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(zhǔn)確、全面的計量電力碳排放是挖掘電力碳減排潛力、引導(dǎo)電力用戶互動減碳的基礎(chǔ)與前提，也是支撐碳市場的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。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(shè)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(cè)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(jié)果準(zhǔn)確可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，對維護碳排放權(quán)交易市場公平、開展碳核算及碳足跡評價服務(wù)政府落實各項碳達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(luò)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(yīng)包括企業(yè)設(shè)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(cè)到用電側(cè)的碳排放傳播理論，確保用戶電力碳排放計量的準(zhǔn)確可靠。
關(guān)鍵詞：碳計量；碳計量平臺；碳排放因子

引言：當(dāng)前，全球多數(shù)國家已就21世紀(jì)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(gòu)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(yán)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(luò)平臺，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(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)中的碳計量問題不僅需要包含對源側(cè)直接碳排放的計量，更需要包含對網(wǎng)側(cè)和荷側(cè)間接碳排放的計量。實時、準(zhǔn)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(dǎo)電力用戶互動減碳、促進電力經(jīng)濟低碳轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)與前提，也是支撐碳市場健康發(fā)展的基礎(chǔ)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(yīng)用場景：廣泛應(yīng)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(zhǔn)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(xué)組成計算碳排放量。這種方法是最直接、最準(zhǔn)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(shè)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(shè)備，這些設(shè)備能夠?qū)崟r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(xué)計量關(guān)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?jǐn)?shù) × 時間）。 應(yīng)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(shè)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(yīng)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(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(yīng)用場景：適用于各種規(guī)模的企業(yè)、機構(gòu)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(fù)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(jié)合相應(yīng)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(shè)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(dāng)微電網(wǎng)需求功率大于峰值時，儲能系統(tǒng)開始放電。當(dāng)微電網(wǎng)需求功率小于谷值時，儲能系統(tǒng)開始充電。當(dāng)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(dāng)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(shè)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(shè)備和用電設(shè)備。至終以免造成基礎(chǔ)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(dāng)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(yīng)雙碳目標(biāo)。

平臺架構(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(shè)施的電能統(tǒng)計、管理需求而設(shè)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(guān)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(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)邊緣計算網(wǎng)關(guān)接收現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉(zhuǎn)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(guān)具備邊緣計算功能，可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(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）

四.結(jié)語

企業(yè)依托智慧能源管理平臺，以落實“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)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(shè)計以及解決方案；研究制定相關(guān)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(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)劑以及在國內(nèi)、國際碳交易市場實施碳排放配額、自愿減排量的轉(zhuǎn)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(wù)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(biāo)持續(xù)發(fā)揮更加重要的作用。

審核編輯 黃宇