷值，降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，減小微電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，使發(fā)電、用電趨于平衡。當(dāng)微電網(wǎng)需求功率大于峰值時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)始放電。當(dāng)微電網(wǎng)需求功率小于谷值時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)始充電。當(dāng)微電網(wǎng)需求功率在峰谷范圍之間時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)待機(jī)。根據(jù)配置的削峰填谷充放策略（一般為一充一放或兩充兩放），儲(chǔ)能系統(tǒng)得以在低價(jià)的谷電時(shí)充電，在高電價(jià)的高/尖峰時(shí)段放電，可有效減少負(fù)載的用電成本。

2.新能源消納
在分布式發(fā)電系統(tǒng)至大化出力的情況下，當(dāng)分布式發(fā)電功率大于負(fù)荷功率而出現(xiàn)余量時(shí)，多余電量?jī)?yōu)先存儲(chǔ)到儲(chǔ)能系統(tǒng)，并在分布式發(fā)電功率小于負(fù)荷功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)在高電價(jià)的高/尖峰時(shí)段放電，既提高光伏就地消納比例，又使得原本低價(jià)上網(wǎng)的電量，發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，降低用電成本，同時(shí)幫助企業(yè)減少碳排放。

3.需量控制

在分布式發(fā)電系統(tǒng)至大化出力的情況下，如果負(fù)荷功率仍然超過(guò)設(shè)置的需量功率，則控制儲(chǔ)能系統(tǒng)出力，平抑超出需量部分的功率，進(jìn)而控制需量尖峰閾值，同時(shí)避免沖擊類(lèi)負(fù)載頻繁啟停，損傷供電設(shè)備和用電設(shè)備。至終以免造成基礎(chǔ)電費(fèi)超額支出，增加系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

4.有序充電
在分布式電源至大化運(yùn)行的情況下，當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)下網(wǎng)功率超過(guò)需量功率或者并網(wǎng)點(diǎn)的功率限值時(shí)，且儲(chǔ)能無(wú)法調(diào)節(jié)的情況下，通過(guò)降低充電樁的充電功率或者切斷可調(diào)負(fù)荷的供電，來(lái)降低負(fù)荷功率過(guò)高的情況。

三.安科瑞碳計(jì)量管理平臺(tái)

Acrel-7000企業(yè)能耗管控平臺(tái)為企業(yè)用戶(hù)提供碳資產(chǎn)管理，配合AEM96多功能碳電表或其它多功能電表，幫助企業(yè)完善產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放追蹤，提供碳排放總量和碳排放強(qiáng)度計(jì)算，完善碳配額考核，促進(jìn)節(jié)能降耗，響應(yīng)雙碳目標(biāo)。

平臺(tái)架構(gòu)

碳資產(chǎn)管理駕駛艙

碳核算清單：核算各環(huán)節(jié)碳排放，生成核算清單。

碳排放分析：統(tǒng)計(jì)碳排放情況及碳排結(jié)構(gòu)。

碳足跡管理：跟蹤能源在輸入、分配、消耗、生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的碳排放情況。

碳配額核算及考核：測(cè)算碳配額抵消及下年度碳配額，評(píng)定各考核對(duì)象的碳排放達(dá)成率

產(chǎn)品配置清單

1.AEM96碳排放計(jì)量表

AEM96

AEM96“電碳表”是一款主要針對(duì)電力系統(tǒng)，工礦企業(yè)，公用設(shè)施的電能統(tǒng)計(jì)、管理需求而設(shè)計(jì)的智能電能表；均集成三相電力參數(shù)測(cè)量及電能計(jì)量及考核管理，提供上24時(shí)、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具有31次分次諧波與總諧波含量檢測(cè)，帶有開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信” 和“遙控”功能，并具備報(bào)警輸出，可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng)，SCADA 系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

碳排放結(jié)算功能

12組碳排放結(jié)算，分別對(duì)應(yīng)其關(guān)聯(lián)的電能(組合、正向、反向、凈有功電能可選)及排放因子。

碳結(jié)算界面包含12組碳排放值及對(duì)應(yīng)的排放因子，按上下鍵切換12組碳排放值按右鍵可修改關(guān)聯(lián)的電能及排放因子。

2.ANnet網(wǎng)關(guān)

電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)接收現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)。電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)具備邊緣計(jì)算功能，可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

作者介紹：

曹華偉，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司

Tel:137/7441/3253（V同號(hào)）

四.結(jié)語(yǔ)

企業(yè)依托智慧能源管理平臺(tái)，以落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)為前提，研究制定本企業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)以及解決方案；研究制定相關(guān)管理制度體系以及考核評(píng)價(jià)和激勵(lì)機(jī)制；組織節(jié)能增效、創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用；為碳排放權(quán)履約清繳提供管理與服務(wù)；在企業(yè)內(nèi)部平衡調(diào)劑以及在國(guó)內(nèi)、國(guó)際碳交易市場(chǎng)實(shí)施碳排放配額、自愿減排量的轉(zhuǎn)讓、購(gòu)買(mǎi)等交易；制定企業(yè)降低排放控制履約成本、提高交易收益的綜合服務(wù)方案；開(kāi)展碳盤(pán)查，形成碳排放核查報(bào)告、碳交易核算報(bào)告以及碳資產(chǎn)管理綜合評(píng)價(jià)報(bào)告。碳資產(chǎn)管理未來(lái)將以市場(chǎng)化新機(jī)制有力推動(dòng)碳的化工利用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不斷做強(qiáng)做大零碳、負(fù)碳產(chǎn)業(yè)集群，助力落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)持續(xù)發(fā)揮更加重要的作用。

審核編輯 黃宇