作者：胡申
什么是碳排放量计算？
碳排放量的计算，也叫碳核算，就是测算人类活动直接和间接向大气中排放CO₂及其当量气体的总量。其中，当量气体指的就是除CO₂以外的温室气体。碳核算可以直接量化碳排放的数据，还可以通过分析各环节碳排放的数据，找出潜在的减排环节和方式，对碳中和目标的实现、碳交易市场的运行至关重要。
根据国家质量监督管理总局和国家标委会共同发布的《工业企业温室气体排放核算和报告通则》中的定义：温室气体指的是大气中自然存在的和由于人类活动产生的能够吸收和散发由地球表面、大气层和云层所产生的、波长在红外光谱内的辐射的气态成分。纳入温室气体排放量计算的气体共七种，包括二氧化碳（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）。
由于每种当量气体对温室效应的影响程度不同，需通过系数调整，将各种气体排放量转换为CO₂排放量，所以一般情况下核算的结果为二氧化碳当量的形式。
如何进行碳排放量计算？
根据《重点行业温室气体核算方法与报告指南》、《工业企业温室气体排放核算和报告通则》等，碳核算大致步骤如下：
第一步：确定核算边界
核算边界是以企业法人（或视同法人）为边界，核算法人地理边界内所有生产和控制设施产生的温室气体排放，包括一定时间段内的外购能源产生的排放、生产过程排放、运输排放以及工作空间产生的各种排放。
第二步：识别排放源
在所确定的核算边界范围内，对各类温室气体源进行识别，主要排放源包括但不限于下表所示：
*部分次要排放源已忽略，包括交通运输、产品或服务使用所产生的碳排放等。
第三步：选择核算方法
目前，碳核算主要有三种方式：排放因子法、物料平衡法、实测法。其中排放因子法、物料平衡法基于计算，实测法基于排放源实测数据。
1. 排放因子法
排放因子法是适用范围最广、应用最为普遍的一种碳核算办法。计算公式如下：
适用情形及优缺点：排放因子法应用较为广泛，且方法论的认知较为统一。该方法适用于国家、省份、城市等较为宏观的核算层面，可以粗略的对特定区域的整体情况进行宏观把控。但在实际工作中，由于地区能源品质差异、机组燃烧效率不同等原因，各类能源消费统计及碳排放因子测度容易出现较大偏差，是碳排放核算结果误差的主要原因。
2. 物料平衡法
物料平衡法通过建立生产过程中输入物质中的碳质量、输出物质中的碳质量和排放物质中的碳质量之间的关系，计算出输入物质中的碳被氧化后以二氧化碳形式排放的数量。计算公式如下：
适用情形及优缺点：采用基于具体设施和工艺流程的物料平衡法计算碳排放量，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。当年际间设备不断更新的情况下，该种方法更为简便。但需要注意的是，物料平衡法在计算过程中需要用到各种物质的碳含量和投入产出量等数据，这些数据可能存在一定的误差或不确定性，且方法论及计算方法众多。因此在使用物料平衡法时，需要充分考虑各种因素的影响，并采用合适的计算方法和数据来源，以确保计算结果的准确性和可靠性。
3. 实测法
实测法又分为现场测量和非现场测量。现场测量一般通过安装的设备来获取数据，如烟气排放连续监测系统（CEMS），系统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；非现场测量需要企业先收集采样，再送到相关检测部门完成后续的数据分析。由于非现场实测时采样气体会发生吸附反应、解离等问题，现场测量的准确性要明显高于非现场测量。
适用情形及优缺点：实测法适用于小区域、简单生产排放链的碳排放源，或小区域、有能力获取一手监测数据的自然排放源。实测法需要依赖实地测量和实验室分析，对于设备和技术的要求较高，但其结果相对准确可靠，因此在碳排放量计算中具有重要地位。实测法的优点是中间环节少，结果准确，但缺点是消耗人力和物力较大，成本较高，而且要求检测样品具有代表性。
小结：
一般企业碳排放的主要核算方法为排放因子法，但在工业生产过程（如脱硫过程排放、化工生产企业过程排放等非化石燃料燃烧过程）中可视情况选择物料平衡法，有条件的企业可选择实测法。
注意：国家发改委针对24个重点行业出台了相应的行业碳核算规范，包括电力、钢铁、煤炭、化工等。以及生态环境部制定的《企业温室气体排放核算与报告指南—发电设施》于2023年1月1日起正式实施。属于以上行业的应严格按照报告指南要求计算碳排放量。
第四步：排放量计算与汇总
排放量的计算与汇总也很关键，计算与汇总时要做到各生产环节的统计口径相一致，统计范围既不重叠也无遗漏，建议注重工作底稿的收集，方便后续的核查。
现在，你已经学会碳排放量的计算了，小试一下牛刀吧！
e.g. 某水泥熟料生产企业的全厂边界排放量计算示例
安徽省某水泥熟料生产企业，熟料年产量为1万吨，窑头粉尘量8吨，旁路放风粉尘量为3.5吨。熟料中CaO含量64%，非碳酸盐CaO含量1.05%；MgO含量3.82%，非碳酸盐MgO含量0.09%。
主要能源年消耗量如下表所示：
品种 | 消耗量 | 单位 |
烟煤 | 2842.50 | t |
汽油 | 58.60 | t |
柴油 | 6.50 | t |
电力 | 8000.00 | MWh |
热力 | 3000.00 | GJ |
主要资源年消耗量如下表所示：
品种 | 消耗量 | 单位 | 含碳量 | 单位 |
一般生料 （石灰石） | 8000.00 | t | 0.1 | % |
高碳原料 （粉煤灰、煤矸石） | 4000.00 | t | 0.3 | % |
不考虑全球变暖潜势（GWP），试分析该企业年二氧化碳排放量是多少？
【计算过程】
第一步：确定核算边界
全厂范围内（企业层级）的直接和间接CO2排放。
第二步：识别排放源
化石燃料燃烧排放：化石燃料在各种类型的固定或移动燃烧设备（如锅炉、窑炉、内燃机、运输车辆等）中与氧气发生氧化过程产生的二氧化碳排放。
过程排放：熟料对应的碳酸盐分解产生的CO2排放，包括窑炉排气筒（窑头）粉尘和旁路放风粉尘对应的碳酸盐分解产生的CO2排放、生料中非燃料碳煅烧产生的CO2排放。
购入电力与热力：消耗的净购入使用电量和热量所对应的CO2排放。
第三步：碳排放量计算与汇总
1、化石燃料燃烧排放：根据《企业温室气体排放核算与报告指南—水泥熟料生产》，查询烟煤、汽油、柴油对应的低位热值、含碳量以及碳氧化率，根据公式计算结果如下表所示：
1-化石燃料燃烧排放量的计算—E—化石燃料 | ||||||
品种 | 燃料消耗量（t） | 低位热值（GJ/t） | 含碳量 （tC/GJ） | 碳氧化率（%） | 排放量 | 合计（tCO2） |
| A | B | C | D | F=A*B*C*D*44/12 |
|
烟煤 | 2842.50 | 23.076 | 0.02618 | 99% | 6233.58 | 6425.11 |
汽油 | 58.60 | 43.070 | 0.01890 | 98% | 171.41 | |
柴油 | 6.50 | 42.652 | 0.02020 | 98% | 20.12 | |
2、过程排放：按照原料分解、生料中非燃料碳燃烧排放计算公式，计算结果如下：
2-原料分解的碳排放量计算—E—原料 | |||||||
熟料产量(t) | 窑头粉尘量(t) | 旁路放风粉尘量(t) | 熟料中CaO含量(%) | 熟料中非碳酸盐CaO含量(%) | 熟料中MgO含量(%) | 熟料中非碳酸盐MgO含量(%) | 排放量 （tCO2） |
A | B | C | D | E | F | G | H=(A+B+C)*[(D-E)*44/56+(F-G)*44/40] |
10000 | 8 | 3.5 | 64 | 1.05 | 3.82 | 0.09 | 5362.53 |
3-生料中非燃料碳燃烧排放量—E—生料 | |||
生料消耗量（t） | 非燃料碳含量(%) | 排放量（tCO2） | 备注 |
A | B | C=A*B*44/12 |
|
8000 | 0.10% | 29.33 | 石灰石 |
4000 | 0.30% | 44.00 | 粉煤灰、煤矸石 |
3、购入电力与热力：根据《企业温室气体排放核算与报告指南—水泥熟料生产》，电力排放因子采用0.5942tCO2/MW·h、热力排放因子采用0.11tCO2/GJ（安徽省使用全国统一缺省值）。计算结果如下：
4-净购入电力排放量计算—E—电力 | ||
净消耗电量（MWh） | 排放因子（tCO2/MWh） | 排放量（tCO2） |
A | B | C=A*B |
8000.00 | 0.5942 | 4753.6 |
5-净购入热力排放量计算—E—热力 | ||
净消耗热量（GJ） | 排放因子（tCO2/GJ） | 排放量（tCO2） |
A | B | C=A*B |
3000.00 | 0.11 | 330 |
4、计算结果汇总：将以上计算结果汇总，得到企业的全厂边界CO2排放量如下表：
源类别 | 排放量（tCO2） | 公式 |
企业二氧化碳排放总量（tCO2） | 16944.57 | A+B+C+D+E |
化石燃料物燃烧排放量（tCO2） | 6425.11 | A |
原料分解产生的排放量（tCO2） | 5362.53 | B |
生料中非燃料碳煅烧的排放量（tCO2） | 73.33 | C |
净购入使用的电力对应的排放量（tCO2） | 4753.60 | D |
净购入使用的热力对应的排放量（tCO2） | 330.00 | E |
思考：以上计算过程使用了哪些核算方法？
Tips:
项目前期阶段，对于生产过程的碳排放计算较为麻烦的，可以采用排放因子法进行计算。
如上例题中水泥熟料的碳排放可以按照：碳排放量=熟料产量*熟料排放因子，熟料排放因子采用0.535tCO₂/t（查询指南）。 计算结果为10000*0.535=5350.00tCO₂。 与例题中的5362.53+29.33+44.00=5435.86tCO₂差异不大。 该算法虽忽略了生料中非燃料碳燃烧排放量，亦可反映该项目碳排放水平。 |
计算碳排放量时，应完整识别核算边界内的所有直接和间接的排放源，并明确识别依据和温室其他排放类型；再针对性选取合适的核算方法进行全生命周期核算，计算过程应明确核算方法和数据来源。
参考资料：
《关于印发首批10个行业企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)的通知》(发改办气候〔2013〕2526号)；
《关于印发第二批4个行业企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)的通知》(发改办气候〔2014〕2920号)；
《关于印发第三批10个行业企业温室气体核算方法与报告指南（试行）的通知》（发改办气候〔2015〕1722号）；
《温室气体核算体系—企业核算与报告标准》（ISO14064系列）；
《企业温室气体排放核算与报告指南—水泥熟料生产》；
《重点行业温室气体核算方法与报告指南》；
《工业企业温室气体排放核算和报告通则》。