碳排放和碳足迹相关概念探析 ——以铝行业为典型案例
发布时间: 2024-08-23 | 作者: 葛青,任孝旻,王佩,李志刚 | 阅读:
摘要
铝行业正处于节能降碳的关键阶段,大部分企业都提出了降碳目标,碳排放和碳足迹也成为衡量碳排放水平的重要指标。两种概念相关但完全不同,未能全面的了解两种概念的本质和意义会导致两种概念使用场景不合理,核算的碳排放值不准确,减排目标和降碳路径不明确等问题。本文探析了铝行业碳排放和碳足迹相关概念,并简述了各自的应用场景。碳排放概念聚焦碳排放源和由此产生的碳排放,有利于把控局部碳排放情况,当碳排放值应用于碳市场交易时,由具有碳排放源的企业独立承担交易费用。而碳足迹则是放眼整个产业链,评估产业链协同降碳效果,无法聚焦某一环节减碳量,属于自愿性减碳范畴,由产业链共同分摊降碳成本。本文旨在使读者能够更加全面地了解两种概念的本质和意义,并在实际应用中做出正确的判断和选择。

文献信息
期刊世界有色金属
题目碳排放和碳足迹相关概念探析 ——以铝行业为典型案例
关键词碳排放;碳足迹;绿电铝
作者葛青、任孝旻、王佩、李志刚
文献标识码A
文章编号1002-5065(2023)20-0125-3
图片


1  概念辨析的目的和作用

党的二十大报告强调推动绿色发展,促进人与自然和谐共生。发展绿色低碳产业,加快节能降碳先进技术研发和推广应用,倡导绿色消费,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。铝产业是碳排放的重点领域,“双碳”目标下,节能降碳成为铝行业的重要课题。


碳排放(也可称温室气体排放)和碳足迹都可作为衡量碳排放水平的重要指标,两者概念有较大相关性,但存在较大差别。笔者发现部分用能单位无法准确理解和区分碳排放和碳足迹的概念,如在企业的环境报告或可持续发展报告中,将产品的碳足迹错误地列为组织碳的指标 ;以及欧盟碳边境调节机制(CBAM)即将实施时,企业会以降低产品碳足迹为应对措施。这些混淆使用的现象都会导致核算的碳排放值不准确,减排目标和降碳路径不明确等问题,这些问题会影响各相关方的“双碳”工作的推进 :


——国家与政府层面,准确地核算各类碳排放数据有利于国家主管部门据此制定切实有效的降碳政策 ;


——行业层面,碳概念的混淆加大了铝产业链碳追溯的难度。不同含义碳指标之间的盲目比对,使得制约行业发展的堵点、痛点反而被忽视。铝产品碳足迹强调全生命周期碳排放结果,只要全生命周期碳足迹减少到符合下游用户要求即可,不能体现关键环节降碳效果。但当铝冶炼环节使用绿电,同时熔铸环节仅使用绿电铝和再生铝时,由于减碳力度巨大,每吨铝锭会有至少 10 吨碳排放的骤减,在这种情景下,铝冶炼环节降碳效果在碳足迹值中才会有明显体现 ;


——企业层面,无法准确理解碳排放和碳足迹,致使企业在参与国内外碳市场交易时处于被动地位,向下游披露自身碳数据时无法有效呈现当前碳排放水平和已做出的减排贡献值,对上游披露自身碳数据时无法准确表达自身降碳诉求。


因此本文对碳排放和碳足迹从概念、用途、参考标准及边界范围等方面进行简要辨析,协助各使用方更准确地应用两种术语。本文探析的碳足迹特指产品碳足迹,企业碳足迹是另外的概念,本文不做探析。


2  碳排放和碳足迹探析

2.1|概念

本文要探析的“碳排放”是指核算企业内部排放源对应的碳排放,也可称组织层面的碳排放,简称“组织碳”。为便于读者进一步理解两种概念,后文涉及碳排放时,都用组织碳碳排放来表述。以电解铝生产企业为例,碳排放包含电解铝生产消耗的电力所对应的 CO2 排放、消耗预焙阳极而产生的 CO2 排放和发生阳极效应而产生的全氟化碳排放、以及脱硫设施中碳酸盐吸收烟气产生的 CO2排放。


本文要探析的“碳足迹”是指企业以产品的生产流程为边界,核算该产品在其生命周期各阶段的温室气体排放量总和。以铝箔产品的碳足迹为例,包含了铝土矿开采、氧化铝生产、阳极碳块生产、电解原铝液生产、铸轧卷生产、铝板带生产、铝箔生产以及原辅料的运输环节的温室气体排放的累加。若铝箔制成食品包装箔成为终端产品,则该食品包装箔的碳足迹还应包括铝箔的运输、制造、食品包装箔的使用和寿命终止阶段温室气体排放的累加。


2.2|用途

碳排放与碳交易市场挂钩,有完整的法律法规体系来为碳交易市场提供组织、资金、技术三方面保障措施。碳排放的核算和核查用于中国碳交易市场,以及欧盟碳边境调节机制(CBAM)。对组织碳进行核算是为了引导企业准确识别自己的碳排放源,协助碳交易政策制定者分配减排指标,方便国家实施总量控制时对碳排放的责任归属进行划分。对组织碳进行核查可确保企业上报或披露的碳排放数据更真实、准确、完整。


碳足迹服务于企业责任和品牌效应,用于披露该产品所在产业链的碳排放值,基于供应链自身减碳需求,促进全产业链开展降碳工作,引导消费者低碳选购。比如苹果、宝马、奔驰等企业,对供应链提出了年度减排要求。这种减排没有法律法规要求,属于自愿性减排范畴。


2.3|参考标准

铝行业碳排放的计算方法应参照 ISO 14064-1:2018《温室气体-第1部分:组织层级量化和交流温室气体排放量和消除的指南规范》,以及由之转化的 GB/T 32151.4《温室气体排放核算及报告要求第 4 部分铝冶炼企业》。目前国际标准化组织(ISO)计划明年修订 ISO 14064-1:2018《温室气体 - 第 1 部分 :组织层面的温室气体排放和消除的量化和报告指导规范》,GB/T 32151.4《温室气体排放核算及报告要求第 4 部分铝冶炼企业》正在修订中。


计算铝产品碳足迹时,由于国内还没有相关标准或者指南,国内外认证机构都是按照 ISO/TS 14067:2018《温室气体 - 产品的碳足迹 - 量化和信息交流的要求与指南》核算产品碳足迹。碳足迹的计算过程使用的是全生命周期计算方法,计算过程参考的 ISO 14044:《环境管理 - 生命周期评估 - 要求和指南》。碳足迹的计算无法脱离数据库,目前国内大部分央企已逐渐建立完善自己企业或者行业的数据库,有色金属行业能用的目前只有三个数据库,中国有色金属工业技术开发交流中心承建的有色金属行业全生命周期评价数据库,北京工业大学建立的中国材料生命周期清单数据库,四川大学建立的中国生命周期基础数据库(Chinese Life Cycle Database,简称 CLCD),但这些数据库的完整性以及其在国内外市场认可度还有待验证。


2.4|边界范围

根据世界资源研究所 (WRI) 与世界可持续发展工商理事会 (WBCSD) 合作发起的《企业核算与报告标准》(theGreenhouse Gas Protocol),企业直接排放被称作“范围一”排放。间接排放指的是由核算企业的活动所导致的,但由其他企业的排放源产生的排放。间接排放分“范围二”排放和“范围三”排放,“范围二”是核算企业自用的外购电力、蒸汽、供暖和供冷等产生的排放,“范围三”是核算企业除“范围二”之外的所有间接排放,包括价值链上游和下游的排放。


组织碳的核算边界与产品生产流程长短无关,只核算生产活动产生的“范围一”和“范围二”排放。对铝熔铸及加工企业而言,组织碳只需核算生产设备消耗天然气产生的碳排放、以及用电对应的间接排放。


产品碳足迹以产品的生产和使用流程为边界,核算产品全生命周期过程的“范围一”、“范围二”和“范围三”的排放。对于无法跟踪其使用过程的非终端产品而言,产品的碳足迹边界一般选择“摇篮—大门”。对于铝及铝合金板带产品而言,碳足迹的边界范围是铝土矿开采、氧化铝生产、阳极碳块生产、电解铝液生产、铸造卷生产、铝及铝合金板带生产,包含原辅料的运输,不包括铝及铝合金板带产品的运输阶段、使用阶段和寿命终止阶段。

2.5|核算方法

组织碳和碳足迹的核算使用的方法学、活动数据的收集范围以及排放因子均存在差异。


核算组织碳时,方法学唯一 :使用碳排放源活动数据、碳排放源排放因子以及 GWP(全球变暖潜势)相乘得到组织碳排放数据。活动数据的收集仅针对碳排放源。在核算电解铝企业组织碳的碳排放时,仅收集预焙阳极和脱硫过程碳酸钙的相关数据。


核算碳足迹时,使用的是全生命周期评价方法学(LCA),方法学种类较多,常用的有荷兰莱顿大学环境研究中心提出的评价方法(CML)、欧盟为准备实施产品环境足迹所准备的最新评价方法(EF3.0)、美国环境保护署(EPA)使用的 TRACI等。在核算产品碳足迹时,活动数据的收集需要涵盖全生命周期的原辅材料、设备耗材、包装材料、能源消耗、燃料、资源消耗等。


组织碳和碳足迹核算时,收集的同一活动数据对应的排放因子也有差别。以典型的绿电(水电、风电、光伏发电等)为例,在核算组织碳中绿电消耗对应的碳排放,根据国家主管部门发布的排放因子,可记为零。针对绿电的碳排放因子取值,部分省市相继发布了相关文件,如天津市生态环境局发布的津环气候〔2023〕25 号文件附件 2 提出绿电的碳排放为零可扣除 ;上海市生态环境局发布的沪环气候〔2023〕89号文件提出“外购绿电排放因子调整为 0”;北京生态环境局发布的京环发〔2023〕5 号文件提出“重点碳排放单位通过市场化手段购买使用的绿电碳排放量核算为零”。


而核算碳足迹中绿电消耗对应的碳排放时,绿电的碳排放因子是统计了建设绿电发电站、发电、配电到用电全过程的碳排放后得出的,碳排放因子很小,但不为零。根据研究中国大中型水电项目碳足迹,可得水力发电的排放因子为 19.2±6.8gCO2/kWh,研究内蒙古草原风电场的碳足迹,可得风力发电得排放因子为6.57 gCO2/kWh,研究中国多晶硅光伏发电厂的碳足迹,可得光伏发电的排放因子为50.9kgCO2/kWh。


同理,核算化石燃料燃烧产生的二氧化碳时,碳排放因子也不同。以柴油为例,核算组织碳时,柴油的排放因子由低位发热量、单位热值含碳量和燃料碳氧化率等相乘,算得柴油的碳排放因子为3.10 kgCO2e/kg柴油 ;核算碳足迹时,需要把柴油生产过程产生的二氧化碳也算在内。柴油生产阶段的碳排放为 263.8 kgCO2e/kg 柴油 ,则计算产品碳足迹时,柴油的碳排放因子应为 266.9kgCO2e/kg 柴油。


2.6|碳排放清单及碳排放源

核算组织碳时,需要考虑的碳排放源及主要温室气体主要有 :运输车等设备燃烧燃料产生的 CO2 排放 ;电解环节预焙阳极消耗所导致的 CO2 排放 ;电解环节阳极效应产生的 CF4 和 C2F6 排放 ;烟气治理过程使用石灰石(主要成分为碳酸钙)或纯碱(主要成分为碳酸钠)作为生产原料产生的 CO2 排放 ;消耗购入的电力、热力(蒸汽或热水)产生的排放。总的来说,电解铝企业的组织碳的碳核算只考虑了二氧化碳(CO2)和全氟化碳(PFCs)两种温室气体。


核算产品碳足迹时,除了上述考虑范围,还需考虑电力从发电、配电到用电过程所有的 CO2、CF4、N2O 排放,外购材料的摇篮 - 大门的 CO2、CF4、N2O、SF6 的排放等,因此电解铝产品的碳足迹可将二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)这六种温室气体都考虑在内。


3  碳排放和碳足迹概念预期应用场景

国家相关管理部门控制国家碳排放总量时,会对各企业的碳排放总量和强度进行管控,铝企业对自己碳排放进行核算和核查时,使用的是组织碳的概念。


我国为利用市场机制控制和减少温室气体排放,建立了全国碳排放权交易市场,来限制高耗能企业碳排放水平,并为企业提供碳交易环境。未来电解铝碳排放权纳入碳交易市场后,电解铝企业应根据组织碳中“范围一”和“范围二”之和,来计算企业电解铝吨铝碳排放量,并与免费配额值作比较。同时为保证电解铝行业碳交易的顺利开展,需完善企业对碳排放进行监测、报告和核查,此时应用的也是组织碳的概念。


同样的,欧盟碳边境调节机制(CBAM)也设定了单位产品碳排放量免费配额值。自 2026 年 1 月 1 日起对铝产品的直接排放超出免费配额值的部分征收碳费,这里的碳排放仍指组织碳的核算值。CBAM 覆盖的铝产品,核算范围为企业的“范围一”排放,即电解环节预焙阳极消耗产生的碳排放、阳极效应对应的碳排放、脱硫过程碳酸盐消耗产生的碳排放以及加工过程生产设备消耗的柴油、天然气对应的排放。


中国有色金属工业协会绿色产品评价中心为助力推动铝行业向更加可持续和环保的方向发展,提出了绿电铝评价,为消费者提供选择绿色铝产品的依据。中国有色金属工业协会绿色产品评价中心为企业颁发的绿电铝评价证书和绿电铝采购证书中的碳排放,是组织碳碳排放的概念,对电解铝“范围一”直接排放和“范围二”间接排放对应的碳排放量加以区分并分别做了表述,直接排放值属于 CBAM 征收碳费的范畴,间接排放为的是突出铝冶炼环节使用绿电带来的减碳效益。


组织碳的应用场景大多与碳交易市场有关,产品碳足迹的应用场景更广泛。终端企业为实现碳达峰目标,会制定供应链自愿减排计划,往往会要求供应链上的所有企业都提供产品碳足迹值。日本经济产业省计划自 2024 年起,投放日本市场的电动汽车和插电式混合动力车制造商需要提交电池从原料开采到废弃处理全过程排放的二氧化碳量,即披露蓄电池碳足迹 ;近两年欧美相继推出的“电池法律”,以减碳环保为由,提高了中国企业产品落地欧美市场的门槛。欧盟委员会的“电池立法新规”要求从 2024 年 7 月 1 日起,工业及电动汽车电池的制造商和供应商必须提供产品碳足迹声明 ;法国,韩国,意大利等国家对光伏组件为代表的新能源产品出口提出了碳足迹核算和认证的要求。


4  结论

本文通过以铝行业为例,对两个相关但不同的概念进行了探析,铝行业的案例可为其他行业提供借鉴和参考。碳排放概念使用主体是具有碳排放源的企业,用来计算、跟踪、报告和核查企业碳排放源,有利于把控局部碳排放情况,开展局部降碳工作。应用场景大多与碳交易市场有关,由具有碳排放源的企业独立承担交易费用。铝行业碳排放的降碳措施应是提高电解铝行业绿电比例,优化电解铝行业能源结构,建立完善的碳排放核算标准体系、优化国内碳税法律体系和征管机制、加快完善中国碳交易市场体系等完善碳市场体制机制。


碳足迹概念使用主体是产品,用来衡量产品的碳排放量,放眼整个产业链,评估产业链协同降碳效果,无法聚焦某一环节减碳量,属于自愿性减碳范畴,由产业链共同分摊降碳成本。铝行业碳足迹的降碳措施,除了上述碳排放降碳措施外,还应提高再生铝使用比例,完善碳足迹标准体系建设,推进绿色产品认证与标识体系建设。


每个层面的碳排放核算都有其特定的目的和意义,分清这些碳排放核算的目的和意义,有助于企业或者地方政府在开展碳管理的工作中找准方向。