碳排放核算中基于工业互联网标识解析的数据标识方法的应用

　　碳排放核算中基于工业互联网

　　标识解析的数据标识方法的应用

　　文/谷雨 唐旭通信作者 宁宇 牟楠 乔心恺 杨倬镔 内蒙古数字信息有限公司

　　摘要：随着全球气候变化的挑战加剧，我国设立了2030年实现碳达峰和2060年实现碳中和的目标。为实现“双碳”目标，需要改进现有的碳排放核算体系，寻找更准确、可追溯的碳排放核算方法。工业互联网标识解析技术，因其在数据标识和追溯方面的优势，提供了改进碳排放监测的新方向，尤其在提升数据准确性方面显示出应用潜力。本文旨在探讨该技术在碳排放核算中的应用，并以煤化工行业为案例，研究其在碳排放监测中的创新应用和关键实施策略，助力我国早日实现“双碳”目标。

　　关键词：碳排放监测；碳核算；工业互联网；标识解析；碳排放标识

　　引言

　　面对全球气候变化和温室效应挑战，严格核算碳排放至关重要。全球政府和商界正承诺采取措施减少温室气体排放，以实现可持续发展。我国的目标是2030年达到碳排放峰值、2060年实现碳中和，这一目标体现了对国家和全球未来的责任。实现这一目标须通过精确监测和管理碳排放，制定有效减排策略，引导企业向绿色低碳发展。

　　我国多个行业已推出支持碳达峰和碳中和的计划，显示了对实现“双碳”目标的承诺。同时，数字技术作为推动发展的关键，对提高生产效率和减排发挥了重要作用。因此，开发适合我国特色的碳排放核算体系和标准，对完善核算机制和深入研究碳排放趋势至关重要，有助于提前实现“双碳”目标。

　　面对传统碳排放核算的挑战，如数据收集和准确性问题，工业互联网的标识解析技术提供了一种提高核算精度和追踪能力的新方法。这项技术通过分配独特标识来识别和追踪碳排放信息，支持企业跨地域和行业的信息共享。此技术应用于碳排放监测，能统一数据标准，强化数据追溯性，为各行业和地区提供统一核算标准，助力建立碳排放数据库和发展低碳园区。

　　本文讨论现有碳核算方法的局限性，并提出使用工业互联网标识解析技术作为改进措施，探讨其在碳核算尤其是煤炭行业的应用价值，旨在通过这项技术提高碳排放核算的准确性和可靠性，支持低碳发展战略和促进环保与可持续进步。

　　1. 相关工作概述

　　1.1 碳核算相关研究

　　碳排放计算分为宏观和微观两类，宏观模型对碳排放进行大范围估算，微观模型则针对具体排放源计算碳排放量。常用的方法包括排放因子法、质量平衡法和实测法，这些方法结合了宏观和微观特征。

　　排放因子法是一种广泛应用的碳排放估算方法，通过将每种排放源的活动数据与排放因子相乘来估算碳排放量。该方法在高耗能行业如煤炭、煤化工、钢铁等得到广泛应用[1]。目前，所需的生产数据主要由企业提供，但由于数据采集设备的多样性和不一致性，生产数据大多依赖人工记录，容易出现统计差错。此外，由于缺乏统一的碳排放因子标准和能源排放因子获取难度，研究常用联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)的默认排放因子进行核算，但这可能忽略了不同企业或生产环节的能源效率差异，导致核算结果不够精确。

　　质量平衡法基于每年新化学物质和设备的消耗来计算碳排放量，能精确反映实际排放地的碳排放量，并区分不同设备间的差异，适用于设备频繁更新的情况。但该方法计算复杂，需要大量基础数据如能源消耗量和含碳量，且在煤炭企业中，由于能源消耗和含碳量数据的获取难度和高成本，其应用受限。尽管研究较少，但已有基于质量平衡法的碳排放智能化检测系统被开发，运用于火电企业的减碳和智慧煤场系统中[2]。

　　实测法通过现场实测数据汇总来计算碳排放量，过程直接且结果准确，但收集数据难且成本高。该方法涉及将样品送至监测部门，使用专业设备和技术进行分析，但受样品代表性和测定精度等因素影响。在国内，实测法应用较少，但福建省正在尝试用在线监测体系收集碳排放数据，煤电和石化行业也在探索使用实测法进行碳排放核算[3]。

　　虽然当前碳核算方法理论成熟，但生产数据获取和核查限制影响了准确性。因此，提升碳核算的可信度、精确性和追溯性，对达成“双碳”目标和促进企业减碳至关重要。确保碳数据统一和精确监测是提高准确性的关键。

　　1.2 工业互联网标识解析体系介绍

　　为实现“双碳”目标，需要准确核算碳排放，明确企业和行业排放数据，制定针对性减排策略。结合工业互联网技术，开发碳排放标识系统，以便于碳排放计量和分析。

　　随着数字经济的发展，工业互联网成为国家数字化转型和行业融合的关键[4]。其中，工业互联网标识解析体系是核心，该体系提供统一数据标准，为各实体分配唯一标识，建立信息基础架构。其在工业互联网中的作用相当于DNS系统，在实现设备互联和数据交换中发挥重要作用。

　　中国的工业互联网标识解析体系建立了一个多层网络架构，涵盖国际根节点到企业和递归节点等[5]。该体系兼容国内外主流技术，结合国内数字化发展需求，旨在推进产业数字化转型并与全球趋势同步。这一体系支持网络、平台、安全基础设施的发展，为国家工业互联网战略提供支撑[6]。

　　工业互联网作为产业数字化的关键基础设施和新型平台应用模式，通过全面互联物理和数字对象，统一了数据标准，并实现了信息的全面连接。这一进程推动了全球范围内的传统产业数字化转型，改变了制造模式、生产组织和产业形态，为新兴产业提供了强大动力[7]。

　　国内工业互联网标识解析体系发展迅速，已广泛应用于能源、石化、机械等关键行业，为多个领域提供数字化赋能，促进高质量发展。同时，工业互联网与5G、区块链等技术结合[8]，展现出创新力。这一过程形成了互利共赢的产业生态，使工业互联网成为支持企业数字创新和产业链协同的重要平台[9]。

　　基于国家工业互联网和碳排放核算需求，开发了专用的碳排放标识解析系统，拓展了其应用范围。这一系统提高了碳数据的追踪性和准确性，助力企业在数字化和低碳发展上取得进步，推动着企业向可持续的未来发展[10]。

　　2. 标识解析在碳核算过程中的应用

　　为实现工业节能减碳，利用工业互联网推动碳排放核算，通过其标识解析促进企业创新，加强监管，计划建立专门的碳排放工业互联网标识体系和数字监控平台。

　　2.1 煤化工行业碳排放标识解析体系

　　本文致力于建立一套煤化工行业碳核算标识解析体系，对设备、数据、排放因子等进行标识，以实现精确碳排放核算和碳配额分配。该体系旨在为煤化工企业提供精准、可信的碳排放追踪和核算解决方案。煤化工行业碳排放标识解析体系架构如图1所示。

　　图1 煤化工行业碳排放标识

　　解析体系架构图

　　（1）核算方法标识。核算方法标识依据《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》《中国化工生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》《企业温室气体排放核算与报告指南 发电设施》《企业温室气体排放核算与报告指南 水泥行业（CETS—AG—02.01—V01—2024）》[11-13]等标准和行业技术规范，制定适合行业的核算公式，确保碳排放核算的精确性和适应性。

　　（2）核算边界/排放源标识。考虑化工行业主要排放源，如燃料燃烧和生产过程排放，有助于区分管理不同排放源。通过详细分析每个关键排放源，可实施针对性减排措施，有效降低整体碳排放。

　　（3）排放设施标识。通过对设施分类，给直接生产系统、辅助生产系统和附属生产系统明确标识，能更有效追踪和监控碳排放，确保数据透明准确。

　　（4）计量设备标识。为确保碳排放数据准确和可靠，所有监测设备将被标准化标记，包括名称、型号、类型等信息，为碳排放管理提供数据支持。

　　（5）活动水平数据标识。详细记录化工行业活动水平，包括焦油、电石、甲醇等燃料和生产材料消耗量，以及碳酸盐消耗和含碳产品产量等成本。这种全面记录有助于深入分析和有效管理化工行业碳排放。

　　（6）排放因子标识。主要包括化石燃料单位热值含碳量、低位发热量、碳氧化率，以及碳酸盐的二氧化碳排放因子等参数，作为计算碳排放的重要依据。

　　2.2 “双碳”数字化监测服务平台

　　开发碳排放监测平台旨在提升碳管理效率，通过连接监测设备与生产，实现精准的碳排放追踪与分析。这有助于煤化工行业高效利用数据，支持减排措施，向数字化和绿色低碳发展。“双碳”数字化监测服务平台应用架构如图2所示。

　　图2 “双碳”数字化监测

　　服务平台应用架构

　　（1）数据采集层。数据来源主要有两类：一是现有数据集，如数据中台、能源大数据、联合国和欧盟数据库、中国及地方年鉴、政府年鉴和行业统计；二是通过工业互联网标识解析体系收集的数据。这些数据将根据统一标准整合，便于企业处理和应用。

　　（2）数据平台层。企业通过汇总和加工底层数据，利用工业互联网的绿色低碳解析体系建立全面的碳排放数据库。这使管理层能精确分析碳排放，提高核算准确度，支持数字化低碳转型和减排。结合大数据和人工智能，企业可以深入处理碳排放数据，实现生产环节的精确核算和追踪，助力精确评估和促进绿色低碳发展。

　　（3）应用支撑层。该体系提供了集成、分析、模型工具和中间件等应用工具。通过碳排放数字监测服务平台和结合大数据、人工智能技术，企业可以高效聚合、安全存储、深入分析和准确核算碳排放数据。这提高了生产碳排放分析的精确性。体系还整合了“双碳”数据管理平台，用于碳数据治理和安全。企业能通过平台定制碳排放监测应用，提高监测效率，利用数据降低成本，提升经济效益。

　　（4）应用分析层。该架构提供碳排放监测服务平台和降碳经济发展数据应用，支持企业通过云计算和深度学习等技术建立适应需求的碳排放核算模型。通过定义数据规范，优化数据管理，并促进行业间信息交流。这为节能减排提供评估核查依据，通过精细化数据分析加强碳排放监控。这不仅助力企业降低碳排放，也推动行业绿色转型和可持续发展。

　　碳排放标识解析体系和服务平台与国家工业互联网无缝连接，促进企业间碳数据共享。随着工业互联网完善，这些工具将助力煤炭行业碳管理，推动行业标准建立，加快实现“双碳”目标和低碳转型。

　　3. 标识解析在碳核算领域的前景

　　工业互联网标识解析技术的推广和企业的数字化、低碳化发展，增强了该技术在碳排放监控领域的应用潜力，提高了碳排放监测数据的准确性和可追溯性，对碳排放数据监控和管理发挥关键作用。

　　（1）碳资产管理。通过工业互联网标识解析，可建立专注于碳资产管理的平台，结合标识编码和工业互联网技术管理相关数据。平台支持追踪和溯源碳资产信息，满足政府和行业实现碳减排目标的需求，包含数据采集、分析、评估和碳资产管理等服务，提供全面的技术支持和解决方案。

　　（2）碳计量管理。工业互联网标识解析平台，根据《计量器具识别编码》国家标准[14]，为仪器仪表和计量器具及其数据提供标识编码服务，帮助企业有效管理能源消耗和碳排放数据。平台还提供计量器具的全生命周期电子台账，包括制造、使用、检校，以及巡检、维修和保养管理，保证数据准确可靠。

　　（3）企业碳数据管理。工业企业根据《工业企业能源管控中心建设指南》[15]构建能源管控中心，收集和传输能源消耗及碳排放数据至工业互联网平台。通过安装计量器具监控能源和碳排放，实现实时数据采集和分析。利用数据接口，实现数据共享和信息融合，优化能源管理和碳排放控制。

　　结语

　　面对碳达峰和碳中和挑战，结合工业互联网和先进数字技术，通过技术融合和创新，构建一个高效、智能和覆盖全面的碳排放监测和管理体系。这将促进碳数据的精准管理，支持企业和政府实现绿色低碳目标，同时推动经济和工业的可持续发展。通过这种技术融合，旨在为实现全社会的“双碳”目标提供坚实基础。

　　参考文献：

　　[1]郑玉蓉,孙文彬,杜守航,等.煤炭企业碳排放核算方法研究综述[J/OL].煤炭学报,1-13[2024-09-10].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2023.1077.

　　[2]李军,常瑞丽,孙绍哲,等.基于碳平衡的碳排放智能化检测系统在火电企业的应用[J].煤质技术,2023,38(1):72-78,91.

　　[3]姚顺春,支嘉琦,付金杯,等.火电企业碳排放在线监测技术研究进展[J].华南理工大学学报(自然科学版),2023,51(6):97-108.

　　[4]王韵喆,高丹.工业互联网助力数字经济高质量发展[J].数字经济,2023(8):46-51.

　　[5]探索推进工业互联网标识解析的思考[J].先锋,2022(3):67-68.

　　[6]亓晋,王微,陈孟玺,等.工业互联网的概念、体系架构及关键技术[J].物联网学报,2022,6(2):38-49.

　　[7]王瑞,田洪刚.论高质量发展背景下中国工业互联网平台构建[J].济宁学院学报,2021,42(4):49-54.

　　[8]杨文峰,王明龙,李洋,等.5G边缘计算在火电行业工业互联网中的应用模式初探[J].互联网周刊,2024(13):22-24.

　　[9]孙鑫,张路娜,刘肖肖.中国工业互联网产业创新生态系统的现状、问题及优化对策[J].科技和产业,2023,23(9):98-104.

　　[10]高仪涵,王振猛.“互联网+”第三产业占比、工业企业R&D对区域绿色创新的影响——基于省数据的实证研究[J].互联网周刊,2022(12):54-56.

　　[11]国家发展改革委.国家发展改革委办公厅关于印发首批10个行业企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）的通知（发改办气候〔2013〕2526号）[EB/OL].(2013-10-15)[2024-09-25].https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201311/t20131101_963960.html.

　　[12]生态环境部办公厅.关于印发《企业温室气体排放核算与报告指南 发电设施》《企业温室气体排放核查技术指南 发电设施》的通知（环办气候函〔2022〕485号）[EB/OL].(2022-12-21)[2024-09-25].https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk06/202212/t20221221_1008430.html.

　　[13]生态环境部办公厅关于印发《企业温室气体排放核算与报告指南 水泥行业（CETS—AG—02.01—V01—2024）》等4项全国碳排放权交易市场技术规范的通知（环办气候函〔2024〕321号）[EB/OL].(2024-09-14)[2024-09-25].https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk06/202409/t20240914_1086067.html.

　　[14]国家市场监督管理总局.计量器具识别编码:GB/T 36377-2018[S].北京:中国标准出版社,2018.

　　[15]国家市场监督管理总局.工业企业能源管控中心建设指南:GB/T 40063-2021[S].北京:中国标准出版社,2021.

　　作者简介：谷雨，本科，高级工程师，研究方向：生态环境领域大数据应用研究；通信作者：唐旭，本科，工程师，tangx@nebulabd.cn，研究方向：生态环境领域大数据应用研究。

　　基金项目：黄河流域生态保护和高质量发展联合研究——流域碳排放数字化动态监测标识构建方案（编号：2022-YRUC-01-0403）。