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全国碳市场启动背景下,如何开展碳监测?一文尽知碳排放

发表于:2021年08月06日

7月16日,全国碳排放权交易市场(以下简称碳市场)正式启动。这是利用市场机制控制和减少温室气体排放、推进绿色低碳发展的一项重大制度创新,也是推动实现碳达峰目标与碳中和愿景的重要政策工具。全国碳市场的建设运行,意味着相关行业碳排放量核算已具备较为完善的机制。

如今,碳监测也正在加紧推进。为落实碳达峰目标和碳中和愿景,按照生态环境部安排,中国环境监测总站于今年2月成立了碳监测工作组(以下简称工作组),在全国牵头率先开展系统的碳监测调研、方案设计和试点工作。碳监测的技术难点在哪?目前有哪些进展?

什么是碳监测?为什么要开展碳监测?

“随着二氧化碳等温室气体在大气中的浓度逐年攀升,导致全球范围内的气候变暖,对人类的生产和生活造成了很大影响,掌握温室气体浓度水平及其变化趋势很有必要。另一方面,为应对气候变化,包括我国在内的多国政府制定了温室气体减排政策和目标。为评估政策有效性,国际上构建了温室气体排放量的核算体系,而碳监测是辅助核算体系的重要支撑。”工作组负责环境浓度监测的成员孙康说。

碳监测是指通过综合观测、数值模拟、统计分析等手段,获取温室气体排放强度、环境中浓度、生态系统碳汇以及对生态系统影响等碳源汇状况及其变化趋势信息,以服务于应对气候变化研究和管理工作的过程。主要监测对象为《京都议定书》和《多哈修正案》中规定控制的7种人为活动排放的温室气体,包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟化碳(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3)。

从源汇角度看,碳监测获取的基础信息包括温室气体排放强度、环境中浓度和碳汇状况等三个方面的数据。“排放是源头,是‘加’的过程,碳汇是消解,是‘减’的过程,而环境中浓度可以理解为加减后的存量。”孙康解释。

通过碳监测,服务国内减排控制,支持督促各层级落实减污降碳、源头治理要求;服务国际履约,支持国家温室气体清单编制和国际谈判;主动适应气候变化需求,加强气候变暖对我国承受力脆弱地区影响的观测和评估等。

国际通用指南是采用“自下而上”的核算方法报告国家温室气体排放和吸收量,那怎样理解碳核算和碳监测之间的关系?孙康介绍,“简单来说,前者主要是基于活动水平和排放因子的乘积计算温室气体排放量,后者是结合大气中温室气体浓度监测数据和同化反演模式计算温室气体排放量。监测可以推动完善核算体系,支撑排放因子本地化更新,也可以对核算结果进行校核。”

碳监测有哪些基础?如何着手?

生态环境部在碳监测方面已具备一定工作基础。工作组目前从排放源监测、环境浓度监测,以及生态系统碳汇监测等方面着手开展工作。

在排放源监测方面。政府层面发布了CO2、CH4、烟气流量等指标的国家标准监测方法,持续推动现场监测和自动监测技术研发和标准化,统一监测评价;企业层面,电力生产、石油天然气开采等重点行业骨干企业依托废气自动监测、挥发性有机物泄漏检测等相关工作基础,开展了温室气体排放监测前期研究工作并积累了一定经验。“综合考虑,首期试点工作选取对火电行业、钢铁行业重点开展CO2排放监测试点,对石油天然气开采、煤炭开采行业重点开展CH4排放监测试点,对废弃物处理行业统筹开展CO2、CH4和N2O排放监测试点。” 工作组负责排放源监测的成员刘通浩介绍道。

环境浓度监测方面。我国自2008年起陆续建成16个国家背景监测站,其中11个站点能实时监测CO2和CH4,部分背景站还开展了N2O监测。在具备条件的福建武夷山、四川海螺沟、青海门源、山东长岛、内蒙古呼伦贝尔等5个站点完成了温室气体监测系统升级改造,改造后CO2、CH4监测精度达到世界气象组织全球大气监测计划(WMO/GAW)针对全球本底观测提出的要求。此外,2011-2015年在31个省会城市开展了城市尺度温室气体试点监测。

生态系统碳汇监测方面。依靠现有生态监测业务体系,一是建立了土地生态类型及变化监测业务,基于卫星遥感辅助地面校验技术手段,每年完成我国陆域范围内土地利用现状及动态监测。二是探索开展生态地面监测,在典型生态系统布设监测样地,开展生物量、植物群落物种组成、结构与功能监测。工作组负责生态系统碳汇监测的成员刘海江指出,“研究表明森林生态系统是全球陆地植被最大的碳库,储存了超过一半的碳,因此碳汇监测优先重点关注森林生态系统,同时也兼顾草原、湿地等其他生态系统。监测的重点区域在重点生态功能区、生态保护红线区、自然保护地、生物多样性优先保护区,以及‘两屏三带’国家生态安全屏障区。”

碳监测难点在哪?怎样保证数据准确性?

相对于常规污染物监测,碳监测技术难点主要在于对监测数据的准确度要求非常高。工作组负责监测技术和质量控制的成员师耀龙进一步解释,“环境浓度监测方面,以WMO组建的GAW监测网为例,其对背景空气CO2在线监测的可比性要求为0.1ppm,而一般情况下CO2在环境中的实际浓度是400ppm左右,这就要求两套监测系统间结果差异要低于万分之2.5,可以说是目前所有环境监测项目中对监测数据准确度要求最高的一类项目。”

拿排放监测来说,温室气体排放形式更加复杂,既包括点源排放,又包括逸散排放,既包括生产工艺排放,又包括治理设施排放;排放浓度范围更大,由于多数现场没有针对温室气体的治理设施,温室气体排放水平与原辅料密切相关;对废气流量监测准确性需求也更高。“我们对常规污染物主要关注其排放浓度是否超标,对温室气体主要关注其排放总量,这就要求我们能够准确测定气体流量。而多数废气现场直管段长度不足,流速不均,且流速监测设备难以实现现场校准和溯源,这些因素都会影响流量监测准确性。”刘通浩补充道。

此外,部分温室气体监测存在较大技术难度。师耀龙分析指出,“如碳14同位素为指示CO2来源的重要同位素,但由于其不是稳定同位素,浓度极低,需要采用加速器质谱等大型仪器开展监测,并配套相应的采样方法,需要大量的经费、人员和场地保障。”

为保障监测准确,需要从量值溯源和标准化两方面着手。一是要建立国际等效可比、国内高精度传递的量值溯源/传递技术体系,即统一温室气体监测的“度量衡”,特别是要跟国际公认的温室气体监测“度量衡”等效可比。二是要在仪器、点位布置、自动监测等方面加强标准化工作。工作组介绍,我国研制的CO2、CH4和N2O超高精度标准气体在相关国际比对中,已与WMO所属GAW监测网三种“标尺”气体量值等效可比,为下一步建立我国温室气体“标尺”并开展各类温室气体监测质量控制和标校工作奠定了技术基础。

一、什么是碳排放?
碳排放,是人类生产经营活动过程中向外界排放温室气体(二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等)的过程。碳排放是目前被认为导致全球变暖的主要原因之一。我国碳排放中占比最大的(54%)来源于电力和供热部门在生产环节中化石燃料的燃烧。

二、什么是碳达峰?广义来说,碳达峰是指某一个时点,二氧化碳的排放不再增长达到峰值,之后逐步回落。根据世界资源研究所的介绍,碳达峰是一个过程,即碳排放首先进入平台期并可以在一定范围内波动,之后进入平稳下降阶段。

碳达峰是实现碳中和的前提条件,尽早地实现碳达峰可促进碳中和的早日实现。据此,结合我国的承诺的时间节点:1)从现在至 2030 年,我国的碳排放仍将处于一个爬坡期;2)2030-2060 年这 20 年间,碳排放要渡过平台期并最终完成减排任务。
三、什么是碳中和?

碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,然后通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。

四、什么是碳汇(Carbon Sink)?

碳汇(Carbon Sink):一般是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。主要是指森林吸收并储存二氧化碳的多少,或者说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。

研究数据表明,我国的碳汇能力逐步提升,通过大力培育和保护人工林, 2010-2016 年我国陆地生态系统年均吸收约11.1 亿吨碳,吸收了同时期人为碳排放的 45%, 可见林业碳汇在碳中和愿景中扮演重要角色,碳汇项目将助力我国实现碳中和目标。

五、什么是碳捕集利用与封存(CCUS)?

碳捕集利用与封存简称CCUS,是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。其中,碳捕集是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存,以避免其排放到大气中。

该技术具备实现大规模温室气体减排和化石能源低碳利用的协同作用,是未来全球应对气候变化的重要技术选择之一。

六、什么是碳排放权(CER)?碳排放权,即核证减排量(Certification Emission Reduction,CER)的由来。2005 年,伴随《京都议定书》生效,碳排放权成为国际商品。碳排放权交易的标的称为“核证减排量(CER)”。

排放权从哪里来?配额一级市场和二级市场并存
1)一级市场一般由各省发改委进行配额初始发放的市场,分为无偿分配和有偿分配。其中:有偿分配附带有竞价机制,遵循配额有偿、同权同价的原则,以封闭式竞价的方式进行。

2)二级市场是控排企业或投资机构进行交易的市场。

七、什么是碳交易?

碳交易,即把二氧化碳排放权作为一种商品,买方通过向卖方支付一定金额从而获得一定数量的二氧化碳排放权,从而形成了二氧化碳排放权的交易。

碳交易市场是由政府通过对能耗企业的控制排放而人为制造的市场。通常情况下,政府确定一个碳排放总额,并根据一定规则将碳排放配额分配至企业。如果未来企业排放高于配额,需要到市场上购买配额。与此同时,部分企业通过采用节能减排技术,最终碳排放低于其获得的配额,则可以通过碳交易市场出售多余配额。双方一般通过碳排放交易所进行交易。

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第一种情况,如果企业减排成本低于碳交易市场价时,企业会选择减排,减排产生的份额可以卖出从而获得盈利;

第二种情况,当企业减排成本高于碳市场价时,会选择在碳市场上向拥有配额的政府、企业、或其他市场主体进行购买,以完成政府下达的减排量目标。若未足量购买配额以覆盖其实际排放量则面临高价罚款。

 

通过这一套设计,碳交易市场将碳排放内化为企业经营成本的一部分,而交易形成的碳排放价格则引导企业选择成本最优的减碳手段,包括节能减排改造、碳配额购买、或碳捕捉等,市场化的方式使得在产业结构从高耗能向低耗能转型的同时,全社会减排成本保持最优化。

八、什么是碳排放配额、自愿减排量(CCER)?

按照碳交易的分类,目前我国碳交易市场有两类基础产品,一类为政府分配给企业的碳排放配额,另一类为核证自愿减排量(CCER)。

2020 年 12 月发布的《碳排放权交易管理办法(试行)》中指出,CCER 是指对我国境内可再生能源、林业碳汇、甲烷利用等项目的温室气体减排效果进行量化核证,并在国家温室气体自愿减排交易注册登记系统中登记的温室气体减排量。

第一类,配额交易,是政府为完成控排目标采用的一种政策手段,即在一定的空间和时间内,将该控排目标转化为碳排放配额并分配给下级政府和企业,若企业实际碳排放量小于政府分配的配额,则企业可以通过交易多余碳配额,来实现碳配额在不同企业的合理分配,最终以相对较低的成本实现控排目标。
第二类,作为补充,在配额市场之外引入自愿减排市场交易,即 CCER 交易。CCER 交易指控排企业向实施“碳抵消”活动的企业购买可用于抵消自身碳排的核证量。

“碳抵消”是指用于减少温室气体排放源或增加温室气体吸收汇,用来实现补偿或抵消其他排放源产生温室气体排放的活动,即控排企业的碳排放可用非控排企业使用清洁能源减少温室气体排放或增加碳汇来抵消。抵消信用由通过特定减排项目的实施得到减排量后进行签发,项目包括可再生能源项目、森林碳汇项目等。

碳市场按照 1:1 的比例给予 CCER 替代碳排放配额,即 1 个 CCER 等同于 1 个配额,可以抵消 1 吨二氧化碳当量的排放,《碳排放权交易管理办法(试行)》规定重点排放单位每年可以使用国家核证自愿减排量抵销碳排放配额的清缴,抵消比例不得超过应清缴碳排放配额的 5%。

九、为啥我国要搞碳排放交易?

中国建设碳交易体系将在全社会范围内形成给碳排放定价的信号,为整个社会的低碳转型奠定坚实基础,以实现中国政府对国际社会作出的“力争2030年前碳达峰、2060年实现碳中和”的承诺。

那么,为啥要给碳排放定价?这还要从国际形势说起。

近些年来,随着全球变暖问题日益受到重视,气候变化问题逐渐演变为政治问题。欧洲屡次重提“碳边界”问题,各国碳排放密集型产品将来极有可能在国际贸易中被征收碳关税,这直接导致越来越多国家甚至企业考虑措施来降低关税风险,我国也不例外。

各国控制温室气体排放的政策一般分为三类:命令控制、经济刺激、劝说鼓励。其中,经济刺激型手段由于灵活性好、持续改进性好受到各国青睐。

在经济刺激手段中,最重要的就是碳定价机制。本着“谁污染谁付费”的原则,想要排放CO2等温室气体,那么就应该首先获得碳排放的权利,然后再为这个权利支付费用,这个过程被称为碳定价。

碳定价机制一般分为两种一种是政府强制型手段,就是开征碳税;另一种是通过市场手段,也就是建立碳排放权交易体系。

这两种机制在减排机理上有本质区别:

碳税指政府指定碳价,市场决定最终排放水平,故最终排放量的大小具有不确定性;碳排放权交易体系指政府确定最终排放水平,由市场来决定碳价,故碳价大小是不确定的。
正是由于这种区别,两种手段具有不同的特点。开征碳税更适用于管控小微排放端,碳排放权交易体系则适用于管控排放量较大的企业或行业。这两种政策是可以结合使用的。

中国选择采取碳定价机制来实现碳排放、碳中和承诺。截止2020年4月,全球实行碳排放权交易政策的国际气候协议缔约国有31个,其余包括欧盟、韩国、加州等。实行碳税政策的缔约国有30个,主要位于北欧、日本、加拿大。

各个国家和地区碳减排、碳中和承诺目标:

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十、什么是碳排放交易市场?怎么运行的?

碳排放交易市场,是指将碳排放的权利作为一种资产标的,来进行公开交易的市场。

也就是说,碳交易的核心是将环境“成本化”,借助市场力量将环境转化为一种有偿使用的生产要素,将碳排放权这种有价值的资产作为商品在市场上交易。

至于碳市场的运行机制,首先,政府确定整体减排目标,采取配额制度,先在一级市场将初始碳排放权分配给纳入交易体系的企业,企业可以在二级市场自由交易这些碳排放权。

其次,受到经济激励、减排成本相对较低的企业会率先进行减排,并将多余的碳排放权卖给减排成本相对较高的企业并获取额外收益。减排成本较高的企业则通过购买碳排放权来降低碳排放达标成本。

有效碳市场的碳排放权的价格就是企业的边际减排成本。在企业微观决策上,主要是将碳减排成本、超额碳排放成本、购买碳配额的成本与超额排放生产带来的收益进行比较,并作出相应决策。

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十一、碳交易的国内外格局是怎样的?

从全球范围看,当前尚未形成全球统一的碳交易市场。

欧盟碳市场是碳交易体系的领跑者,拥有全球最大的碳交易市场。根据路孚特对全球碳交易量和碳价格的评估,欧盟碳交易体系的碳交易额已达1690亿欧元左右,占全球碳市场份额的87%。

在北美洲,多个区域性质的碳交易体系并存。在亚洲,韩国是首个启动全国统一碳交易市场的国家,已成为世界第二大国家级碳市场。在大洋洲,作为较早尝试碳交易市场的澳大利亚目前已基本退出碳交易舞台,仅剩新西兰,该国碳排放权交易体系目前稳步发展。

就我国而言,目前还处于碳排放交易的试点阶段,一旦全国性的碳交易体系启动,将步入碳排放交易的市场阶段。

目前,全国共有8个地区在开展碳排放权交易试点,包括:北京、天津、上海、重庆、湖北、广东、深圳、福建。

 

从价格上看,当前,全球碳排放价格处于上升趋势,各碳市场的碳价差别较大。欧盟碳市场碳价最高,中国试点碳交易市场价格最低。

目前,我国试点碳价历史最高点为122.97元/吨(深圳),最低点为1元/吨(重庆);欧盟EUA碳配额现货碳价历史最高点为47.91欧元/吨(折合人民币约380元/吨),最低点为2.68欧元/吨(折合人民币约22元/吨)。截止4月29日,我国碳试点碳价为 5.53-42.02元/吨之间(其中深圳碳市场碳价最低,为6.44元/吨,北京最高,为47.6元/吨),而同一天,欧盟EUA 碳配额现货结算价为47.91欧元/吨(折合人民币约380元/吨),为我国碳试点碳价的9-68倍。

十二、我国碳市场潜力多大?

“全国统一碳市场将带来千亿级市场规模,”某证券分析师这样估算。

在碳排放交易量上,我国目前碳排放总量超过100亿吨/年,以2025年纳入碳交易市场比重30%-40%测算,未来中国碳排放配额交易市场规模将在30亿吨以上,与欧盟总排放量水平相当。

在碳排放交易额上,基于中国碳论坛及ICF国际咨询公司共同发布的《2020中国碳价调查》的研究结果,2025年全国碳排放交易体系内碳价预计将稳定上升至71元/吨,全国碳排放权配额交易市场市值总规模将达到2840亿元。

按照目前设计规模预测,全国碳市场市值可能达到1500亿元左右,如若考虑到碳期货等衍生品交易额,规模可达6000亿元左右。

其中,在碳配额远期交易方面,截至2020年底,上海碳配额远期累计成交量达到433万吨,并且几乎每年都有稳定增长。

以欧盟碳期货交易量是现货的30倍的标准测算,我国碳期货的交易量可能达到4000亿吨左右。以当前试点碳市场平均50元/吨的价格测算,碳期货年交易额将达到20万亿元,体量上与橡胶、铁矿石、铜等品种大致相当。

目前,全国共有8个地区在开展碳排放权交易试点,截至2020年11月,各试点碳市场累计配额成交量约为4.3亿吨二氧化碳当量,累计成交额近100亿元。

十三、参与企业获利吗?

对于直接参与碳排放交易的企业,以5%的抵消配额的上限测算,目前CCER(国家核证自愿减排量)项目年减排量的缺口在1.5亿吨左右,参与开发的新能源企业及碳资产开发管理企业将获利。

具体而言,以15元/吨的CCER价格估算,风电、光伏及生物质单位发电毛利润将增厚4.8%、2.5%和6.4%,生物质最为显著。

对于碳核查机构,企业履约需通过自身碳盘查及第三方机构碳核查进行排放量审核,企业自身进行碳盘查的工作费用在12万至18万元/次。据北京财政局公布的碳核查招标公告,单次碳核查费用在3万元/次左右。全国碳市场初期拟纳入1万家企业,预计业务规模将达到20亿元。

十四、参与者是谁?

电力行业是碳排放交易市场的先行军。

电热力生产及工业集中用煤、交通领域大量耗油是导致中国碳排放量较大的主因。根据英国BP的2019年数据,中国93%的碳排放来自于化石燃料的使用,其中68% 来自于固体燃料如煤炭,23%来自于液体燃料如石油等,9%来自于气体燃料如天然气等。

目前,共向首批参与交易的电力行业发放了两年的配额,电力行业年度碳排放量约40亿吨。参与首批开户的电力企业共计2225家。

全国碳市场首批以发电行业起步,“十四五”期间,预计石油、化工、建材等八大重点能耗行业都将被纳入到碳市场,未来八大行业控排企业大约有8000至10000家。

十五、全国碳交易市场架构如何?

即将运行的碳交易系统是全国碳排放权集中统一交易平台,汇集所有全国碳排放权交易指令,统一配对成交。交易系统与全国碳排放权注册登记系统连接,由注册登记系统日终根据交易系统提供的成交结果办理配额和资金的清算交收。重点排放单位及其他交易主体通过交易客户端参与全国碳排放权交易。

全国碳市场建设采用“双城”模式,即:上海负责交易系统建设,湖北武汉负责登记结算系统建设。

全国注册登记系统落户湖北,将汇聚大量金融资本和产业资本,带动湖北绿色金融业和低碳产业快速发展,有利于湖北建设全国碳交易中心和碳金融中心。

在股权架构方面,碳市场交易将分别以上海和湖北指定的实施机构为主导,其他联建省市自愿共同参与的方式。

为何要建设统一的全国碳交易市场?全国八大试点碳市场的规则不统一、政府干预程度不一、碳配额价格差异较大等因素,因此,建立全国统一的碳交易市场已经成为一个必须事项。

在全国统一的碳排放权交易市场建成之后,地方碳排放权交易试点将何去何从?

上海区域市场现有发电企业将直接划入全国碳市场,全国性市场和现有地方试点市场将并存。

在全国碳市场启动后,尚未被纳入全国市场行业的企业将继续在试点市场进行交易,纳入全国碳排放权交易市场的重点排放单位不再参与地方碳排放权交易试点市场。

在参与企业方面,根据某碳排放交易中心相关负责人的介绍,“在首批电力行业启动交易后,八大重点行业的企业将逐步从试点市场划入全国碳市场。”

十六、下一步执行计划是什么?

根据生态环境部有关要求,4月30日前企业要完成2020年度温室气体排放数据填报,6月30日前省级部门要完成核查工作,9月30日前省级部门要完成配额核对工作,企业将于12月31日前完成配额的清缴履约。

上海将逐步探索推出碳金融衍生品,如推出配额质押、碳基金、碳信托,以及借碳业务、碳远期产品等金融产品交易,推进形成多层次碳市场。

十七、下一步制度规划是什么?

全国碳市场启动在即,进一步完善制度规则,加快推进顶层设计乃当务之急。

应加快完善立法体系和管理机制,推动全国碳排放权交易管理暂行条例尽快出台,加强多部门协调。应合理确定配额总量和分配制度,结合“3060目标”考虑国家配额总量设定,尽可能采用比较合理的配额分配方法,适时引入配额有偿发放机制。

厦门大学中国能源经济研究中心教授孙传旺表示,全国碳交易市场建设需以政府的顶层设计为依据,自上而下地构建控排体系,包括构建统一的市场规则,明确统一体系下的各级主管机构监管职能,建立统一的标准化核算体系。

在碳定价机制和交易机制方面,中金公司首席经济学家彭文生认为,基于绿色溢价的分析表明,对高排放、低溢价的电力、钢铁行业而言,其碳排放合计占总排放量的62%,更适合采用碳市场定价机制。对低排放、高溢价的交运、化工等行业,可能更适合采取碳税定价机制。他建议,构建以“拍卖+期货”为核心的碳市场交易机制,在配额分配环节推行以拍卖为主的交易机制,在配额交易环节引入期货等衍生品。

彭文生表示,统一的碳市场可能带来的一些问题值得关注,如污染物可能会随着碳排放的地域性转移而发生流动,可能导致污染物排放扭曲;全国统一碳市场与环境政策可能存在激励不相容问题。

如何实现碳市场与电力电价改革协调推进,可能需要进行审慎的价格机制设计,考虑额外研究出台具有针对性的监管政策。因此,在通过碳市场推动碳减排的同时,也应尽快联合分析各类相关市场交互效应,评估各类监管内容真实成本,避免对某个专一市场的监管造成事与愿违的外部性。


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