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加快先进碳测量技术创新 有力支撑“双碳”战略

2020年9月,自中国向世界正式提出碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)战略目标以来,党中央、国务院围绕“双碳”战略作出了一系列重大决策部署。《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方…

2020年9月,自中国向世界正式提出碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)战略目标以来,党中央、国务院围绕“双碳”战略作出了一系列重大决策部署。《建立健全碳达峰碳中和标准计量体系实施方案》(以下简称《方案》)作为“1+N”政策体系的保障方案之一,核心是加快支撑“双碳”战略目标的计量与标准体系建设。《方案》提出了24项重点任务、5项重点工程和4项行动,对统筹推进“双碳”标准计量体系建设进行了全面部署。

实现“双碳”战略目标是一场广泛而深刻的变革,核心是控制碳排放总量,摸清碳排放底数,是科学决策、成效评估和国际谈判的重要基础,对我国实现“双碳”战略目标至关重要。其中,计量技术是“双碳”战略的底层驱动。计量技术直接用于碳排放测量、能源测量、自然资源与环境监测等领域,通过国际互认、一致的测量标准和测量方法,保障数据的准确可靠。同时,计量技术为碳排放、碳减排、碳清除和市场化机制等标准制定提供量值依据,是实施检验检测的技术基础,在促进国家质量基础设施(NQI)协同运行中发挥核心功能。《方案》秉承“科技驱动,技术引领”的原则,全面布局计量技术体系建设,就是要通过先进碳测量技术支撑我国碳市场和国家碳排放清单数据质量,推动由宏观“碳核算”向精准“碳计量”的转变,达到“报告的1吨就是排放的1吨”的国际要求,实现国际互认。

完善的量值传递溯源体系是确保测量器具溯源性、测量过程有效性、测量数据准确一致性的基础。具体而言,要加强碳计量基准、计量标准和标准物质研制,开发高精度测量仪器和传感器。在这方面,美欧国家走在世界前列。2022年8月,美国总统拜登签署的《国家标准与技术研究院(NIST)未来法案》授权NIST开发准确测量温室气体排放的工具和标准。NIST在化石和替代燃料、初级气体混合物领域研制了原油、含水甲醇、氮气中的二氧化碳等标准物质。英国国家物理实验室(NPL)目前正研制低成本环境传感器,以构建大型传感器网络,实时获取密集监测数据。NPL与中国计量科学研究院(NIM)合作开展可移动差分吸收激光雷达(DIAL)技术研究,解决开阔空间温室气体和大气污染物时空分布的精准测量和计量溯源难题,实现对分散污染源排放量的高精准测量。因此,《方案》明确提出建立健全碳计量基准、计量标准和标准物质体系,开展碳计量核心器件和高精度仪器研制,为实现“双碳”战略目标提供硬件支撑。

绿色低碳关键共性计量技术涵盖从排放因子、测量方法到测量不确定度多个方面,在行业领域广泛应用,能够解决节能减排的关键共性问题,是实现“双碳”战略目标的“公约数”。近年来,美欧国家已经开始重视碳数据的准确性,逐步采用直接测量和间接核算相结合的方法。例如,欧盟为欧洲全部大型火电厂和部分小型机组装备CO2浓度测量装置和烟气流量计,对温室气体进行直接测定。美国《温室气体排放报告强制条例》规定,所有年排放超过2.5万吨二氧化碳当量的排放源必须全部安装连续排放监测系统(CEMs),并将数据在线上报美国环保署。英国商业能源与工业战略部(BEIS)定期通过大气测量和反演模型相结合对碳排放清单进行外部验证,及时查找和减少核算误差。NPL目前正针对全球性大气监测网络开发测量不确定度评定方法,以增强监测活动的可追溯性。因此,《方案》提出开展碳计量学、碳排放因子、碳排放量监测、碳排放测量不确定度等关键共性计量技术研究,攻克关键共性测量难题。

数字化是发展大趋势,“碳计量”数字化转型事关数字经济发展大局。随着各行业领域数字化转型的不断深入,在线、动态、远程、虚拟作业场景越来越成为行业常态,新型测量情景和参数不断涌现,伴随而来的是对新型测量器具的需求。同时,数据成为数字化转型中的核心要素,在碳排放智能监测、反演、预警、决策中发挥关键作用,“碳计量”标准参考数据更可以作为“数字测量标准”直接服务行业,避免重复性测量并减少由于测量结果不准确而造成的损失。美国占据全球标准参考数据垄断地位,在服务低碳方面,NIST已建立碳氢化合物光谱数据库、碳氢化合物热物理性能数据库、二氧化碳光化电离参数数据库、燃烧量热法工具库等标准参考数据库,为全球低碳行动提供权威数据参考。《方案》对碳计量数字化转型作出部署,强调推动相关计量器具的智能化、数字化、网络化改造升级,建立碳计量标准参考数据库,全面助力实现数字化时代的“双碳”战略目标。

计量是实现“双碳”战略目标的根基,将计量技术创新融入产业低碳转型进程中,将为我国实现“双碳”战略目标注入长久的动力。《方案》秉承“夯实基础,完善体系”的原则,聚焦重点行业和领域,建立健全“双碳”计量技术体系,实现各行业低碳标准重点突破和整体提升。

通过开展重点行业和领域碳计量技术研究与应用,提升碳排放和监测数据准确性与一致性,维护碳排放交易市场的公平性和稳定性,为产业低碳转型注入有效新动能,是新形势下计量助力产业转型升级发展的使命和机遇。国际上,温室气体议定书(GHG Protocol)下的《企业碳核算与报告标准》主要对于不同行业内的企业计算温室气体的方式、汇报责任、碳排放核查、减排核算、目标设定、库存设计等方面都提出了统一要求。美国电力行业碳交易市场采用的是以烟道流量数据和烟道温室气体的浓度数据排放端直接测量为主。欧盟碳交易市场是燃料端核算与排放端直接测量并行的方式,并且通过建立统一的“可测量、可报告和可核查”(MRV)制度,促进核查、认证服务形成内部市场。因此,《方案》提出开展重点行业和领域用能设施及系统碳排放计量测试方法和监测计量技术研究,提升碳排放和监测数据准确性一致性,探索推动具备条件的行业领域实现精准“碳计量”。

下一步工作建议

在重点行业推广直接测量和间接核算相结合的方法,选择典型区域和代表企业试点。制定核算报告国家标准,推行采用直接测量对间接核算数据进行验证,对重点高耗能高排放企业提出明确要求,保障碳排放数据的完整准确和一致可比,有力支撑科学决策和国际谈判。同时,加大先进碳计量技术研发应用力度,对先进“碳计量”技术和高端碳测量仪器研发应用实施专项经费投入,努力实现核心技术与高端仪器的自主可控,提升统计监测能力。

加快构建支撑“双碳”战略的标准计量体系,需要充分发挥我国新型举国体制优势和国家战略科技力量主力军的核心引领作用。中国计量科学研究院(NIM)作为中国的国家计量技术机构,担负着先进碳测量技术研发与应用的时代使命。国家碳标尺建立、碳交易市场建设、国家碳排放清单编制及未来应对碳关税等具体工作要积极吸纳“碳计量”技术力量更多参与其中,充分发挥计量“度量衡”的保障作用,提升我国碳数据的可信度,为实现“双碳”战略提供强有力的计量科技支撑。

制定基于直接测量为基础的核算报告国家标准,要在国家标准层面实现测量和核算方法学的统一,完成碳数据准确性的国际互认和接轨。通过主导或积极参与国家间碳数据测量国际比对,以国际互认的碳排放数据测量体系为支撑,推进与国际碳市场接轨,积极维护我国企业的合法权益。参与相关领域国际标准制修订,承担国际标准化组织的技术工作,牵头制定国际标准。加强区域标准化合作,融入国际能效、碳排放标准和规则体系,加强国际标准协调。加快转化碳足迹、碳核算等先进适用国际标准,推进与国际碳市场接轨,增强谈判能力。

在顶层设计层面,系统研究NQI支撑“双碳”目标的实施路径,同步推进、协同建设和融合发展。在体制机制层面,研究建立支撑“双碳”目标的“计量科技创新—技术标准制定—认证认可实施—示范推广应用—事后监管评估”的联动机制,充分释放最大效能。在建设实施层面,依托重点工程和行动,探索NQI要素融合发展及效能评价的基础理论,创新以单要素为支撑、多要素协同建设的工作机理。研究推进重点领域、重点产业的质量基础能力再造路径,全面夯实支撑“双碳”战略目标的质量基础能力。

(作者为中国计量科学研究院院长、党委副书记)

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