碳排放計算方法綜述

摘 """""要：目前由于國內(nèi)外各組織對于選取對象的準(zhǔn)則有所不同，因此碳排放量核算準(zhǔn)則也呈現(xiàn)了多元化發(fā)展的態(tài)勢，采用不同的準(zhǔn)則核算所得出的碳排放量也不相同。從碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)、碳排放邊界界定、碳排放測算方法等方面，對國內(nèi)外與碳排放計算相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行了研究分析。

關(guān) "鍵 "詞：碳排放；核算；綜述

中圖分類號：TQ015 """""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A """"文章編號：1004-0935（2025）03-0480-04

溫室氣體指的是大氣中能吸收地面反射的長波輻射并重新發(fā)射輻射的一些氣體，主要包括二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亞氮（N₂O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）和六氟化硫（SF₆）等。各種氣體對溫室效應(yīng)的危害程度不同，其中二氧化碳的危害程度最高，聯(lián)合國政府氣候變化專門委員會提出了二氧化碳當(dāng)量這一概念，用以評估這些氣體對環(huán)境的影響，同時通過全球變暖潛能值（GWP）的計算來衡量不同氣體對溫室效應(yīng)的影響程度，利于企業(yè)和國家對環(huán)境污染的評估與分析。

由于人類在日常生活和生產(chǎn)中釋放了大量的二氧化碳等溫室氣體，導(dǎo)致了近百年來全球氣候逐漸變暖。若不對碳排放量加以控制，將產(chǎn)生海平面上升、海洋酸化等一系列嚴(yán)峻后果，給人類帶來巨大的災(zāi)難^[1]。因此，要深度實施可持續(xù)發(fā)展的理念，把碳排放峰值和碳排放平衡融入經(jīng)濟社會的整體發(fā)展中，并且始終堅持綠色低碳的優(yōu)質(zhì)發(fā)展路線。1997年日本東京的《京都協(xié)議書》通過后，各國各地紛紛建立碳交易體系，以市場機制作為減少碳排放量的新途徑，但至今尚未形成全球統(tǒng)一的碳交易市場。碳核算是碳交易能夠有效公平開展以及實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的基礎(chǔ)，對碳排放核算的研究已經(jīng)成為國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注焦點。

1 "碳排放邊界的界定

碳排放核算流程可以概括為以下4步：目標(biāo)設(shè)定、碳排放邊界確定、碳排放源分類、碳排放計算。因此，準(zhǔn)確定義碳排放核算的邊界是進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集和保證計算結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。許多學(xué)者對不同系統(tǒng)的碳排放邊界的界定進(jìn)行了研究^[2-5]，為了標(biāo)準(zhǔn)化核算邊界，世界資源研究所（WRI）和可持續(xù)發(fā)展工商理事會（WBCSD）在發(fā)布的《溫室氣體核算體系》中將碳排放分為3個范圍：范圍1為直接碳排放，包括在過程中直接控制的化石燃料等資源燃燒所排放的溫室氣體；范圍2為間接排放，指過程中通過熱力、電力等輔助企業(yè)正常運營但不直接產(chǎn)生二氧化碳排放的方式；范圍3也為間接碳排放，指除了范圍2之外的其他所有間接碳排放，如運輸和配送、員工通勤等活動所產(chǎn)生的溫室氣體排放。

2 "碳排放測算方法

當(dāng)前碳排放的測算方法主要有排放因子法、實測法、物料衡算法、生命周期法和投入產(chǎn)出法。這5種方法各有優(yōu)劣，應(yīng)根據(jù)不同的對象選取合適的方法對碳排放進(jìn)行測算。

2.1 "排放因子法

排放因子法由于其計算公式簡單易于理解、有成熟的排放因子數(shù)據(jù)庫且有大量的實例參考，成了學(xué)術(shù)界應(yīng)用最多的方法，但由于各機構(gòu)對標(biāo)的對象以及工藝的差異，導(dǎo)致各機構(gòu)參考的排放系數(shù)并未統(tǒng)一，不確定性較大。針對該缺點，許多學(xué)者對排放因子進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的修正意見^[6-8]。

在國際上影響較大的機構(gòu)包括：中國工程院、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）、全球氣候變化基金會（GEF）、日本能源研究所、美國能源部/能源情報局（DOE/EIA）、亞洲開發(fā)銀行等。據(jù)統(tǒng)計，80%～90%的溫室氣體排放來源于化石能源的直接燃燒^[9]，因此對化石能源類別的劃分和排放因子的確定是碳排放研究的重點。三大化石能源的碳排放系數(shù)如表1所示。

用排放因子法計算碳排放量的公式如下：

??（CO 2 ）= ?? ct ?? oe """""""""""（1）

式中：E（CO₂）—溫室氣體排放量；

A_ct—人類活動數(shù)據(jù)；

C_oe—排放因子。

其中，人類的活動數(shù)據(jù)對于能源部分為燃料的燃燒，也可以指人類的衣食住行等活動。

在碳排放的計算過程中可以參考以下原則對碳排放因子進(jìn)行選擇^[10]：選擇最接近真實工況（包括原料組成、加工工藝等）的排放因子；選擇對應(yīng)于較易獲得準(zhǔn)確活動數(shù)據(jù)的排放因子；選擇目標(biāo)用戶能夠承認(rèn)的排放因子。

2.2 "實測法

實測法主要是通過國家有關(guān)部門認(rèn)定的煙氣排放連續(xù)檢測系統(tǒng)（CEMS）對現(xiàn)場排放煙氣的流量、濃度進(jìn)行測量來計算得到碳排放量。實測法的樣本應(yīng)具有代表性，中間環(huán)節(jié)少，計算結(jié)果較為準(zhǔn)確可靠，但其工作量非常大，連續(xù)計量設(shè)施的成本較高，該方法一般主要被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測站以及某些簡單生產(chǎn)排放的碳排放源。計算公式為：

（2）

式中：F_ac—單位換算因子；

V—排放至空氣的煙氣流量；

C—煙氣中CO₂的濃度。

2.3 "物料平衡法

物料平衡法的基本原理是物料守恒定律，即輸入物料等于輸出物料加上損耗的物料。用輸入物料的碳元素含量減去輸出物料的碳元素含量再折算成二氧化碳排放量。物料衡算法需要足夠了解碳排放的工藝過程。計算公式為：

（3）

式中：m_in—輸入物料量；

C_in—輸入物料含碳量；

m_out—輸出物料量；

C_out—輸出物料含碳量；

44/12—碳質(zhì)量轉(zhuǎn)換為CO₂的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

王偉^[11]用物料衡算法核算了煤炭燃燒的碳排放量，提出了不同煤質(zhì)、不同的除塵脫硫工藝會產(chǎn)生不同二氧化碳的排放量，為該地區(qū)的燃煤排放二氧化碳系數(shù)的確定提供一定的依據(jù)。孫偉等^[12]以長三角地區(qū)土地、人類活動的釋放碳量和植被系統(tǒng)固碳量來分析該地區(qū)碳收支平衡，從而得到釋放到外部生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量。

2.4 "生命周期法

生命周期法指評價從產(chǎn)品的生產(chǎn)到廢棄，從“搖籃”到“墳?zāi)埂钡娜^程對環(huán)境影響的方法。該方法以過程分析為手段，對產(chǎn)品生命周期中原材料加工和活動以及能源利用等產(chǎn)生的碳排放進(jìn)行詳細(xì)的研究，從而計算整個生命周期過程中產(chǎn)生的總碳排放量。生命周期法的計算過程如下：建立產(chǎn)品生命周期的生產(chǎn)流程圖；確定碳排放邊界；獲取活動數(shù)據(jù)和排放因子等數(shù)據(jù)；計算碳足跡。

生命周期法的計算比較詳細(xì)，較系統(tǒng)科學(xué)。但生命周期的階段和界限確定比較復(fù)雜，需要以大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，其核算的成本高且耗時較長。生命周期法在碳排放的核算中應(yīng)用較少，但現(xiàn)有的研究也形成了一定的成果^[13-16]。CHAU等^[17]用生命周期法評估了建筑物的生命周期碳排放量，包括原材料鋼鐵生產(chǎn)過程中石灰石的煅燒過程、混凝土的碳酸化過程、拆除/處置建筑物以及垃圾填埋過程，對各個過程建立了相對應(yīng)的碳排放計算模型。LIPPKE等^[18]通過歷史數(shù)據(jù)建立木材的生命周期碳排放量模型，并預(yù)測實行不同的政策時，未來幾年碳排放量，從結(jié)果得出可以通過改進(jìn)產(chǎn)品、設(shè)計、材料來達(dá)到碳減排的需求。

2.5 "投入產(chǎn)出法

投入產(chǎn)出法^[19]是20世紀(jì)30年代由瓦西里·列昂惕夫創(chuàng)立的用于反映經(jīng)濟系統(tǒng)各部門之間的投入和產(chǎn)出數(shù)量依存關(guān)系的一種分析方法。投入產(chǎn)出法利用投入產(chǎn)出表來計算經(jīng)濟系統(tǒng)各部門之間的關(guān)系，結(jié)合溫室氣體排放強度系數(shù)并通過昂惕夫逆矩陣變換反映投入產(chǎn)出之間的對應(yīng)關(guān)系，計算各個部門在整個生產(chǎn)鏈上產(chǎn)生的溫室氣體排放量。投入產(chǎn)出法的優(yōu)點是以整個經(jīng)濟系統(tǒng)為研究對象，綜合性較強，并且選擇合適的模型可以節(jié)省大量的人力和物力。缺點在于時效性較差，計算微觀系統(tǒng)的效果較差。

該方法主要用于某行業(yè)或者某區(qū)域等宏觀層面的碳排放核算^[20-22]。KOK等^[23]描述了3種不同的投入產(chǎn)出法：基于國民賬戶的投入產(chǎn)出能源分析、結(jié)合家庭支出數(shù)據(jù)的投入產(chǎn)出能源分析、投入產(chǎn)出結(jié)合過程分析的混合能源分析。用這3種不同的方法來計算家庭總能源需求，得到的結(jié)果差異較小。徐愷飛^[24]建立了基于投入產(chǎn)出方法的比例增長偏離模型來研究中國制造業(yè)的碳排放，得出要降低制造業(yè)的碳排放應(yīng)把著眼點放在調(diào)整技術(shù)結(jié)構(gòu)上。

3 "碳排放分解方法

為了達(dá)到減少碳排放的目的，大量學(xué)者在碳排放測算的基礎(chǔ)上，用回歸分析法、情景分析法、結(jié)構(gòu)分析法、指數(shù)分析法等方法對碳排放的各類影響因素進(jìn)行了定量研究。其中使用最廣泛的為指數(shù)分解法和結(jié)構(gòu)分解法。

3.1 "指數(shù)分解法（IDA）

IDA是由KAYA在1989年為研究經(jīng)濟和人口因素對碳排放的影響時提出來的。該方法用幾個因素指數(shù)的乘積來表示碳排放量，并根據(jù)不同的方法來確定各因素在碳排放中占的權(quán)重，以確定不同因素對碳排放變化的影響。由于該方法能通過對子行業(yè)的分解追溯到能源效率或環(huán)境變化的原因，挖掘出更深層次的影響因素，常作為政府制定合理政策措施的可靠依據(jù)^[25]。IDA方法主要包括拉氏指數(shù)分解法和迪氏指數(shù)分解法^[26]。

拉氏指數(shù)分解法一般用于比較分析同類研究對象。黃元生等^[27]用該法橫向定量比較東部各省經(jīng)濟發(fā)展與其碳排放之間的變化規(guī)律，并以此為根據(jù)提出相應(yīng)的政策建議，結(jié)果表明東部各省應(yīng)調(diào)整碳排放結(jié)構(gòu)，建立碳排放交易機制，不應(yīng)將東部地區(qū)作為一個整體，需要因地制宜按照不同地區(qū)的發(fā)展模式制定相應(yīng)的政策。利用拉氏指數(shù)分解法總會存在比較多的殘余項，不夠精確，SUN^[28]秉承平均分配的原則，將殘差項完全分?jǐn)偟礁鱾€因素中去，提出了改進(jìn)的拉氏指數(shù)分解法，經(jīng)各項研究，該優(yōu)化方法能夠較好地解決問題，但是不適合用于影響因素超過3個的系統(tǒng)^[29]。

迪氏指數(shù)分解法包括算術(shù)平均分解法和對數(shù)平均分解法。祖國海^[30]用迪氏指數(shù)分解法研究碳排放量與我國輸配損失、發(fā)電結(jié)構(gòu)、燃料結(jié)構(gòu)等的關(guān)系，提出可以通過降低輸配電損失、優(yōu)化發(fā)電結(jié)構(gòu)、改進(jìn)能源利用率來降低我國電力部門的碳排放量，繼而給出對上述因素進(jìn)行優(yōu)化后的3類情景，對未來20年電力部門的碳排放量系數(shù)進(jìn)行了預(yù)測。楊欣^[31]采用通過KAYA恒等式改進(jìn)后的迪氏指數(shù)分解法來研究城鎮(zhèn)化進(jìn)程、一般農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、人口規(guī)模、農(nóng)業(yè)碳排放強度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模對農(nóng)業(yè)碳排放變化量的驅(qū)動效應(yīng)，結(jié)果表明前兩者對碳排放增長有抑制作用，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模卻有明顯的促進(jìn)作用。基于以上結(jié)果，為推進(jìn)低碳農(nóng)業(yè)的建設(shè)，應(yīng)加快農(nóng)村的城鎮(zhèn)化和農(nóng)村剩余勞動力向外轉(zhuǎn)移的進(jìn)程，并引進(jìn)更為先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)。

3.2""結(jié)構(gòu)分析法（SDA）

結(jié)構(gòu)分析法基于投入產(chǎn)出的方法，以消耗系數(shù)為矩陣。其基本思想是將經(jīng)濟系統(tǒng)的某個因變量的變動分解為各個與之相關(guān)的自變量的和，以確定每個自變量對因變量變動的貢獻(xiàn)大小^[32]。李新運等^[33]運用結(jié)構(gòu)分析法對2007—2010年行業(yè)碳排放的直接碳排放、間接碳排放、出口產(chǎn)品碳排放和進(jìn)口產(chǎn)品碳排放分別進(jìn)行更加細(xì)致的因素分析。朱勤等^[34]基于SDA法將影響我國居民消費品載能碳排放變動的影響因素進(jìn)行排序，由小到大依次為：居民消費結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模、部門中間生產(chǎn)需求結(jié)構(gòu)、部門排放強度、居民消費水平。

4 ""結(jié)束語

隨著國內(nèi)外學(xué)者對碳排放的關(guān)注越來越多，對碳排放量的測算和計量方法的研究也取得了很大的進(jìn)展，并被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，但依舊存在很多不足之處：①碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，影響其在實際應(yīng)用過程的實用價值；標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的溫室氣體排放源并未涵蓋所有的企業(yè)；關(guān)注的溫室氣體種類不完整，主要計算二氧化碳、甲烷和氧化氮3類氣體的排放，而忽略其他幾類溫室氣體。②對碳排放的邊界界定難度大，很容易出現(xiàn)重復(fù)計入或者未計入的情況。③碳排放的測算方法呈多樣化發(fā)展，但使用最廣泛的依舊是排放系數(shù)法，但各國各地區(qū)對排放系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)并不一致，導(dǎo)致在碳排放交易的時候會出現(xiàn)很多矛盾，并且排放系數(shù)法太粗略，不夠精確。④在碳排放分解方法方面，利用不同的分解方法對碳排放的影響因素進(jìn)行研究，主要關(guān)注部門結(jié)構(gòu)、能源利用率、碳排放強度等的影響，對于居民行為因素、制度性因素的研究較少。⑤對碳排放的研究主要關(guān)注對象為某個行業(yè)、地區(qū)或者國家，對具體工藝、廠區(qū)、設(shè)備的碳排放量計算的研究較少。

通過對國內(nèi)外碳排放相關(guān)文獻(xiàn)的梳理，綜合現(xiàn)在國際社會對碳排放的關(guān)注，可對今后碳排放的研究提出幾點意見：改進(jìn)碳排放的計算方法，研究更加準(zhǔn)確、使用方便且適用范圍廣的碳排放計算方法；加強對小對象如工藝、廠區(qū)的碳排放研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]"鄭惠澤，王輝，王金平，等. 碳中和背景下金磚國家氣候政策，能源結(jié)構(gòu)與碳排放的比較[J]. 中國人口·資源與環(huán)境，2023（6）：67-79.

[2]"BANERJEE S， AAMIR K M， IFTIKHAR U L H M. Searching appropriate system boundary for accounting India's emission inventory for the responsibility to reduce carbon emissions[J]. Journal of Environmental Management， 2021， 295： 112907.

[3]"明慶忠，常易.綠色產(chǎn)業(yè)or黑色產(chǎn)業(yè)：旅游業(yè)碳排放統(tǒng)計邊界的反思與重構(gòu)[J].中國生態(tài)旅游，2022，12（4）：583-602.

[4]"劉常平，張時聰，楊芯巖，等. 社區(qū)碳排放計算邊界及技術(shù)指標(biāo)分析研究[J].建筑科學(xué)，2023，39（2）：28.

[5]"李玲. 建筑全生命周期碳排放測算模型研究進(jìn)展及展望[J].江西建材，2023（2）：394-396.

[6]"肖建莊，關(guān)湘爍，王佃超，等.再生混凝土碳排放因子研究[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報，2023，40（4）：1-11.

[7]"高春艷，牛建廣，王斐然.鋼材生產(chǎn)階段碳排放核算方法和碳排放因子研究綜述[J].當(dāng)代經(jīng)濟管理，2021，43（8）：33-38.

[8]"張新潔，張鑫潔，張愛琳.內(nèi)蒙古寒旱地區(qū)公路施工階段碳排放因子測算研究[J].內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報，2023，42（2）：170-175.

[9]"周伏秋. \"雙碳\"目標(biāo)下能源電力綠色轉(zhuǎn)型展望[J].電氣時代，2022（1）：22-23.

[10]"莊智.國外碳排放核算標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與分析[J].粉煤灰，2011，23（4）：4.

[11]"王偉. 物料衡算法測算煤炭燃燒污染物排放量[J]. 山西建筑，2013，39（36）：230-231.

[12]"孫偉. 長三角核心區(qū)碳收支平衡及其空間分異[J]. 地理研究，2012， 31（12）：5.

[13]"李遠(yuǎn)釗，吳雨婷，于娟，等.基于SVR的高層辦公建筑全生命周期碳排放預(yù)測模型[J].建筑節(jié)能，2021，49（9）：25-30.

[14]"曉林，宓霄凌，章顥繽，等.135 MW_e塔式太陽能熱發(fā)電站全生命周期碳排放研究[J].太陽能，2023（2）：20-31.

[15]"王樂，王溪曼.基于建筑信息模型的全生命周期碳排放測算及優(yōu)化對策[J].建筑與預(yù)算，2023（4）：64-66.

[16]"張華娣.南京地區(qū)辦公建筑全生命周期碳排放測算[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2022，41（8）：34-36.

[17]"CHAU C K， LEUNG T M， NG W Y. A review on life cycle assessment， life cycle energy assessment and life cycle carbon emissions assessment on buildings[J]. Applied Energy， 2015， 143： 395-413.

[18]"LIPPKE B， ONEIL E， HARRISON R， et al. Life cycle impacts of forest management and wood utilization on carbon mitigation： Knowns and unknowns[J]. Carbon Management， 2011， 2（3）： 303-333.

[19]"賈俊霞. 中國投入產(chǎn)出核算簡介[J].中國統(tǒng)計，2021，32（5）：49-51.

[20]"李玉婷，葛明，高遠(yuǎn)東.比較優(yōu)勢分工視角下區(qū)域間貿(mào)易對中國碳排放的影響評估[J].統(tǒng)計與信息論壇，2023，38（6）：64-80.

[21]"孫慧，丁辰鑫，王芝煒，等.固定資產(chǎn)引致碳排放與部門完全碳強 ""度——基于投入產(chǎn)出法的測算與分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2023，33（5）：99-112.

[22]"姚星，顏杰，王磊.行業(yè)異質(zhì)性、離岸外包與生產(chǎn)率溢出——基于世界投入產(chǎn)出表的實證分析[J].經(jīng)濟評論，2017（4）：57-72.

[23]"KOK R， BENDERS R M， MOLL H C. Measuring the environmental load of household consumption using some methods based on input–output energy analysis： A comparison of methods and a discussion of results[J]. Energy policy， 2006， 34（17）： 2744-2761.

[24]"徐愷飛. 基于投入產(chǎn)出法的中國制造業(yè)碳排放研究[J]. 時代金融， 2020（9）：105-106.

[25]"渠慎寧. 碳排放分解：理論基礎(chǔ)、路徑剖析與選擇評判[J]. 城市與環(huán)境研究，2019（3）：98-112.

[26]"喻潔，達(dá)亞彬，歐陽斌. 基于LMDI分解方法的中國交通運輸行業(yè)碳排放變化分析[J]. 中國公路學(xué)報，2015，28（10）：112-119.

[27]"黃元生，李慧. 基于Laspeyres分解法的東部地區(qū)經(jīng)濟增長與碳排放分析[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2015（1）：15-19.

[28]"SUN J W. Accounting for energy use in China， 1980–94[J]. Energy， 1998， 23（10）： 835-849.

[29]"ANG B W， ZHANG F Q. A survey of index decomposition analysis in energy and environmental studies[J]. Energy， 2000， 25（12）： 1149-1176.

[30]"祖國海，馬向春，楊玲玲.基于Divisia指數(shù)分解法的電能消費碳排放情景分析[J].水電能源科學(xué)，2010，28（11）：166-168.

[31]"楊欣，張華，董玥.經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型期武漢城市圈農(nóng)業(yè)碳排放影響因素分解研究 [J].國土資源科技管理，2019，36（4）：1-11.

[32]"張智慧，劉睿劼. 基于投入產(chǎn)出分析的建筑業(yè)碳排放核算[J]. 清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，53（1）：53-57.

[33]"李新運. 我國行業(yè)碳排放量測算及影響因素的結(jié)構(gòu)分解分析[J]. 統(tǒng)計研究，2014（1）：56-62.

[34]"朱勤，彭希哲，吳開亞. 基于結(jié)構(gòu)分解的居民消費品載能碳排放變動分析[J]. 數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究，2012，29（1）：65-77.

Overview"of Carbon Emission Calculation Methods

MO Xiaoyan¹， SHI Yi¹， LI Bingqian²

（1. Zhejiang Zhongzhida Technology Co.， Ltd.， Hangzhou Zhejiang 310053，"China;

2. Shandong Haihua Group Co.， Ltd.， Weifang Shandong 261000，"China）

Abstract："At present， due to differences in criteria for selecting targets between domestic and foreign organizations， the carbon emission accounting standards used at home and abroad have also shown a trend of diversified development， and the carbon emissions calculated using different criteria are also different. In this article， relevant literatures on carbon emission calculation at home and abroad were researched and analyzed， including the introduction of carbon emission accounting standards， the definition of carbon emission boundaries and carbon emission calculation methods.

Key words："Carbon emissions; Accounting; Overview