清华大学刘竹研究团队：面向碳中和的近实时碳排放量化技术丨Engineering

温室气体排放清单一直是气候模型构建、各国减排政策制定及国际谈判的重要科学基础。中国目前仍然是世界领先的能源消费国和二氧化碳排放国。中国政府长期高度重视碳排放的统计工作，在2020年9月明确提出了“碳中和”目标，这对碳排放核算和监测方面数据的及时和准确性提出了更高的要求。

目前常用的三种核算方法各有其优缺点。生产端碳核算方法适用范围广，但因为统计数据可获取性等原因，核算数据以年度进行统计，且往往有一年的滞后；排放因子有一定的不确定性，难以验证核算结果，因此难以支撑细粒度研究。消费端碳核算方法普及率高，但对数据质量要求高，且数据源发布有一定时滞性，时空分辨率较低。实测式碳核算方法准确率较高，但需要对碳排放进行持续、高覆盖率的监测，现有相关技术难以实现经济有效的大规模追踪。

因此， 清华大学的刘竹等研究人员介绍了一种全球近实时碳排放量化核算体系 。在克服了上述核算方法面临的技术问题的同时，该体系可以以天（小时）尺度对全球碳排放开展实时且高频率的监测，生成一套全球主要国家分部门逐日碳排放量数据集。

全球各个国家的碳排放主要来源六个部门：电力、工业、居民消费、地面交通、航空、海运。部门的活动数据即为与相应部门能源消费量相关的、可表征部门生产真实活动强度的数据。部门碳排放因子取决于部门的燃料消费结构和燃料碳排放因子，由于燃料碳排放因子在一定时间内保持稳定，因此部门碳排放因子假设保持不变，在不确定性计算中考虑该假设的不确定性。方法上，基于部门排放因子不变的假设，近实时碳排放量化核算体系进一步提出了一套基于部门实时活动数据的碳排放核算方法。首先，实时采集公开且实时更新的各类部门活动数据。例如，电力部门碳排放的主要来源是火力发电过程中的化石燃料排放使用，如煤炭、石油和天然气，因此可使用火力发电量（或发电量）来表征电力部门的活动数据；地面交通部门碳排放的主要来源是汽车消费油品等化石燃料，因此可用车流量来表征地面交通部门的活动数据。最终可以得到全球主要国家分部门的逐日碳排放量。

相较于当前碳核算方法，近实时碳排放量化核算体系具有以下优势：能够计算出具有天尺度分辨率的分部门（亚部门）碳排放清单数据，并将碳排放数据的更新和发布能力提升到近实时的水平。

截至目前，该量化核算方法已被广泛应用于碳排放动态监测及新冠疫情影响研究。对全球主要国家的碳排放近实时监测表明，相较于2019年同期，2020年上半年全球二氧化碳排放量减少了8.8%（−1551 Mt CO ₂ ）。基于美国州级近实时碳数据，报道了2019年1月至2020年12月的每日化石燃料碳排放数据以及新冠疫情对美国碳排放的影响。结果显示，新冠疫情剧烈但短暂地降低了碳排放，具体幅度因各州公共卫生政策严格程度存在较大差异。中国省级近实时数据库追踪了电力、工业和交通三个部门二氧化碳排放的动态变化趋势，结果表明省级电力部门碳排放具有明显的季节特征，工业部门在长江以南以北的趋势差异明显，交通部门受节假日影响较大。针对交通部门的细分研究显示，2020年上半年交通部门碳排放经历了快速下降后反弹的过程，其后第二波疫情造成了又一波减排。未来，随着监测机制和方法论的理解加深，该技术的不确定性问题可以得到一定改善，也可能在如下方面得到进一步发展：基于消费端的近实时碳排放量化核算以及以更高时空分辨率捕捉涵盖产品生命周期过程的国际贸易所带来的隐含碳排放流动；开展基于卫星数据的“从上到下”数据和方法的对照研究。总之，近实时碳排放量化核算体系将在气候变化应对和国家碳中和进程中发挥更多的作用。

近实时碳排放系统框架

以上内容来自： Zhu Liu, Taochun Sun, Ying Yu, Piyu Ke, Zhu Deng, Chenxi Lu, Da Huo, Xiang Ding. Real-time carbon emission accounting technology toward carbon neutrality, Engineering (2022). 

DOI: https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.12.019.