電碳市場協(xié)同：夯實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ) 打通市場連接

 

碳排放計(jì)量是包括碳市場、電力市場在內(nèi)的與“碳”相關(guān)工作的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)電碳市場協(xié)同，準(zhǔn)確有效的碳計(jì)量不可或缺。在獲得較為準(zhǔn)確的碳計(jì)量數(shù)據(jù)后，才能構(gòu)建電碳市場的協(xié)同仿真模型，這也是后續(xù)進(jìn)行電碳市場協(xié)同研究的基礎(chǔ)。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）在1996年就提出了要進(jìn)行碳計(jì)量工作，此后各類國際組織曾多次更新相關(guān)的二氧化碳排放計(jì)量的方法論。按照IPCC的標(biāo)準(zhǔn)，二氧化碳排放大體上可以分成三類，也就是范圍一、范圍二、范圍三排放。范圍一排放是指直接來自企業(yè)及其控制實(shí)體的排放；范圍二排放是企業(yè)由購買的能源（包括電力、蒸汽、加熱和冷卻）產(chǎn)生的間接排放；范圍三排放是指企業(yè)價(jià)值鏈中發(fā)生的所有間接排放（不包括在范圍二中）。以蘋果公司為例，由于其生產(chǎn)環(huán)節(jié)均為外包，自身沒有生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因此范圍一和范圍二的排放量很低，但它的上游代工廠在制造過程中碳排放很高，所以蘋果公司范圍三的排放量就非常高。

 

目前，一般的碳計(jì)量方式大多是利用各種技術(shù)手段去估算不同企業(yè)主體的二氧化碳排放量。實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)量，將為企業(yè)開展碳交易、碳核查、碳足跡、碳認(rèn)證、碳規(guī)劃等工作奠定良好基礎(chǔ)，目前主要有以下兩種方法。

 

其一是基于內(nèi)部加裝設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)碳計(jì)量監(jiān)測。通過在企業(yè)內(nèi)部安裝監(jiān)測裝置，基于電力行業(yè)和實(shí)時(shí)的高頻智能電表的數(shù)據(jù)，結(jié)合非侵入式負(fù)荷算法和超分配力感知技術(shù)，通過數(shù)據(jù)處理，識(shí)別出企業(yè)所有的不同類型設(shè)備及設(shè)備在不同時(shí)段的工況，最后再結(jié)合這些設(shè)備直接和間接的排放因子，計(jì)算企業(yè)的總體排放，對企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)二氧化碳排放監(jiān)測。

 

其二是基于碳衛(wèi)星對區(qū)域性的二氧化碳排放進(jìn)行監(jiān)測。由于衛(wèi)星遙感具有高精度、大范圍和能夠重復(fù)觀測等優(yōu)點(diǎn)，基于溫室氣體衛(wèi)星遙感探測網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在正在逐步成為國際認(rèn)可的新一代碳監(jiān)測方法。近期國際衛(wèi)星對地觀測委員會(huì)明確指出，將在2025年建立衛(wèi)星星座業(yè)務(wù)以支撐2028年全球碳盤點(diǎn)。近期我國發(fā)射了第二顆高精度的碳衛(wèi)星－陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒號(hào)”。

 

香港中文大學(xué)（深圳）團(tuán)隊(duì)推出世界首個(gè)基于碳衛(wèi)星估算碳排放人工智能模型。該研究首次嘗試使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法來實(shí)現(xiàn)基于碳衛(wèi)星數(shù)據(jù)的高精度碳計(jì)量——融合了碳衛(wèi)星所測得的碳濃度數(shù)據(jù)、全球氣象數(shù)據(jù)以及由煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）記錄的電廠位置和實(shí)際碳排放數(shù)據(jù)得到的多模態(tài)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了針對該數(shù)據(jù)的先進(jìn)自監(jiān)督深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，用其準(zhǔn)確感知電廠的實(shí)際碳排放量。

 

該研究數(shù)據(jù)基于美國的軌道碳觀測衛(wèi)星—2（OCO—2）的L2級(jí)數(shù)據(jù)，此碳衛(wèi)星空間分辨率高達(dá)1.29千米×2.25千米，時(shí)間分辨率為16天。該方法具有良好的延展性，可以很方便地額外加入可能有效的信息。未來擬加入更多的數(shù)據(jù)（如地形、壓強(qiáng)、溫度、其他污染物、是否城區(qū)等），以及融合多個(gè)碳衛(wèi)星探測的濃度數(shù)據(jù)以進(jìn)一步提升碳感知精度。

 

雖然基于碳衛(wèi)星探測的原始數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確反向推演出大氣中溫室氣體的濃度，但是如何準(zhǔn)確提取由于人類活動(dòng)所產(chǎn)生的排放數(shù)據(jù)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)研究基于大氣物理模型對溫室氣體的擴(kuò)散建立羽流模型，但當(dāng)前此類方法精度還不足以支撐準(zhǔn)確的碳感知。