國家電網沈亮：提高電碳因子時空分辨率，助力“雙碳”目標實現

  黨的二十大報告指出，“要積極穩妥推進碳達峰碳中和”“逐步轉向碳排放總量和強度‘雙控’制度”。我國碳排放主要來源于能源活動和工業生產過程，其中能源活動占到總碳排放的88%，而電力行業碳排放占能源活動碳排放的41%，做好電力碳排放統計核算工作至關重要。近日，國家發展改革委等部門印發《完善碳排放統計核算體系工作方案》，提出“建立基于電力大數據的碳排放核算機制，完善‘電-碳’分析模型”。

 

  電力碳排放因子（以下簡稱“電碳因子”）反映了電力系統中用戶單位耗電的含碳量，是開展電力碳排放核算的重要參數，也是核算產品生命周期電力間接碳排放的基本依據，其覆蓋范圍和隨時間變化的特性對核算產品碳足跡的準確性至關重要。隨著清潔能源發電比例的提升，電力系統發電結構不斷變化，碳排放隨之動態變化，需要我們進行更高時空分辨率的電碳因子計算研究。

 

分區分時，構建電碳因子發布體系

 

  當前，國際上較為主流的電力碳排放核算標準《溫室氣體排放核算體系范圍二指南》（GHG Protocol Scope 2 Guidance）正在進行新一輪修訂工作，探討納入高時空分辨率的電力碳排放核算標準規范，并指導國際綠色貿易規則的實施。國際方面，歐盟、美國等能源主管機構正大力推動高時空分辨率的電碳因子計算和發布機制，一些國家和地區的官方能源機構已陸續發布小時級乃至分鐘級分區分時因子。

 

  我國資源稟賦特點導致各區域的碳排放差異較大。清潔能源資源主要分布在西北部，而電力負荷需求集中在以火電為主的東部沿海地區。為解決能源生產消費不均衡的問題，我國積極推動特高壓建設，開展跨區、跨省電力輸送。伴隨著跨區跨省電力轉移，電力消費所對應承擔的碳排放責任也在實時變化，僅計算發電端電力碳排放無法真實反映各類主體的碳排放責任。按照區域電網、省級電網設置平衡區，有利于支持地方政府發布低碳政策，落實降碳責任到相應主體，并符合當前的電網調度方式。

 

  2024年4月，生態環境部、國家統計局發布了2021年我國電力二氧化碳排放因子，分為全國、區域、省級電網三個范圍，計算時段為一年。隨著清潔能源發電比例不斷提高，發電結構的時變性特點越發顯著，政府、企業對于電碳因子的計算需求已經從簡單的大面積、年度平均值方法，變化為分地區、分時段的更加精細的計算方法。

 

  當前仍以年為時間尺度發布電碳因子，無法準確反映電力碳排放的實時變化，也無法反映清潔能源低碳價值，不能為用戶側低碳場景建設提供引導，也難以為低碳政策的制定實施提供參考。

 

結合系統和市場規則，完善電碳因子計算方法

 

  計算分區分時電碳因子需要提升空間和時間分辨率，即提高空間分辨率、縮短時間尺度。

 

  我國電網采用分層分級調度方式，電力市場采用“統一市場，兩級運作”運行模式。電力合約是發用電雙方通過協商達成的具有法律效力的協議，適合用來明確用電碳排放責任，因此，計算高時空分辨率的電碳因子需要緊密結合電力系統運行方式、電力市場運行規則。具體計算可以分為兩個環節。

 

  計算發電側實時電力碳排放時，由于電力碳排放的源頭為發電機組的能源消耗，因此分時因子計算需要實現在更高頻度上對區域發電機組碳排放進行量化。目前，發電機組實時碳排放監測計算主要可以采用連續監測法或物料平衡法，若兩者都不具備條件則可通過數學模型法建立機組負荷與碳排放之間的模型關系，實現對機組碳排放的監測和量化。

 

  結合轉移電力碳排放及本地發電側電力碳排放，可計算得到分區分時因子。在此過程中，除了本地發電機組碳排放外，還需要考慮跨省跨區輸送電力帶來的轉移碳排放。這就要結合省間現貨市場和省間中長期市場、省內現貨市場的銜接機制，完成各類電量屬性的溯源追蹤。此外，還需要考慮輔助服務市場和應急調度對因子的影響，明確參與輔助服務市場機組和應急調度電量碳排放的分攤，以及傳輸線路的網損碳排放分攤問題。

 

  國網大數據中心研究團隊依托電力大數據優勢，積極研究分區分時因子計算與預測方法，通過計算區域內發電側產生的直接碳排放量，將發電側碳排放按照區域間電力交換情況分攤至各用電區域，得到分區分時因子，從而指導市場主體將碳排放因素作為參數指標引入電力市場報價策略，引導低碳需求響應，推動電碳協同應用，促進清潔能源消納，保障電網安全運行。

 

推動場景應用，助力新型電力系統建設

 

  結合電力市場開展分區分時因子的計算與預測，形成發布機制和數據庫，建立核算標準體系并與國際標準實現互認，能夠有效支撐碳核算體系建設，推動低碳場景應用，促進清潔能源消納和電力保供，實現全社會降碳，助力新型電力系統建設。具體而言，形成分區分時因子發布體系有以下幾方面的意義。

 

  一是為低碳政策規劃實施提供參考。當前，我國落實低碳政策的責任主體僅能分解到區域層面，無法進一步落實到用戶主體。通過計算并發布分區分時因子，能夠反映我國各地區在不同時間尺度下的電力碳排放水平，為國家及各級地方政府制定碳排放約束性目標提供參考，將降碳目標落實到各類用戶主體，切實推動全社會降碳工作。

 

  二是為新型電力系統建設和清潔能源消納提供支撐。新型電力系統建設重點需要實現安全—經濟—低碳的協調平衡，隨著全國統一電力市場的建設，推動清潔能源跨區跨省消納越來越重要。通過發布分區分時因子，可以將碳排放因素納入電力市場報價策略，以市場競爭的方式逐步淘汰低效火電機組，激勵低碳需求用戶綠色電力消費。

 

  三是為低碳電力需求響應提供引導。抽水蓄能、新型儲能和新能源車等新興業務具備良好的低碳屬性和削峰填谷響應能力，可以有效促進白天光伏大發時段的電力消納，緩解晚間火電頂峰壓力。通過發布分區分時因子，可指導企業、居民等電力用戶根據自身低碳需求調整用電行為，在低碳時段增加電力使用，高碳時段減少電力使用，實現清潔能源消納與電力保供的協調平衡。

 

  【作者系國家電網有限公司大數據中心主任、黨委書記】