（三）碳排放如何计算

碳排放量是如何计算的？

中国提出“2030 碳达峰、2060 碳中和”的目标，描绘了全国的减排图景，而这个全国性目标分解下沉后，各地的压力和任务大不相同。在全国碳中和的大目标下，如何稳扎稳打、步步推进，需要中央引导地方先“算好账”：每个省现状是怎样的、排放了多少碳、每年可以减排多少碳、本省可以中和多少碳。没有系统的测算，各省即使对当地的实际情况有所了解，也无法有全局观地、科学地推进碳中和事宜。

可以说，准确的二氧化碳排放核算是实现碳减排的第一步！加快建立健全碳排放核算工作体系，将成为“十四五”时期我国在推进生态文明制度建设、确保 2030 年左右实现碳排放达标的重要基础工作 。此篇我们就来聊聊，什么是碳排放核算，如何计算一个区域（比如，国家、省份）的碳排放量？国际及国内有哪些典型的碳核算数据库？我国的碳核算现状如何？

碳排放如何核算？

IPCC方法学是碳核算的重要依据。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的一系列《国家温室气体清单指南》（以下简称IPCC 清单指南）及相关配套文件，对温室气体排放概念及核算方法进行了权威说明，成为世界各国编制国家温室气体清单的技术规范。不同国家会在 IPCC 清单指南的基础上根据国情略有调整。

IPCC核算边界

IPCC核算范围包括三个：

• “范围一”排放：国家/区域地理边界内发生的直接排放，例如能源消耗、产品和服务的生产和居民消费，以及农业、林业和废物的排放。
• “范围二”排放：国家/区域地理边界内的活动消耗的调入电力和热力（包括热水和蒸汽）相关的间接排放。
• “范围三”排放：除“范围二”以外的所有其他间接排放，即与国家/区域的最终消费的生产过程有关的所有其他间接排放。

核算方法

IPCC清单指南估计温室气体排放的基本方法如下，
$$排放=AD\times EF$$
$AD$​ （活动水平数据）：人类活动发生程度的信息

$EF$​（排放因子数据）：​量化活动产生的排放的参数

温室气体主要包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体等。联合国环境规划署《2020年排放差距报告》显示，1990年以来全球各来源温室气体排放量中，二氧化碳排放的贡献占比达70%~80%，无疑是最重要的温室气体。围绕二氧化碳排放量（简称“碳排放”）的核算工作也因此成为温室气体排放核算的重中之重。

碳排放主要来自能源利用及部分工业生产过程，这两个来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门法（Sectoral Approach）和参考法（Reference Approach）两种。

部门法主要是以各个经济活动部门为核算对象，以一定时间段（如1年）内的分品种燃料消耗，与燃料的低位热值、单位热值含碳量及氧化率三个参数相乘（这三个参数相乘，即可看作是能源碳排放因子），得到各部门碳排放量，然后再加总得到经济活动中能源利用产生的碳排放总量。以下，$A{D}_{i,j,k}$ 即为区域 $i$、部门（或行业）$j$ 的燃料品种 $k$ 的燃烧量。式中的排放因子 $EF$ 可进一步表示为，燃料低位热值 $NCV$，单位热值含碳量 $CC$ 与氧化率 $O$​ 的乘积，即：
$$\begin{array}{rl}Emis& =\sum \sum \sum A{D}_{i,j,k}\times E{F}_{i,j,k}\\ & =\sum \sum \sum A{D}_{i,j,k}\times (NC{V}_{i,j,k}\cdot C{C}_{i,j,k}\cdot O_{i,j,k})\end{array}$$

因不同经济活动使用的每种能源品质不完全一样，理论上需要针对每种经济活动的每类能源都测度其低位热值、单位热值的碳含量及氧化率等三个参数，故部门法数据需求较大，核算结果也相应更加准确。

相比部门法，参考法是一种“自上而下”方法，其以化石能源（原煤、原油、天然气）的表观消费量为基础数据，再分别乘上对应的平均碳排放因子得到总的碳排放量。计算过程如下：
$$C{E}_{ref-i}=A{D}_{ref-i}\times E{F}_i$$
其中，$C{E}_{ref-i}$ 为化石燃料 $i$ 的表观二氧化碳排放量，$E{F}_i$ 和 $A{D}_{ref-i}$ 分别为相应化石燃料的排放因子和表观消费量。

表观能源消费量（$A{D}_{ref-i}$​）采用下式估算：

$A{D}_{ref-i}$ = 一次能源生产量 + 进口量 - 出口量 + （外省调入量 - 本省调出量）$\pm$​​ 库存增、减量 - 用作原料、材料非能源使用量 - 损失量

参考法计算过程相对粗略，其基于的能源统计的宏观数据获取相对容易，可以更方便地开展碳排放年度核算工作。在当前编制国家碳排放清单过程中主要用于从宏观趋势上校验部门法的计算结果。

核算工业过程碳排放

工业过程碳排放指工业生产过程中由于化学反应导致的二氧化碳排放，参照国际主流做法，主要包括水泥、玻璃、合成氨、纯碱、铁合金及铝、镁和铅锌冶炼过程中的碳排放。主要做法是将工业原料消耗量与实测的单位原料消耗的排放因子相乘得到。以水泥生产过程碳排放的计算为例，其中，$C{E}_t$ 表示水泥生产（方解石煅烧的化学过程）中的碳排放量，$A{D}_t$ 为水泥产量数据，$E{F}_t$ 为排放因子。
$$C{E}_t=A{D}_t\times E{F}_t$$

基于以上公式（1）-（4），无论是能源利用还是工业过程的二氧化碳排放核算，均离不开对各种经济活动的活动水平或能耗的统计及对各种能源的碳排放因子参数的测度。在我国碳排放核算的实际工作中，各类煤炭消费统计及碳排放因子测度容易出现较大偏差，成为碳排放核算结果误差的主要来源。

碳核算有哪些公开数据库？

国际及国内典型碳核算基础数据库可以划分为三大类，详见下图。详细的数据条目列表可参见 附录。

中国国家权威部门公开的碳排放核算数据

《联合国气候变化框架公约》（以下简称《公约》）第4条及第12条规定，每一个缔约方都有义务提交本国的国家信息通报，全面阐述国家应对气候变化的各项政策与行动，并报告国家温室气体清单。

此外，根据2010年《公约》以及2011年《公约》缔约方大会通过的决定，中华人民共和国（以下简称“中国”）作为《公约》非附件一缔约方，应根据其能力及为编写报告所获得的支持程度，从2014年开始提交两年更新报告，内容包括更新的国家温室气体清单、减缓行动、需求和获得的资助等，并接受对两年更新报告的国际磋商与分析。

目前，中国国家信息通报以及两年更新报告中报告了中国1994年、2005年、2010年、2012年、2014年共五个年份的国家温室气体清单。但仍存在工作机制不完善、方法体系相对落后、能源消费及部分化石能源碳排放因子统计基础偏差大、碳排放核算结果缺乏年度连续性等现实问题，影响了国家发布的温室气体排放清单核算数据的权威性。

发达国家机构建立的国际碳排放核算数据库

基于长期开展的全球各国碳排放核算研究，目前已有约8个发达国家机构形成了覆盖全球各国的权威碳排放数据库，包括国际能源署 (International Energy Agency， IEA)、全球大气研究排放数据库 (Emissions Database for Global Atmospheric Research， EDGAR)、世界银行（World Bank， WB）、全球碳预算数据库（Global Carbon Budget， GCB）、世界资源研究所 (World Resources Institute， WRI) 的 Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) 数据库、美国橡树岭国家实验室 CO2 信息分析中心 (Carbon Dioxide Information Analysis Centre， CDIAC)、美国能源信息署 (U.S. Energy Information Administration， EIA)和英国石油（British Petroleum， BP）。

这些数据库核算结果已覆盖绝大部分国家的各类碳排放核算数据（比如，分行业、分燃料品种排放），并被各类研究机构广泛采纳、应用，至今已逐步形成了较为权威的国际话语权。

专家学者公布的碳排放核算数据

上述国际碳核算数据库为了解中国碳排放现状提供了有价值的参考，然而这类数据库无法对中国碳排放量进行足够准确的测算，原因在于：

• 首先，这些数据集采用了不同的核算范围、方法、数据源和参数，导致结果间的可比性较差，不同数据集的核算结果间差异常常超过20%；此外，已有研究发现，国际碳排放核算机构对中国碳排放的核算结果明显偏高。
• 其次，这些全球数据只提供了对中国总体排放量的估计，或至多细化到对少数行业和燃料品种排放量的估计，未提供中国省、市等地方行政单元按细分行业和燃料品种的详细排放清单。
• 最后，这些数据集没有发布用于计算的原始数据，使得排放核算值不透明且无法验证。

而，国内权威机构发布的碳排放核算清单历史连续性较差，难以就我国碳排放趋势拐点做出准确判断，也无法准确测算我国历史累计碳排放量、人均累计碳排放量等国际气候谈判中的重要依据。

因此，学者们在分析中国的碳排放模式时，在碳排放核算方面进行了大量的重复工作，一些典型的专家学者公布的碳排放核算数据库，包括中国碳排放数据库（Carbon Emission Accounts & Datasets, CEADs）、中国多尺度排放清单模型（Multi-resolution Emission Inventory for China，MEIC）以及全球基础设施排放数据库（Global Energy Infrastructure Emissions Database, GID）等。相比于国际碳排放核算数据库，这类数据库中核算中国碳排放量所采用的核算范围、方法、数据源和参数，更加符合中国行业部门能源消费情况，并可细化至中国各省市、区县，甚至网格化碳排放清单。

总体来说，目前碳核算公开数据库的碳排放数据一般更新至2018年，主要源于能源统计数据一般有至少2年的时滞，因而，对于2019年之后的国家层面总体碳排放数据估计需基于一定假设。

我国碳排放核算工作现状

我国国家温室气体清单编制主要参考 IPCC技术报告和方法指南，提交部门是生态环境部，清单编制活动主要是国家和省级温室气体清单编制，先后颁布 24个行业企业指南。

省级温室气体清单编制

省级温室气体清单编制则是以在 IPCC 方法指南的基础上由我国发改委气候司编写的 《省级温室气体清单指南》 （以下简称，《省级指南》）为指导，在广东、湖北、天津等七个省市进行试点编制。

《省级指南》完全是针对我国具体国情而编制的清单指南，主要表现在指南对于温室气体核算所使用的碳排放因子与IPCC指南中推荐的缺省排放因子不同。《省级指南》中给出的碳排放因子是针对我国国情进行修改，更加符合我国能源消耗结构具体情况。即使是没有给出具体的碳排放因子时，《省级指南》给出计算碳排放因子所需的具体数值以及核算步骤，这些具体数值也更符合我国国情。

城市温室气体清单编制

中国城市温室气体排放清单目前并未出台， 主要在学术研究层面，政府并未采用统一的标准对核算内容、核算方法等进行规范。目前已有的由地方主导编制的城市级温室气体核算方法指南包括：

• 深圳市的《组织的温室气体排放量化和报告指南》
• 上海市温室气体排放核算与报告指南（试行）
• 北京市企业（单位）二氧化碳排放核算和报告指南（2017版）
• 广东省市县（区）级温室气体清单编制指南

行业企业温室气体排放核算

行业企业指南主要参考《2006 年 IPCC 国家温室气体清单指南》和《省级温室气体清单指南》。2013、2014 和 2015 年国家发展改革委办公厅分别印发首批 10 个行业、第二批 4个行业和第三批 10 个行业企业温室气体核算方法与报告指南（试行）。

虽然上述24个行业的企业碳排放核算方法体系已经建立，然而全国性企业碳排放核算工作至今没有有效开展，各种碳排放实测技术的研发应用工作也进展缓慢。

批次	行业
首批	发电；电网；钢铁生产；化工生产；电解铝生产；镁冶炼；平板玻璃生产；水泥生产；陶瓷生产； 民航
第二批	石油和天然气生产；石油化工；独立焦化；煤炭生产
第三批	造纸和纸制品生产；其他有色金属冶炼和压延加工工业；电子设备制造；机械设备制造；矿山企业； 食品、烟草及酒、饮料和精制茶；公共建筑运营；陆上交通运输；氟化工；工业及其他行业

数据来源：东吴碳中和系列报告（七）碳如何核算？IPCC 方法学与MRV体系

综合来看，我国现有碳排放核算方法与国际基本接轨，但碳排放核算体系还不够完善，尤其是全国性企业碳排放核算工作尚未有效运转。由于历史数据的缺失、现有能源统计数据的偏差以及碳排放因子的调查统计差异等，导致我国碳排放核算结果仍存在较大差异，国家碳排放核算结果权威性尚待提高。

参考资料

• 李继峰, 郭焦锋, 高世楫,等. 国家碳排放核算工作的现状,问题及挑战[J]. 发展研究, 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.
• 东吴碳中和系列报告（七）碳如何核算？IPCC 方法学与MRV体系，2021年3月
• 碳排放如何核算？国内外温室气体核算体系（简介）

附录

以下列出上述介绍的碳排放核算基础数据库的代表性碳核算数据条目及其链接（部分数据下载需使用VPN），供有需要的读者朋友们参考：

数据库	数据条目	说明
国家信息通报	中华人民共和国气候变化第三次国家信息通报；中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报	2010年、2005年、1994年中国国家温室气体清单。
两年更新报告	中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告；中华人民共和国气候变化第一次两年更新报告	2014年、2012年中国国家温室气体清单。
国际能源署（IEA）数据库	CO2 Emissions from Fuel Combustion, IEA, 2020（1971-2019）	全球190个国家和区域由于化石燃料燃烧产生的碳排放，包括分燃料品种、行业的排放量，以及碳排放量的社会经济特征（人均碳排放量、单位GDP碳排放量等）。
美国能源信息管理局（EIA）数据库	International Carbon Emissions（1949-2018）	全球及各国家二氧化碳排放数据，包括煤、天然气、石油及其他液体燃料排放数据。
全球大气研究排放数据库（EDGAR）	Global Greenhouse Gas Emissions 全球温室气体的分国家和行业排放（1979-2018）；Global greenhouse Gas Emissions Gridmaps 全球温室气体的0.1°网格排放（1970-2018）	所有国家/地区的碳排放数据，并按主要排放源类别提供了排放量，并在全球范围内按0.1x0.1网格对空间进行了分配。
英国石油（BP）数据库	bp Statistical Review of World Energy June 2020	全球各国分能源类型储量、生产、消费及贸易数据，以及二氧化碳排放数据。
全球碳预算（Global Carbon Budget）数据库	全球分国家二氧化碳排放数据（1959-2018）	国家层面排放清单。
中国碳排放数据库CEADS	全球实时碳数据（2019/1/1-2021/4/30）	全球及主要国家逐日二氧化碳碳排量，可细分至电力、交通、工业、航空、居住、国际船运共六大行业部门。
	全国分部门核算碳排放清单（2000年-2018年）	我国逐年分部门（对应于国民经济核算中47个行业部门）能源消费及二氧化碳排放数据。
	中国30个省市的分行业碳排放数据（1997年-2018年）	我国30个省份逐年分部门（对应于国民经济核算中47个行业部门）能源消费及二氧化碳排放数据。
	中国县级尺度碳排放清单（1997年-2017年）	1997-2017年中国2,735个县的二氧化碳排放量估算值。
中国多尺度排放清单模型MEIC	中国大陆地区2008-2017年10种大气污染物及二氧化碳的分省和网格化排放	中国700多种人为源的10种主要大气污染物和二氧化碳的多尺度排放清单数据。
全球基础设施排放数据库GID	Global Carbon Grid 全球2019年分部门高分辨率二氧化碳排放数据	提供全球高分辨率（0.1°×0.1°网格）二氧化碳排放数据，包括电力、工业、居住、交通、船运、航空六大部门。
	GID-Power Emission Database；GID-Iron and Steel Emission Database；GID-Cement Emission Database	具体至工厂粒度的电力、水泥、钢铁等行业二氧化碳排放量。