碳排放核算中基于工業互聯網標識解析的數據標識方法的應用

摘要：隨著全球氣候變化的挑戰加劇，我國設立了2030年實現碳達峰和2060年實現碳中和的目標。為實現“雙碳”目標，需要改進現有的碳排放核算體系，尋找更準確、可追溯的碳排放核算方法。工業互聯網標識解析技術，因其在數據標識和追溯方面的優勢，提供了改進碳排放監測的新方向，尤其在提升數據準確性方面顯示出應用潛力。本文旨在探討該技術在碳排放核算中的應用，并以煤化工行業為案例，研究其在碳排放監測中的創新應用和關鍵實施策略，助力我國早日實現“雙碳”目標。

關鍵詞：碳排放監測；碳核算；工業互聯網；標識解析；碳排放標識

引言

面對全球氣候變化和溫室效應挑戰，嚴格核算碳排放至關重要。全球政府和商界正承諾采取措施減少溫室氣體排放，以實現可持續發展。我國的目標是2030年達到碳排放峰值、2060年實現碳中和，這一目標體現了對國家和全球未來的責任。實現這一目標須通過精確監測和管理碳排放，制定有效減排策略，引導企業向綠色低碳發展。

我國多個行業已推出支持碳達峰和碳中和的計劃，顯示了對實現“雙碳”目標的承諾。同時，數字技術作為推動發展的關鍵，對提高生產效率和減排發揮了重要作用。因此，開發適合我國特色的碳排放核算體系和標準，對完善核算機制和深入研究碳排放趨勢至關重要，有助于提前實現“雙碳”目標。

面對傳統碳排放核算的挑戰，如數據收集和準確性問題，工業互聯網的標識解析技術提供了一種提高核算精度和追蹤能力的新方法。這項技術通過分配獨特標識來識別和追蹤碳排放信息，支持企業跨地域和行業的信息共享。此技術應用于碳排放監測，能統一數據標準，強化數據追溯性，為各行業和地區提供統一核算標準，助力建立碳排放數據庫和發展低碳園區。

本文討論現有碳核算方法的局限性，并提出使用工業互聯網標識解析技術作為改進措施，探討其在碳核算尤其是煤炭行業的kyroLa2rzf52AWJsMcb/qg==應用價值，旨在通過這項技術提高碳排放核算的準確性和可靠性，支持低碳發展戰略和促進環保與可持續進步。

1. 相關工作概述

1.1 碳核算相關研究

碳排放計算分為宏觀和微觀兩類，宏觀模型對碳排放進行大范圍估算，微觀模型則針對具體排放源計算碳排放量。常用的方法包括排放因子法、質量平衡法和實測法，這些方法結合了宏觀和微觀特征。

排放因子法是一種廣泛應用的碳排放估算方法，通過將每種排放源的活動數據與排放因子相乘來估算碳排放量。該方法在高耗能行業如煤炭、煤化工、鋼鐵等得到廣泛應用[1]。目前，所需的生產數據主要由企業提供，但由于數據采集設備的多樣性和不一致性，生產數據大多依賴人工記錄，容易出現統計差錯。此外，由于缺乏統一的碳排放因子標準和能源排放因子獲取難度，研究常用聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的默認排放因子進行核算，但這可能忽略了不同企業或生產環節的能源效率差異，導致核算結果不夠精確。

質量平衡法基于每年新化學物質和設備的消耗來計算碳排放量，能精確反映實際排放地的碳排放量，并區分不同設備間的差異，適用于設備頻繁更新的情況。但該方法計算復雜，需要大量基礎數據如能源消耗量和含碳量，且在煤炭企業中，由于能源消耗和含碳量數據的獲取難度和高成本，其應用受限。盡管研究較少，但已有基于質量平衡法的碳排放智能化檢測系統被開發，運用于火電企業的減碳和智慧煤場系統中[2]。

實測法通過現場實測數據匯總來計算碳排放量，過程直接且結果準確，但收集數據難且成本高。該方法涉及將樣品送至監測部門，使用專業設備和技術進行分析，但受樣品代表性和測定精度等因素影響。在國內，實測法應用較少，但福建省正在嘗試用在線監測體系收集碳排放數據，煤電和石化行業也在探索使用實測法進行碳排放核算[3]。

雖然當前碳核算方法理論成熟，但生產數據獲取和核查限制影響了準確性。因此，提升碳核算的可信度、精確性和追溯性，對達成“雙碳”目標和促進企業減碳至關重要。確保碳數據統一和精確監測是提高準確性的關鍵。

1.2 工業互聯網標識解析體系介紹

為實現“雙碳”目標，需要準確核算碳排放，明確企業和行業排放數據，制定針對性減排策略。結合工業互聯網技術，開發碳排放標識系統，以便于碳排放計量和分析。

隨著數字經濟的發展，工業互聯網成為國家數字化轉型和行業融合的關鍵[4]。其中，工業互聯網標識解析體系是核心，該體系提供統一數據標準，為各實體分配唯一標識，建立信息基礎架構。其在工業互聯網中的作用相當于DNS系統，在實現設備互聯和數據交換中發揮重要作用。

中國的工業互聯網標識解析體系建立了一個多層網絡架構，涵蓋國際根節點到企業和遞歸節點等[5]。該體系兼容國內外主流技術，結合國內數字化發展需求，旨在推進產業數字化轉型并與全球趨勢同步。這一體系支持網絡、平臺、安全基礎設施的發展，為國家工業互聯網戰略提供支撐[6]。

工業互聯網作為產業數字化的關鍵基礎設施和新型平臺應用模式，通過全面互聯物理和數字對象，統一了數據標準，并實現了信息的全面連接。這一進程推動了全球范圍內的傳統產業數字化轉型，改變了制造模式、生產組織和產業形態，為新興產業提供了強大動力[7]。

國內工業互聯網標識解析體系發展迅速，已廣泛應用于能源、石化、機械等關鍵行業，為多個領域提供數字化賦能，促進高質量發展。同時，工業互聯網與5G、區塊鏈等技術結合[8]，展現出創新力。這一過程形成了互利共贏的產業生態，使工業互聯網成為支持企業數字創新和產業鏈協同的重要平臺[9]。

基于國家工業互聯網和碳排放核算需求，開發了專用的碳排放標識解析系統，拓展了其應用范圍。這一系統提高了碳數據的追蹤性和準確性，助力企業在數字化和低碳發展上取得進步，推動著企業向可持續的未來發展[10]。

2. 標識解析在碳核算過程中的應用

為實現工業節能減碳，利用工業互聯網推動碳排放核算，通過其標識解析促進企業創新，加強監管，計劃建立專門的碳排放工業互聯網標識體系和數字監控平臺。

2.1 煤化工行業碳排放標識解析體系

本文致力于建立一套煤化工行業碳核算標識解析體系，對設備、數據、排放因子等進行標識，以實現精確碳排放核算和碳配額分配。該體系旨在為煤化工企業提供精準、可信的碳排放追蹤和核算解決方案。煤化工行業碳排放標識解析體系架構如圖1所示。

圖1 煤化工行業碳排放標識

解析體系架構圖

（1）核算方法標識。核算方法標識依據《中國發電企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》《中國化工生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》《企業溫室氣體排放核算與報告指南 發電設施》《企業溫室氣體排放核算與報告指南 水泥行業（CETS—AG—02.01—V01—2024）》[11-13]等標準和行業技術規范，制定適合行業的核算公式，確保碳排放核算的精確性和適應性。

（2）核算邊界/排放源標識。考慮化工行業主要排放源，如燃料燃燒和生產過程排放，有助于區分管理不同排放源。通過詳細分析每個關鍵排放源，可實施針對性減排措施，有效降低整體碳排放。

（3）排放設施標識。通過對設施分類，給直接生產系統、輔助生產系統和附屬生產系統明確標識，能更有效追蹤和監控碳排放，確保數據透明準確。

（4）計量設備標識。為確保碳排放數據準確和可靠，所有監測設備將被標準化標記，包括名稱、型號、類型等信息，為碳排放管理提供數據支持。

（5）活動水平數據標識。詳細記錄化工行業活動水平，包括焦油、電石、甲醇等燃料和生產材料消耗量，以及碳酸鹽消耗和含碳產品產量等成本。這種全面記錄有助于深入分析和有效管理化工行業碳排放。

（6）排放因子標識。主要包括化石燃料單位熱值含碳量、低位發熱量、碳氧化率，以及碳酸鹽的二氧化碳排放因子等參數，作為計算碳排放的重要依據。

2.2 “雙碳”數字化監測服務平臺

開發碳排放監測平臺旨在提升碳管理效率，通過連接監測設備與生產，實現精準的碳排放追蹤與分析。這有助于煤化工行業高效利用數據，支持減排措施，向數字化和綠色低碳發展。“雙碳”數字化監測服務平臺應用架構如圖2所示。

圖2 “雙碳”數字化監測

服務平臺應用架構

（1）數據采集層。數據來源主要有兩類：一是現有數據集，如數據中臺、能源大數據、聯合國和歐盟數據庫、中國及地方年鑒、政府年鑒和行業統計；二是通過工業互聯網標識解析體系收集的數據。這些數據將根據統一標準整合，便于企業處理和應用。

（2）數據平臺層。企業通過匯總和加工底層數據，利用工業互聯網的綠色低碳解析體系建立全面的碳排放數據庫。這使管理層能精確分析碳排放，提高核算準確度，支持數字化低碳轉型和減排。結合大數據和人工智能，企業可以深入處理碳排放數據，實現生產環節的精確核算和追蹤，助力精確評估和促進綠色低碳發展。

（3）應用支撐層。該體系提供了集成、分析、模型工具和中間件等應用工具。通過碳排放數字監測服務平臺和結合大數據、人工智能技術，企業可以高效聚合、安全存儲、深入分析和準確核算碳排放數據。這提高了生產碳排放分析的精確性。體系還整合了“雙碳”數據管理平臺，用于碳數據治理和安全。企業能通過平臺定制碳排放監測應用，提高監測效率，利用數據降低成本，提升經濟效益。

（4）應用分析層。該架構提供碳排放監測服務平臺和降碳經濟發展數據應用，支持企業通過云計算和深度學習等技術建立適應需求的碳排放核算模型。通過定義數據規范，優化數據管理，并促進行業間信息交流。這為節能減排提供評估核查依據，通過精細化數據分析加強碳排放監控。這不僅助力企業降低碳排放，也推動行業綠色轉型和可持續發展。

碳排放標識解析體系和服務平臺與國家工業互聯網無縫連接，促進企業間碳數據共享。隨著工業互聯網完善，這些工具將助力煤炭行業碳管理，推動行業標準建立，加快實現“雙碳”目標和低碳轉型。

3. 標識解析在碳核算領域的前景

工業互聯網標識解析技術的推廣和企業的數字化、低碳化發展，增強了該技術在碳排放監控領域的應用潛力，提高了碳排放監測數據的準確性和可追溯性，對碳排放數據監控和管理發揮關鍵作用。

（1）碳資產管理。通過工業互聯網標識解析，可建立專注于碳資產管理的平臺，結合標識編碼和工業互聯網技術管理相關數據。平臺支持追蹤和溯源碳資產信息，滿足政府和行業實現碳減排目標的需求，包含數據采集、分析、評估和碳資產管理等服務，提供全面的技術支持和解決方案。

（2）碳計量管理。工業互聯網標識解析平臺，根據《計量器具識別編碼》國家標準[14]，為儀器儀表和計量器具及其數據提供標識編碼服務，幫助企業有效管理能源消耗和碳排放數據。平臺還提供計量器具的全生命周期電子臺賬，包括制造、使用、檢校，以及巡檢、維修和保養管理，保證數據準確可靠。

（3）企業碳數據管理。工業企業根據《工業企業能源管控中心建設指南》[15]構建能源管控中心，收集和傳輸能源消耗及碳排放數據至工業互聯網平臺。通過安裝計量器具監控能源和碳排放，實現實時數據采集和分析。利用數據接口，實現數據共享和信息融合，優化能源管理和碳排放控制。

結語

面對碳達峰和碳中和挑戰，結合工業互聯網和先進數字技術，通過技術融合和創新，構建一個高效、智能和覆蓋全面的碳排放監測和管理體系。這將促進碳數據的精準管理，支持企業和政府實現綠色低碳目標，同時推動經濟和工業的可持續發展。通過這種技術融合，旨在為實現全社會的“雙碳”目標提供堅實基礎。

參考文獻：

[1]鄭玉蓉，孫文彬，杜守航，等.煤炭企業碳排放核算方法研究綜述[J/OL].煤炭學報，1-13[2024-09-10].https：//doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2023.1077.

[2]李軍，常瑞麗，孫紹哲，等.基于碳平衡的碳排放智能化檢測系統在火電企業的應用[J].煤質技術，2023，38（1）：72-78，91.

[3]姚順春，支嘉琦，付金杯，等.火電企業碳排放在線監測技術研究進展[J].華南理工大學學報（自然科學版），2023，51（6）：97-108.

[4]王韻喆，高丹.工業互聯網助力數字經濟高質量發展[J].數字經濟，2023（8）：46-51.

[5]探索推進工業互聯網標識解析的思考[J].先鋒，2022（3）：67-68.

[6]亓晉，王微，陳孟璽，等.工業互聯網的概念、體系架構及關鍵技術[J].物聯網學報，2022，6（2）：38-49.

[7]王瑞，田洪剛.論高質量發展背景下中國工業互聯網平臺構建[J].濟寧學院學報，2021，42（4）：49-54.7W22qx3vSBbS1X4D7keH9b8MGFYrykPMbIl5ff4Of4I=

[8]楊文峰，王明龍，李洋，等.5G邊緣計算在火電行業工業互聯網中的應用模式初探[J].互聯網周刊，2024（13）：22-24.

[9]孫鑫，張路娜，劉肖肖.中國工業互聯網產業創新生態系統的現狀、問題及優化對策[J].科技和產業，2023，23（9）：98-104.

[10]高儀涵，王振猛.“互聯網+”第三產業占比、工業企業R&D對區域綠色創新的影響——基于省數據的實證研究[J].互聯網周刊，2022（12）：54-56.

[11]國家發展改革委.國家發展改革委辦公廳關于印發首批10個行業企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）的通知（發改辦氣候〔2013〕2526號）[EB/OL].（2013-10-15）[2024-09-25].https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201311/t20131101_963960.html.

[12]生態環境部辦公廳.關于印發《企業溫室氣體排放核算與報告指南 發電設施》《企業溫室氣體排放核查技術指南 發電設施》的通知（環辦氣候函〔2022〕485號）[EB/OL].（2022-12-21）[2024-09-25].https：//www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk06/202212/t20221221_1008430.html.

[13]生態環境部辦公廳關于印發《企業溫室氣體排放核算與報告指南 水泥行業（CETS—AG—02.01—V01—2024）》等4項全國碳排放權交易市場技術規范的通知（環辦氣候函〔2024〕321號）[EB/OL].（2024-09-14）[2024-09-25].https：//www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk06/202409/t20240914_1086067.html.

[14]國家市場監督管理總局.計量器具識別編碼：GB/T 36377-2018[S].北京：中國標準出版社，2018.

[15]國家市場監督管理總局.工業企業能源管控中心建設指南：GB/T 40063-2021[S].北京：中國標準出版社，2021.

作者簡介：谷雨，本科，高級工程師，研究方向：生態環境領域大數據應用研究；通信作者：唐旭，本科，工程師，tangx@nebulabd.cn，研究方向：生態環境領域大數據應用研究。

基金項目：黃河流域生態保護和高質量發展聯合研究——流域碳排放數字化動態監測標識構建方案（編號：2022-YRUC-01-0403）。