1月21日,生态环境部、国家统计局、国家能源局联合发布了中国2023年全国电力平均碳足迹因子及煤电、气电、水电、核电、风电、光伏发电、光热发电、生物质发电、输配电碳足迹因子。这是中国政府部门首次发布中国电力碳足迹因子,引起全球高度关注。
电力碳足迹因子测算工作,是由政府部门委托,中国电力企业联合会牵头来自电网、发电、电力装备、科研机构、知名高校、电力产业链上下游企业等80余家单位组成的电力碳足迹研究核算团队和专家咨询团队协作下完成的。电力碳足迹因子核算,是以国际标准框架和中国国家标准为指南,以初级数据为主,以电力碳足迹标准研究和测算工作互为支撑,坚持开门研究,充分吸收国内外同行研究经验,提出核算结果经专家和政府部门反复核验后,形成了最终发布成果。
在与国内外碳数据库机构发布的、以及文献发表的中国电力碳足迹因子作比对分析时,主要选取时间维度、代表性案例、核算方法、系统边界、环节取舍、参数选取、数据来源等要素。从比对结果看,本次发布的中国各类型电力碳足迹因子与国内外数据库发布的数据相比,基本上在数据分布的范围之内,但煤电碳足迹因子数据库数值范围中,其高值显著高于中国发布的值;非化石能源发电碳足迹因子呈现有高、低不同的情况;“全国电力碳足迹因子”(国家平均消费电力组合)数值显著高于中国发布值。发布的数据充分说明了中国碳足迹核算工作方法科学、规范,数据坚实、可靠,结果可信、可比,反映了近十多年中国电力和经济社会低碳转型的显著成就,也说明中国电能产品的碳足迹必须建立在对中国实际情况全面把握的基础上。
中国电力碳足迹因子核算遵循了国际通用核算规则
本次发布的中国煤电碳足迹因子为0.9440kgCO2e/kWh,国际主要数据库给出煤电碳足迹因子为0.985—1.780kgCO2e/kWh。再从混合电力碳足迹因子看,中国发布的数据为0.6205kgCO2e/kWh,GaBi数据库给出的中国电力碳足迹因子为0.7611kgCO2e/kWh,大于中国发布数据。
电力碳足迹因子,是基于生命周期的视角来衡量电能产品的总排放量,它反映的不仅是电力生产过程中直接二氧化碳排放,而是从燃料获取如煤炭开采、设备制造、工程建设、生产运行、电力网建设及输送等环节的整体碳排放。因此,碳足迹核算中的理念是否一致、基本原则是否相同、核算方法是否规范、范围划分是否一致、数据是否准确、选取核算的样品是否有代表性都会对核算结果产生重要影响。根据中国产品碳足迹管理体系建设要求,中国电力碳足迹核算遵循的是《温室气体 产品碳足迹量化要求和指南》(GB/T 24067)中的通用规定,同时,参考了《温室气体核算体系:企业核算与报告标准》(WRI,WBCSD,2004)、《PAS2050:2011产品与服务生命周期温室气体排放的评价规范》《产品生命周期核算与报告标准》(GHG protocol),以及ISO14064标准系列、《ISO14067产品碳足迹量化与交流的要求与指导技术规范》的要求,以及采用了相关的参数选择要求。由于我国GB/T24067是“修改采用ISO14067:2018”,因此总体核算的理念、基本原则、核算方法、范围划分、环节取舍等是基本相同的。根据以上指南、规范要求和精神,同步研究编制分类型电力碳足迹因子标准,形成以标准编制指导碳足迹因子数据获取、试算、核算,以试算、核算阶段性成果支撑标准编制的工作机制,从而将国际规则、国家要求细化到碳足迹因子核算工作中。由于核算团队成员是精选的专业队伍,更加了解所属专业的实际情况,掌握更多的初级数据,在核算工作中更好体现了碳足迹核算规则中原义和要义,从而提高了核算结果的真实性、可靠性、可比性。
为什么中国电力碳足迹因子与相关数据库及文献数据集中的结果有较大差异?主要原因有以下几个方面:
第一,近年来中国非化石能源、尤其是新增近零碳新能源发电量比重不断提高,对全国电力年度碳足迹因子降低有直接作用。碳足迹因子反映的是碳排放强度性质而不是总量性质,而且,电力直接排放与间接排放权重相比,直接排放对碳足迹因子的影响起着主导作用。因此,公布的中国2023年的电力碳足迹因子数据,要比2023年以前年甚至更早年分的数据库及文献数据更加及时、可信。
第二,更多地采用初级数据(直接测量或直接测量的计算得到的过程或量化值),更为真实,也减小了碳足迹因子值。国内外核算指南均要求,要根据数据优先级选择数据。核算中,采用数据的顺序是:直接测量与实测数据、公司或供应商特定数据等>统计值(如,行业统计、标准或指南等)>国内碳足迹数据库(如,官方数据库和政府发布的数据)>国际碳足迹数据库>文献数据(如,科学研究文献或报告、公开数据库和在线工具等)的顺序。总体来看,随着数据优先级的下降,从保守性原则出发,排放量计算选取缺省值时结果一般是偏大的,选取缺省值越多,其偏大的误差会逐级传递,对碳足迹因子的准确性影响越大。如,为了促进电厂对燃煤元素碳进行实测,2019年度碳排放报告与核查规定中对没有开展燃煤元素碳含量实测的企业,单位热值含碳量缺省值采用“高限值”计算,使得部分电厂碳排放量显著偏大。2021年全国碳市场上线以来,燃煤电厂元素碳几乎全部实测,全国碳市场的全业务管理环节在线化、全流程数据集中化的支撑体系基本形成,碳排放强度数据下降的同时更加趋于真实。再如,在核算燃料获取阶段温室气体排放时,所选案例排放数据实测结果也显著低于数据库和文献的数据。本次碳足迹核算虽然尽可能采用了初级数据,但限于各种条件,当不可能也没有必要全部采用初级数据时,尽可能采用国内国际权威数据库数据。
第三,选用中国自身案例体现真实性。本次测算,选择案例都是中国实际案例并充分考虑其代表性,而数据库及文献的案例选择范围非常有限,甚至中国碳足迹数据依据的案例并非是中国的。中国电力产业经过几十年的持续创新,已建成全世界技术最先进的电力系统,特别是先进的煤电系统、水电系统、新能源系统对全国电力碳足迹因子降低的贡献显著。如,中国煤电效率已达世界先进水平,且50%以上煤电机组是更加高效的热电联产机组。如,中国煤电机组效率比美国煤电机组平均要高20%左右。再如,中国水电、新能源发电的技术水平也是世界先进水平。由于水电排放温室气体与水库所处的气候特性、生态环境有密切关系,中国水电碳足迹与其它国家的碳足迹(如巴西水电)碳足迹因子大小差别很大,简单比较已无实际意义。再有,一般文献上用于计算碳足迹数据样本量偏少,且大部分采用算数平均值计算难以分析准确性,这也是文献数据在核算数据优先级选取原则中排序在最后的原因。
第四,计算间接排放对碳足迹因子时,数据库数据及文献数据集的数据年比本次核算年要早,但由于间接排放在碳足迹中所占比重不大,对整体结果影响较小。如,本次核算中燃煤发电碳足迹中范围一排放(即燃料直接燃烧排放)比重约87%,范围二、三排放比重分别约为1%和12%。
由上述分析可以看出,本次发布的中国电力碳足迹数据与国际碳数据库和文献数据集比较,中国发布的数据更加符合碳足迹核算标准的要求。因此,将本次发布的中国电力碳足迹因子大小与国内外数据库及文献数据集的数据比较时,应将关注重点放到是否与时俱进、反映中国实际,以及准确可靠上,而不是简单放到数值高低比较上。
中国电力碳足迹因子准确反映了中国低碳政策导向和低碳发展实践
在经济社会全面低碳转型中,能源是主战场,电力是主力军。由于电力工业是基础工业、公用事业,尤其是新能源是战略性新兴产业,因此,电力碳足迹因子的大小,从总体上体现了中国经济社会全面绿色低碳转型的成效。本次发布的中国电力碳足迹因子,全面、客观、真实地反映了中国长期坚持节能减排的国策,尤其是“十四五”以来,在生态文明建设的框架内,深入推进能源革命,积极稳妥推进碳达峰碳中和,电力低碳发展取得突破性进展。
在党的十八大路线方针指引下,能源电力行业根据国家“十四五”规划纲要、碳达峰碳中和“1+N"政策体系、《“十四五”现代能源体系规划》等一系列法规、政策、目标、措施要求,积极构建清洁低碳安全高效的新型能源体系和新型电力系统建设。同时,国家加快建立以低排放为特征的工业体系、推进绿色低碳城乡建设、构建低碳综合交通运输体系、加强非二氧化碳温室气体管控、推动低排放技术创新。这些举措,对电力碳足迹因子的影响,既体现在电力权重最大的直接碳排放因子下降上,也体现在间接碳排放因子下降上。
近十年来,能源供应结构和消费结构清洁低碳转型趋势明显。2023年,非化石能源供应占比20.8%,煤炭供应量占比67.0%。十年来,分别增加9个百分点和下降8.4个百分点。2023年我国煤炭消费占比为55.3%,比2013年下降12.1个百分点,非化石能源消费占比为17.9%,比2013年提高7.7个百分点。清洁低碳转型趋势明显。
对全国电力碳足迹因子影响密切相关的最重要因素之一是发电量结构。2023年,全国发电量94564亿千瓦时,同比增长6.9%,增速同比提高3.2个百分点。其中,风电8859亿千瓦时,同比增长16.2%,占总发电量的9.4%;太阳能发电5842亿千瓦时,同比增长36.7%,占总发电量的6.2%。并网风电装机容量达44144万千瓦,同比增长20.7%;并网太阳能发电61048万千瓦,同比增长55.5%;并网风电和光伏发电合计装机规模达到10.5亿千瓦,占总装机容量比重为36%。风电和太阳能发电量合计同比增加2801亿千瓦时,占全年总发电量增量的46.1%。10年间,在总发量增长的过程中,火电发电量与新能源发电量占比也呈现出此消彼涨的情况,火电下降了约12个百分点,新能源增加了约13个百分点。
新源技术不断取突破。截至2023年底,光伏组件产量连续16年位居全球首位,多晶硅、硅片、电池、组件产量全球占比超过70%。过去10年,我国陆上风电和光伏发电造价分别下降30%和75%。
从煤电效率提升情况看,根据《中国电力行业年度发展报告2024》,2023年全国单位火电发电量二氧化碳排放比2005年降低21.7%。经过多年大范围推进煤电“上大压小”、供热改造、节能降耗改造、灵活性改造、低碳改造等措施,使得供电煤耗呈现总体下降趋势。其中,“十一五” “十二五” “十三五” 期间供电煤耗分别下降36.7克/千瓦时、17.9克/千瓦时、11.8克/千瓦时,2012—2022年年平均下降2.4克/千瓦时。
从输电技术对碳足迹影响看,全国特高压1000千伏交流和±800千伏、±1100千伏直流输电技术实现全面突破,掌握了具有自主知识产权的特高压核心技术和全套装备制造能力。截至2023年底,全国共建成投运39条特高压线路。2006-2023年,通过发展非化石能源、降低供电煤耗和线损率等措施,相对于2005年,电力行业累计相对减少二氧化碳排放约282.2亿吨。其中,非化石能源发展贡献率为57.9%,降低供电煤耗对电力行业二氧化碳减排贡献率为39.7%,降低线损率的二氧化碳减排贡献率为2.4%。
从煤炭开采方面看,煤炭安全绿色开采技术达到国际先进水平,通过合理控制煤炭产能、提高瓦斯抽采利用率等,以及控制石化行业挥发性有机物排放量、鼓励采用绿色完井技术、推广伴生气回收技术等举措,有效控制了煤炭、油气开采甲烷排放。
以上可以看出,中国电力碳足迹因子有着坚实的政策基础、技术基础、规模基础和效果基础,持续降低是历史必然。
要进一步完善电力碳足迹因子的核算工作
中国年发电量占已占全球年发电量的三分之一,煤电年发电量占全球的二分之一,新能源发电年装机超过全球一半,中国电力低碳转型对全球意义重大。
中国首次发布电力碳足迹因子,是能源低碳转型领域的重大历史性事件,必将有力促进中国以及全球应对气候变化工作的深入开展。千里之行始于足下,对于建立全国碳足迹管理体系和电力碳核算工作,电力碳足迹因子首次发布只是良好开端。面向未来、面向应用还面临很多要持续完善和拓展性工作。下一步,要在电力碳足迹因子核算细节上、深度应用上进一步深化研究工作。要持续提升数据质量,更多采用初级数据,进一步丰富案例以提高代表性,不断丰富电力碳足迹因子的品种,包括提出分区域/省份、区分陆上风电和海上风电、区分电网不同电压等级等。要不断加强国际交流,扩大对中国电力碳足迹因子的国际认可,同时,要加中外强联合研究,开发更加高效、便捷、有针对性、更加准确的电力碳核算方法标准,为全球碳减排基础工作做出新贡献。(作者王志轩系中国电力企业联合会专家委员会副主任委员,国家气候变化专家委员会委员)
原文链接:中国电力碳足迹因子客观反映了电力低碳转型成效|系列解读一