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全球电力排放因子和电力碳足迹核算规则详解(完整版)

3060  · 公众号  ·  · 2025-02-02 11:29

正文

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3060

(罗云夫 2024年9月 [email protected]

编者按

本文作者在 2024 7 月《 生态环境部新规利空碳资产管理 》的文章中,预判了目前全国碳市场最新的电 - 碳脱钩政策。
想当初,发电集团碳资产管理公司将化石燃料排放因子的数据运作搞得有声有色,让我无限憧憬“……通过技术指导、数据把关、协调核查机构等方式,聚焦煤种、低位热值等核心问题,最终通过技术引领,共为……核减排放量 107 万吨。”
目前全国碳市场不计入电力间接排放的新规使电力相关的数据运作很难再创造价值,严重打击了本文作者的积极性。而且 9 26 日市场监管总局等部门发布的《碳排放计量能力建设指导目录( 2024 版)》也是对数据运作的沉重打击。所以《 电力排放因子和电力碳足迹核算规则详解 》这篇文章已经有些过时。
虽然本文也提出了产品碳足迹的数据运作思路 ,但是产品碳足迹目前还缺乏现实可行的商业模式,很多工作做的都不扎实,导致未来更难以发展出成熟的业务模式。
文章中还有一些内容不完善,但短期内本文作者的精力将转向 ESG Project2025 绿色金融领域。

摘要

本文回顾和总结了国内外共 20 套“电力排放因子”、“电力碳足迹”和“碳足迹”核算规则。研究发现, IEA GHG Protocol 和欧盟 CBAM 规则之间存在一定程度的互认,中国生态环境部最新的电力排放因子核算规则与 IEA 规则在一定程度上趋同,但具体核算方法未完全公开。以上各套核算规则之间的主要差异是发电设施的温室气体排放总量在发电量和供热量之间的分摊方式不同。
此外,适用于 CDM CCER 的“区域电网二氧化碳基准线排放因子”是另一种类型的排放因子核算规则,涉及边际排放 / 结果建模等抽象概念。
“电力碳足迹”与电力排放因子无直接关联,是一套独立的规则体系,核心要素是需要计入能源上游排放和电力设施 / 系统的碳足迹。
“产品碳足迹”目前国际上至少有 5 套规则体系,以 GHG Protocol Product Standard ISO14067 为主,但目前国际上有立法推动的其实是欧盟的 ILCD 系列规则。
本文的几个关键研究发现是:
1 )关于 CBAM 中绿电的认定,目前欧盟处于被动局面。而电池法案相关的绿电认定是纯粹的贸易壁垒措施,在欧盟内部也是。
2 )欧盟电池法案所引用的 ILCD 规则体系仍然不够成熟,欧盟正在从其他国家“借力”。
3 )对于国内出口企业,假碳足迹/ EPD的 认证或研究没有意义。对于各种涉贸易壁垒认证,“找谁做”比“做什么”更重要。
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1 中国电力排放因子

1.1 中国电力排放因子核算规则

根据 2024 4 12 日生态环境部、国家统计局《关于发布 2021 年电力二氧化碳排放因子的公告》(公告 2024 12 号)的附件《 2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》,中国区域电力平均二氧化碳排放因子计算规则如下:
此电力排放因子核算规则的关键要素是:
· Em r :区域电网 r 覆盖的地理范围内 发电产生的 二氧化碳直接排放量, tCO 2
· E r :区域电网 r 覆盖的地理范围内年度 总发电量 MWh
现在有两个关键问题:

1 )很多上网的电量来自热电联产机组,即发电又供热,这个“发电产生的二氧化碳”显然不应该包括供热导致的碳排放。但《 2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》并未给出热和电的碳排放分摊规则。
2 )工业企业自备电站大多“自发自用”,扣除电站的厂用电后,大部分电量供厂区生产。例如一个自备电站的总发电量有 7% 厂用电, 90% 供厂区生产,只有 3% 的极少电量上网。这种情况下,按照《 2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》规则的字面意思,哪怕这个自备电站几乎不向电网供电,核算区域电力排放因子时仍然要计入此自备电站的全部发电量和相应碳排放。
此外,还可能存在以下情况:

3 )现实中还存在工业企业余热电站的电量上网情况,这些“余热”来自化石燃料,目前的核算规则似乎不会计入这部分排放,否则就要考虑碳排放在电力、热力和各种工业产品之间分摊的棘手问题。而且现实中还存在上网的法人与电站法人不一致的情况,如果工业企业自备电站的一部分电借用余热电站法人的名义上网,如何处理目前也不清楚。
4 )相比之下,用“发电量”还是“供电量”作为电力排放因子的分子只是规则习惯问题,把规则说清楚就不会造成混乱情况。

1.2 热电联产机组热 / 电煤耗分摊规则

2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》并未给出热和电的碳排放分摊规则。在供热 / 供电煤耗分摊规则方面,目前中国存在很多套分摊规则,《热电联产机组供热煤耗计算方法分析》和《热电联产项目供热煤耗计算探讨》等论文介绍了一些规则,例如:
·供热煤耗反算法:包括直接反算法( DB 12/046.31 )和综合供热煤耗法(计基础 [2001]26 号)
·供热比分摊法:电力行业标准( DL/T 904
等等
此外,实践中还遇到过“政策性赋值法”,例如发改厅 [2012]1662 号等。

1.3 全国碳市场的发电和供热碳排放分摊规则

目前全国碳市场的发电企业会分别报告其各机组的和所有机组的“温室气体排放总量、发电量、供热量”。在《 2021 2022 年度全国碳排放权交易配额总量设定与分配实施方案(发电行业)》中,供电( tCO 2 /MWh )、供热( tCO 2 /GJ )数据的“平衡值”基于碳排放核查结果等因素得到,显然考虑了温室气体排放总量在发电量和供热量之间的分摊,但不确定具体分摊规则。
进一步调研《企业温室气体排放核算与报告指南 发电设施》的附录 E ,热电联产机组的碳排放分摊规则可能以《火力发电厂技术经济指标计算方法》( DL/T 904-2015 )为主,通过供热比来分摊发电和供热的碳排放,但此标准又提供了很多种供热比计算方式。

1.4 小结

关于中国电力排放因子具体核算规则的研究,还存在以下问题:
·目前找不到公开资料详细讲解;
·了解实际情况的机构和人不说;
·行业机构胡乱引用规则,不深挖细节;
·根本性问题不是“数据缺失”,而是基本核算规则都未完全公开,这些核算规则并不涉及任何敏感信息。
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2 IEA 电力排放因子

国际能源署( IEA )的电力排放因子数据库是国际上广泛认同的、并且有权威性的数据来源。 IEA 官网上的 Emission Factors: Database Documentation 2023 edition )介绍了其电力排放因子的核算规则(以下简称“ IEA 规则”)。
IEA 规则中的“ 4. Methodology: GHG/KWh Emission Factors” 介绍了热电联产机组( CHP )的碳排放分摊规则,其中关键内容是:
可见,对于供热碳排放, IEA 规则直接采用“政策性赋值”的方式, 将供热效率统一设定为 90% ,供热量除以 90% 就得到供热部分的 假定的 燃料输入能量。在核算电力排放因子时,从总的燃料输入的能量中扣除供热部分的假定燃料输入能量,就得到发电部分的燃料输入能量,再乘以相应的化石燃料排放因子得到发电部分的碳排放量,这种做法比较简单。
“将供热效率统一设定为 90% ”在 IEA 规则中被称作 fixed-heat-efficiency approach IEA 规则也提到了 Proportionality approach 的分摊方式,但不作为默认规则。(中国 DL/T 904 采用热电比的分摊方式似乎属于一种 Proportionality approach
关于电量上网情况, IEA 规则似乎不考虑一个电站的实际上网电量是多少,这与中国的《 2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》一样——哪怕这个电站几乎不向电网供电,核算区域电力排放因子时仍然要计入此电站的全部发电量和相应碳排放。与后文中提到的字面上的“电网排放因子”相比, IEA 的“电力排放因子”在数值上更差一些,这是因为上网电量通常来自装机容量大的机组,而几乎不上网的企业自备电站的装机容量普遍小、能效水平稍差。但核算某产品或工序的碳排放时,使用 IEA 口径的排放因子更合适,因为生产这些工业品的电更多来自企业自备电站,而不是电网购电。
此外, IEA Emissions Factors Database 是一个较权威的数据库,但是不向社会公开,要收费,约 4000-5000 人民币。跨国公司报告全球不同地区的电力范围 2 排放时,会使用 IEA 数据,但是使用 IEA 排放因子的公司可能无权限公开排放因子数据。例如 CDP 的《 2017 代表投资者和供应链成员气候变化报告指南》提到——在使用 IEA 数据的情况下,公司可以不提供排放因子数据,“排放因子”栏留白不填。但是,应填写完成其他所有栏。在“参考资料”中,将国际能源署( IEA )指明为数据来源。
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3 GHG protocol 范围 2 和范围 3 电力排放因子

3.1 范围 2 电力排放因子

GHG Protocol 核算规则( WRI 指南) A Corporate Accounting and Reporting Standard Corporate Standard )对于企业核算范围 2 排放中的电力排放给出了很多指导,但并未提出强制性的电力排放因子数据来源:
Scope 2 GHG emissions will primarily be calculated from metered electricity consumption and supplier-specific, local grid, or other published emission factors.
GHG Protocol 的配套计算工具默认使用 IEA 规则:
For more information on choosing emission factors, see the relevant GHG Protocol calculation tools available on the GHG Protocol website.
目前 GHG Protocol 官网已经不再提供电力排放因子,而是要从 IEA 购买:

3.2 / 电碳排放量分摊

GHG Protocol 核算规则中的配套指南 Allocation of GHG Emissions from a Combined Heat and Power (CHP) Plant 为热 / 电碳排放量分摊提供了指导。此指南与其他 GHG Protocol 规则一样,提供了很多种计算方式但并不做强制性要求。
GHG Protocol 的规则体系下, CHP emission allocation methods 被分为三大类:
1 Efficiency method: GHG emissions are allocated based on the energy inputs used to produce the separate steam and electricity products.
效率法:根据用于生产单独蒸汽和电力的能源投入进行分配。
2 Energy content method: GHG emissions are allocated based on the energy content of the output steam and electricity products
内能法:根据输出蒸汽和电力的内能进行分配。
3 Work potential method: GHG emissions are allocated based on the energy content of the steam and electricity products.
做工潜能法:根据蒸汽和电力的内能分配温室气体排放量。
此外,指南还提供了其他维度的分配规则:
按经济数据分摊: The economic value of the steam and electricity products
不计蒸汽排放: Allocating 100% of GHG emissions to electricity production (steam production is emissions free)
不计发电排放: Allocating 100% of GHG emissions to steam production (electricity production is emissions free)
蒸汽效率赋值: Allocating savings to electricity production (electricity emissions = total emissions – emissions from conventional steam production; steam emissions = emissions of conventional steam production)
发电效率赋值: Allocating savings to steam production (steam emissions = total emissions – emissions from conventional electricity production; electricity emissions = emissions of conventional electricity production)
合同赋值: Allocating emissions according to a contractual agreement or other understanding between the affected parties.
回顾 IEA 规则,在 GHG Protocol 的规则体系中:
IEA 规则 = 效率法 + 蒸汽效率赋值

3.3 电力传输与分配( T&D )排放

GHG Protocol 对于电力的传输与分配( T&D ),有“生产排放因子( EFG )”和“消耗排放因子( EFC )”等概念。在 Corporate Standard 中, T&D 损失导致的碳排放通常计入电力公司的范围 2 排放:
但是,终端用户可在范围 3 “生产输配系统消耗的电力”科目下报告输配系统消耗的电力所产生的排放量。并且存在生产排放因子( EFG )和消耗排放因子( EFC )的概念。 GHG Protocol 推荐使用 EFG ,即排放因子不计入电力 T&D 损失,这与 IEA 和中国的电力排放因子核算规则一样。

3.4 范围 3 电力排放因子

GHG Protocol Corporate Value Chain (Scope 3) Standard 中,电力 T&D 属于范围 3 排放。
但实践中较少有企业真去核算 T&D 损失,国际上只有个别 NGO 发布了相关数据( Scope 2+3 排放因子),理论上可以用于企业的 ESG 报告中。近年欧盟政策只关注上图 a b 两类排放,特别是能源领域甲烷排放。
GHG Protocol 给出了清晰的案例讲解,对于电力传输与分配( T&D )损失:
·电力公司计入其范围 2 排放。
·终端用于计入其范围 3 排放。
·能源开采、加工和运输的排放(能源上游排放),按用电量分摊至电力公司和终端用户的范围 3 排放中。

3.5 NGO Scope 2+3 电力排放因子

因为 GHG Protocol 的范围 2 3 电力排放因子使用场景少,所以不常见。但有个别国际组织发布了全球 Scope2+Scope3 电力排放因子数据库,排放因子的核算规则与 WRI 指南一致,例如 Climate Transparency 发布了 Emission intensity of the power sector in the G20, 2018

英国 Carbonfootprint 公司发布了 2023 Country Specific Electricity Grid Greenhouse Gas Emission Factors

需要注意的是,不包括能源上游排放的 Scope3 电力排放因子仍然不属于“电力碳足迹”。电力碳足迹至少得考虑“能源上游排放”。

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4 英国电力排放因子

英国政府部门 Department for energy security and net zero 发布了 2024 Government Gas Conversion Factors for company reporting - Methodology Paper for Conversion factors ,使用了不同的电力排放因子概念。

4.1 直接排放因子( Scope 2+3

GHG Protocol 规则一致,同时计入能源使用过程中的 CH4 N2O 排放。

4.2 间接排放因子( WTT

英国使用 Well-To-Tank 的概念 (WTT i.e. upstream emissions from the production of fuel or electricity) ,来表示能源上游排放。

4.3 Scope 2+3+WTT 电力排放因子 / 电力碳足迹

英国 Carbonfootprint 公司发了各国的各国的 Scope 2+3+WTT 电力排放因子数据库 COUNTRY SPECIFIC ELECTRICITY GRID GREENHOUSE GAS EMISSION FACTORS – 2024 。因为计入了能源上游排放,此数据库可以用于核算产品碳足迹。
但是此数据库未计入电力设施生产(例如生产光伏和风电设备)的碳排放,与其他电力碳足迹不同。
因为时间有限,英国 Carbon Footprint Ltd 和相关 NGO 的背景还未作深入调研。

4.4 / 电分摊规则

对于热电联产的热 / 电碳排放量分摊,英国规则使用了三种规则:
不同的热 / 电分摊规则有不同的电力排放因子核算结果:
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5 欧盟 CBAM 规则
CBAM 2 大类电力排放因子,分别用于计算钢、铝、水泥等产品的“产品隐含电力间接排放”和电力出口欧盟的“电力间接排放”。具体规则详见欧盟 CBAM 官网的《欧盟以外设施经营者实施碳边境调节机制( CBAM )的指导文件》( CBAM 指南,中文版)。

5.1 CBAM 产品隐含电力间接排放( emission factor for electricity

对于中国向欧盟出口商品的隐含间接碳排放,此电力排放因子在 CBAM 规则中被称作 emission factor for electricity
CBAM 指南对于“从电网获得的电力的排放系数”提出“默认方法是使用欧盟委员会在 CBAM 过渡登记系统上提供的默认系数,即根据国际能源署( IEA )的数据得出的原产国电网平均排放系数。”
除了 CBAM 指南外, Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM)Questions and Answers - Last updated on 28 February 2024 对于电力间接排放的计算做了大量澄清。过渡期内, CBAM 默认使用 IEA 规则和 IEA 的数据库:

5.2 CBAM 电力出口欧盟( CO2 emission factor for electricity

向欧盟直接出口电力所使用的排放因子,在 CBAM 规则中被称作 CO 2 emission factor for electricity
emission factor for electricity 概念的区别如下:
欧盟对于上述两种排放因子使用实测值都提出了较苛刻的条件(虽然看起来不复杂),使出口国企业难以使用实测排放因子。例如英国的风电出口欧盟也要使用默认排放因子,英国机构也做了相关研究( ECA-UK ):

5.3 CBAM 热电联产碳排放量分摊规则

CBAM 的热电联产碳排放量分摊规则比较奇怪,根据 CBAM 指南中文版 P137
热电联产机组燃料总投入的排放量按照第 6.7.4 节所述的方法进行分摊,以得出由热和电力产生的排放量。
6.7.4 热电联产规则”的分摊规则是( P140 ):
(a) 报告期内向热电联产投入的燃料总量
(b) 热电联产产生的热量
(c) 热电联产产生的电力
(d) 热电联产的总排放量
(e) 报告期间热量和电力的平均效率
(f) 设计或标准效率:如果对作为经营者的您而言,分开确定热量和电力的效率在技术上不可行,或者会产生不合理的成本,则应使用基于制造商技术文件的数值(即设计值)。如果该等值也不存在,则可在以下计算中使用 55% (热量)和 25% (电力)的保守标准效率值。(可见 CBAM 也会使用政策性赋值的方式)
(g) 参考效率
(h) 随后,按照以下公式计算热量和电力的归因系数
(i) 与热电联产相关的可测量热量和电力的特定排放系数
初步研究发现, CBAM 规则与中国的 DL/T 904 并不矛盾,但不清楚两套规则的“互操作性”( interoperability )如何。
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6 欧盟 EU ETS 规则

因为 CBAM 规则受限于贸易规则,所以原则上欧盟对于 CBAM 核算规则的严格程度不会超过欧盟本土的碳市场( EU ETS )。 EU ETS 不计入电力间接排放,电力行业的碳排放也已经全面取消免费配额,所以 EU ETS 不存在、也不需要“电力排放因子”的概念。
所以 EU ETS 不存在电力排放因子的概念。

然而, EU ETS 的热力是有免费配额的,而且热力在 EU ETS 内外不同主体之间的输送也存在各种各样的复杂情况,不同主体享受不同的免费配额基准值,所以 EU ETS 发布了一系列规则,侧重热力输送。
(在 EU ETS CBAM 的话语体系下,热力排放属于“直接排放”,例如在 CBAM 指南中:“直接排放”指商品生产过程中的排放,包括生产过程中制热和制冷的能耗所产生的排放,不论制热和制冷的地点位于何处。)
EU ETS 的热力免费配额分配规则详见免费配额法规( FAR )下的配套指南:
GD2 Guidance on determining the allocation at installation level
GD4 Cross-Boundary Heat Flows
近期欧盟还对 EU ETS 的免费配额分配规则进行了更新,增加了 impact of the CBAM on (sub-)installation level allocation 等内容。(与电力排放因子无关)
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7 美国 EPA 排放因子( IPCC 口径)

美国发布了 Emission Factors for Greenhouse Gas Inventories ,用于核算各州的温室气体清单,数据来源是 IEA
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8 美国 EPA 排放因子( eGRID data

美国 EPA eGRID 平台还发布了 The Emissions & Generation Resource Integrated Database——eGRID Technical Guide with Year 2022 Data ,所使用的规则比较奇怪,似乎采用自下而上的方式,通过核算每个发电设施层面的碳排放,得到区域的电力排放因子,并且采用了与 IEA 不同的热 / 电分摊规则。
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9 CDM CCER 的区域电网二氧化碳基准线排放因子

9.1 OM 排放因子计算

“减排项目区域电网基准线排放因子”是来自清洁发展机制( CDM )的概念,目前中国的 CCER 也使用此概念。 CCER 使用的核算规则是《电力系统排放因子计算工具》( 07.0 版),此规则与 CDM 的指南 Methodological tool: Tool to calculate the emission factor for an electricity system (Version 07.0) 一致。

此处以“电量边际排放因子( OM )”为例讨论。对于 CDM 的电力排放因子,中国选择使用其中的 simple OM emission factor 中的 Option B: Calculation based on total fuel consumption and electricity generation of the system

简单 OM 方法,即对服务于电网系统的除低成本 / 必须运行机组(注:调入电量也当作一个低成本 / 必须运行机组来对待)外的其他所有发电机组,以其供电量为权重,计算它们单位供电量排放因子的加权平均值为 OM 因子。计算方法如下:

因为中国选择了 CDM 规则中的 simple OM 方式,低成本 / 必须运行机组被设定为可再生能源 + 核能,不需要论证。

需要注意的是, OM 排放因子的分母是“供给电网的总电量 (MWh) ”, 而不是机组总发电量或供电量 。这与中国《 2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》和 IEA 规则不同。
还是以工业企业自备电站为例,一个自备电站的总发电量有 7% 厂用电, 90% 供厂区生产,只有 3% 的极少电量上网。这种情况下,按照《 2021 年电力二氧化碳排放因子计算说明》规则的字面意思,哪怕这个自备电站几乎不向电网供电,核算区域电力排放因子时仍然要计入此自备电站的全部发电量和相应碳排放。 IEA 规则也是如此。
然而, OM 排放因子只考虑“供给电网的总电量”,即示范案例中上网的那 3% 的电量和相应碳排放。所以,如果一个自备电站的发电量几乎不上网,那么它在 OM 排放因子核算过程中的权重应该很少,对核算结果的影响微乎其微。
电力排放因子和 OM 排放因子核算规则文本对比:
从字面上看, CCER 的《电力系统排放因子计算工具》( 07.0 版),与 CDM 指南 Methodological tool: Tool to calculate the emission factor for an electricity system (Version 07.0) 的表述是完全一致的,但是与电力排放因子的核算规则明显不同。
理论上看,“供给电网的总电量 (MWh) ”和“ Net electricity generated and delivered to the grid ”不应计入自备电站“ 90% 供厂区生产”的那部分未上网电量。
总之, OM 排放因子更像一种字面意义的“电网排放因子”,虽然“电网排放因子”和“电力排放因子”这两种表述通常是一个概念。

9.2 OM 排放因子计算实践

在《电力系统排放因子计算工具》( 07.0 版)的“ 4. 计算过程及中间表单”即生态环境部使用的数据来源中, OM 计算使用的似乎是全部的“火力发电量”和“火力供电量”,自备电站自发自用(未上网)部分的电量也已经包含在核算范围内
Ecoinvent 碳足迹数据库似乎也是这样(使用“边际”概念)——理论上不计入未上网电量,但因为一些国家(含中国)以 IEA 数据为基础,实际上可能计入了未上网电量。

9.3 BM 排放因子计算

BM 排放因子是一种假设情景,隐含的假设是“未来新建电站的能效 / 碳排放水平越来越好”。
此外, CDM CCER 还使用“边际排放因子”这种抽象概念,但没有给出清晰易懂的解释。但是 CDM CCER 使用的理念和术语,与 Ecoinvent 碳足迹数据库的电力碳足迹所用规则相似,后文会介绍。欧盟的 ILCD 规则对于“边际”给出了较易懂的解释,“边际”这个概念与“ Consequential 模型”有关,可简单理解为是考虑各种经济 / 人为因素后的假想情景,与之对应的是“ IPCC 口径”或“ Attributional 模型”。
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10 欧盟环境署( EEA )电力排放因子

欧盟环境署( EEA )在其网站上发布了 Greenhouse gas emission intensity of electricity generation in Europe ,可用于国家温室气体清单核算( IPCC 口径)。 EEA 使用了 IEA 核算规则,并且与 IEA 一样将锅炉热效率赋值为 90% 以分摊供热和发电排放;数据来源上, EEA 使用 Eurostat (欧盟统计部门)的统计口径( SNA )数据。
严格来说,统计口径数据属于国民经济核算( SNA )规则体系,与 IPCC 国家温室气体清单规则体系有微小差异。关于规则差异的介绍可参考欧盟的 Manual for air emissions accounts
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11 欧盟 JRC 电力排放因子(涉及电力碳足迹)

欧盟 Joint Research Centre JRC )是欧盟政府的技术支撑机构,其研究报告直接支持欧盟的政策设计。 JRC 发布了 Covenant of Mayors for Climate and Energy: Greenhouse gas emission factors for local emission inventories 2024 ),用于支持区域的温室气体清单核算。
通常情况下,国家层面的温室气体清单不需要考虑电力间接排放。但是在微观层面,一个城市 / 区域的直接碳排放很少,其排放主要来自外部购电,所以 JRC 提供了欧盟各成员国的电力排放因子。
JRC 排放因子分 3 种类型:
1 IPCC-CO2
2 IPCC-CO2eq IPCC-GHG
3 LC approach EF LC 电力碳足迹)
其中的( 1 IPCC-CO2 和( 2 IPCC-CO2eq (考虑甲烷和氧化亚氮,也称 IPCC-GHG )与美国 EPA Emission Factors for Greenhouse Gas Inventories 的温室气体清单电力排放因子使用同样规则,并且 IPCC-CO2eq 关于甲烷和氧化亚氮的排放使用 IPCC Tier 1 缺省值。
其中的( 3 LC approach EF LC )是真正意义上的电力碳足迹。
欧盟 JRC 排放因子( IPCC-CO2eq )与欧盟 EEA 排放因子的核算规则一致但结果不同,区别在于 JRC 的数据来源是 IEA ,而 EEA 的数据来源是欧盟统计部门。
此规则下的 LC approach EF LC )引用 Ecoinvent3 数据库,要考虑能源上游排放、可再生能源电力设施生产建设的碳足迹,所以数值较大。 EF LC 比普通的电力排放因子( IPCC-CO2 )高 10%-30% 都很正常,国内一些人认为欧盟使用了老旧的电力排放因子,导致中国产品的电力间接排放过高,这种认识是不正确的。
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12 Ecoinvent3 电力碳足迹

对欧盟 JRC EF LC 电力排放因子的数据来源进行溯源,数据来源是 Ecoinvent3 数据库和 The International Journal of Life Cycle Assessment 上的文章 The ecoinvent Database version 3 (part I): Overview and methodology
Ecoinvent3 数据库的规则进一步溯源,其核心规则是 Ecoinvent 官网上的 System Models ,对于电力使用“ Marginal” Supply in Electricity ,具体规则来自 The integration of long-term marginal electricity supply mixes in the ecoinvent consequential database version 3.4 and examination of modeling choices 。对于中国等国的电力数据, Ecoinvent3 IEA 数据为基础(再进一步的内容就找不到了)。
值得关注的是 Ecoinvent3 的电力碳足迹使用“边际( marginal )”这个很抽象的术语( CDM OM 也使用“边际”的概念)。在 ILCD 的概念体系下,此概念属于“ Terms and concepts: Consequential modeling” ,是一种纳入经济和政策等因素的预测情景。
可参考 ILCD Handbook
Terms and concepts: Consequential modelling
还可以参考其他文献:
Attributional and Consequential Life Cycle Assessment
https://www.intechopen.com/chapters/69212
实践中这些所谓“边际( marginal )”的概念没有意义,所使用的各种假设 / 预测根本不靠谱。还是 IPCC 口径 /Attributional modeling 好用。
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13 美国 NREL 碳足迹

美国国家可再生能源实验室( NREL )的研究报告 Life Cycle Greenhouse Gas Emissions from Electricity Generation: Update 是一个精简的碳足迹研究报告,对比分析了不同电力系统(风、光、水、地热、煤、核等)的全生命周期碳排放。再通过全生命周期总发电量可得到电力碳足迹( EF LC )。
需要注意的是,上游排放不仅要考虑能源开采的碳排放,还需要计入电站设施生产和建设的碳排放(行业惯例是只计入非化石燃料电站的)。
此外, NREL 也有自己的碳足迹数据库,但此文章的数据核算并未依赖数据库。还需要了解的是,对比不同类型能源发电,需要考虑电力系统的特性,例如超过 1000MW 装机容量的可再生能源电站才能部分替代一个 300MW 煤电机组,这在建模中要充分考虑(国内估计也没人正经做 LCA 研究)。
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14 IEA 试行规则 Life cycle Upstream Emission Factors 2023 (Pilot Edition)

IEA 发布了 Life cycle Upstream Emission Factors 2023 (Pilot Edition) - Database documentation ,计入了能源上游排放,并与美国 NREL 的工作相协调。但这个材料没人用,没什么影响力。
IEA 的数据可以直观的看出各国大致的 EF LC 水平。
(此 IEA 规则计入了可再生能源电站生产过程的排放,但不计入电网建设的排放,与欧盟 JRC 口径的 EF LC 数据相似)
此报告还对比了 IEA 口径数据与英国口径数据(见前文“英国电力排放因子”)的区别。
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15 欧盟电池法案规则下的“电力碳足迹”

国内电力碳足迹这一话题与欧盟电池法案相关。初步调研发现,欧盟电池法案所使用的是“电力碳足迹( EF LC )”,其数据来源是欧盟 LCDN 平台上的 ILCD 数据:
欧盟电池法案相关的具体核算规则有 2 个,分别是 JRC 研究报告和补充法案:
· JRC 研究报告 : Rules for the calculation of the Carbon Footprint of Electric Vehicle Batteries (CFBEV)
·补充法案: supplementing Regulation (EU) 2023/1542 (征求意见稿,未正式通过)
其,《补充法案》在 JRC 研究报告的基础上编制,都要求使用生命周期电力排放因子 EF LC ,并要求使用欧盟 LCDN 平台下的 ILCD 系列规则。各套规则之间的关系如下:
关于电力碳足迹:
因为碳足迹使用的是“生命周期电力排放因子( EF LC )”,要计入化石燃料的上游排放(开采过程中的甲烷逸散等),也要计入光伏风电设备生产过程的碳排放,所以数值比普通的排放因子高 10%-30% 都很正常。至于什么计入、什么不计入,属于碳足迹数据库的隐含规则。国内一些人认为欧盟使用了老旧的电力排放因子,导致中国产品的电力间接排放过高,这种认识是不正确的。
对于中国的化石燃料上游排放,既然行业内认为 CCER 方法学《煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用》减排潜力很大,那么也就证明目前排放量确实很大。近期美欧搞的能源领域甲烷控排立法、加强全球能源上游甲烷排放监测,就与此相关。
关于绿色贸易壁垒:

欧盟电池法案下的碳足迹属于准入性要求,这与欧盟碳关税 CBAM 可以“花钱消灾”不一样。并且电池法案无法通过签署 PPA (电力购买协议)购买绿色电力来降低碳足迹,对于电力排放因子高的国家严重不利。对于中国企业来说,降低碳排放远远不够,必须使自己的产品碳足迹低于欧盟国家才行。强烈建议国内电池企业去学习一下欧盟空调制冷剂行业的 GWP 值准入政策,明白哪些事做了也没用。
欧盟电池法案的“电力碳足迹”是纯粹的贸易壁垒政策,在欧盟内部也是一样。近期德国和欧盟的汽车行业组织对于无法通过使用绿电降低碳足迹提出了抗议(目前此政策对法国有利),未来存在政策调整的可能。但是,电力碳足迹要考虑可再生能源电站的排放,核算上存在技术难度,欧盟的碳足迹数据库也不够完善(不像 CBAM 中的绿电认定那么容易)。
欧盟各国的 EF LC (下图的数据来源可能不适用于电池法案):
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以上就是全部电力排放因子和电力碳足迹核算规则

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后面是国际上几套碳足迹核算规则的简单介绍。

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--- 产品碳足迹核算规则

欧盟电池法案的补充法案征求意见稿和 JRC 研究报告所使用的碳足迹核算规则与 PAS2050 GB/T24067/ISO14067 GHG Protocol 有区别,使用了大量不常见的术语,导致本作者的学习过程很费力。这些规则的学习难点是:
每套规则都包含大量抽象术语。
不同规则体系对于相同 / 相似概念使用了不同的术语来表示,或者同一个术语在不同规则体系中有不同含义。
同一个术语有不同的中文翻译。
例如, GHG Protocol 中的“系统扩展”在其他规则中也叫做“替代或避免负担法”(例如使用相似产品数据)。然而 ISO14067 的“扩展产品系统”,指的是“使其包括共生产品相关的附加功能”,这在 GHG Protocol 中叫做“重新定义功能单位”。此外, Cut-off 这一术语在不同规则体系内也有不同含义。欧盟 JRC 研究报告中的 Cut-off Ecoinvent 规则体系下的概念相似,把可再生原材料的排放 cut-off ,而不是 ILCD 规则下的因为排放量小而忽略不计的 cut-off 。总之,各套碳足迹规则体系中的术语如果深挖,会发现大量概念错位的情况:
这种情况下,就需要使用“文本分析”手段来识别规则背后的编写者和推动者,看看这些规则分别属于“哪个山头”。
“文本分析”通过研究不同规则体系内的特定术语、概念、词汇使用频率和习惯,来识别不同规则背后的编写者,和规则之间的联系。类似于通过口音和方言识别人的籍贯。
研究发现,欧盟建立了一个自己的碳足迹规则“小圈子”:
欧盟正在通过电池法案,推行自己的 ILCD Handbook 系列规则和 LCDN 平台下的 ILCD 数据库。对于电池产品,最终要形成类似 EN15804 这样的 ILCD 数据库。而 ILCD 数据库对于其他数据库是单向兼容的。目前 LCDN 基本是个空架子,后续的大量工作需要中国方面出钱、出力、出数据。
此外,在 JRC 研究报告和补充法案征求意见稿的编写过程中,欧盟借调了 Ecoinvent 的人,或习惯使用 Ecoinvent 数据库的人来干活,可发现欧盟研究报告和法案中关于碳足迹的术语和概念尚未统一,导致相关政策在技术层面并不完善。碳足迹核算规则比 CBAM/ 碳市场规则复杂的多,未来如何把复杂的技术规则转化成严密的政策,对于欧盟政府是个挑战。
各套碳足迹核算规则的简要介绍如下:
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16 欧盟ILCD规则

ILCD 是欧盟自己的碳足迹核算规则:
International reference life cycle data system (ILCD) handbook - General guide for life cycle assessment: detailed guidance
这套规则可以认为是






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