一、主要的碳核算方法
碳核算最主要的形式可以被分為基于測量和基于計算兩種方式,具體從現有的溫室氣體排放量核算方法來看,主要可以概括為三種:排放因子法、質量平衡法、實測法。
1、排放因子法(基于計算)
排放因子法是適用范圍最廣、應用最為普遍的一種碳核算辦法。根據IPCC提供的碳核算基本方程:
溫室氣體(GHG)排放=活動數據(AD)×排放因子(EF)
其中,AD是導致溫室氣體排放的生產或消費活動的活動量,如每種化石燃料的消耗量、石灰石原料的消耗量、凈購入的電量、凈購入的蒸汽量等;EF是與活動水平數據對應的系數,包括單位熱值含碳量或元素碳含量、氧化率等,表征單位生產或消費活動量的溫室氣體排放系數。EF既可以直接采用IPCC、美國環境保護署、歐洲環境機構等提供的已知數據(即缺省值),也可以基于代表性的測量數據來推算。
該方法適用于國家、省份、城市等較為宏觀的核算層面,可以粗略的對特定區域的整體情況進行宏觀把控。但在實際工作中,由于地區能源品質差異、機組燃燒效率不同等原因,各類能源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。
2、質量平衡法(基于計算)
質量平衡法可以根據每年用于國家生產生活的新化學物質和設備,計算為滿足新設備能力或替換去除氣體而消耗的新化學物質份額。對于二氧化碳而言,在碳質量平衡法下,碳排放由輸入碳含量減去非二氧化碳的碳輸出量得到:
二氧化碳(CO2)排放=(原料投入量×原料含碳量-產品產出量×產品含碳量-廢物輸出量×廢物含碳量)×44/12
其中,是碳轉換成CO2的轉換系數(即CO2/C的相對原子質量)。采用基于具體設施和工藝流程的碳質量平衡法計算排放量,可以反映碳排放發生地的實際排放量。不僅能夠區分各類設施之間的差異,還可以分辨單個和部分設備之間的區別。尤其當年際間設備不斷更新的情況下,該種方法更為簡便。一般來說,對企業碳排放的主要核算方法為排放因子法,但在工業生產過程(如脫硫過程排放、化工生產企業過程排放等非化石燃料燃燒過程)中可視情況選擇碳平衡法。
3、實測法(基于測量)
實測法基于排放源實測基礎數據,匯總得到相關碳排放量。這里又包括兩種實測方法,即現場測量和非現場測量。
現場測量一般是在煙氣排放連續監測系統 (CEMS)中搭載碳排放監測模塊,通過連續監測濃度和流速直接測量其排放量;非現場測量是通過采集樣品送到有關監測部門,利用專門的檢測設備和技術進行定量分析。二者相比,由于非現場實測時采樣氣體會發生吸附反映、解離等問題,現場測量的準確性要明顯高于非現場測量。
美國推廣實測法的力度最高,早在2011年就開始了碳排放測量的強制安裝:美國環保署在2009年《溫室氣體排放報告強制條例》中規定,所有年排放超過2.5萬噸二氧化碳當量的排放源自2011年開始必須全部安裝煙氣連續在線監測系統(CEMS)并在線上報美國環保署。歐盟委員會自 2005 年啟動歐盟碳排放交易系統并正式開展監測 CO2 排放量,但目前23個國家中僅155個排放機組(占比1.5%)使用了CEMS(連續監測系統),主要有德國、捷克、法國。中國火電廠基本已安裝了 CEMS,具備使用 CEMS 對 CO2 排放量進行監測的基礎。
首先,要針對復合材料產品生產企業,制定碳排放核算與報告要求的標準。復合材料行業產業鏈綿長,上游主要為原材料的供應,中游為復合材料加工過程,下游為各應用市場,每個環節細分板塊眾多。以上游為例,原材料碳核算的標準,及碳排放因子的確定,是復合材料碳核算標準的先決條件,其可采信程度直接影響下游標準的質量。
其次,針對不同復合材料制品,碳足跡標準的側重點有較大差異。此外,產品的工藝路線繁多,即使是不同工藝的同類型產品,碳足跡的計算也不盡相同。裝備薄弱,自動化水平低也是導致低能源效率,產生浪費,增加碳排放的一個痛點,這在傳統復合材料生產工藝中表現突出。
三、標準發布實施的驅動作用
碳排放核算與報告要求及產品碳足跡標準的發布實施,將鼓勵企業從以下幾個方面,關注和調節生產經營活動的碳排放,以適應標準的要求。
1、 使用生物基或可降解原輔料
不同纖維、基體的類型和制造工藝,對應的內含能源有很大的不同。用天然植物纖維替代傳統玻璃纖維,或開發新型的生物樹脂基體或熱塑性樹脂,可以有效降低材料內含能源,是減少復合材料制造型企業碳排放的一個思路。
2、 清潔能源替代(提高“綠電”比例)
例如,采用屋頂光伏改造(BIPV光伏建筑一體化)是適合于復合材料生產制造企業最理想的可持續再生能源發電方案。光伏電站主體部分壽命30年,且發電光照不受人為影響,社會發展電力需求強勁增長,收益穩定可靠。
3、 提高設備自動化、智能化水平
提高設備的自動化、智能化水平是關鍵。首先,要用自動化機器,盡可能替代生產加工環節涉及到人為控制操作的環節,精簡工廠的人員編制,不僅可以節約大量成本,還可以有效控制手工環節出現的錯誤和誤差,從而間接控制二氧化碳的排放量。
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為更好支持我國“雙碳”目標實現,貫徹落實國務院《2030年前碳達峰行動方案》和《國家標準化發展綱要》的要求,推進復合材料行業碳排放管理相關標準的研究,積累行業碳中和數據和核實方法,標準化技術委員會結合復合材料的行業特點,確立了針對不同細分領域,建立系列全生命周期內碳足跡的追溯和管控標準,為行業綠色低碳的發展貢獻力量。
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