《化工碳中和技術與管理》章節思考題參考答案 第1-3章

第1章化工碳中和基礎思考題參考答案

1.為什么描述溫室氣體排放簡稱為“碳排放”？

盡管甲烷、氧化亞氮等其他溫室氣體的全球變暖潛勢（GWP）可能很高，但它們在空

氣中的含量相對較少；而二氧化碳是導致溫室效應的主要因素，約占溫室效應的60%以上。

因此，描述溫室氣體排放時，常以二氧化碳為代表，簡稱為“碳排放”，指代特定時段內向大

氣中釋放溫室氣體的過程，簡單來說，這里的“碳”并非單指碳元素，而是以二氧化碳為核

心、包含所有溫室氣體當量的統稱，是對標準化溫室氣體排放的簡化表達。

2.什么是全球變暖趨勢值？了解全球增溫潛勢的意義是什么？

全球變暖趨勢值（GWP）定義：指將單位質量的某種溫室氣體在100年時間尺度內輻

射強迫的影響，與等量二氧化碳輻射強迫影響相美聯的系數，是評估不同溫室氣體對全球變

暖影響相對能力的關鍵參數。

意義：GWP為衡量和比較不同溫室氣體的增溫影響提供了統一方法，可明確不同氣體

對溫室效應的貢獻比重（如六氟化硫GWP極高，小規模使用也可能產生顯著影響）；基于

GWP能更精準制定減排政策，優先針對高GWP氣體采取管控措施，提升氣候治理效率。

3.目前與化工企業相關的碳排放核算有哪些技術規范和標準？

國家標準：《GB/T32151.10-2023碳排放核算與報告要求第10部分：化工生產企業》

WB/T24067—2024溫室氣體產品碳足跡量化和要求指南》；

部門指南：《中國化工生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》（發改辦

氣候（2013）2526號）、《企業溫室氣體排放報告核查指南（試行）》（環辦氣候函（2021）

130號）；

行業規范：《化工企業碳中和評價指南》（T/CSTM00739-2024）、《化工園區低碳運

行管理規范》（GB/T44324-2024）；

國際參考：《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》及2019修訂版.

4?根據我國“2030碳達峰、2060碳中和”目標，化工企業如何借力政

策紅利搶占低碳技術先機？

（1）借力碳交易市場：參與碳排放權交易，出售多余配額獲取收益；通過減排降低履

約成本，優先布局綠色能源替代、過程減碳等技術；

（2）對接綠色金融：利用綠色信貸、綠色債券獲取低碳技術研發（如CCUS、綠氫）

和設備升級資金；申報綠色項目補貼，降低技術落地成本；

（3）遵循政策導向：依據《石化化工行業碳達峰實施方案》等政策，布局能效提升、

清潔能源耦合技術；參與攻策支持的低碳示范項目，積累技術經驗；

（4）完善碳資產管理：搭建碳資產管理體系，運營碳配額與CCER（核證自愿減排量），

將碳資產轉化為競爭優勢。

5.論述化工清潔生產技術（如能源審計、CCUS）能否成為化工企業

新的利潤增長點？

能成為新的利潤增長點，核心邏輯如下：

（1）降低生產成本：能源審計可識別高能耗環節，通過余熱回收、高效設備替換等優

化用能，減少能源消耗成本；

（2）創造碳資產收益：CCUS技術可捕集C02,部分C02可作為化工原料（如合成

甲醇）創造附加值，同時開發CCER項目參與碳交易；

（3）提升產品競爭力：清潔生產降低產品碳足跡，滿足歐盟碳關稅等市場需求，獲取

產品溢價；

（4）享受政策紅利：采用清潔生產技術的企業可獲稅收減免、綠色信貸優惠，降低資

金成本，間接提升利潤。

6.舉例一個化工產品，查找其最新的生產工藝流程，分析其碳排放環

節

略

7.簡述化工行業碳排放有哪些特點？

（1）排放占比顯著：全球化工行業占世界能源需求的10%、溫室氣體排放的7%；中

國化工行業2019年碳排放約5.88億噸，占工業領域16.7%：

（2）排放源復雜：涵蓋化石燃料燃燒、工業生產過程、電力熱力購入、供應鏈、產品

使用與廢棄等多環節；

（3）排放集中：高排放集中于合成氨、甲醇、電石等子行業，2300家重點企業碳排放

占全行業65%；

（4）能源結構依賴化石：中國化工行業能源消費以煤炭（2019年占比21.1%）、油品

為主，碳排放強度高于工業平均水平。

8.論述化工行業碳中和的發展機遇和挑戰？

（1）發展機遇

低碳新材料與清潔能源需求增長：化工行業為光電、風電等清潔能源提供核心材料，開

辟新增長點；

供給側改革紅利：高能耗企業被淘汰，高效低耗企業獲得政策傾斜，低碳材料需求力,大；

傳統企業轉型空間：通過技術改造實現節能減排，享受碳交易收益與政策紅利。

（2）面臨挑戰

高碳排放現狀：中國化T行業碳排放總最大，減排壓力顯著；

能源結構制約：依賴煤炭等化石能源，石油進口依存度高，資源供需矛盾突出；

競爭力不足：單位工業增加值能耗與國際先進水平差距10%?30%；

國際化程度低：海外布局比重小，管理水平待提升；

勞動生產率低：從業人員素質不均，部分企業社會負擔重；

綠色投資缺口：低碳技術研發、項目建設需大量資金，資金供給不足。

9.論述化工碳中和與化工清潔生產的關系？

（1）清潔生產是化工碳中和的核心基礎：清潔生產通過節能降碳、資源循環利用、污

染治理等手段，從生產源頭減少碳排放，是實現碳中和的關鍵路徑（如過程減碳、污染治理

降碳技術）；

（2）碳中和為清潔生產提供方向與動力：碳中和目標倒逼化工企業升級清潔生產技術

（如低碳燃燒、智能化減碳），推動清潔生產從“末端治理”向“全生命周期管控''延伸：

（3）兩者協同促進行業綠色轉型：清潔生產降低碳中和實現成本，碳中和提升清潔生

產技術的產業化速度，共同推動化工行業從高耗能、高排放向低碳化、綠色化轉型，助力“雙

碳”目標落地。

第2章化工企業碳排放核算基礎思考題參考答案

1.總結碳核算對計量和監檢測的主要要求

2.碳排放核算的邊界如何劃分？不同邊界具體包含哪些排放源？

（1）邊界劃分類型

層級邊界：按治理邏輯、空間尺度分為區域、行業、組織（企業）、產品四層；

企業運營邊界：含時旬邊界（如基準年）、組織邊界（法人/獨立核算單位，股權;控制

權法）、運營邊界（生產系統：主要+輔助+附屬生產系統）。

（2）不同邊界的排放源

邊界類型邊界定義包含排放源

地理行政單元

能源消費（化石燃料燃燒）、工業生產、農業、交通等

區域層面（國家/省/市/

全領域排放（生產側/消費側/收入側）

社區）

同類生產活動

行業共性排放源（化工：化石燃料燃燒、工藝排放、電

行業層面集群（如化工、

力熱力間接排放）

鋼鐵）

范圍一：自有設備燃燒（鍋爐、車輛）、工藝排放（原

企業層面企業控制權范

料反應）、逸散（冷媒泄漏）；范圍二：外購電力/熱力;

（范圍）圍

范圍三：原料運愉，員工通勤、委外服務

產品生命周期

原料開采、生產、運輸、使用、廢棄全流程排放（如甲

產品層面（搖籃到墳墓/

醇：煤炭開采T甲醇合成T運輸-使用）

大門）

3.如何保證碳排放核算的質量?

依據教材中碳核算原則、計量管理、數據控制等內容，保證核算質量需從以下方面著手

（依據2.1.2碳核算原則、221.8、2.2.1.4）：

遵循碳核算原則：

相關性：按排放特征選核算種類、方法，符合地方/主管部門要求；

完整性：覆蓋邊界內所有排放源，不遺漏活動數據：

一致性：核算方法、數據獲取、不確定性控制保持一致，確保結果可比；

準確性：優先選高優先級方法（實測〉委托檢測〉缺省值），降低偏差：

透明性：清晰披露數據，涉密信息可不公開。

強化計量與監檢測管理:

人員：專人負責計量器具管理，具備專業能力；

器具：定期檢定/校準，建立一覽表和檔案，禁用不合格器具；

數據：源頭記錄，分類匯總，交叉驗證（如燃料消耗量與庫存變化匹配）。

嚴格核算過程控制：

數據核查：核算后進行數據交叉驗證、專家同行評審、審計；

不確定性管理：量化不確定性（如排放因子誤差），存檔資料提升透明度；

文件存檔：保存原始數據（發票、臺賬、檢測報告）、核算過程文件，便于追溯。

4.排放因子法的思路是什么？如何確定排放因子使用的優先級？

（1）排放因子法的思路

排放因子法是通過活動數據與對應排放因子相乘，量化溫室氣體排放量的方法，核心思

路為：

識別核算對象的活動類型（如化石燃料燃燒、電力消耗）；

收集活動數據（如化石燃料消耗量、購入電量）；

獲取對應排放因子（單位活動量的碳排放量系數）；

按公式計算排放量：排放量=活動數據X排放因子X全球變暖潛勢（GWP,如C02取1）

（例：公式2-1化石燃料燃燒排放計算）。

（2）排放因子使用的優先級

優先實測：企業具備條件時，自行或委托有資質機構檢測（如燃料含碳量按GB/T476、

SH/T0656檢測）；

次選委托/行業數據：無實測條件時，采用供應商提供的檢測數據或行業權威數據；

最后用缺省值：上述均無則參考缺省值，優先級為：國家主管部門發布值（如《省級溫

室氣體清單指南》）＞IPCC指南值（如2006IPCC清單指南）＞行業推薦缺省值（如表2-6

常見燃料特性參數缺省值）。

5.質量平衡法的思路是什么？

質量平衡法基于物質守恒原理，通過計算生產過程中“碳輸入總量”與“碳輸出總量”的差

異，估算溫室氣體排放量，核心思路：

識別碳輸入：統計流入核算單元的含碳原料總量（如化石燃料、碳氫化合物、碳酸鹽），

并計算總碳含量（原料投入量X原料含碳量）：

識別碳輸出：統計流出核算單元的含碳物質總量，包括含碳產品（主產品、聯產，副產

品）、含碳廢棄物（爐渣、粉塵），計算總碳含量（產品/廢棄物量X其含碳量）；

計算碳排放量：碳排放量（碳元素）二碳輸入總量■?碳輸出總量；

換算為C02排放:按碳與C02的分子量比（44/12）將碳排放量換算為CO2排放量（例：

公式2-7能源和碳氫化合物原料過程排放計算）。

6.實測法的思路是什么？適用于哪些排放源的核算?

（1）實測法的思路

實測法通過直接獲取排放源的實測數據（濃度、流量等）計算排放量，核心思路：

①對排放源（如煙囪、火炬）進行現場采樣（或安裝在線監測設備CEMS）；

②測量排放氣體的濃度（如CO2濃度）、煙氣流量、溫度、壓力等參數：

③按公式計算排放量：排放量=排放濃度x煙氣流量x時間x碳氧化率（如需）；

④直接獲取排放數據，減少估算誤差（中間環節少）。

（2）適用排放源

①適用于小區域、簡單生產鏈的排放源，或有能力獲取一手監測數據的排放源，化工企

業中典型適用場景包括：

②大型固定排放源：如鍋爐、加熱爐、火炬的連續排放監測（CEMS）；

③特定工藝排放源：如CO2回收利用系統的濃度與流量監測（流量計+濃度儀）：

④逸散排放源：如制冷設備冷媒泄漏的現場檢測（LDAR泄漏檢測）。

7.闡述排放因子法、質量平衡法和實測法的優缺點

三種方法的優缺點對比如下:

核算方法優點缺點適用尺度適用對象

1.簡單易懂，公式成熟:

對排放系統變化宏觀、中觀、排放源穩定、忽略內

排放因子法2.有完善數據庫；3.應

的處理能力弱微觀部復雜性的場景

用實例多

需考慮中間過程社會經濟發展快、排

明確區分不同排放源

質量平衡法多，數據獲取難，宏觀、中觀放設備更換頻繁的場

差異，精度較高

易有系統誤差景

數據獲取成本高，小區域、簡單生產鏈,

1.中間環節少；2.結果

實測法受樣品代表性、測微觀或有監測能力的排放

準確

定精度干擾源

（注：化工企業通常同時使用三種方法，如排放因子法算電力排放、質量平衡法算工藝排放、實測法算大型鍋爐排放）

8.某煤制甲醇企業2024年各排放環節及總排放量計算

（1）各排放環節的碳排放計算

①燃料燃燒排放：

依據公式（2-1）

“燒尸期（皿XG叭6

由題可知，本企業只有一種燃料（天然氣）燃燒排放二氧化碳

49

E喇（tCO2）=810000x3.8931Ox10xl0xl5.3x99%x^x1=1751.4

②工業生產過程排放

依據公式（2-7）：

%。2原料尸｛￡(40,xCC/。。爐℃0)+￡,(4僅①。/“.)小蔣

E過程(tCO2)=(4000000x0.735+1Ox1.796-750000x95.96%x0.375-3x5.302-1x2.847)x￡

IX

=(294000+17.96-269887.5-15.906-2.847)哈44

=88409.6

@CO2回收利用最

依據公式(2-11)：

&cg回收產OfxPU&gjX19.77

RF峨(tCO2)=445x97.5%x19.77=8577.7

④凈購入電力和熱力消費引起的CO2排放

依據公式(2-13)以及公式(2-14)

七購入電廠4。購入電廣E尸電,4廚入熱「力。購入熱/E77熱

E%入電(tCO2)=90000x0.5810=52290.0

E購入熱(tCO2)=17000xO.11=1870.0

(2)總的二氧化碳排放量

按公式(2-19)計算：

E=》(E燃燒.，+E過程j+E愣入電/+E購入熱』何收』的出電j-七輸山熱j)

E(tCO2)E=1751.4+88409.6+52290.0+1870.0-8577.7=135743.3

9.某合成氨企業碳源流示意圖及排放量、強度計算

（1）依據調研和補充數據，該企業的碳源流示意圖如下

碳渣入碳渣出

鍋爐用

燃料煤—___副產品

粉煤灰

合成氨用_.

原料煤

電力___

輸入

CO2

排放

熱力

輸入—*

（2）2024年消耗能源（作為燃料和原料）、電力、熱力以及總的碳排放量及碳排放強度

①燃料煤的排放：

依據公式(2-1)

“燒尸［珀(mMGjX。％吟)卜6叭02

E燃燒(tCO2)=449138x19.570x0.02618x93%x羨x1=784683.7

②原料煤的排放：

ERM(1CO2)=821023x72.5%x晟x1=2182552.8

③凈購入電力和熱力消費引起的CO2排放

依據公式(2-13)以及公式(2-14)

七購入電購入電,/E尸電，上購入熱購入熱，/E尸熱

E購入電(tCO2)=157535x0.8843=139308.2

E購入熱(tCO2)=5438907x0.0792=430761.4

④副產品粉煤灰固定的二氧化碳

E產品(tCO2)=92748x20%x^=68015.2

⑤總的二氧化碳排放量

按公式(2-19)計算：

E(lCO2)=784683.7+2182552.8+139308.2+430761.4-68015.2=3469290.9

⑥單位氨產品的碳排放強度

3469290.9X62572=7.5(tCO2/t)

10.某企業精制甲醇各階段碳排放及碳足跡計算

(1)①?④各階段的碳排放

①階段，原料生產：E以料鏟(tCO2)=0.2212x2.(X)07x93%=0.412

6

②階段，原料運輸：E>n^.<tCO2)=0.01x1(X)0x42652x1()X0.0202X98%X^=3.09x1(產

③階段，產品生產：

E生產(ICO?)=0.6026x2.0007x93%+1.8542x0.6748x+0.0527x86.99%x0.440x100%

+0.1798x0.8843=5.89

④階段，產品運輸：數值同②

(2)精制甲醇產品①-④各階段碳排放占比以及產品的碳足跡如下表

項目原料生產階原料運輸階產品生產產品運輸階合計

段段階段段

生命周期各階段04123.09x1025.893.09x1026.36

排放(tCO2)

各階段排放占比6.48%0.486%92.6%0.486%/

產品碳足跡///6.36

（tC02/噸）

第3章綠色化工能源技術參考答案

1.簡述我國的碳中和與氫能戰略之間的聯系？

我國碳中和與氫能戰略高度綁定，核心聯系是氫能作為清潔能源載體，成為碳中和目標

實現的關鍵支撐，具體體現在三大維度：

（1）戰略定位：氫能是碳中和的核心能源抓手

碳中和的核心是減少化石能源依賴、降低溫室氣體排放，而氫能具備清潔無污染、可再

生、跨領域應用的特性，被明確為替代化石能源的關鍵路徑。國家通過《氫能產業發展中長

期規劃（2021—2035年）》等政策，將氫能納入能源管理體系，定位為“未來能源體系的重

要組成部分“，直接服務于2060年碳中和目標。

（2）應用場景：氫能覆蓋碳中和關鍵減排領域

碳中和重點減排領域（工業、交通、建筑）均離不開氫能支撐：

工業領域：氫能可替代煤炭、天然氣用于高溫加熱、化工原料，減少過程排放；

交通領域：氫燃料電池車、氫能船舶等可解決燃油交通工具減排難題：

能源領域：氫能可存諸風電、光伏等可再生能源的過剩電力（棄風棄光制氫），破解新

能源間歇性難題，推動能源結構向低碳轉型。

（3）發展路徑：碳中和目標引導氫能技術與產業升級

碳中和對“零碳能源”的需求，推動氫能產業從技術攻關向規模化應用轉型：

聚焦綠氫制備：以可.再生能源電解水制氫為核心，降低綠氫成本，替代高排放的天氫,

契合碳中和凈零排放要求；

完善產業鏈條：從核心材料（質子交換膜、催化劑）到裝備制造（電解槽、儲氫罐），

再到終端應用，構建全鏈條低碳產業生態，助力整體減排目標實現。

2.制氫技術有哪些分類？灰氫、藍氫、綠氫分別指代什么？

由化石能源制取的氫氣，因制氫過程排放二氧化碳等溫室氣體，故稱為灰氫。化石能源

制氫+碳捕獲與封存技術（CCS）獲取的氫氣稱為藍氫。由可再生能源通過電解水等手段獲

得的氫氣稱為綠氫。

3.電催化產氫的技術分類及原理有哪些？

電解水制氫技術主要包括3種類型：堿性電解水制氫技術（alkalinewaterelectrolysis,

AEL）、質子交換膜電解水制氫技術（protonexchangemembrane,PEM）和固體氧化物電

解水制氫技術（solidoxideelectrolyzercell,SOEC）。

4.三種電催化產氫技術的優缺點有哪些？

堿性電解水制氫技術（AEL）相對比較成熟，工藝比較簡單，成本比較低廉，但瓶頸在

于工作電流密度比較低（＜0.5A/cm2），電解槽效率還有待于提高（63%?71%）,負荷操

作范圍僅為20%?100%,大規模狀態下多設備協調控制策略復雜、體積大，并且堿性電解

液有腐蝕性、難處理。另外，由于目前堿性隔膜不能完全阻止氣體通過，會出現陰陽極氣體

交叉擴散現象，導致氫氣純度較低。

質子交換膜電解水制氫（PEM）比堿性電解水制氫有更高的電流密度（1?2A/cm2）,

結構更緊湊，更加安全可靠，輸出氫氣純度較高，壓力大，動態響應速度快、負荷范圍廣，

容易與可再生能源中具有間歇性、周期性、地域性特點的風和光資源配合（超功率極限為

160%）,但隔膜和電極價格昂貴。電解槽效率（60%?68%）和系統效率有待提升。

SOEC被譽為電解水制氫技術發展的終端產品，在500?800°C的中高溫下，電解池能

耗能降低至3kW.h/n?,能與SOFC共用一套裝置，實現-100%?100%范圍的切換，滿足制

氫和發電雙重需求，但由于高溫下材料耐久性不足；并且高溫條件增強氣體擴散，易出現氣

體交叉污染。因此，SOEC產品還處于實驗室階段，基木上為千瓦級別，但隨著技術的升級

和發展，SOEC產品也會進入市場參與競爭和實現商用化。

5.光催化產氫基本原理？

光催化分解水制氫技術是利用半導體光催化劑的吸光特性，實現光解水產氫。半導體光

催化劑的能帶結構由充滿電子的價帶和空的導帶構成，價帶和導帶之間為禁帶，其寬度稱為

能隙。當光照射半導體光催化劑時，如果光子的能量高于半導體的禁帶寬度，則半導體的價

帶電子從價帶躍遷到導帶，產生光生電子和空穴。被激發的電子和空穴遷移到半導體催化劑

的表面，并與水發生氧化還原反應，從而產生氫氣和氧氣。光解水生成氫氣和氧氣的反應，

其實質是一個光能到化學能的轉變過程。

6.生物質能源技術的分類？

生物質制氧技術、牛物質制油技術

7.生物質制氫的優勢和劣勢有哪些？

熱化學法：以氣化為主流，在高溫下將生物質轉化為含氫合成氣，技術相對成熟。化學

鏈氣化、超臨界水氣化等新技術致力于提高效率和氫氣純度。生物質熱解重整是另一條途徑。

生物法：利用微生物（如厭氧細菌）在常溫常壓下分解生物質產氫，包括暗發酵、光發

酵等。優點是條件溫和、能耗低，但普遍存在產率低