摘要：電力行業(yè)是中國煤炭消耗和碳排放最大的單一行業(yè)。實時、準確、全面的計量電力碳排放是挖掘電力碳減排潛力、引導電力用戶互動減碳的基礎與前提，也是支撐碳市場的數(shù)據(jù)基礎。為此，以聯(lián)合國氣候變化公約提出的“可測量、可報告、可核實”的“三可”原則為基本設計理念，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)碳計量方法，實現(xiàn)電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷三側電碳信息的“分鐘級”實時碳計量和“用戶級”精細碳計量。計量是保證碳排放測量結果準確可靠的技術基礎，對維護碳排放權交易市場公平、開展碳核算及碳足跡評價服務政府落實各項碳達峰碳中和政策具有基礎支撐作用。電力系統(tǒng)在發(fā)電側產(chǎn)生實際碳排放，這些碳排放附著在發(fā)電量上，通過輸變配網(wǎng)絡輸送到電力用戶。根據(jù) GB/T 32150—2015《工業(yè)企業(yè)溫室氣體核算和報告通則》，企業(yè)碳核算應包括企業(yè)設備或運營消耗的外購電力所產(chǎn)生的排放，即電力用戶用電同時實際產(chǎn)生間接碳排放。對此，需要深入研究從發(fā)電側到用電側的碳排放傳播理論，確保用戶電力碳排放計量的準確可靠。
關鍵詞：碳計量；碳計量平臺；碳排放因子

引言：當前，全球多數(shù)國家已就21世紀中葉實現(xiàn)“碳中和"達成共識"。通過能源供給低碳化、能源消費電氣化，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，已成為諸多國家的重要能源戰(zhàn)略。在中國碳排放組成中，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)具有嚴格的“發(fā)電-用能”實時平衡特性，而電網(wǎng)連接著電力生產(chǎn)和消費，是重要的能源網(wǎng)絡平臺，是引領電力碳減排的核心樞紐，既要保障新能源大規(guī)模開發(fā)和高效利用，又要滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的用電需求。以上特性決定了電力系統(tǒng)的“減碳”絕不僅僅是源側的任務，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)中的碳計量問題不僅需要包含對源側直接碳排放的計量，更需要包含對網(wǎng)側和荷側間接碳排放的計量。實時、準確、全面計量電力系統(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、挖掘電力碳減排潛力、引導電力用戶互動減碳、促進電力經(jīng)濟低碳轉型的基礎與前提，也是支撐碳市場健康發(fā)展的基礎保障。

一.如何進行碳排放計量

1.質(zhì)量平衡法

原理：根據(jù)物質(zhì)守恒定律，在一個相對封閉的系統(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，在一個工廠生產(chǎn)過程中，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)過生產(chǎn)過程產(chǎn)生的產(chǎn)品、廢料和排放氣體中的碳含量也可以通過分析來確定。 計算步驟：首先，確定系統(tǒng)邊界，即明確研究的范圍，比如一個工廠的生產(chǎn)車間或者一個城市的能源消耗系統(tǒng)。然后，統(tǒng)計輸入物質(zhì)的碳含量，如購入的化石燃料的含碳量（可以通過燃料的成分分析和質(zhì)量來計算，例如煤炭的含碳量約為 50% - 90%，通過煤炭的購入量就可以計算出碳輸入量）。接著，測量輸出物質(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。 應用場景：廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過程的碳排放核算，如鋼鐵廠、化工廠等，能夠較為準確地核算生產(chǎn)全過程的碳排放量。

2.實測法

原理：直接測量排放源排放的溫室氣體的濃度和流量，然后根據(jù)氣體的化學組成計算碳排放量。這種方法是最直接、最準確的方法之一。 計算步驟：對于廢氣排放，需要使用專業(yè)的氣體監(jiān)測設備，如連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）。首先，在排放口安裝監(jiān)測設備，這些設備能夠實時監(jiān)測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，通過流量計測量氣體的流量（單位為 m3/s 等）。然后，根據(jù)氣體的摩爾質(zhì)量和化學計量關系計算碳排放量。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)測量得到的二氧化碳濃度和流量，可以計算出碳排放量（排放量 = 二氧化碳濃度 × 氣體流量 × 碳在二氧化碳中的質(zhì)量分數(shù) × 時間）。 應用場景：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，這些排放源排放量較大且相對集中，便于安裝監(jiān)測設備進行實時監(jiān)測。

3.排放因子法

原理：將活動水平數(shù)據(jù)（如能源消費量、工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量等）與相應的排放因子相乘來估算碳排放量。排放因子是指單位活動水平的溫室氣體排放量。 計算步驟：首先，確定活動水平數(shù)據(jù)，例如一個企業(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，查找對應的排放因子，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，將活動水平數(shù)據(jù)與排放因子相乘，得到碳排放量（排放量 = 活動水平數(shù)據(jù) × 排放因子）。 應用場景：適用于各種規(guī)模的企業(yè)、機構和活動的碳排放估算，特別是在無法進行實測或者質(zhì)量平衡核算比較復雜的情況下。例如，對于一個小型辦公室的碳排放核算，可以通過統(tǒng)計其電力、紙張等的使用量，結合相應的排放因子來估算碳排放量。

二.實現(xiàn)碳減排的主要策略

1.削峰填谷

根據(jù)用戶用電規(guī)律，設置峰值和谷值，降低負荷高峰，填補負荷低谷，減小微電網(wǎng)負荷峰谷差，使發(fā)電、用電趨于平衡。當微電網(wǎng)需求功率大于峰值時，儲能系統(tǒng)開始放電。當微電網(wǎng)需求功率小于谷值時，儲能系統(tǒng)開始充電。當微電網(wǎng)需求功率在峰谷范圍之間時，儲能系統(tǒng)待機。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），儲能系統(tǒng)得以在低價的谷電時充電，在高電價的高/尖峰時段放電，可有效減少負載的用電成本。

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，當分布式發(fā)電功率大于負荷功率而出現(xiàn)余量時，多余電量優(yōu)先存儲到儲能系統(tǒng)，并在分布式發(fā)電功率小于負荷功率時，儲能系統(tǒng)在高電價的高/尖峰時段放電，既提高光伏就地消納比例，又使得原本低價上網(wǎng)的電量，發(fā)揮更大的經(jīng)濟價值，降低用電成本，同時幫助企業(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，如果負荷功率仍然超過設置的需量功率，則控制儲能系統(tǒng)出力，平抑超出需量部分的功率，進而控制需量尖峰閾值，同時避免沖擊類負載頻繁啟停，損傷供電設備和用電設備。至終以免造成基礎電費超額支出，增加系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

4.有序充電
在分布式電源至大化運行的情況下，當并網(wǎng)點下網(wǎng)功率超過需量功率或者并網(wǎng)點的功率限值時，且儲能無法調(diào)節(jié)的情況下，通過降低充電樁的充電功率或者切斷可調(diào)負荷的供電，來降低負荷功率過高的情況。

三.安科瑞碳計量管理平臺

Acrel-7000企業(yè)能耗管控平臺為企業(yè)用戶提供碳資產(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)過程中的碳排放追蹤，提供碳排放總量和碳排放強度計算，完善碳配額考核，促進節(jié)能降耗，響應雙碳目標。

平臺架構

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)計碳排放情況及碳排結構。

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：測算碳配額抵消及下年度碳配額，評定各考核對象的碳排放達成率

產(chǎn)品配置清單

1.AEM96碳排放計量表

AEM96

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

碳排放結算功能

12組碳排放結算，分別對應其關聯(lián)的電能(組合、正向、反向、凈有功電能可選)及排放因子。

碳結算界面包含12組碳排放值及對應的排放因子，按上下鍵切換12組碳排放值按右鍵可修改關聯(lián)的電能及排放因子。

2.ANnet網(wǎng)關

電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關接收現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換、數(shù)據(jù)存儲，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至平臺。電力物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算網(wǎng)關具備邊緣計算功能，可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(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）

四.結語

企業(yè)依托智慧能源管理平臺，以落實“雙碳”戰(zhàn)略目標為前提，研究制定本企業(yè)碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略規(guī)劃、頂層設計以及解決方案；研究制定相關管理制度體系以及考核評價和激勵機制；組織節(jié)能增效、創(chuàng)新技術研發(fā)與推廣應用；為碳排放權履約清繳提供管理與服務；在企業(yè)內(nèi)部平衡調(diào)劑以及在國內(nèi)、國際碳交易市場實施碳排放配額、自愿減排量的轉讓、購買等交易；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方案；開展碳盤查，形成碳排放核查報告、碳交易核算報告以及碳資產(chǎn)管理綜合評價報告。碳資產(chǎn)管理未來將以市場化新機制有力推動碳的化工利用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不斷做強做大零碳、負碳產(chǎn)業(yè)集群，助力落實“雙碳”戰(zhàn)略目標持續(xù)發(fā)揮更加重要的作用。

審核編輯 黃宇