碳排放量是如何計算的？

中國提出“2030 碳達峰、2060 碳中和”的目標，描繪了全國的減排圖景，而這個全國性目標分解下沉后，各地的壓力和任務大不相同。在全國碳中和的大目標下，如何穩扎穩打、步步推進，需要中央引導地方先“算好賬”：每個省現狀是怎樣的、排放了多少碳、每年可以減排多少碳、本省可以中和多少碳。沒有系統的測算，各省即使對當地的實際情況有所了解，也無法有全局觀地、科學地推進碳中和事宜。

可以說，準確的二氧化碳排放核算是實現碳減排的第一步！加快建立健全碳排放核算工作體系，將成為“十四五”時期我國在推進生態文明制度建設、確保 2030 年左右實現碳排放達標的重要基礎工作 。此篇我們就來聊聊，什么是碳排放核算，如何計算一個區域（比如，國家、省份）的碳排放量？國際及國內有哪些典型的碳核算數據庫？我國的碳核算現狀如何？

碳排放如何核算？

IPCC方法學是碳核算的重要依據。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的一系列《國家溫室氣體清單指南》（以下簡稱IPCC 清單指南）及相關配套文件，對溫室氣體排放概念及核算方法進行了權威說明，成為世界各國編制國家溫室氣體清單的技術規范。不同國家會在 IPCC 清單指南的基礎上根據國情略有調整。

IPCC核算邊界

IPCC核算范圍包括三個：

• “范圍一”排放：國家/區域地理邊界內發生的直接排放，例如能源消耗、產品和服務的生產和居民消費，以及農業、林業和廢物的排放。
• “范圍二”排放：國家/區域地理邊界內的活動消耗的調入電力和熱力（包括熱水和蒸汽）相關的間接排放。
• “范圍三”排放：除“范圍二”以外的所有其他間接排放，即與國家/區域的最終消費的生產過程有關的所有其他間接排放。

核算方法

IPCC清單指南估計溫室氣體排放的基本方法如下，
$$排放=AD\times EF$$
$AD$? （活動水平數據）：人類活動發生程度的信息

$EF$?（排放因子數據）：?量化活動產生的排放的參數

溫室氣體主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮和含氟氣體等。聯合國環境規劃署《2020年排放差距報告》顯示，1990年以來全球各來源溫室氣體排放量中，二氧化碳排放的貢獻占比達70%~80%，無疑是最重要的溫室氣體。圍繞二氧化碳排放量（簡稱“碳排放”）的核算工作也因此成為溫室氣體排放核算的重中之重。

碳排放主要來自能源利用及部分工業生產過程，這兩個來源的碳排放核算方法如下。

核算能源利用碳排放

核算能源利用碳排放的主流做法包括部門法（Sectoral Approach）和參考法（Reference Approach）兩種。

部門法主要是以各個經濟活動部門為核算對象，以一定時間段（如1年）內的分品種燃料消耗，與燃料的低位熱值、單位熱值含碳量及氧化率三個參數相乘（這三個參數相乘，即可看作是能源碳排放因子），得到各部門碳排放量，然后再加總得到經濟活動中能源利用產生的碳排放總量。以下，$A{D}_{i,j,k}$ 即為區域 $i$、部門（或行業）$j$ 的燃料品種 $k$ 的燃燒量。式中的排放因子 $EF$ 可進一步表示為，燃料低位熱值 $NCV$，單位熱值含碳量 $CC$ 與氧化率 $O$? 的乘積，即：
$$\begin{array}{rl}Emis& =\sum \sum \sum A{D}_{i,j,k}\times E{F}_{i,j,k}\\ & =\sum \sum \sum A{D}_{i,j,k}\times (NC{V}_{i,j,k}?C{C}_{i,j,k}?O_{i,j,k})\end{array}$$

因不同經濟活動使用的每種能源品質不完全一樣，理論上需要針對每種經濟活動的每類能源都測度其低位熱值、單位熱值的碳含量及氧化率等三個參數，故部門法數據需求較大，核算結果也相應更加準確。

相比部門法，參考法是一種“自上而下”方法，其以化石能源（原煤、原油、天然氣）的表觀消費量為基礎數據，再分別乘上對應的平均碳排放因子得到總的碳排放量。計算過程如下：
$$C{E}_{ref?i}=A{D}_{ref?i}\times E{F}_i$$
其中，$C{E}_{ref?i}$ 為化石燃料 $i$ 的表觀二氧化碳排放量，$E{F}_i$ 和 $A{D}_{ref?i}$ 分別為相應化石燃料的排放因子和表觀消費量。

表觀能源消費量（$A{D}_{ref?i}$?）采用下式估算：

$A{D}_{ref?i}$ = 一次能源生產量 + 進口量 - 出口量 + （外省調入量 - 本省調出量）$\pm$?? 庫存增、減量 - 用作原料、材料非能源使用量 - 損失量

參考法計算過程相對粗略，其基于的能源統計的宏觀數據獲取相對容易，可以更方便地開展碳排放年度核算工作。在當前編制國家碳排放清單過程中主要用于從宏觀趨勢上校驗部門法的計算結果。

核算工業過程碳排放

工業過程碳排放指工業生產過程中由于化學反應導致的二氧化碳排放，參照國際主流做法，主要包括水泥、玻璃、合成氨、純堿、鐵合金及鋁、鎂和鉛鋅冶煉過程中的碳排放。主要做法是將工業原料消耗量與實測的單位原料消耗的排放因子相乘得到。以水泥生產過程碳排放的計算為例，其中，$C{E}_t$ 表示水泥生產（方解石煅燒的化學過程）中的碳排放量，$A{D}_t$ 為水泥產量數據，$E{F}_t$ 為排放因子。
$$C{E}_t=A{D}_t\times E{F}_t$$

基于以上公式（1）-（4），無論是能源利用還是工業過程的二氧化碳排放核算，均離不開對各種經濟活動的活動水平或能耗的統計及對各種能源的碳排放因子參數的測度。在我國碳排放核算的實際工作中，各類煤炭消費統計及碳排放因子測度容易出現較大偏差，成為碳排放核算結果誤差的主要來源。

碳核算有哪些公開數據庫？

國際及國內典型碳核算基礎數據庫可以劃分為三大類，詳見下圖。詳細的數據條目列表可參見 附錄。

中國國家權威部門公開的碳排放核算數據

《聯合國氣候變化框架公約》（以下簡稱《公約》）第4條及第12條規定，每一個締約方都有義務提交本國的國家信息通報，全面闡述國家應對氣候變化的各項政策與行動，并報告國家溫室氣體清單。

此外，根據2010年《公約》以及2011年《公約》締約方大會通過的決定，中華人民共和國（以下簡稱“中國”）作為《公約》非附件一締約方，應根據其能力及為編寫報告所獲得的支持程度，從2014年開始提交兩年更新報告，內容包括更新的國家溫室氣體清單、減緩行動、需求和獲得的資助等，并接受對兩年更新報告的國際磋商與分析。

目前，中國國家信息通報以及兩年更新報告中報告了中國1994年、2005年、2010年、2012年、2014年共五個年份的國家溫室氣體清單。但仍存在工作機制不完善、方法體系相對落后、能源消費及部分化石能源碳排放因子統計基礎偏差大、碳排放核算結果缺乏年度連續性等現實問題，影響了國家發布的溫室氣體排放清單核算數據的權威性。

發達國家機構建立的國際碳排放核算數據庫

基于長期開展的全球各國碳排放核算研究，目前已有約8個發達國家機構形成了覆蓋全球各國的權威碳排放數據庫，包括國際能源署 (International Energy Agency， IEA)、全球大氣研究排放數據庫 (Emissions Database for Global Atmospheric Research， EDGAR)、世界銀行（World Bank， WB）、全球碳預算數據庫（Global Carbon Budget， GCB）、世界資源研究所 (World Resources Institute， WRI) 的 Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) 數據庫、美國橡樹嶺國家實驗室 CO2 信息分析中心 (Carbon Dioxide Information Analysis Centre， CDIAC)、美國能源信息署 (U.S. Energy Information Administration， EIA)和英國石油（British Petroleum， BP）。

這些數據庫核算結果已覆蓋絕大部分國家的各類碳排放核算數據（比如，分行業、分燃料品種排放），并被各類研究機構廣泛采納、應用，至今已逐步形成了較為權威的國際話語權。

專家學者公布的碳排放核算數據

上述國際碳核算數據庫為了解中國碳排放現狀提供了有價值的參考，然而這類數據庫無法對中國碳排放量進行足夠準確的測算，原因在于：

• 首先，這些數據集采用了不同的核算范圍、方法、數據源和參數，導致結果間的可比性較差，不同數據集的核算結果間差異常常超過20%；此外，已有研究發現，國際碳排放核算機構對中國碳排放的核算結果明顯偏高。
• 其次，這些全球數據只提供了對中國總體排放量的估計，或至多細化到對少數行業和燃料品種排放量的估計，未提供中國省、市等地方行政單元按細分行業和燃料品種的詳細排放清單。
• 最后，這些數據集沒有發布用于計算的原始數據，使得排放核算值不透明且無法驗證。

而，國內權威機構發布的碳排放核算清單歷史連續性較差，難以就我國碳排放趨勢拐點做出準確判斷，也無法準確測算我國歷史累計碳排放量、人均累計碳排放量等國際氣候談判中的重要依據。

因此，學者們在分析中國的碳排放模式時，在碳排放核算方面進行了大量的重復工作，一些典型的專家學者公布的碳排放核算數據庫，包括中國碳排放數據庫（Carbon Emission Accounts & Datasets, CEADs）、中國多尺度排放清單模型（Multi-resolution Emission Inventory for China，MEIC）以及全球基礎設施排放數據庫（Global Energy Infrastructure Emissions Database, GID）等。相比于國際碳排放核算數據庫，這類數據庫中核算中國碳排放量所采用的核算范圍、方法、數據源和參數，更加符合中國行業部門能源消費情況，并可細化至中國各省市、區縣，甚至網格化碳排放清單。

總體來說，目前碳核算公開數據庫的碳排放數據一般更新至2018年，主要源于能源統計數據一般有至少2年的時滯，因而，對于2019年之后的國家層面總體碳排放數據估計需基于一定假設。

我國碳排放核算工作現狀

我國國家溫室氣體清單編制主要參考 IPCC技術報告和方法指南，提交部門是生態環境部，清單編制活動主要是國家和省級溫室氣體清單編制，先后頒布 24個行業企業指南。

省級溫室氣體清單編制

省級溫室氣體清單編制則是以在 IPCC 方法指南的基礎上由我國發改委氣候司編寫的 《省級溫室氣體清單指南》 （以下簡稱，《省級指南》）為指導，在廣東、湖北、天津等七個省市進行試點編制。

《省級指南》完全是針對我國具體國情而編制的清單指南，主要表現在指南對于溫室氣體核算所使用的碳排放因子與IPCC指南中推薦的缺省排放因子不同。《省級指南》中給出的碳排放因子是針對我國國情進行修改，更加符合我國能源消耗結構具體情況。即使是沒有給出具體的碳排放因子時，《省級指南》給出計算碳排放因子所需的具體數值以及核算步驟，這些具體數值也更符合我國國情。

城市溫室氣體清單編制

中國城市溫室氣體排放清單目前并未出臺， 主要在學術研究層面，政府并未采用統一的標準對核算內容、核算方法等進行規范。目前已有的由地方主導編制的城市級溫室氣體核算方法指南包括：

• 深圳市的《組織的溫室氣體排放量化和報告指南》
• 上海市溫室氣體排放核算與報告指南（試行）
• 北京市企業（單位）二氧化碳排放核算和報告指南（2017版）
• 廣東省市縣（區）級溫室氣體清單編制指南

行業企業溫室氣體排放核算

行業企業指南主要參考《2006 年 IPCC 國家溫室氣體清單指南》和《省級溫室氣體清單指南》。2013、2014 和 2015 年國家發展改革委辦公廳分別印發首批 10 個行業、第二批 4個行業和第三批 10 個行業企業溫室氣體核算方法與報告指南（試行）。

雖然上述24個行業的企業碳排放核算方法體系已經建立，然而全國性企業碳排放核算工作至今沒有有效開展，各種碳排放實測技術的研發應用工作也進展緩慢。

批次行業

首批	發電；電網；鋼鐵生產；化工生產；電解鋁生產；鎂冶煉；平板玻璃生產；水泥生產；陶瓷生產； 民航
第二批	石油和天然氣生產；石油化工；獨立焦化；煤炭生產
第三批	造紙和紙制品生產；其他有色金屬冶煉和壓延加工工業；電子設備制造；機械設備制造；礦山企業； 食品、煙草及酒、飲料和精制茶；公共建筑運營；陸上交通運輸；氟化工；工業及其他行業

數據來源：東吳碳中和系列報告（七）碳如何核算？IPCC 方法學與MRV體系

綜合來看，我國現有碳排放核算方法與國際基本接軌，但碳排放核算體系還不夠完善，尤其是全國性企業碳排放核算工作尚未有效運轉。由于歷史數據的缺失、現有能源統計數據的偏差以及碳排放因子的調查統計差異等，導致我國碳排放核算結果仍存在較大差異，國家碳排放核算結果權威性尚待提高。

參考資料

• 李繼峰, 郭焦鋒, 高世楫,等. 國家碳排放核算工作的現狀,問題及挑戰[J]. 發展研究, 2020(6):9-14.
• Shan Y, Huang Q, Guan D, et al. China CO 2 emission accounts 2016–2017[J]. Scientific data, 2020, 7(1): 1-9.
• Shan Y, Guan D, Zheng H, et al. China CO 2 emission accounts 1997–2015[J]. Scientific data, 2018, 5(1): 1-14.
• 東吳碳中和系列報告（七）碳如何核算？IPCC 方法學與MRV體系，2021年3月
• 碳排放如何核算？國內外溫室氣體核算體系（簡介）

附錄

以下列出上述介紹的碳排放核算基礎數據庫的代表性碳核算數據條目及其鏈接（部分數據下載需使用VPN），供有需要的讀者朋友們參考：

數據庫數據條目說明

國家信息通報	中華人民共和國氣候變化第三次國家信息通報；中華人民共和國氣候變化第二次國家信息通報	2010年、2005年、1994年中國國家溫室氣體清單。
兩年更新報告	中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告；中華人民共和國氣候變化第一次兩年更新報告	2014年、2012年中國國家溫室氣體清單。
國際能源署（IEA）數據庫	CO2 Emissions from Fuel Combustion, IEA, 2020（1971-2019）	全球190個國家和區域由于化石燃料燃燒產生的碳排放，包括分燃料品種、行業的排放量，以及碳排放量的社會經濟特征（人均碳排放量、單位GDP碳排放量等）。
美國能源信息管理局（EIA）數據庫	International Carbon Emissions（1949-2018）	全球及各國家二氧化碳排放數據，包括煤、天然氣、石油及其他液體燃料排放數據。
全球大氣研究排放數據庫（EDGAR）	Global Greenhouse Gas Emissions 全球溫室氣體的分國家和行業排放（1979-2018）；Global greenhouse Gas Emissions Gridmaps 全球溫室氣體的0.1°網格排放（1970-2018）	所有國家/地區的碳排放數據，并按主要排放源類別提供了排放量，并在全球范圍內按0.1x0.1網格對空間進行了分配。
英國石油（BP）數據庫	bp Statistical Review of World Energy June 2020	全球各國分能源類型儲量、生產、消費及貿易數據，以及二氧化碳排放數據。
全球碳預算（Global Carbon Budget）數據庫	全球分國家二氧化碳排放數據（1959-2018）	國家層面排放清單。
中國碳排放數據庫CEADS	全球實時碳數據（2019/1/1-2021/4/30）	全球及主要國家逐日二氧化碳碳排量，可細分至電力、交通、工業、航空、居住、國際船運共六大行業部門。
	全國分部門核算碳排放清單（2000年-2018年）	我國逐年分部門（對應于國民經濟核算中47個行業部門）能源消費及二氧化碳排放數據。
	中國30個省市的分行業碳排放數據（1997年-2018年）	我國30個省份逐年分部門（對應于國民經濟核算中47個行業部門）能源消費及二氧化碳排放數據。
	中國縣級尺度碳排放清單（1997年-2017年）	1997-2017年中國2,735個縣的二氧化碳排放量估算值。
中國多尺度排放清單模型MEIC	中國大陸地區2008-2017年10種大氣污染物及二氧化碳的分省和網格化排放	中國700多種人為源的10種主要大氣污染物和二氧化碳的多尺度排放清單數據。
全球基礎設施排放數據庫GID	Global Carbon Grid 全球2019年分部門高分辨率二氧化碳排放數據	提供全球高分辨率（0.1°×0.1°網格）二氧化碳排放數據，包括電力、工業、居住、交通、船運、航空六大部門。
	GID-Power Emission Database；GID-Iron and Steel Emission Database；GID-Cement Emission Database	具體至工廠粒度的電力、水泥、鋼鐵等行業二氧化碳排放量。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的（三）碳排放如何计算的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。