摘要:隨著全球氣候變化的挑戰(zhàn)加劇,我國設(shè)立了2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),需要改進(jìn)現(xiàn)有的碳排放核算體系,尋找更準(zhǔn)確、可追溯的碳排放核算方法。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù),因其在數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)和追溯方面的優(yōu)勢,提供了改進(jìn)碳排放監(jiān)測的新方向,尤其在提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面顯示出應(yīng)用潛力。本文旨在探討該技術(shù)在碳排放核算中的應(yīng)用,并以煤化工行業(yè)為案例,研究其在碳排放監(jiān)測中的創(chuàng)新應(yīng)用和關(guān)鍵實(shí)施策略,助力我國早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
關(guān)鍵詞:碳排放監(jiān)測;碳核算;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);標(biāo)識(shí)解析;碳排放標(biāo)識(shí)
引言
面對全球氣候變化和溫室效應(yīng)挑戰(zhàn),嚴(yán)格核算碳排放至關(guān)重要。全球政府和商界正承諾采取措施減少溫室氣體排放,以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。我國的目標(biāo)是2030年達(dá)到碳排放峰值、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和,這一目標(biāo)體現(xiàn)了對國家和全球未來的責(zé)任。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)須通過精確監(jiān)測和管理碳排放,制定有效減排策略,引導(dǎo)企業(yè)向綠色低碳發(fā)展。
我國多個(gè)行業(yè)已推出支持碳達(dá)峰和碳中和的計(jì)劃,顯示了對實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的承諾。同時(shí),數(shù)字技術(shù)作為推動(dòng)發(fā)展的關(guān)鍵,對提高生產(chǎn)效率和減排發(fā)揮了重要作用。因此,開發(fā)適合我國特色的碳排放核算體系和標(biāo)準(zhǔn),對完善核算機(jī)制和深入研究碳排放趨勢至關(guān)重要,有助于提前實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
面對傳統(tǒng)碳排放核算的挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)收集和準(zhǔn)確性問題,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識(shí)解析技術(shù)提供了一種提高核算精度和追蹤能力的新方法。這項(xiàng)技術(shù)通過分配獨(dú)特標(biāo)識(shí)來識(shí)別和追蹤碳排放信息,支持企業(yè)跨地域和行業(yè)的信息共享。此技術(shù)應(yīng)用于碳排放監(jiān)測,能統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)化數(shù)據(jù)追溯性,為各行業(yè)和地區(qū)提供統(tǒng)一核算標(biāo)準(zhǔn),助力建立碳排放數(shù)據(jù)庫和發(fā)展低碳園區(qū)。
本文討論現(xiàn)有碳核算方法的局限性,并提出使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)作為改進(jìn)措施,探討其在碳核算尤其是煤炭行業(yè)的kyroLa2rzf52AWJsMcb/qg==應(yīng)用價(jià)值,旨在通過這項(xiàng)技術(shù)提高碳排放核算的準(zhǔn)確性和可靠性,支持低碳發(fā)展戰(zhàn)略和促進(jìn)環(huán)保與可持續(xù)進(jìn)步。
1. 相關(guān)工作概述
1.1 碳核算相關(guān)研究
碳排放計(jì)算分為宏觀和微觀兩類,宏觀模型對碳排放進(jìn)行大范圍估算,微觀模型則針對具體排放源計(jì)算碳排放量。常用的方法包括排放因子法、質(zhì)量平衡法和實(shí)測法,這些方法結(jié)合了宏觀和微觀特征。
排放因子法是一種廣泛應(yīng)用的碳排放估算方法,通過將每種排放源的活動(dòng)數(shù)據(jù)與排放因子相乘來估算碳排放量。該方法在高耗能行業(yè)如煤炭、煤化工、鋼鐵等得到廣泛應(yīng)用[1]。目前,所需的生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要由企業(yè)提供,但由于數(shù)據(jù)采集設(shè)備的多樣性和不一致性,生產(chǎn)數(shù)據(jù)大多依賴人工記錄,容易出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)差錯(cuò)。此外,由于缺乏統(tǒng)一的碳排放因子標(biāo)準(zhǔn)和能源排放因子獲取難度,研究常用聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)的默認(rèn)排放因子進(jìn)行核算,但這可能忽略了不同企業(yè)或生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能源效率差異,導(dǎo)致核算結(jié)果不夠精確。
質(zhì)量平衡法基于每年新化學(xué)物質(zhì)和設(shè)備的消耗來計(jì)算碳排放量,能精確反映實(shí)際排放地的碳排放量,并區(qū)分不同設(shè)備間的差異,適用于設(shè)備頻繁更新的情況。但該方法計(jì)算復(fù)雜,需要大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如能源消耗量和含碳量,且在煤炭企業(yè)中,由于能源消耗和含碳量數(shù)據(jù)的獲取難度和高成本,其應(yīng)用受限。盡管研究較少,但已有基于質(zhì)量平衡法的碳排放智能化檢測系統(tǒng)被開發(fā),運(yùn)用于火電企業(yè)的減碳和智慧煤場系統(tǒng)中[2]。
實(shí)測法通過現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)匯總來計(jì)算碳排放量,過程直接且結(jié)果準(zhǔn)確,但收集數(shù)據(jù)難且成本高。該方法涉及將樣品送至監(jiān)測部門,使用專業(yè)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行分析,但受樣品代表性和測定精度等因素影響。在國內(nèi),實(shí)測法應(yīng)用較少,但福建省正在嘗試用在線監(jiān)測體系收集碳排放數(shù)據(jù),煤電和石化行業(yè)也在探索使用實(shí)測法進(jìn)行碳排放核算[3]。
雖然當(dāng)前碳核算方法理論成熟,但生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取和核查限制影響了準(zhǔn)確性。因此,提升碳核算的可信度、精確性和追溯性,對達(dá)成“雙碳”目標(biāo)和促進(jìn)企業(yè)減碳至關(guān)重要。確保碳數(shù)據(jù)統(tǒng)一和精確監(jiān)測是提高準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。
1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系介紹
為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),需要準(zhǔn)確核算碳排放,明確企業(yè)和行業(yè)排放數(shù)據(jù),制定針對性減排策略。結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),開發(fā)碳排放標(biāo)識(shí)系統(tǒng),以便于碳排放計(jì)量和分析。
隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型和行業(yè)融合的關(guān)鍵[4]。其中,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系是核心,該體系提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),為各實(shí)體分配唯一標(biāo)識(shí),建立信息基礎(chǔ)架構(gòu)。其在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的作用相當(dāng)于DNS系統(tǒng),在實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換中發(fā)揮重要作用。
中國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系建立了一個(gè)多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),涵蓋國際根節(jié)點(diǎn)到企業(yè)和遞歸節(jié)點(diǎn)等[5]。該體系兼容國內(nèi)外主流技術(shù),結(jié)合國內(nèi)數(shù)字化發(fā)展需求,旨在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型并與全球趨勢同步。這一體系支持網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、安全基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展,為國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略提供支撐[6]。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和新型平臺(tái)應(yīng)用模式,通過全面互聯(lián)物理和數(shù)字對象,統(tǒng)一了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),并實(shí)現(xiàn)了信息的全面連接。這一進(jìn)程推動(dòng)了全球范圍內(nèi)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,改變了制造模式、生產(chǎn)組織和產(chǎn)業(yè)形態(tài),為新興產(chǎn)業(yè)提供了強(qiáng)大動(dòng)力[7]。
國內(nèi)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系發(fā)展迅速,已廣泛應(yīng)用于能源、石化、機(jī)械等關(guān)鍵行業(yè),為多個(gè)領(lǐng)域提供數(shù)字化賦能,促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G、區(qū)塊鏈等技術(shù)結(jié)合[8],展現(xiàn)出創(chuàng)新力。這一過程形成了互利共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài),使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為支持企業(yè)數(shù)字創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的重要平臺(tái)[9]。
基于國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和碳排放核算需求,開發(fā)了專用的碳排放標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng),拓展了其應(yīng)用范圍。這一系統(tǒng)提高了碳數(shù)據(jù)的追蹤性和準(zhǔn)確性,助力企業(yè)在數(shù)字化和低碳發(fā)展上取得進(jìn)步,推動(dòng)著企業(yè)向可持續(xù)的未來發(fā)展[10]。
2. 標(biāo)識(shí)解析在碳核算過程中的應(yīng)用
為實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)能減碳,利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)碳排放核算,通過其標(biāo)識(shí)解析促進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新,加強(qiáng)監(jiān)管,計(jì)劃建立專門的碳排放工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系和數(shù)字監(jiān)控平臺(tái)。
2.1 煤化工行業(yè)碳排放標(biāo)識(shí)解析體系
本文致力于建立一套煤化工行業(yè)碳核算標(biāo)識(shí)解析體系,對設(shè)備、數(shù)據(jù)、排放因子等進(jìn)行標(biāo)識(shí),以實(shí)現(xiàn)精確碳排放核算和碳配額分配。該體系旨在為煤化工企業(yè)提供精準(zhǔn)、可信的碳排放追蹤和核算解決方案。煤化工行業(yè)碳排放標(biāo)識(shí)解析體系架構(gòu)如圖1所示。
圖1 煤化工行業(yè)碳排放標(biāo)識(shí)
解析體系架構(gòu)圖
(1)核算方法標(biāo)識(shí)。核算方法標(biāo)識(shí)依據(jù)《中國發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南(試行)》《中國化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南(試行)》《企業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告指南 發(fā)電設(shè)施》《企業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告指南 水泥行業(yè)(CETS—AG—02.01—V01—2024)》[11-13]等標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)技術(shù)規(guī)范,制定適合行業(yè)的核算公式,確保碳排放核算的精確性和適應(yīng)性。
(2)核算邊界/排放源標(biāo)識(shí)??紤]化工行業(yè)主要排放源,如燃料燃燒和生產(chǎn)過程排放,有助于區(qū)分管理不同排放源。通過詳細(xì)分析每個(gè)關(guān)鍵排放源,可實(shí)施針對性減排措施,有效降低整體碳排放。
(3)排放設(shè)施標(biāo)識(shí)。通過對設(shè)施分類,給直接生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)明確標(biāo)識(shí),能更有效追蹤和監(jiān)控碳排放,確保數(shù)據(jù)透明準(zhǔn)確。
(4)計(jì)量設(shè)備標(biāo)識(shí)。為確保碳排放數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和可靠,所有監(jiān)測設(shè)備將被標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)記,包括名稱、型號、類型等信息,為碳排放管理提供數(shù)據(jù)支持。
(5)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。詳細(xì)記錄化工行業(yè)活動(dòng)水平,包括焦油、電石、甲醇等燃料和生產(chǎn)材料消耗量,以及碳酸鹽消耗和含碳產(chǎn)品產(chǎn)量等成本。這種全面記錄有助于深入分析和有效管理化工行業(yè)碳排放。
(6)排放因子標(biāo)識(shí)。主要包括化石燃料單位熱值含碳量、低位發(fā)熱量、碳氧化率,以及碳酸鹽的二氧化碳排放因子等參數(shù),作為計(jì)算碳排放的重要依據(jù)。
2.2 “雙碳”數(shù)字化監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)
開發(fā)碳排放監(jiān)測平臺(tái)旨在提升碳管理效率,通過連接監(jiān)測設(shè)備與生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的碳排放追蹤與分析。這有助于煤化工行業(yè)高效利用數(shù)據(jù),支持減排措施,向數(shù)字化和綠色低碳發(fā)展?!半p碳”數(shù)字化監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。
圖2 “雙碳”數(shù)字化監(jiān)測
服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)
(1)數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)來源主要有兩類:一是現(xiàn)有數(shù)據(jù)集,如數(shù)據(jù)中臺(tái)、能源大數(shù)據(jù)、聯(lián)合國和歐盟數(shù)據(jù)庫、中國及地方年鑒、政府年鑒和行業(yè)統(tǒng)計(jì);二是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系收集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)整合,便于企業(yè)處理和應(yīng)用。
(2)數(shù)據(jù)平臺(tái)層。企業(yè)通過匯總和加工底層數(shù)據(jù),利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的綠色低碳解析體系建立全面的碳排放數(shù)據(jù)庫。這使管理層能精確分析碳排放,提高核算準(zhǔn)確度,支持?jǐn)?shù)字化低碳轉(zhuǎn)型和減排。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能,企業(yè)可以深入處理碳排放數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精確核算和追蹤,助力精確評估和促進(jìn)綠色低碳發(fā)展。
(3)應(yīng)用支撐層。該體系提供了集成、分析、模型工具和中間件等應(yīng)用工具。通過碳排放數(shù)字監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)和結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù),企業(yè)可以高效聚合、安全存儲(chǔ)、深入分析和準(zhǔn)確核算碳排放數(shù)據(jù)。這提高了生產(chǎn)碳排放分析的精確性。體系還整合了“雙碳”數(shù)據(jù)管理平臺(tái),用于碳數(shù)據(jù)治理和安全。企業(yè)能通過平臺(tái)定制碳排放監(jiān)測應(yīng)用,提高監(jiān)測效率,利用數(shù)據(jù)降低成本,提升經(jīng)濟(jì)效益。
(4)應(yīng)用分析層。該架構(gòu)提供碳排放監(jiān)測服務(wù)平臺(tái)和降碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)應(yīng)用,支持企業(yè)通過云計(jì)算和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)建立適應(yīng)需求的碳排放核算模型。通過定義數(shù)據(jù)規(guī)范,優(yōu)化數(shù)據(jù)管理,并促進(jìn)行業(yè)間信息交流。這為節(jié)能減排提供評估核查依據(jù),通過精細(xì)化數(shù)據(jù)分析加強(qiáng)碳排放監(jiān)控。這不僅助力企業(yè)降低碳排放,也推動(dòng)行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。
碳排放標(biāo)識(shí)解析體系和服務(wù)平臺(tái)與國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無縫連接,促進(jìn)企業(yè)間碳數(shù)據(jù)共享。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完善,這些工具將助力煤炭行業(yè)碳管理,推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立,加快實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和低碳轉(zhuǎn)型。
3. 標(biāo)識(shí)解析在碳核算領(lǐng)域的前景
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)的推廣和企業(yè)的數(shù)字化、低碳化發(fā)展,增強(qiáng)了該技術(shù)在碳排放監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,提高了碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性,對碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理發(fā)揮關(guān)鍵作用。
(1)碳資產(chǎn)管理。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析,可建立專注于碳資產(chǎn)管理的平臺(tái),結(jié)合標(biāo)識(shí)編碼和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)管理相關(guān)數(shù)據(jù)。平臺(tái)支持追蹤和溯源碳資產(chǎn)信息,滿足政府和行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的需求,包含數(shù)據(jù)采集、分析、評估和碳資產(chǎn)管理等服務(wù),提供全面的技術(shù)支持和解決方案。
(2)碳計(jì)量管理。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析平臺(tái),根據(jù)《計(jì)量器具識(shí)別編碼》國家標(biāo)準(zhǔn)[14],為儀器儀表和計(jì)量器具及其數(shù)據(jù)提供標(biāo)識(shí)編碼服務(wù),幫助企業(yè)有效管理能源消耗和碳排放數(shù)據(jù)。平臺(tái)還提供計(jì)量器具的全生命周期電子臺(tái)賬,包括制造、使用、檢校,以及巡檢、維修和保養(yǎng)管理,保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
(3)企業(yè)碳數(shù)據(jù)管理。工業(yè)企業(yè)根據(jù)《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)指南》[15]構(gòu)建能源管控中心,收集和傳輸能源消耗及碳排放數(shù)據(jù)至工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。通過安裝計(jì)量器具監(jiān)控能源和碳排放,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析。利用數(shù)據(jù)接口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息融合,優(yōu)化能源管理和碳排放控制。
結(jié)語
面對碳達(dá)峰和碳中和挑戰(zhàn),結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)數(shù)字技術(shù),通過技術(shù)融合和創(chuàng)新,構(gòu)建一個(gè)高效、智能和覆蓋全面的碳排放監(jiān)測和管理體系。這將促進(jìn)碳數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)管理,支持企業(yè)和政府實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo),同時(shí)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過這種技術(shù)融合,旨在為實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的“雙碳”目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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[12]生態(tài)環(huán)境部辦公廳.關(guān)于印發(fā)《企業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告指南 發(fā)電設(shè)施》《企業(yè)溫室氣體排放核查技術(shù)指南 發(fā)電設(shè)施》的通知(環(huán)辦氣候函〔2022〕485號)[EB/OL].(2022-12-21)[2024-09-25].https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk06/202212/t20221221_1008430.html.
[13]生態(tài)環(huán)境部辦公廳關(guān)于印發(fā)《企業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告指南 水泥行業(yè)(CETS—AG—02.01—V01—2024)》等4項(xiàng)全國碳排放權(quán)交易市場技術(shù)規(guī)范的通知(環(huán)辦氣候函〔2024〕321號)[EB/OL].(2024-09-14)[2024-09-25].https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk06/202409/t20240914_1086067.html.
[14]國家市場監(jiān)督管理總局.計(jì)量器具識(shí)別編碼:GB/T 36377-2018[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2018.
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作者簡介:谷雨,本科,高級工程師,研究方向:生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究;通信作者:唐旭,本科,工程師,tangx@nebulabd.cn,研究方向:生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究。
基金項(xiàng)目:黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展聯(lián)合研究——流域碳排放數(shù)字化動(dòng)態(tài)監(jiān)測標(biāo)識(shí)構(gòu)建方案(編號:2022-YRUC-01-0403)。