精准的碳排放量计算方法才能正确帮助人们达永恒

精准的碳排放量计算方法才能正确帮助人们达到100%可再生能源

作者：Stanford University

尽管全世界有160家公司承诺使用“100%的可再生能源”，但这并不意味着“100%的无碳能源”。根据斯坦福大学近日发表在Joule上的一项新研究，随着电对化石能源的依赖度降低，这种差异将不断扩大。作者写道，致力于应对气候变化的实体可以而且应该准确衡量其可再生战略的环境效益。

目前估算温室气体排放量的方法使用的是年平均值，尽管在某些地区，电中的碳含量在一天中可能会有很大的变化。该论文显示，到2025年，加州的年平均值与每小时平均值相比，可能会将太阳能相关的碳减排量高估50%以上。这项分析的一个发现是风能——而不是太阳能——需要成为加利福尼亚的下一波投资。类似的分析可能会提出不同的选择，如核能、地热能和其他地区的远程传输。

“为了保证可再生能源100%的减排，电力消耗需要每小时与可再生能源发电量相匹配，”该论文的合著者、普雷科特能源研究所（Precourt Institute for Energy）联席主任莎莉•本森（Sally Benson）说。

地球能源与环境科学学院能源工程系教授本森也说：“只要在一个已经拥有大量太阳能发电的电中购买更多的太阳能，就不会产生零排放。”

一并交给了客户。 原来 年度值计算方法与小时值计算方法

一些人承认，声称100%可再生能源的公司实际上并不包括所有使用可再生能源的电力。相反，他们购买或生产足够的可再生能源，以满足一年中100%或更多的用电量。对于以太阳能为主导的能源采购，一个实体的发电量远远超过了下午的用电量，并将多余的电量出售。然后，在夜间，它从电中购买电力，如果通过燃烧化石燃料的方式来发电，那么电的碳密集度会更高。

只有当可再生能源发电的波动很小或所有多余的可再生能源都可以储存时，使用电电力碳含量的年平均值才有效。加利福尼亚、夏威夷和一些欧洲国家等地由于现有的可再生能源，碳含量有很大的波动，而且还没有足够的储存能力来收集所有多余的电力。在加利福尼亚州，去年两个月内，有意减少或“削减”太阳能和风能生产，达到总发电量的3%。

因此，在今天的计算方法中，风能和太阳能在环境效益方面的差异并不能解释一天中发电的时间。相反，风能和太阳能发电的减排差异只与这两种技术的碳足迹差异有关。

该研究的主要作者、能源工程博士生Jacques de Chalendar说：“大型消费者的碳足迹和可再生能源资产的环境价值都取决于他们相互作用的电。使用小时数据是衡量可再生能源环境效益的最佳方法，而且无论可再生能源在何处增长，这一点都将变得越来越真实。”

投资于非太阳能可再生能源

在加利福尼亚投资更多太阳能电池板的问题在于，其输出通常不会导致化石燃料发电机组关闭，因为它们在一天中的某个时候已经闲置，太阳能电池板将产生电力。在该论文的案例研究中，假设加利福尼亚州的1兆瓦恒定负荷，短期的年和小时碳估计在2018年没有显示出显著的差异。但到2025年，这两种估算方法差别很大。

使用年度值的计算方法，2025年的100%太阳能战略将减少假设公司碳足迹的119%的碳排放。然而，根据这项研究，使用每小时的排放量，这个数字缩小到66%。对于100%的风力发电策略，年平均值表明碳排放减少了131%，而使用小时数据，实际减少的碳排放量增加到了135%。

“在加利福尼亚州，天然气通常是边际发电来源，其排放率高于平均电电力，这就是为什么购买可再生能源会导致净负碳足迹，”de Chalendar说。拥有100%可再生能源供应的消费者实际上可以减少电的碳足迹以及自身的碳足迹。”

储能

每小时碳核算方法可以帮助大型消费者增加使用电中的低碳电力。有了更准确的信息，消费者可以将灵活的消费转移到一天中最干净的时候。这些数据还可以帮助消费者决定是否应该投资于大型储能项目，作为实现碳排放目标的最经济方式。这是因为储能允许消费者在低碳时期从电中抽取电力，并将其储存起来供日后使用。

例如，斯坦福大学最近为其供暖和制冷系统通电，并增加了蓄热设备，以将排放量降低到2014年峰值水平的三分之一。根据这篇论文作者本月早些时候发表的一项研究，斯坦福大学利用其储能在下午最大限度地购买电能，当时太阳能主导着加利福尼亚电，它可以将供暖和制冷的排放量再减少40%。

论文指出，针对具体位置的分析可能会为其他地区提供不同类型的低碳投资和战略建议。例如，在英国，电碳强度目前在夜间较低，这意味着不同类型的可再生能源投资或消费行为可能会更好。另一种选择是，远距离输电也可以使实体在电力供应过剩的情况下将低碳电力输送到其他地方，并在可再生发电量最小的情况下接收低碳电力。

“透明、精确和有意义的碳核算是必要的，”本森说。“如果做得好，我们可以对可再生能源进行适当的投资，并建立一个更可持续的电。”

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