CN114969142A - 农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，包括如下步骤：农林废弃物识别溯源，农林废弃物碳净吸收量核算，目标产品碳排量统计，农林废弃物利用碳净吸收量计算，产品制备碳净吸收量计算及总碳吸收量汇总等六个步骤。本发明的核算方法一方面有针对性地实现了农林生产活动中所产生废弃物碳排放及碳固化量的精确归集；另一方面针对将农林生产活动中产生的废弃物作为原料加工成工业品的相关过程，对其过程中的碳排放进行归集，从而能够精确计量利用农林生产活动中所产生废弃物对工业品生产和加工环节减碳发挥的作用，并为工业品生产和加工环节的节能降耗及充分利用碳交易平台创造价值奠定了理论基础、提供了技术方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，属环保、农业技术领域。
背景技术
随着国家碳中和碳达峰战略目标的提出，各行业均需要进行合理的规划调整和技术更新以达到节能、降耗、减排的目标。然而，在相关规定和要求的实际推进过程中却存在着碳排量的统计、追踪和核算往往只针对单一行业开展等诸多问题：如生态环境部发布的《重点行业建设项目碳排放环境影响评价试点技术指南（试行）》中就对电力、钢铁、建材、有色、石化和化工等重点行业的方法体系建设和碳排放水平测算提出了详细的要求、进行了明确的指导。虽然这些措施有效地解决了当前特定行业中碳排量统计与核算的需求，但在涉及到跨行业、跨领域作业的生产活动中尚缺乏有效的统一核算方法。另据相关研究结果表明，在当前阶段的农业活动及林业活动中，农业生产和农林活动中产生的废弃物往往可以作为其他工业品的直接原料或间接替代原料。如果将农业活动的碳排量、净化固定量精确地纳入到与之相关的其他行业生产活动中以统计并核算节能、降耗、减排的具体数值，将为当前跨行业、跨领域碳排量的核算提供重要理论方法和技术解决路径。然而，目前的研究成果和相关实验中缺乏有效且精确的跨行业、跨领域碳排放量的核算方法，严重制约了农业生产和农林活动与全社会整体生产活动中降碳工作的顺利对接，同时也影响了碳汇市场和碳交易活动的进度和效率。
针对这一问题，迫切需要开发一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，解决以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的相关工艺及产品创制过程中的碳排放量核算，满足实际生产活动应用的需要。
发明内容
为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法。
本发明的一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，所述的以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法包括如下步骤：
S1，农林废弃物识别溯源，首先对待处理农林废弃物的类型、来源进行识别分类统计，并建立汇总表；下述的计算、核算、统计及汇总均以年为周期；
S2，农林废弃物碳净吸收量G1核算，分别对各类农林废弃物生长发育期间的碳固定量G1,1、农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3及农林废弃物的碳排放量E1,4进行统计，并获得农林废弃物收集获取阶段碳净吸收量G1；其中，G1=G1,1-E1,2-E1,3-E1,4；
S3，目标产品碳排量E3统计，根据生产计划，对各类产品生产及加工时的原料碳排放量E3,1、电力碳排放量E3,2、能源碳排放量E3,3、生产和加工碳排放量E3,4进行统计汇总；其中，E3=E3,1+E3,2+E3,3+E3,4；
S4，农林废弃物利用碳净吸收量G2计算，针对所述S3步骤目标产品，首先确定对农林废弃物所代替传统原料类型，然后对农林废弃物制备为生产原料过程中的碳排量E2进行统计，并得到农林废弃物代替传统原料阶段碳净吸收量G2；其中，G2=G1-E2；
S5，产品制备碳净吸收量G3计算，针对利用农林废弃物为原料生产指定产品的工艺，按照所述S3步骤对该生产工艺总的碳排量进行统计，然后得到利用农林废弃物为原料生产指定产品代替传统工艺生产同类产品阶段的碳排放量E4和碳净吸收量G3；其中，G3=G2-E4；
S6，总碳吸收量汇总，对步骤S2、S3、S4及S5进行综合分析及核算，得到的碳净吸收量G3即为利用农林废弃生产产品的总净碳吸收量。
所述S2步骤中，对各类农林废弃物生长发育期间的碳固定量G1,1、农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3及农林废弃物的碳排放量E1,4进行统计时，碳固定量G1,1以废弃物占农林植株整体重量比例进行换算；农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2包括农用塑料薄膜及农药化肥投入物资和土壤外部因素造成的碳排放；收集作业时的碳排放量E1,3包括人工、设备及动力原料投入物资和外部因素造成的碳排放；对农林废弃物的碳排放量E1,4进行统计时：当废弃物采集后农林植株继续正常生长发育或整株采集时，则农林废弃物的碳排放量E1,4按“0”计算；当废弃物部分采集后农林植株死亡时，则农林废弃物的碳排放量E1,4按农林植株全生命周期碳排放量进行统计；
所述S3步骤中，原料碳排放量E3,1是指作为原材料被生产和消耗，发生物理或化学变化的全流程而产生的碳排放，其中，天然生物质材料的碳排放按0计算；电力碳排放量E3,2按照购入电力所对应的电力生产环节产生的碳排放进行计算，其中，余热发电和太阳能发电的碳排放按0计算；能源碳排放量E3,3按照购入能源所对应的能源生产环节产生的碳排放进行计算，其中，余热利用的碳排放按0计算；
所述S4步骤中，农林废弃物制备为生产原料过程中的碳排量E2包括电力碳排放量E2,1、能源碳排放量E2,2、生产和加工碳排放量E2,3，其中E2=E2,1+E2,2+E2,3；相关计算和核算方法按照所述S3步骤进行。
所述的S2步骤中，进行碳净吸收量G1计算时，以各类农林废弃物生长发育期间的碳固定量G1,1，对农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3及农林废弃物的碳排放量E1,4的加和进行求差运算；
所述的S3步骤中，进行目标产品碳排量E3计算时，以各类产品按照传统原料及生产工艺制备时的原料碳排放量E3,1、电力碳排放量E3,2、能源碳排放量E3,3、生产和加工碳排放量E3,4进行求和运算；
所述的S4步骤中，在原材料制备阶段进行农林废弃物利用碳净吸收量G2计算时，以农林废弃物碳净吸收量G1对农林废弃物制备为生产原料过程中的碳排量E2进行求差运算；
所述的S5步骤中，在目标产品制备阶段进行产品制备碳净吸收量G3计算时，以农林废弃物利用碳净吸收量G2对利用农林废弃物为原料生产产品代替传统工艺生产同类产品阶段的碳排放量E4进行求差运算；
同时，在进行求差运算时，计算结果为正值，则处于碳吸收状态；计算结果为负值，则处于碳排放状态。
所述S3和S5步骤中，进行产品碳排量统计时，均以该类产品对应生产线实际产量时单位产品能耗为计算基础，同时在产品生产间隙设备空运行阶段能耗及设备检修维护能耗，均纳入到产品碳排放量统计中。
所述S2步骤中，农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2包括的农用塑料薄膜、农药化肥投入物资碳排放，其计算方法为农用塑料薄膜及农药化肥投入物资的年投入量乘以相关产品的权威碳排放系数；土壤外部因素碳排放考虑因耕作管理、化肥施用、有机碳矿化原因，其计算方法为土地面积乘以权威的土地碳排放系数；
所述的S3、S4、S5步骤中，电力碳排放量E3,2按照购入电力所对应的电力生产环节产生的碳排放进行计算，计算方法为购入电力量乘以电力排放因子；其中，电力排放因子以净购入的每千瓦时电量所对应的二氧化碳排放量来表征；
所述的S3、S4、S5步骤中，能源碳排放量E3,3按照购入能源所对应的能源生产环节产生的碳排放进行计算，计算方法为购入能源量乘以能源排放因子；其中，能源排放因子以净购入的每百万千焦热量所对应的二氧化碳排放量来表征。
本发明采用基于碳轨迹统计与追踪以及碳排放计量和计算的方法，一方面有针对性的实现农林生产活动中所产生废弃物碳排放及碳固化量的精确归集；另一方面有效将农林生产活动中产生的废弃物作为原料参与到后续工业品生产中并对该过程的碳排放进行归集，从而实现精确计量农林生产活动中所产生废弃物的应用对工业品生产和加工环节减碳发挥的作用，并为工业品生产和加工环节的节能降耗及充分利用碳交易创造价值奠定了理论基础、提供了技术参考。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所述的，一种以沿海滩涂非耕地种植的作物为原料制备减碳负碳作物与全降解材料PLA的复合材料的碳减排量核算方法，包括如下步骤：
S1，农林废弃物识别溯源，首先对沿海滩涂非耕地种植的作物的类型、来源进行识别分类统计，并建立沿海滩涂非耕地种植作物的信息汇总表；下述的计算、核算、统计及汇总等均以年为周期；将沿海滩涂非耕地种植作物的信息汇总表内容通过计算机平台同步生成电子版备用，且生成的电子版统计表在实际应用中同步生成多份映射文件，并直接对映射文件进行操作，在完成数据统计汇总无误后再将更新数据后的农林废弃物汇总表进行独立保存，使新生成的沿海滩涂非耕地种植作物的信息汇总表与原始汇总表间按照时间顺序排序，并建立逻辑关系；
S2，沿海滩涂非耕地种植作物碳净吸收量核算G1，对沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳固定量G1,1、生长发育期间的碳排放量E1,2及收集作业时碳排放量E1,3进行统计计算，并获得沿海滩涂非耕地种植作物收集获取阶段碳净吸收量G1；其中，G1=G1,1-E1,2-E1,3；同时统计过程中的沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳固定量及收集作业时碳排放量分别纳入到S1步骤制备的汇总表中备用；
S3,目标产品碳排量E3统计，根据生产计划，对各类产品生产及加工时的原料碳排放量E3,1、电力碳排放量E3,2、能源碳排放量E3,3、生产和加工碳排放量E3,4进行统计汇总；其中，E3=E3,1+E3,2+E3,3+E3,4；并得到产品碳排量汇总表；在产品碳排量汇总表中按各产品类型进行分类，分别为每类产品构建生成包括产品生产工艺各环节碳排放量值，以及各原料制备环节的碳排放量值，同时结合各类产品生产原料中对应的农林废弃物类型，将产品碳排量汇总表根据原料成分对应的农林废弃物类型与S1步骤的农林废弃物汇总表建立逻辑连接关系；
S4，沿海滩涂非耕地种植作物利用碳净吸收量G2计算，针对目标产品作物与全降解材料PLA的复合材料，首先确定沿海滩涂非耕地种植作物所代替的传统原料类型为PLA，然后对沿海滩涂非耕地种植作物制备为生产原料过程中的碳排量E2进行统计，并得到沿海滩涂非耕地种植作物代替传统原料PLA阶段碳净吸收量G2；其中，G2=G1-E2；
S5，作物与全降解材料PLA的复合材料制备碳净吸收量G3计算，根据针对利用沿海滩涂非耕地种植作物为原料生产作物与全降解材料PLA的复合材料的相关工艺，按照所述S3步骤对该生产工艺总的碳排量进行统计，然后得到利用沿海滩涂非耕地种植作物为原料生产作物与全降解材料PLA的复合材料代替传统工艺生产纯PLA产品阶段的碳排放量E4和碳净吸收量G3；其中，G3=G2-E4；
S6，总碳吸收量汇总，对步骤S2、S3、S4及S5进行综合分析及核算，得到的碳净吸收量G3即为利用沿海滩涂非耕地种植作物生产作物与全降解材料PLA的复合材料的总净碳吸收量。
本实施例中，所述的S2步骤中，对沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳固定量G1,1、生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3进行统计时，碳固定量G1,1以沿海滩涂非耕地种植作物整体重量进行换算；沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳排放量E1,2包括农药化肥等投入物资和土壤等外部因素造成的碳排放；收集作业时的碳排放量E1,3包括人工、设备及动力原料等投入物资和外部因素造成的碳排放；沿海滩涂非耕地种植作物的碳排放量按“0”计算；
所述S3步骤中，原料碳排放量E3,1是指作为原材料被生产和消耗，发生物理或化学变化的全流程而产生的碳排放，其中天然生物质材料的碳排放按“0”计算；电力碳排放量E3,2按照购入电力所对应的电力生产环节产生的碳排放进行计算，其中余热发电和太阳能发电等的碳排放按“0”计算；能源碳排放量E3,3按照购入能源（蒸汽、热水等）所对应的能源生产环节产生的碳排放进行计算，其中余热利用的碳排放按“0”计算；
所述S4步骤中，沿海滩涂非耕地种植作物制备为生产原料过程中的碳排量E2包括电力碳排放量E2,1、能源碳排放量E2,2、生产和加工碳排放量E2,3，其中E2=E2,1+E2,2+E2,3；相关计算和核算方法按照所述S3步骤进行；
重点说明的，进行碳净吸收量计算时，其中：
S2步骤中，进行碳净吸收量G1计算时，以沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳固定量G1,1，对沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3的加和进行求差运算；
所述的S3步骤中，进行目标产品碳排量E3计算时，以各类产品按照传统原料及生产工艺制备时的原料碳排放量E3,1、电力碳排放量E3,2、能源碳排放量E3,3、生产和加工碳排放量E3,4进行求和运算；
S4步骤中，在原材料制备阶段进行沿海滩涂非耕地种植作物利用碳净吸收量G2计算时，以沿海滩涂非耕地种植作物碳净吸收量G1对沿海滩涂非耕地种植作物制备为生产原料过程中的碳排量E2进行求差运算；
S5步骤中，在目标产品作物与全降解材料PLA的复合材料制备阶段进行产品制备碳净吸收量G3计算时，以沿海滩涂非耕地种植作物利用碳净吸收量G2对利用沿海滩涂非耕地种植作物为原料生产指定产品作物与全降解材料PLA的复合材料代替传统工艺生产纯PLA产品阶段的碳排放量E4进行求差运算；
所述S2步骤中，沿海滩涂非耕地种植作物生长发育期间的碳排放量E1,2包括的农药化肥等投入物资碳排放，其计算方法为农药化肥等投入物资的年投入量乘以相关产品的权威碳排放系数；土壤等外部因素碳排放主要考虑因耕作管理、化肥施用、有机碳矿化等原因，其计算方法为土地面积乘以权威的土地碳排放系数；
S3、S4、S5步骤中，电力碳排放量E3,2按照购入电力所对应的电力生产环节产生的碳排放进行计算，计算方法为购入电力量乘以电力排放因子；其中，电力排放因子以净购入的每千瓦时电量所对应的二氧化碳排放量来表征；
S3、S4、S5步骤中，能源碳排放量E3,3按照购入能源（蒸汽、热水等）所对应的能源生产环节产生的碳排放进行计算，计算方法为购入能源量乘以能源排放因子；其中，能源排放因子以净购入的每百万千焦热量所对应的二氧化碳排放量来表征。
同时，在进行求差运算时，计算结果为正值，则处于碳吸收状态；计算结果为负值，则处于碳排放状态。
此外，所述S3和S5步骤中，进行目标产品碳排量统计时，均以该类产品对应生产线实际产量时单位产品能耗为计算基础，同时在产品生产间隙设备空运行阶段能耗及设备检修维护能耗，均纳入到产品碳排放量统计。
进一步优化的，在实际核算中，参与到计算和核算的沿海滩涂非耕地种植作物汇总表、产品碳排量汇总表均建立在以大数据为基础建立的统一数据处理平台中，且基于大数据的数据处理平台另设基于模糊神经网络系统的数据分析平台、基于LSTM神经网络系统的深度学习平台。
本发明采用基于碳轨迹统计与追踪以及碳排放计量和计算的方法，一方面有针对性的实现农林生产活动中所产生废弃物碳排放及碳固化量的精确归集；另一方面有效将农林生产活动中产生的废弃物作为原料参与到后续工业品生产中并对该过程的碳排放进行归集，从而实现精确计量农林生产活动中所产生废弃物的应用对工业品生产和加工环节减碳发挥的作用，并为工业品生产和加工环节的节能降耗及充分利用碳交易创造价值奠定了理论基础、提供了技术参考。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，其特征在于，所述的以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法包括如下步骤：
S1，农林废弃物识别溯源，首先对待处理农林废弃物的类型、来源进行识别分类统计，并建立汇总表；下述的计算、核算、统计及汇总均以年为周期；
S2，农林废弃物碳净吸收量G1核算，分别对各类农林废弃物生长发育期间的碳固定量G1,1、农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3及农林废弃物的碳排放量E1,4进行统计，并获得农林废弃物收集获取阶段碳净吸收量G1；其中，G1=G1,1-E1,2-E1,3-E1,4；
S3，目标产品碳排量E3统计，根据生产计划，对各类产品生产及加工时的原料碳排放量E3,1、电力碳排放量E3,2、能源碳排放量E3,3、生产和加工碳排放量E3,4进行统计汇总；其中，E3=E3,1+E3,2+E3,3+E3,4；
S4，农林废弃物利用碳净吸收量G2计算，针对所述S3步骤目标产品，首先确定农林废弃物所代替传统原料类型，然后对农林废弃物制备为生产原料过程中的碳排量E2进行统计，并得到农林废弃物代替传统原料阶段碳净吸收量G2；其中，G2=G1-E2；
S5，产品制备碳净吸收量G3计算，针对利用农林废弃物为原料生产指定产品的工艺，按照所述S3步骤对该生产工艺总的碳排量进行统计，然后得到利用农林废弃物为原料生产指定产品代替传统工艺生产同类产品阶段的碳排放量E4和碳净吸收量G3；其中，G3=G2-E4；
S6，总碳吸收量汇总，对步骤S2、S3、S4及S5进行综合分析及核算，得到的碳净吸收量G3即为利用农林废弃生产产品的总净碳吸收量。
2.根据权利要求1所述的一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，其特征在于：
所述S2步骤中，对各类农林废弃物生长发育期间的碳固定量G1,1、农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3及农林废弃物的碳排放量E1,4进行统计时，碳固定量G1,1以废弃物占农林植株整体重量比例进行换算；农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2包括农用塑料薄膜及农药化肥投入物资和土壤外部因素造成的碳排放；收集作业时的碳排放量E1,3包括人工、设备及动力原料投入物资和外部因素造成的碳排放；对农林废弃物的碳排放量E1,4进行统计时：当废弃物采集后农林植株继续正常生长发育或整株采集时，则农林废弃物的碳排放量E1,4按“0”计算；当废弃物部分采集后农林植株死亡时，则农林废弃物的碳排放量E1,4按农林植株全生命周期碳排放量进行统计；
所述S3步骤中，原料碳排放量E3,1是指作为原材料被生产和消耗，发生物理或化学变化的全流程而产生的碳排放，其中，天然生物质材料的碳排放按0计算；电力碳排放量E3,2按照购入电力所对应的电力生产环节产生的碳排放进行计算，其中，余热发电和太阳能发电的碳排放按0计算；能源碳排放量E3,3按照购入能源所对应的能源生产环节产生的碳排放进行计算，其中，余热利用的碳排放按0计算；
所述S4步骤中，农林废弃物制备为生产原料过程中的碳排量E2包括电力碳排放量E2,1、能源碳排放量E2,2、生产和加工碳排放量E2,3，其中E2=E2,1+E2,2+E2,3；相关计算和核算方法按照所述S3步骤进行。
3.根据权利要求1所述的一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，其特征在于：
所述的S2步骤中，进行碳净吸收量G1计算时，以各类农林废弃物生长发育期间的碳固定量G1,1，对农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2、收集作业时的碳排放量E1,3及农林废弃物的碳排放量E1,4的加和进行求差运算；
所述的S3步骤中，进行目标产品碳排量E3计算时，以各类产品按照传统原料及生产工艺制备时的原料碳排放量E3,1、电力碳排放量E3,2、能源碳排放量E3,3、生产和加工碳排放量E3,4进行求和运算；
所述的S4步骤中，在原材料制备阶段进行农林废弃物利用碳净吸收量G2计算时，以农林废弃物碳净吸收量G1对农林废弃物制备为生产原料过程中的碳排量E2进行求差运算；
所述的S5步骤中，在目标产品制备阶段进行产品制备碳净吸收量G3计算时，以农林废弃物利用碳净吸收量G2对利用农林废弃物为原料生产产品代替传统工艺生产同类产品阶段的碳排放量E4进行求差运算；
同时，在进行求差运算时，计算结果为正值，则处于碳吸收状态；计算结果为负值，则处于碳排放状态。
4.根据权利要求1所述的一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，其特征在于：所述S3和S5步骤中，进行产品碳排量统计时，均以该类产品对应生产线实际产量时单位产品能耗为计算基础，同时在产品生产间隙设备空运行阶段能耗及设备检修维护能耗，均纳入到产品碳排放量统计中。
5.根据权利要求1所述的一种以农林废弃物为原料制备减碳负碳产品的碳减排量核算方法，其特征在于：
所述S2步骤中，农林废弃物生长发育期间的碳排放量E1,2包括的农用塑料薄膜、农药化肥投入物资碳排放，其计算方法为农用塑料薄膜及农药化肥投入物资的年投入量乘以相关产品的权威碳排放系数；土壤外部因素碳排放考虑因耕作管理、化肥施用、有机碳矿化原因，其计算方法为土地面积乘以权威的土地碳排放系数；
所述的S3、S4、S5步骤中，电力碳排放量E3,2按照购入电力所对应的电力生产环节产生的碳排放进行计算，计算方法为购入电力量乘以电力排放因子；其中，电力排放因子以净购入的每千瓦时电量所对应的二氧化碳排放量来表征；
所述的S3、S4、S5步骤中，能源碳排放量E3,3按照购入能源所对应的能源生产环节产生的碳排放进行计算，计算方法为购入能源量乘以能源排放因子；其中，能源排放因子以净购入的每百万千焦热量所对应的二氧化碳排放量来表征。
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