加快先进碳测量技术创新 有力支撑“双碳”战略

2020年9月，中国向全球正式提出二氧化碳排放峰值和碳中和(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。 作为“1+N”政策体系的保障方案之一，《建立和完善二氧化碳排放峰值碳中性标准计量体系实施方案》(以下简称《方案》)的核心是加快支撑“双碳”战略目标的计量和标准体系建设。 《方案》提出了24项重点任务、5项重点工程和4项行动，对全面推进“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，其核心是控制碳排放总量，摸清碳排放底数。它是科学决策、效果评估和国际谈判的重要依据，对中国实现“双碳”战略目标至关重要。 其中，测量技术是“双碳”战略的底层驱动。 计量技术直接应用于碳排放计量、能源计量、自然资源和环境监测等领域。通过国际互认和一致的测量标准和方法，保证了数据的准确性和可靠性。 同时，计量技术为碳排放、碳减排、除碳、市场化机制等标准的制定提供量化依据，是检验检测实施的技术基础，在促进国家质量基础设施协调运行中发挥核心作用(NQI)。 该计划秉承“技术驱动、技术引领”的原则，全面布局计量技术体系建设，通过先进的碳计量技术支撑中国碳市场和国家碳排放清单的数据质量，推动宏观“碳核算”向精确“碳计量”转变，满足“一吨报一吨排”的国际要求，实现国际互认。 巩固基础研究，建立和完善“碳测量”溯源体系[h/] 完善的量值传递溯源体系是保证计量器具溯源性、测量过程有效性和测量数据准确性和一致性的基础。 具体来说，要加强碳测量标准、计量标准和标准物质的研发，研制高精度的测量仪器和传感器。 在这方面，美欧国家是走在世界前列的。 2022年8月，美国总统拜登签署的《国家标准与技术研究所(NIST)未来法案》授权NIST开发工具和标准，以精确测量温室气体排放。 NIST在化石和替代燃料以及主要气体混合物领域开发了标准材料，如原油、含水甲醇和氮气中的二氧化碳。 英国国家物理实验室(NPL)目前正在开发低成本的环境传感器，以构建大型传感器网络，并实时获取密集的监测数据。 NPL与中国计量科学研究院(NIM)合作开展了移动式差分吸收激光雷达(DIAL)技术研究，解决了开放空空间温室气体和大气污染物时间空分布的精确测量和测量溯源问题，实现了分散污染源排放的高精度测量。 因此，《方案》明确提出建立健全碳计量标准、计量标准和标准物质体系，发展核心碳计量装置和高精度仪器，为实现“双碳”战略目标提供硬件支撑。 聚焦前沿创新，攻克“碳测量”关键技术难题”[h/] 绿色低碳关键共性测量技术涵盖诸多方面，包括排放因子、测量方法、测量不确定度等。在行业内应用广泛，可以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，美国和欧洲国家开始重视碳数据的准确性，并逐步采用直接测量和间接核算相结合的方法。 例如，欧盟为欧洲所有大型火力发电厂和一些小型机组配备了CO2浓度测量装置和烟气流量计，以直接测量温室气体。 美国关于温室气体排放报告的强制性法规规定，所有年排放量超过2.5万吨二氧化碳当量的排放源都必须安装连续排放监测系统(CEMs)，数据要在线上报给美国环保局。 英国商业能源与工业战略部(BEIS)通过大气测量和反演模型相结合的方式，定期对碳排放清单进行外部验证，以便及时发现和减少核算错误。 NPL目前正在为全球大气监测网络开发测量不确定性评估方法，以提高监测活动的可追溯性。 因此，方案提出开展碳计量、碳排放因子、碳排放监测、碳排放测量不确定度等关键共性测量技术研究，攻克关键共性测量难题。 把握数字化机遇，推进“碳测”数字化转型”[h/] 数字化是发展的大势所趋，“碳测”的数字化转型事关数字经济发展全局。 随着各行业数字化转型的深入，在线化、动态化、远程化、虚拟化的操作场景正在成为行业常态，新的测量场景和参数不断涌现，伴随而来的是对新型测量仪器的需求。 与此同时，数据成为数字化转型的核心要素，在碳排放的智能监测、反演、预警和决策中发挥着关键作用。“测碳”标准的参考数据可以作为“数字化测量标准”直接服务于行业，避免重复测量，减少测量结果不准确带来的损失。 美国占据全球标准参考数据的垄断地位。在低碳服务方面，NIST建立了碳氢化合物光谱数据库、碳氢化合物热物性数据库、二氧化碳光化学电离参数数据库、燃烧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。 《规划》对碳计量数字化转型做出部署，强调推进相关计量仪器智能化、数字化、网络化转型升级，建立碳计量标准参考数据库，全面助力数字时代“双碳”战略目标的实现。 加强现场应用，实现重点行业的精准“碳测量”[h/] 测量，是实现“双碳”战略目标的基础。将计量技术创新融入工业低碳转型过程，将为中国实现“双碳”战略目标注入长期动力。 该计划秉承“夯实基础，完善体系”的原则，聚焦重点行业和领域，建立和完善“双碳”计量技术体系，实现各行业低碳标准的重点突破和整体提升。 开展重点行业和领域碳计量技术的研究和应用，提高碳排放和监测数据的准确性和一致性，维护碳排放交易市场的公平稳定，为工业低碳转型注入有效的新动能，是计量助力新形势下产业转型升级的使命和机遇。 在国际上,《温室气体GHG议定书》下的企业碳核算与报告标准主要在温室气体计算方法、报告责任、碳排放核查、减排核算、目标设定、清单设计等方面对不同行业的企业提出了统一要求。 美国电力行业碳交易市场主要利用烟道流量数据和烟道温室气体浓度数据，在排放端进行直接测量。 欧盟碳交易市场是燃料端核算和排放端直接计量并行的方式，通过建立统一的“可测量、可报告和可验证”(MRV)体系，推动验证和认证服务，形成内部市场。 因此，《方案》提出，开展重点行业和领域耗能设施和系统碳排放计量测试方法和监测计量技术研究，提高碳排放和监测数据的准确性和一致性，探索推动有条件的行业实现精准“碳计量”的途径 下一步，建议尽快建立直接计量和间接核算相结合的碳排放统计监测和核算报告体系 。在重点行业推广直接计量与间接核算相结合的方法，选择典型地区和有代表性的企业进行试点。 制定会计报告国家标准，实施直接计量验证间接会计数据，对重点高能耗高排放企业提出明确要求，确保碳排放数据的完整性、准确性和一致性，有力支持科学决策和国际谈判。 同时，加大先进碳测量技术的研究和应用力度，投入专项资金用于先进“碳测量”技术和高端碳测量仪器的研究和应用，努力实现核心技术和高端仪器的自主可控，提高统计监测能力。 要充分发挥国家战略科技力量的作用，为“双碳”战略提供先进的计量技术支撑 ，加快建设支撑“双碳”战略的标准计量体系，必须充分发挥我国新国家体系的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院，负责先进碳测量技术的开发和应用。 国家碳尺度的建立、碳交易市场的建设、国家碳排放清单的编制以及未来碳关税的应对，应积极吸引更多“碳计量”的技术力量，充分发挥计量“度量衡”的保障作用，提升中国碳数据的可信度，为实现“双碳”战略提供强有力的计量技术支撑。 完善“碳计量”国家标准，强化国际标准话语权 ，制定基于直接计量的会计报告国家标准，实现国家标准层面计量和核算方法论的统一，完成碳数据准确性的国际互认和整合。 通过主导或积极参与各国碳数据计量的国际比对，以国际公认的碳排放数据计量体系为支撑，推动与国际碳市场接轨，积极维护我国企业合法权益。 参与相关领域国际标准的修订，承担ISO的技术工作，牵头制定国际标准。 加强区域标准化合作，融入国际能效和碳排放标准和规则体系，加强国际标准协调。 加快碳足迹、碳核算等先进适用的国际标准转化，推动与国际碳市场接轨，提升谈判能力。 统筹NQI协同发展，在顶层设计层面释放全链条应用 的最大效率，系统研究NQI支持“双碳”目标的实现路径，同步推进、协同建设、融合发展。 在体制机制层面，研究建立支撑“双碳”目标的“计量技术创新-技术标准制定-认证认可实施-示范应用-后监管评价”联动机制，充分释放最大效率。 在建设实施层面，依托重点项目和行动，探索NQI要素一体化发展和效益评价的基础理论，创新单要素为支撑、多要素协同建设的工作机制。 研究重点领域和行业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。 (作者是中国计量科学研究院院长、党委副书记)