碳排放因子的全方位解读：定义、计算与案例分析

发布于： 2024-07-10 00:00

一、什么是碳排放因子？

碳排放因子（EmissionFactor,排放因子）是计算碳排放的重要组成部分。它们是量化产品和服务对环境影响的代表性值，是估算特定活动或流程的温室气体（GHG）排放量计算的一部分。

排放因子是将排放到大气中的污染物数量与与排放该污染物有关的活动联系起来的代表值。在碳足迹标准14067将温室气体排放因子定义为与温室气体排放相关的活动数据系数，通常表示为每单位排放活动或物质投入产生的温室气体质量，例如燃烧每吨烟煤排放的二氧化碳(CO2)千克数。通常，衡量某项活动排放量的计算方法如下：

排放因子 x 活动率 = 排放量

例如制造厂的生产量、燃烧的燃料质量中所含的能量或消耗的电量等，需要将活动数据转换为与排放因子使用的单位相匹配，以计算温室气体排放量。

排放因子 x 活动率 = 排放量

例如制造厂的生产量、燃烧的燃料质量中所含的能量或消耗的电量等，需要将活动数据转换为与排放因子使用的单位相匹配，以计算温室气体排放量。

图1.描述了应用发电厂的排放因子估算温室气体排放量的计算方法

该发电厂生产一定数量的电力（由能源消耗量（例如，电力消耗发票）识别），这些电力由最终用户（未在图中显示）消耗。

二、排放因子是如何得出的？

排放因子可以通过多种方式量化。它们可以通过对严格遵循明确化学或质量平衡反应的过程的化学计量学理解来开发，也可以通过统计样本测量来经验开发。同行评审的科学文献中已经发表了针对大多数排放源的大量研究来为排放因子提供信息（见表3：排放因子数据库和资源）。

排放因子所涵盖的活动范围各不相同。通常，在温室气体核算中，排放因子针对的是单一来源类别，例如轻型公路车辆燃烧汽油产生的CO2排放。但是，一些排放因子是跨多个来源、流程或价值链的综合（或汇总）值，例如，与汽油消费相关的上游CO2和CH4排放，其包括未精炼化石燃料开采、燃料加工、运输、逸散性排放以及燃烧产生的排放。这些更广泛的排放因子通常是通过全生命周期分析来开发的。表1列出了单一来源排放因子的示例。

表1：温室气体排放因子示例

三、碳排放因子分类

其可以分为直接排放因子和间接排放因子。两者在计算温室气体排放量时的作用和应用场景有所不同。

1、直接排放因子

直接排放因子是指统计直接向大气中物理释放的排放物。例如，直接排放因子可以提供一定量废物在一段时间内厌氧分解产生甲烷的速率。通常直接基于活动本身的数据，例如燃料的燃烧、化学反应过程等。

2、间接排放因子

间接排放因子用于估算活动产生的排放，但这些排放实际上发生在与原始活动相关的中间活动中。例如，间接排放因子可以提供办公楼用电产生的碳排放。电网排放因子就是一种典型的间接排放因子，它估算电厂向客户供电所产生的排放。

3、具体示例

直接排放因子案例：

计算某工厂燃烧煤炭产生的二氧化碳排放量。
计算垃圾填埋场废物厌氧分解产生的甲烷排放量。

间接排放因子案例：

计算办公楼用电间接产生的二氧化碳排放量，尽管实际排放发生在发电厂。
计算某产品供应链中不同环节产生的温室气体排放量，例如生产、运输和销售过程中的间接排放。

通过使用直接和间接排放因子，我们可以更全面地评估活动或过程的总碳排放量，从而制定更有效的减排策略和政策。这有助于企业和政府更准确地了解并管理组织/产品等碳排放，推动全球气候变化的缓解工作。

4、直接测量与排放因子：哪种方法更准确？

直接排放测量和间接排放因子是两种常用的温室气体排放量估算方法。尽管两者各有优缺点，但其适用性和准确性取决于具体情况和应用场景。

表2：直接测量与排放因子对比分析

注*：测量烟囱质量流量是指在工业设施（如发电厂、制造工厂等）中，通过烟囱排放的废气的流量测量。准确测量烟囱质量流量对于计算温室气体排放量至关重要，因为这涉及到废气中的污染物浓度和废气总量的评估。然而，测量过程中仍需注意设备的校准和操作条件的变化，以确保数据的可靠性和准确性。

总结来说，直接测量通常更具代表性和准确性，但在某些情况下，由于测量设备和方法的不确定性，其准确性可能受到影响。排放因子适用于直接测量不可行或无法显著提高计算精度的情形。温室气体估算方法取决于燃料成分、测量设备的精确度及其校准情况。因此，根据具体情况选择适当的方法是至关重要的。并非所有国家或研究人员都以相同的方式编制排放因子。搜索排放因子时，请务必检查以下注意事项是否符合我们对排放因子的预期用途：

地理相关性——排放因子通常对应于特定的地理区域，但对于某些排放源来说，位置并不重要。

应用规模——排放因子可以在各个规模上具有代表性：

国家或区域——排放因子可以表示国家或区域范围内特定活动的平均排放率，从而可以表示一系列特定的技术和实践（例如，国家钢铁生产）。
特定地点——排放因子可用于表示在特定设施或地点使用特定技术发生的活动的排放率（例如，德克萨斯州一家工厂使用燃煤高炉技术进行的钢铁生产）。

只有当排放因子能够代表其预期用途时，它才适合使用。例如，特定地点的排放因子并不代表其所在国家/地区的实践平均值。可以采取一些简单步骤来避免常见的排放因子错误，包括：

参考——确保排放因子来自可靠的参考（例如同行评审文献、政府机构、IPCC指南、国家清单报告）。
活动范围——排放因子指定其适用的活动，并可指定这些活动的地理或环境适用性限制。
单位——了解排放因子的表示方式，以便了解需要进行哪些单位转换。排放清单中最常见的错误是简单的单位转换错误。

《IPCC国家温室气体清单指南》为选择排放因子和相关数据质量问题提供了指导。重要的是，该指南还提供了有关其所包含的每个默认排放因子的不确定性信息。一般来说，排放因子越能代表当前情况，它就越准确。例如，如果正在评估奶牛的排放量，区域默认排放因子值产生的结果不如特定品种和国家背景的排放因子准确。一般而言，选择排放因子需要根据区域和正在评估的技术判断代表性。化学计量排放因子是一个例外，它反映已知的化学反应。由于其一致性，化学计量排放因子在不同情况下都具有高度准确性，应优先使用，例如，在评估石灰生产（建筑投入材料而非水果）产生的二氧化碳排放量。

表3：排放因子数据库和资源

5、其他资源

下面提供了更多可公开获取的资源：

GHG协议整理的LCA数据库列表：

https://ghgprotocol.org/life-cycle-databases
电力公司可能有兴趣查阅《EPRI电力公司温室气体排放核算：技术简报和常见问题解答》——以获取与排放因子和温室气体核算概念有关的更多信息。
欧盟欧洲环境署(EEA)交互式数据查看器：提供欧盟成员国总体和各部门的国家温室气体信息，包括电力排放。
欧洲富裕电力组合确定了欧盟成员国电网供电的组成并提供电网排放因子。
加拿大国家污染物排放清单：加拿大国家污染物数据库，用于追踪设施排放到空气、水或土地中的污染物。
泰国按能源类型和部门划分的二氧化碳排放量：一个在线平台，提供泰国国家级排放数据，包括发电数据。
新西兰的排放量测量指南：向新西兰境内寻求自愿监测和报告温室气体排放的实体提供的排放因子数据库。

需要付费才能使用的排放因子数据库和LCA资源：

国际能源署(IEA)在此处汇编了世界各国电力和热力发电的年度排放因子：https://www.iea.org/data-and-statistics/data-product/emissions-factors-2021#emissions-factors
0LCA顾问–生命周期评估和投入产出数据库（基于覆盖整个经济的国家经济和环境统计数据的数据库）：https://lca-net.com/services-and-solutions/input-output-databases-life-cycle-assessment/

四、减排项目和碳盘查的碳排放因子

碳排放因子在不同应用场景中有不同的作用和计算方式。减排项目和企业碳盘查是两个主要应用领域，每个领域使用的碳排放因子各有特点和目的。

1、减排项目的碳排放因子

定义和目的：减排项目的碳排放因子用于计算特定减排项目在实施过程中减少的温室气体排放量。这些项目通常包括清洁能源项目、能效提升项目、林业碳汇项目等。其主要目的是评估和认证项目的减排效果，确保其减排量的真实和可靠。

数据来源和计算方法：减排项目的碳排放因子通常基于项目特定数据，可能需要进行实地测量和监测。例如，一个风能发电项目的碳排放因子会考虑该项目实际发电量和传统能源的替代效应。这些因子需要经过严格的第三方认证，以符合国际标准，如清洁发展机制（CDM）、自愿减排标准（VCS）等。

应用案例：一个太阳能发电项目可以减少相当于燃煤发电产生的二氧化碳排放量。通过计算该项目的实际发电量和相应的碳排放因子，可以得出其具体的减排量，这些数据通常用于向相关认证机构提交，以获得碳信用额。

2、企业碳盘查的碳排放因子

定义和目的：企业碳盘查的碳排放因子用于计算企业在运营过程中产生的温室气体排放总量。其主要目的是帮助企业了解其碳排放，制定减排策略，并满足法规要求或市场需求。

数据来源和计算方法：企业碳盘查的碳排放因子通常基于行业标准和国际/国家的排放因子数据库，例如《温室气体盘查议定书》（GHG Protocol）或《国家碳排放因子手册》。这些因子相对通用，适用于各行业的普遍情况，以确保不同企业之间的可比性。例如，用电的碳排放因子可以基于国家电网的平均排放强度。

应用案例：一个制造企业可以通过其年度能源消耗量和相应的碳排放因子，计算出其年度碳排放总量。这些数据可以用于企业的可持续发展报告、环境管理体系认证（如ISO14001）、以及向政府报告和获取相关补贴或激励。

3、主要区别

尽管减排项目的碳排放因子和企业碳盘查的碳排放因子在计算温室气体排放量方面都发挥着关键作用，但它们在具体应用、数据来源、计算方法和认证标准方面有显著区别：

五、目前常用的排放因子分析

1、电网基准线排放因子

电网基准线排放因子是指在电力系统中，单位发电量所对应的平均温室气体排放量。电网基准线排放因子通常包括两个主要类型：运营边际排放因子（OperatingMargin,OM）和建设边际排放因子（BuildMargin,BM）。它通常用于评估和比较不同电源或电力项目的碳减排放情况。例如，为了便于可再生能源、甲烷利用发电以及用电侧能效提升等中国温室气体自愿减排项目 CCER 项目）的设计、实施与核查，2024年7月8日国家气候战略中心发布了《2023年减排项目中国区域电网基准线排放因子》、《2023年中国区域电网二氧化碳基准线排放因子BM/OM计算说明文件》。

注：1）表中 OM 为 2019-2021 年电量边际排放因子的加权平均值；BM 为截至 2021 年统计数据的容量边际排放因子；2）本结果以公开的上网电厂的汇总数据为基础计算得出。

对比2021年的文件，我们可以看到，2022、2023年减排项目中国区域电网基准线排放因子结果表中新增了西南区域电网的OM（电量边际排放因子）和BM（容量边际排放因子）。

2、运营边际排放因子（OM）和建设边际排放因子（BM）

运营边际排放因子反映的是在现有电力系统中，通过减少现有电力生产而减少的排放量。它主要基于当前运行的发电设备和其燃料消耗情况。

建设边际排放因子反映的是在未来电力需求增长情况下，新建电力生产能力所带来的排放量。它主要基于最新投运的发电设备和其排放特性。

变化不仅体现在电网区域的新增划分上，也反映在部分地区减排项目的排放因子上。关于选择哪一年的数据进行计算，项目方法学已明确指出，在审定与核查机构通过全国温室气体自愿减排注册登记系统上传减排量核查报告时，尚未公布当年度数据的，采用这一年之前最近年份的可获得数据。在估算减排量时，应优先采用最新的可获得数据。即推荐使用2023年的电网基准线排放因子。普通计算减排项目的减排量无需纠结OM、BM排放因子是如何计算来的，我们只需要知道减排量等于项目上网电量乘OM、BM的加权平均值，再减去项目自身的碳排放量。换言之，基准线排放因子的数值越高，则表明该区域的减排项目具有更大的减排潜力。根据生态环境部公布的第一批方法学，其中可再生能源类的两项减排项目：并网海上风力发电和并网光热发电，通过0.5的权重计算得出2021年和2023年的组合排放因子CM。

来源：温室气体自愿减排项目方法学并网海上风力发电（CCER—01—002—V01）

3、碳排放统计核算体系中的碳排放因子

碳排放统计核算体系（GHG Accounting System）用于量化和报告组织、产品、项目等在其生命周期中产生的温室气体排放。该体系的核心在于提供一套标准化的流程和工具，以确保碳排放量的计算准确、一致和透明。碳排放因子（Emission Factor, EF）是碳排放统计核算体系中的关键要素。它们用于将活动数据（Activity Data）转换为温室气体排放量，从而实现排放量的量化。碳排放因子通常表示单位活动量（如燃料消耗、能源使用、生产量等）所产生的二氧化碳当量（CO2eq）。

碳排放因子是实现活动数据向温室气体排放量转换的桥梁。企业和组织通过收集活动数据（如燃料消耗量、电力使用量等），使用相应的碳排放因子，将这些活动数据转换为温室气体排放量。例如，企业每消耗一兆瓦时的电力，其碳排放量可以通过电力的碳排放因子来计算。其在企业碳盘查、产品生命周期分析（LCA）、国家温室气体清单编制等多个场景中广泛应用。例如，企业通过使用碳排放因子，能够计算生产过程、运输过程和办公过程中的碳排放量。

为此，2024年4月12日生态环境部、国家统计局关于发布2021年电力二氧化碳排放因子，就是为落实《关于加快建立统一规范的碳排放统计核算体系实施方案》相关要求，计算出2021年全国、区域和省级电力平均二氧化碳排放因子，全国电力平均二氧化碳排放因子（不包括市场化交易的非化石能源电量），以及全国化石能源电力二氧化碳排放因子，供核算电力消费的二氧化碳排放量时参考使用。

企业碳盘查示例分析

企业使用碳排放因子计算其运营中的碳足迹。例如，某制造企业一年内消耗了5000升柴油，柴油的碳排放因子为2.67 kgCO2e/L。则该企业因使用柴油产生的碳排放量为：5000 L×2.67kgCO2e/L=13350 kgCO2eq

产品生命周期分析（LCA）示例分析

在LCA中，碳排放因子用于评估产品从原材料获取到废弃处理各阶段的碳排放。例如，计算一台计算机从生产到废弃的碳足迹。假设生产一台计算机需要消耗100 kg的钢材和50 kg的塑料，使用阶段消耗500 kWh的电力，最终废弃处理过程产生30 kg的CO2e。若钢材和塑料的碳足迹因子分别为1.8 tCO2e/t和2.5 tCO2e/t，电力的碳排放因子为0.5568tCO2e/MWh，则总碳足迹为：(100kg×1.8tCO2e/t)+(50kg×2.5tCO2e/t)+(500kWh×0.5568tCO2e/MWh)+30kg=613.4kgCO2eq