碳达峰、碳中和计算原理

2021-12-30 21:09:21 浏览数 (1)

偶然的机会参与到了公司新合作洽谈的业务中。新的业务是“双碳”,作为技术人员和中国双碳协会有了一次正式的沟通机会。在这过程中,第一次和国家宏观政策如此近距离,对于自己来说,是一次小白的学习之旅。本文主要想讲述一下关于“双碳”的基本概念,以及作为一名技术人员,对其中公式及底层逻辑的梳理。

2020年9月22日,中国政府在第七十五届联合国大会上提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”

上述提到的“双碳”,正是指:碳达峰、碳中和

碳达峰: 是指某个地区或行业,年度温室气体排放量达到历史最高值,是温室气体排放量由增转降的历史拐点,标志着经济发展由高耗能、高排放向清洁、低能耗模式的转变。 碳中和: 是指某个地区在一定时间内(一般指一年),人类活动直接和间接排放的碳总量,与通过植树造林、工业固碳等吸收的碳总量相互抵消,实现碳净零排放。

衡量一国经济同碳排放量之间的关系采用“碳排放强度”,该指标在当下具有重要的发展意义。(关于其重大意义,推荐林超所长的分享) 碳排放强度: 是指单位国民生产总值(GDP)的增长所产生的二氧化碳排放量。

碳排放强度=碳排放量/GDP

计算基准

人类生产生活中排出的各类温室气体。为了便于统计计算,人们把这些温室气体按照影响程度不同,折算成二氧化碳当量,所以大家常常用二氧化碳指代温室气体。

碳排放量

碳排放量是指在生产、运输、使用及回收该产品时所产生的平均温室气体排放量。

标准煤

1 千克标准煤 = 2.493 千克二氧化碳

热值为 7000千卡/千克(29307 千焦/千克,即

7000 * 4.186

) 的煤炭。由于煤炭、石油、天然气、电力及其他能源的发热量不同,为了使它们能够进行比较,以便计算、考察国民经济各部门的能源消费量及其利用效果,通常采用标准煤这一标准折算单位。

能源折标准煤系数=某种能源实际热值(千卡/千克)/ 7000(千卡/千克)

能源名称

平均低位发热量

折标准煤系数

原煤

20 908 kJ/kg(5 000 kcal/kg)

0.714 3 kgce/kg

汽油

43 070 kJ/kg(10 300 kcal/kg)

1.471 4 kgce/kg

柴油

42 652 kJ/kg(10 200 kcal/kg)

1.457 1 kgce/kg

原油

41 816 kJ/kg(10 000 kcal/kg)

1.428 6 kgce/kg

低位发热量因为最接近工业锅炉燃烧时的实际发热量,常用于设计计算。

平均热值也称平均发热量,指不同种类或品种的能源实测发热量的加权平均值。

平均热值(千卡/千克)=Σ[某种能源实测低位发热量(千卡/千克)× 该能源数量(吨)]/能源总量(吨)

引自:我国现行的各种能源折标准煤参考系数国家标准

1卡路里(kcal)≈ 0.004186千焦(kJ)= 4.186焦耳
1kJ=1/4.186=0.2389kcal

示例:以汽油为例

43070(kJ/kg)/ 4.186 ≈ 10289(kcal/kg) ≈ 10300(kcal/kg) \ 10300(kcal/kg)/ 7000 (kcal/kg) ≈ 1.4714 (kgce/kg)

基础原理

能力守恒

可以将各种能源转化成标准煤(同样热量需要各自物质的质量)。

标准煤系数计算: 1kg 汽油等于多少标准煤(热量相等)

标准煤:7000 kcal/kg 汽油:10300 kcal/kg

10300/7000 = 1.4714

即:1kg汽油产生的热量 等于 1.4714kg标准煤产生的热量。

元素守恒

二氧化碳 CO_2分子量为

12 16*2=44

C分子量为 12

二氧化碳与碳的比值:

44/12=3.6667

计算碳排放量理论上只需要知道各种能源碳含量多少即可;现实中碳不一定被氧化,因此再乘以碳氧化率。

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