第三节
碳排放核算方法与核算内容

碳排放核算中各种方法繁多，根据核算范围和核算内容的不同，我们将核算方法分为基于领土边界的核算方法、生产侧核算方法及消费侧核算方法。本节将介绍这三大核算方法及其核算内容。

一 基于领土边界的碳排放核算方法及核算内容（Territorial-based CO ₂ emissions inventory）

该方法主要依据是IPCC1996指南，包括“在该国拥有管辖权的国家（包括管理）领土和近海区域内发生的排放和清除”，即核算内容包括区域领土边界范围内的本地生产和居民活动导致的碳排放，具体包括能源活动、工业生产、农业、林业和土地利用、废弃物处理等各个领域的排放，但是不包括国际交通排放，比如国际航班、邮轮。基于领土边界的核算方法运用极为广泛 ^[5] ，最为成熟，是生产侧和消费侧核算方法的基础。具体核算过程中一般用到排放因子法、物料平衡法和实测法这三个核算方法（这三个核算方法也是IPCC1996指南开发出来的），其中，排放因子法因其简单便捷得到最为广泛的运用。

（一）排放因子法

排放因子法 （Emission-Factor Approach）又有学者将其称作排放系数法，是 IPCC提出的第一种温室气体排放估算方法，广泛应用于能源消费、工业过程、农业生产等各个领域的碳排放核算，是国内外清单编制的主要依据。如中国发布的《省级温室气体清单编制指南（试行）》、曼彻斯特大学编制的《温室气体地区清单协定书》以及地方永续发展理事会（Local Governments for Sustainability，简称ICLEI，原名International Council for Local Environmental Initiatives，国际地方政府环境行动理事会）发布的《温室气体排放方法学议定书》（International Local Government GHG Emissions Analysis Protocol，IEAP）等，皆是在此基础上提出的。 ^[6] 其基本思路是依照温室气体排放清单列表，针对每一种排放源构造其活动水平数据（Activity Data）与排放因子（Emission Factor），以活动水平数据和排放因子的乘积作为该排放项目的温室气体排放量估算值。 ^[7] 其中，活动水平数据是指与温室气体排放直接相关单个排放源的具体使用和投入数量，如某种化石燃料燃烧量、工业产品生产量等；排放因子是单位某排放源使用量所释放的温室气体排放量；全球变暖潜势是某种温室气体与二氧化碳相比的相对辐射影响值，可以将该种温室气体排放量换算成碳排放当量。具体计算如公式（式3-1、式3-2、式3—3），式3-1核算了温室气体的排放量，式3-2通过全球变暖潜势将温室气体排放量转换为二氧化碳当量（Carbon Dioxide Equivalent，CO ₂ e），式3-3是将式3-1带入式3-2得到。

式中： i 为温室气体，包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、含氟气体等； 表示第 i 种温室气体的排放量； 为二氧化碳排放（当）量； AD 为活动水平数据； EF 为排放因子； w 为全球变暖潜势。其中，活动数据主要来自国家相关统计数据、排放源普查和调查资料、监测数据等；排放因子可以采用IPCC报告中给出的缺省值（即依照全球平均水平给出的参考值），也可以根据实际需要采用国内外各检测或研究机构的研究结果， ^[8] 获取途径见表3-2，更加详细的内容请参阅本书第十一章；全球变暖潜势值见本书表1-1。

IPCC指南按照排放因子的精确程度，将碳排放核算方法分为三个层次（Tier）：层次1 采用IPCC缺省排放因子；层次2 采用特定国家或地区的排放因子；层次3采用具有当地特征的排放因子。对中国城市而言，目前采用层次3本地化排放因子的核算还较为少见，因为获取完整的城市本地化排放因子数据，需要进行大量的监测试验，成本相对偏高。另外，即使得到了具有当地城市特征的燃料排放因子，国家层面还缺少对这些本地化排放因子的认定与鉴定标准，其权威性难以被广泛认可，如果涉及到国家对城市碳排放指标的评估、考核问题，本地化排放因子的使用就更加需要慎重。相对而言，IPCC 缺省排放因子可以从IPCC 排放因子数据库获得，具有中国国家特征的排放因子能够根据省级指南里各种燃料的含碳量等信息推算得出，因此目前国内城市温室气体排放量的核算以这两种排放因子为主，而这两者有一定差别（如表3-3）。之前一些核算使用IPCC 缺省排放因子，实际上是在当时缺乏中国本地化排放因子情况下的一种临时性选择。 ^[9] 随着碳排放核算的普及和深入，包括排放因子在内的数据库大量出现，表3-2仅仅列举了一些，更加详细的内容请参阅本书第十一章。

目前，以排放因子法为基础，多国都提出了温室气体排放计算器，以面向用户的方式提供温室气体排放量估算的方法，从侧面说明排放因子法业已成为当今温室气体排放估算方法的主流。

（二）物料平衡法

物料平衡法（Mass-Balance Approach）也有学者称作物料衡算法，因其方法简单，适用范畴较广，而得到学者们的广泛使用。当物料平衡法应用在碳排放量的核算时，取一定时期内燃料的碳平均含量和灰烬中的碳平均含量，根据差值计算碳排放量。

2006年，地球环境战略研究所（IGES）就提出基于质量平衡法估算化石能源排放的参考方法和部门方法，且较为实用，也能减少数据的不确定性。张德英和张丽霞指出《IPCC指南》中的部门方法和参考方法是构成物料衡算法的核心部分，物料衡算法不但适用于总的碳排放量核算（整个生产过程的核算），也适用于局部的碳排放量核算（某一局部生产过程的核算）；Singh 等使用能源消费基本质量平衡法，详细计算了基于不同技术选择、不同规模的污水处理厂的能源和碳足迹核算情况。 ^[10]

该方法的优势是可反映温室气体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。 ^[11]

（三）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温室气体排放量，也可通俗地理解为实地测量法，是通过相关部门的连续计量设施测量二氧化碳排放的浓度、流速以及流量，并使用国家认可的测量数据基础上来核算二氧化碳排放量的方法。1997年，经济合作与发展组织（OECD）指出该方法结果精确、中间环节少，但数据获取相对困难，成本较大。 ^[12]

现实中一般是将现场采集的样品送到指定监测部门，通过指定检测设备进行定量分析。其中样品是对监测环境要素的总体而言，若采集的样品缺乏代表性，尽管测试分析准确，也是毫无意义的。有学者发现实测法适用于计算碳排放较连续稳定的排放口的碳排放量的核算，如火电厂企业废气处理设施的出口以及水泥企业的废气处理口中温室气体排放量的核算。目前实测法在国内的应用相对较少，有学者认为在农业生产碳排放核算过程中，因我国国土广阔，并且不同土质上的作物存在差异，它们的排碳量也会存在很大区别，所以核算排碳量时要采用实测法，从而保障结果的精确性。 ^[13]

（四）三种方法的对比

排放因子法计算简单、权威性高、应用广泛、国际通用且适用范围广，但其因各地的生活方式、生产及条件存在差别，核算得到数据的准确度相较其他方法低，同时碳排放因子的不确定性也存在较大的风险。

质量平衡法分为部门方法和参考方法，总体而言虽然计算较为准确、工作量较低、适用于宏、中观，但它是基于有完备基础数据记录的统计估算法，对区域统计数据质量要求较高。

实测法虽然计算精准、适用于微观，但由于对二氧化碳需要进行单独连续监测，导致成本相当高且监测范围有限、数据获取难。

三种方法各有优劣，根据实际情况选取合适的方法或是方法的结合往往能提高结果的精确性。如曲波和杜怀勤采用的就是实测法结合物料衡算法的方式，从而核算出锅炉房中大气污染物的排放量，二者的结合使核算结果在精度上有较大的提升，获得较好的测算效果。对三种方法的固有特性对适用范畴和应用现状等方面做了归纳如表3-4。

二 生产侧碳排放核算方法及核算内容（Production-based CO ₂ emissions inventory）

生产侧碳排放核算方法和消费侧碳排放核算方法，均是基于投入产出表来核算国家或产业层面碳排放量以及分析其影响因素的方法。

生产侧碳排放核算是指核算国家或地区行政边界内因产品或服务生产而产生的直接碳排放，和基于领土边界的核算方法一样，其核算的直接碳排放既包含供本地消费的本地区生产过程中产生的碳排放，还包括输出到外地的本地生产过程中产生的碳排放。该方法比仅基于领土边界的核算方法的范围更广，包括国际交通运输以及国际旅游中的碳排放等。该体系的核算边界和国民经济核算体系（System of National Accounts，SNA）的边界一致，也就是说，和GDP的计算口径一致。温室气体排放清单有时被称为包含环境账户的国民经济核算矩阵（NAMEA）。欧盟各国会向欧盟统计局报告NAMEAs，而其他发达国家，虽然也会建立NAMEAs，但是并不对国际社会公开。NAMEAs就是生产侧碳排放核算体系的典型代表。

由于国家间的国际交通运输中能源消耗和碳排放责任难以分配，地域数据难以获得，尤其是公海等地属于“公共池塘”，各国碳排放量和责任分担存在争议。根据SNA体系，国际交通运输中的碳排放按运营者所属国家算，国际旅游按居民地址算，而不是按旅游目的地算。

国际交通运输方式主要包括航海和航空两部分，其碳排放的核算方法仍然主要采用排放因子法，但是特定活动水平数据会依据交通方式的差异而不同。

（一）航空碳排放的核算方法

欧盟的碳排放权交易体系（EUETS）中，利用排放因子法计算国际交通舱载燃料碳排放，其中每个航班和每种燃料都需要单独计算，燃料消耗量必须包括辅助动力装置的燃料消耗。

航空经营者可以根据每个飞机类型从以下两种计算方法中任选其一计算燃料消耗量，并作为活动水平数据带入排放因子法进一步核算碳排放量。

式中： M 是每次飞行的燃料消耗量， M _a 是完成一次飞行的燃料完全消耗量， M _b 是下次飞行的燃料完全消耗量， F _a 是下次飞行的燃料量。

式中： M 是每次飞行的燃料消耗量， R _c 是上次飞行后的燃料剩余量， F _b 是本次飞行的燃料量， R _d 是本次飞行结束后的燃料剩余量。 ^[14]

需要注意的是：每次飞行排放的碳排放量的计算必须是航班的燃料消耗量乘以标准航空燃料监测和报告准则确定的排放系数（单位质量燃油排放二氧化碳的量，为3.15），替代燃料的排放因子必须按照程序的规定确定；飞行燃料的确定由燃料供应商提供或者根据飞机机载测量系统确定，燃料罐中的燃料剩余量则由飞机机载测量系统确定；数据可能来源于燃料供应商，飞机运营商通过大众、平衡文档或电子传输方式获得数据；如果飞行燃料（或在容器里的剩余燃料量）的数量是由单位体积（L或m ³ ）确定的，飞机运营商应当将其转换为大众使用的实际密度值，这项工作由机载测量系统完成。实际密度值由燃料在使用过程中温度的标准密度来确定，当无法获取实际密度值时采用标准密度系数：0.8kg/L（但此系数的应用须经过主管机关的协商）。 ^[15]

（二）航海碳排放的核算方法

参考Warren B. ^[16] 等人的研究，一次航海旅程中的碳排放进行计算公式为：

式中： 代表一次航海旅程中产生的二氧化碳总排放量（g）； P 是主要或者辅助发动机的额定功率的最大值（kW）； D 是航行的总距离（km）； v 是船航行的平均速度（km/m）； R 是主要或辅助引擎的平均负荷， R _mc 代表最大持续速率（maximum continuous rate）； S _FOC 是具体使用的燃油发动机油消耗率（kW·h）； M _i 是船所载的从某个国家或区域进出口商品的质量（t）； M _t 是船所拥有的最大承载量（t）； U 是船载货能力的平均利用分数； 是主要或辅助发动机使用燃料的碳排放因子，即燃料燃烧排放的二氧化碳排放量（g/g）。 ^[17]

此外，国际航海组织采取自上而下排放的计算方法，主要通过消费石油数量来计算排放总量，这种方法需要精确并且相对完整的石油部门统计数据以及比较标准的航运业排放率估算。

三 消费侧碳排放核算方法及核算内容（Consumption-based CO ₂ emissions inventory）

在实际核算中，生产侧碳排放核算具有统计制度较完备、基础数据量可获得性强的优点，但随着碳泄露等问题受到重视，生产侧碳排放测算方法的不足之处逐渐凸显。由于国际、区域贸易碳排放的存在，生产侧碳排放核算可能导致一国或者区域为满足其消费需求，通过从另一个国家或者区域进口碳密集型产品、转移高碳密集产业来减少本国或者本地区碳排放，即“碳泄漏”现象。因此生产侧碳排放核算方法对净碳出口国家、区域不公平。消费侧碳排放核算从最终需求角度核算国家或地区碳排放，并指出考虑产品跨区域流动隐含碳排放和消费地的减排责任，充分体现消费者减排责任，有利于弱化“碳泄漏”问题，因而更加具有公平性。 ^[18]

消费侧碳排放核算方法是从商品消费（而非能源消费）角度对一个国家或区域的二氧化碳排放量进行核算，是用一个国家、区域的经济贸易去取代地域限制，从而解决国际、区域贸易的分配问题。该方法将生产和分销链发生的所有排放均分配给最终产品消费者，也就是说，是计算一个国家/区域消费了多少碳排放，而不是生产了多少碳排放；谁从过程中受益，谁就应当承担与之相关的排放责任。例如出口国认为其产品与服务是为满足进口国的消费需求，因此，生产过程中的碳排放应由进口国承担，即消费者责任制。即沿着生产和分销链发生的所有排放均分配给最终产品消费者。一个国家的消费侧排放清单，扣除出口所体现的排放量而包括进口体现的排放量。这意味着一个国家的出口产品所产生的温室气体排放量须分配给进口这个产品的国家，每个国家都应为进口产品所产生的排放量负责。

消费侧的碳排放核算有多种计算方法，简而言之，即“消费侧碳排放量＝生产侧碳排放+进口产品的隐含碳-出口产品的隐含碳”。具体核算过程可以基于国际贸易数据和投入产出数据，运用诸如投入产出法、生命周期评价法（LCA）等经济学方法来计算。投入产出法（input-output，I-O）是瓦西里·里昂惕夫 ^[19] 创建的研究经济体系中各部分之间投入与产出相互依存关系的数量分析方法，由于其直观、简明，被广泛应用于各产业的碳排放量估算，也是目前测算隐含碳的主流方法。当前，投入产出模型可分为单区域投入产出模型和多区域投入产出模型：单区域投入产出模型更适合分析碳排放对一个国家或区域产生的影响，而多区域投入产出模型则考虑了区域间的投入产出关系，故更适合分析碳排放对多个国家或多区域产生的影响，与现实更为接近，但是多区域需要多国的投入产出分析表，实际操作具有困难性。 ^[20]

本书第九章将详细介绍贸易隐含碳的核算原理以及投入产出分析方法。