黨的二十大報告提出，“完善碳排放統計核算制度，健全碳排放權市場交易制度”，彰顯了黨中央對碳排放核算工作的高度重視。碳排放統計核算是碳交易體系建設運行的基石，也是做好碳達峰碳中和工作的基礎依據。碳排放監測作為支撐碳排放統計核算的關鍵要素，對如期實現碳達峰碳中和目標有重要作用。

 

“電碳”監測助力碳排放核算

 

　　碳排放監測是碳排放統計核算體系的重要組成部分。科學、有序開展碳排放監測工作，可以直接服務碳排放核算，并對核算結果進行協同校驗，從而有效降低碳排放清單的不確定性。同時，也可以為國家、行業、企業的碳減排進程及時提供量化的過程監控和輔助管理手段。

 

　　當前，碳排放監測方法存在監測成本高、靈活性低、覆蓋范圍有限等問題。目前廣泛采用的碳排放監測方法主要包括在線實測法和衛星遙感監測法等。其中，在線實測法通過計量設施直接測量排放源的碳排放濃度、流速、流量等數據，從而得到連續實時的碳排放量。該方法需要安裝額外的監測裝置，推廣普及的時間成本和經濟成本較高，難以對無組織排放實現有效監測，短期內難以對大量排放源實現廣泛監測。衛星遙感監測法基于大氣觀測的溫室氣體濃度和氣象場資料，結合大氣化學傳輸模式，通過數據同化方法，利用濃度觀測結果反演通量，從而估算區域碳排放量。該方法受限于衛星遙感觀測數據的精度和覆蓋率，偏微觀尺度的監測結果不確定性較高。

 

　　電力是能源消費的重要構成，也是工業的重要生產要素之一，電力消費與能源活動具有高度耦合性，為碳排放監測提供了新的思路。電力大數據具有采集范圍廣、準確性高、實時性強、價值密度大等特點。基于電力大數據有望“窺一斑而知全豹”，有效反演、推算能源活動和碳排放情況。因此，研究如何以電力大數據為核心，支撐碳排放監測工作高效開展，促進碳排放監測成本降低，提升碳排放監測的靈活性和覆蓋范圍，并滿足不同應用場景下的監測精度需求，將具有重要的理論和現實意義。

 

“電碳”監測技術優勢突出

 

　　“電碳”監測技術是以區域、行業及企業等為研究對象，以大量電力數據為核心輸入，結合能耗、產能數據等，構建多層級“電碳”分析模型，發現不同層級的電力數據與碳排放量間的關系規律，研究構建基于電力數據為核心輸入的碳排放相關指標測算模型，從而實現對碳排放低成本、廣覆蓋、高信度監測的技術。由于電力數據具有覆蓋面廣、實時性強、可靠性強、數字化程度高等優勢，相較在線監測法，應用范圍廣，可適用于所有用電企業，且監測成本低；相較衛星遙感監測法，監測頻度高，有望進一步提升數據準確性。

 

　　以水泥行業為例驗證企業級“電碳”監測技術的可行性。水泥行業是國民經濟的重要基礎行業，也是傳統的高耗能、高碳排放行業。根據《中國建筑材料工業碳排放報告（2020年度）》，2020年水泥行業碳排放量約13.7億噸，占全國碳排放總量的13%左右，是僅次于電力行業和鋼鐵行業的第三大碳排放行業。作為碳排放大戶，水泥或將成為第二批納入全國碳交易市場的行業。

 

　　電力作為貫穿水泥生產工藝中的關鍵要素，有望為構建水泥企業的“電碳”監測模型提供重要支撐。水泥生產過程中的碳排放可大致分為生產工藝排放（碳酸鹽分解）、化石燃料燃燒排放和電力間接排放3個部分。通過對典型水泥企業的生產工藝流程進行分析，電力間接排放雖然僅占碳排放總量的4%左右，但與水泥企業碳排放產生的主要環節高度相關（如熟料制備工段、水泥粉磨工段），研究水泥企業的“電碳”關聯關系，有望探索構建具有實踐意義的企業級“電碳”監測模型。

 

　　根據典型水泥企業樣本，熟料制備工段占碳排放總量的98%以上，其中電力消耗占全部電力消費的5成左右；水泥制備工段碳排放占比僅不到2%，但電力消耗占全部電力消費的4成左右。綜合考慮“電碳”監測技術的監測頻度、可推廣性及數據可得性，基于深入生產工序的“電碳”關系建模，可構建單企業樣本高頻度“電碳”監測模型，以及具有潛在推廣應用價值的多企業樣本低頻度“電碳”監測模型。

 

　　構建水泥行業“電碳”監測模型的主要步驟為：首先，基于企業碳排放量及電力消費量構建因變量，建立表征“電碳”關系的核心指標；其次，結合企業生產工藝流程及企業碳排放報送指標，選取與水泥企業“電碳”關系密切相關的自變量；再次，結合變量相關性分析和敏感度分析等，針對性篩選關鍵自變量；最后，確定采用的機器學習方法和評估指標，基于不同方法嘗試構建“電碳”監測模型，對比評估所構建模型的擬合優度和監測精度等。

 

　　實踐結果證明，利用電力數據的高頻可靠特性，基于典型水泥企業的生產工藝相關數據，單企業樣本的“電碳”監測模型擬合優度可達到0.9以上，多企業樣本的年度“電碳”監測模型擬合優度可達到0.8以上。基于特定企業樣本構建的“電碳”監測模型，將為具體企業的高頻次碳排放監測、碳排放數據校核、異常數據篩查等提供有力支撐。

 

“電碳”監測研究要進一步推進

 

　　進一步推進“電碳”監測研究，需要協調電力的分時空、高頻度特性和碳排放的宏觀性、同質性，考慮精確性和成本性的平衡，既研究碳排放監測技術在電力系統內部的應用場景，也研究“電碳”監測切實服務碳達峰碳中和目標的支撐作用，為主管部門、企業主體等創造價值。

 

　　一是充分發揮有關部門的牽頭作用，推動電力企業、用能企業、用電企業等合作，匯聚能源電力數據，逐步實現能源電力數據的聚合及梳理分析，為“電碳”監測夯實數據分析基礎。

 

　　二是多方力量協同開展“電碳”監測技術攻關。構建相關聯合技術攻關機制，深入辨識不同時空尺度的“電—能—碳”作用機理，融合市場交易等信息，推動構建覆蓋面廣、科學性強的一整套模型體系，在此基礎上協同推動有關標準體系的研究制定。

 

　　三是逐步拓展成果應用場景。結合區域、行業及重點企業碳排放監測預警，碳達峰碳中和進度管控，碳排放“雙控”支撐服務等應用場景，結合不同場景下對模型的技術要求，逐步形成顯性化的研究成果并推動其落地應用。

 

（作者：南方電網能源發展研究院有限責任公司 李沛 陳暉 劉年 張舒涵 楊至元）