背景
联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)是世界气象组织(WMO)及联合国环境规划署(UNEP)于1988年联合建立的政府间机构。该委员会1992年就气候变化问题达成了作为纲领性文件的《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC),专门负责控制CO2等温室气体排放工作,以应对全球气候变化带给经济和社会的不利影响。

1996年,IPCC编写并发布了第一版(国家温室气体排放清单指南》,首次界定了温室气体、排放源与汇的类别,从而为各国温室气体排放量估算确立了基本一致的范围。随后几年,IPCC又相继编写了《IPCC 1996年国家温室气体清单指南修订本》、《国家温室气体清单优良作法指南和不确定性管理》、《土地利用、土地利用变化和林业优良作法指南》等,这些规定最终汇集成《IPCC 2006年国家温室气体清单指南》,当前最新版为《IPCC 2006年国家温室气体清单指南 2019修订版》。

碳排放核算方法

对碳排放量的计算,至今仍没有形成统一的标准。国际碳排放核算体系主要由自上而下的宏观层面核算和自下而上的微观层面核算两部分构成。前者以IPCC的《国家温室气体排放清单指南》为代表,它通过对国家主要的碳排放源进行分类,在部门分类下再构建子目录,直到将排放源都包括进来,它本质上是通过自上而下层层分解来进行核算的。

该核算清单是迄今为止门类最为齐全、体系最为合理的清单,涉及人类生产生活的各个领域和各个流程,是各国政府向IPCC报告本国碳排放类型和数量的重要参考文本。

目前,使用范围较广,兼具宏观微观特点的碳排放核算方法有三种:排放因子法、质量平衡法和实测法。

排放因子法

排放因子法(Emission-Factor Approach)是 IPCC提出的第一种碳排放估算方法,也是目前广泛应用的方法。其基本思路是依照碳排放清单列表,针对每 一 种 排 放 源 构 造 其 活 动 数 据 与 排 放 因 子(Emission Factor),以活动数据和排放因子的乘积作为该排放项目的碳排放量估算值:

E = A x EF x (1-ER/100)

式中:Emissions为温室气体排放量(如CO2、CH4等);A为活动水平(单个排放源与碳排放直接相关的具体使用和投入数量);EF为排放因子(单位某排放源使用量所释放的温室气体数量);ER为消减率(%)。

表1 排放因子数值获取来源

文献类别 出处 备注
IPCC指南 IPCC 提供普适性的缺省因子
IPCC排放因子数据库(Emission Factors Database) IPCC 提供普适性缺省因子和各国实践工作中采用的数据
国际排放因子数据库:美国环境保护署(USEPA) 美国环保署 提供有用的缺省或可用于交叉检验
EMEP/CORINAIR排放清单指导手册 欧洲环境机构(EEA) 提供有用的缺省或可用于交叉检验
来自经同行评议的国际或国内杂志的数据 国家参考图书馆、环境出版社、环境新闻杂志 较可靠和有针对性,但可得性和时效性较差
其他具体的研究成果、普查、调查、测量和监测数据 大学等研究机构 需要检验数据的标准性和代表性

质量平衡法

质量平衡法(Mass-Balance Approach)是近年来提出的一种新方法。根据每年用于国家生产生活的新化学物质和设备,计算为满足新设备能力或替换去除气体而消耗的新化学物质份额。该方法的优势是可反映碳排放发生地的实际排放量,不仅能够区分各类设施之间的差异,还可以分辨单个和部分设备之间的区别;尤其当年际间设备不断更新的情况下,该种方法更为简便。

实测法

实测法(Experiment Approach)基于排放源的现场实测基础数据,进行汇总从而得到相关碳排放量。该法中间环节少、结果准确,但数据获取相对困难,投入较大。现实中多是将现场采集的样品送到有关监测部门,利用专门的检测设备和技术进行定量分析,因此该方法还受到样品采集与处理流程中涉及到的样品代表性、测定精度等因素的干扰。目前,实测法在中国的应用还不多。

表2 三种核算方法比较

类别 优点 缺点 适用尺度 适用对象 应用现状
排放因子法 简单明确易于理解;有成熟的核算公式和活动数据、排放因子数据库;有大量应用实例参考。 对排放系统自身发生变化时的处理能力较质量平衡法要差。 宏观
中观
微观
社会经济排放源变化较稳定,自然排放源不是很复杂或忽略其内部复杂性的情况。 广为应用;方法论的认识统一;结论权威。
质量平衡法 明确区分各类设施设备和自然排放源之间的差异。 需要纳入考虑范围内的排放中间过程较多,容易出现系统误差,数据获取困难且不具权威性。 宏观
中观
社会经济发展迅速、排放设备更换频繁,自然排放源复杂的情况。 刚兴起;方法论认识尚不统一;具体操作方法众多;结论需讨论。
实测法 中间环节少;
结果准确。
数据获取相对困难,投入较大受到样品采集与处理流程的样品代表性、测定精度等因素干扰。 微观 小区域、简单生产排链的碳排放源、或小区域、有能力获取一手监测数据的自然排放源。 应用历史较长;方法缺陷最小但数据获取最难;应用范围窄。

迄今为止,以 IPCC 为主导、各国政府广泛参与、各独立研究机构和非政府组织普遍关注的碳排放研究取得很大进展,短短十余年时间已经发展成为一个范式清晰、方法成熟、使用范围广泛、与时代紧密结合的研究领域。但总体说来,还存在以下不足:

(1)日益复杂化和全球化的经济产业链导致中观尺度的碳排放源边界难以界定;
(2)核算方法的自身缺陷,数据获取的外部限制。