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构建基于电力流的碳排放统计核算体系 精准计量全社会用电碳排放水平
时间:2021年10月19日    浏览:340次

实现碳中和的根本在于减少碳排放,要为碳减排提供相应的政策支撑,重要依据之一就是碳排放的统计核算。2021年9月,国家碳排放统计核算工作组成立,负责组织协调全国及各地区、各行业碳排放统计核算等工作,显示了安卓市场官方版大发888国对碳排放数据核算及数据质量的高度重视。

对电力行业而言,用电侧碳排放因子是连接电力消费与碳排放量的关键桥梁,其计算方式是否合理、取值是否准确,对于能否精准评估各地区、各行业、各企业的碳排放量,制定合理可行的碳达峰、碳中和实施路径都具有重要意义。

用电侧碳排放因子现状及存在问题

01

国内现有用电侧碳排放因子

目前,国内主要有两大类用电侧碳排放因子。第一类排放因子用于计算每消费1千瓦时电产生的碳排放,被称为电网用电排放因子或耗电排放因子,通过电网辖内所有电厂的总碳排放与总发电量相除得到,主要有区域电网平均碳排放因子和省级电网平均碳排放因子两种,目前最新的数据为国家气候中心在2012年公布。第二类排放因子用于计算新能源电力设施每发1千瓦时电对应减少的碳排放,主要用于核算CDM、CCER项目实际产生的减排量,目前采用的是生态环境部应对气候变化司于2019年发布的区域电网基准线排放因子。本文主要针对第一类排放因子进行讨论。

02

现有用电侧碳排放因子的应用领域

作为经济活动最重要的二次能源,用电侧碳排放因子在众多领域具有广泛应用,主要归纳为以下三个方面:


用于编制温室气体清单

2010年,国家发改委气候司发布的《省级温室气体清单编制指南》采用了2005年区域电网平均碳排放因子作为核算电力调度产生的碳排放。此外,部分省市也在积极推进温室气体清单编制工作,例如广东省生态环境厅于2020年6月发布的《广东省市县(区)级温室气体清单编制指南》采用了广东全省以及各地级市2015—2018年的电网平均碳排放因子。这些编制指南有助于地方政府制定更加科学合理的碳减排战略规划。


用于制定企业温室气体排放核算方法

从2013年开始,国家发改委先后出台了二十四个行业的企业温室气体排放核算方法与报告指南,除了直接相关的发电企业和电网企业,钢铁、化工、电解铝等重点高排放行业也涉及用电产生的二氧化碳排放,帮助控排企业核算自身的碳排放量,以应对碳配额履约、参与碳市场交易。


用于制定产品碳足迹核算方法

碳足迹是指产品在其全生命周期中产生的碳排放,而用电产生的碳排放是其重要组成部分。近年来,国内在产品碳足迹核算通则的制定方面正逐渐丰富完善,例如中国电子节能技术协会在2018、2019年先后发布了电视机、微型计算机等多种电器电子产品的碳足迹评价通则,北京市在2021年6月发布了《电子信息产品碳足迹核算指南》等。碳足迹核算方法的不断完善为产品的碳标签认证,以及未来应对欧美国家的碳关税都具有重要意义。

03

现有用电侧碳排放因子存在的问题

尽管目前用电侧碳排放因子在许多领域应用广泛,但仍存在三个方面的问题,影响了它的实际使用效果:


数据过于陈旧

电网平均碳排放因子在2012年之后便未更新,现已不具有时效性。这既不利于各省市制定碳达峰、碳中和规划方案,也不利于控排企业进行履约和交易。


没有反映时空特性

电网平均碳排放因子无法区分不同行业、企业的用电特征,例如季节特性、分时特性、区域聚集特性等,这些区别将对各行业企业的碳排放计量产生显著影响。


无法促进多市场协调发展

电网平均碳排放因子的取值相对固定,无法影响企业的用电行为和在电力市场、碳市场上的交易行为,难以有效促进电碳联动,也难以促进碳市场与电力市场(包括绿电市场)的有机结合与协调发展。


基于电力流的用电侧碳排放因子体系架构

随着以新能源为主体的新型电力系统建设目标的提出,未来风电、光伏占比将会大幅提高。与传统电力系统相比,新型电力系统中电源出力的间歇性、随机性都将显著增加。不同地区、不同季节、不同天气、不同时段的电源发电结构均存在较大差异,继续沿用传统的电网平均碳排放因子显然已无法满足精准计量用电侧碳排放的需求,因此有必要建立新的用电侧碳排放因子体系。


由于电网企业具有海量的发用两侧分时段电量数据,也有较为全面的发电企业能耗数据,可充分利用这些数据,给出准确的具有时空特性的用电侧碳排放因子。根据应用场景的不同,可构建以下基于电力流的电网碳排放因子体系:

01

地域级用电碳排放因子

地域级用电碳排放因子主要用于在宏观层面评估所在地区统计周期内总体用电碳排放情况。其具体的应用场景和计算原则如下:



一是计算各省区内温室气体排放清单中电力调入调出的二氧化碳间接排放量,充分考虑统计周期内所在省区各类型发电机组上网电量比例计算度电碳排放量,为当地政府降碳减排提供参考依据。



二是预估各省区碳达峰方案中电力调入调出的二氧化碳间接排放量,充分结合所在省区电源电网规划情况,根据规划年份中各类型发电机组预估上网电量比例计算度电碳排放量,为各省区碳达峰方案提供准确的数据支撑。企业(行业)用电碳排放因子

企业(行业)用电碳排放因子用于在微观层面精准计量与调控企业碳排量和行业碳配额基准排放量确定。其具体应用场景和计算原则如下:



一是计算企业用电产生的间接碳排放量,充分考虑不同企业所在位置、负荷特性等因素,实现对企业用电负荷电力流的追踪,从而准确掌握各企业的真实碳排放水平,引导企业在清洁资源丰富地区和新能源大发时段用电,提升购买和使用清洁能源的意愿,促进清洁能源消纳。



二是确定各行业碳配额基准中用电产生的间接碳排放量,以不同行业控排企业按上述原则计算出的用电碳排放因子平均水平为参考,计算各行业度电碳排放量,从而制定更符合各行业实际用电行为的碳排放配额。


基于电力流的企业用电排放因子计算思路

上述基于时空分布的电碳排放因子体系,关键是计算企业用电碳排放因子,难点是如何追踪企业用电来源。由于电力从发电侧上网后是同质的,无法直接通过物理手段区分用户的用电来源,因此首要问题是要解决企业用电负荷电力流的追踪。本文提供两种基于电力流的用电负荷认定与追踪的思路,一是基于“电力潮流”追踪,二是基于“电力交易流”追踪。

基于“电力潮流”追踪的电碳排放因子计算

潮流追踪是输电费用分摊的常用方法,也可用来作为电力碳排放追踪。其核心原则是比例分享原则,即出线支路的功率由各进线支路按功率比例提供,进线支路的功率也由各出线支路按功率比例分配。清华大学康重庆教授团队曾基于潮流追踪提出碳排放流的概念。


通过潮流追踪,可得出各企业所消耗的电力来源,再根据各时段发电、用电数据和各支路功率分布,即可计算出各节点消耗单位电量对应的碳排放量,也即该时段处于该节点位置企业的用电碳排放因子。


该方法可有效反映不同时间、不同节点的电力碳排放情况,且计算过程较为清晰,通用性好。但此方法中企业仅能通过改变用电行为(如用电节点和用电时段)来控制自身的电力碳排放量,难以与电力市场(包括绿电市场)形成有效衔接,企业无法通过市场化交易的手段降低电力碳排放。

基于“电力交易流”的电碳排放因子计算

在电力市场中,不同用电主体与发电主体之间通过各类型交易形成的交易合同,也存在其用电量在结算层面的认定问题,需要约定好用电侧各类合同电量、偏差电量的结算方式,实现电量在结算层面的解耦。因此根据各企业各时段用电量在市场结算中的划分,也可确定虚拟的“电力交易流”,从而实现其对应的发电来源追踪。


具体而言,通过双边协商交易(包含绿电交易)形成的合同电量可直接根据交易对手的发电类型确定该合同的度电碳排放量,若购买了绿电,则其对应的碳排放量可记为零;通过集中交易形成的合同电量可根据所有参与该集中交易且出清的发电主体加权形成度电碳排放量,偏差电量可采用全市场加权或其他合理方式计算度电碳排放量。在形成电费结算清单的同时,也同步出具各企业用电碳排放因子。


该方法可有效促进碳市场与电力市场的联动,引导用电侧在市场中积极寻找低碳甚至零碳电源,促进用电侧通过参与绿电交易来减少自身碳排放,体现清洁能源的环境价值。同时对新能源、低碳电源形成正向激励,促进清洁能源发展。但是,目前全国不同地区电力市场化进程差异较大,交易规则也不尽相同,即便是开展电力市场交易的地区,也存在如何区分市场与非市场用户用电来源、厘清售电公司与零售用户用电归属等问题,需对不同市场模式、不同市场规则下的企业给出差异化的用电碳排放因子计算方法。

结论

当前阶段,用电侧排放因子存在更新不及时、无法反映时空特性、无法促进多市场联动等问题。电网企业具有海量丰富的发用电企业的电力数据和发电企业的能耗数据,可充分挖掘电力数据的作用,通过构建基于电力流的用电侧碳排放因子体系,协同绿电市场与碳市场,实现各地区用电碳排放实际情况的精准计量,为地方政府更加合理地制定碳达峰方案、对重点控排企业碳排放数据进行更准确的计算与核查提供有效支撑,充分发挥新型电力系统在全社会降碳减排过程中“电—碳平台”的作用,助力国家碳达峰、碳中和目标的顺利达成。


代姚 别佩 陈政

(作者代姚为南方电网公司创新部高级经理,别佩为广东电力交易中心专责;陈政为南网能源研究院能源战略与政策研究所所长)

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