《化工碳中和技术与管理》章节思考题参考答案 第1-3章

第1章化工碳中和基础思考题参考答案

1.为什么描述温室气体排放简称为“碳排放”？

尽管甲烷、氧化亚氮等其他温室气体的全球变暖潜势（GWP）可能很高，但它们在空

气中的含量相对较少；而二氧化碳是导致温室效应的主要因素，约占温室效应的60%以上。

因此，描述温室气体排放时，常以二氧化碳为代表，简称为“碳排放”，指代特定时段内向大

气中释放温室气体的过程，简单来说，这里的“碳”并非单指碳元素，而是以二氧化碳为核

心、包含所有温室气体当量的统称，是对标准化温室气体排放的简化表达。

2.什么是全球变暖趋势值？了解全球增温潜势的意义是什么？

全球变暖趋势值（GWP）定义：指将单位质量的某种温室气体在100年时间尺度内辐

射强迫的影响，与等量二氧化碳辐射强迫影响相美联的系数，是评估不同温室气体对全球变

暖影响相对能力的关键参数。

意义：GWP为衡量和比较不同温室气体的增温影响提供了统一方法，可明确不同气体

对温室效应的贡献比重（如六氟化硫GWP极高，小规模使用也可能产生显著影响）；基于

GWP能更精准制定减排政策，优先针对高GWP气体采取管控措施，提升气候治理效率。

3.目前与化工企业相关的碳排放核算有哪些技术规范和标准？

国家标准：《GB/T32151.10-2023碳排放核算与报告要求第10部分：化工生产企业》

WB/T24067—2024温室气体产品碳足迹量化和要求指南》；

部门指南：《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）》（发改办

气候（2013）2526号）、《企业温室气体排放报告核查指南（试行）》（环办气候函（2021）

130号）；

行业规范：《化工企业碳中和评价指南》（T/CSTM00739-2024）、《化工园区低碳运

行管理规范》（GB/T44324-2024）；

国际参考：《2006年IPCC国家温室气体清单指南》及2019修订版.

4•根据我国“2030碳达峰、2060碳中和”目标，化工企业如何借力政

策红利抢占低碳技术先机？

（1）借力碳交易市场：参与碳排放权交易，出售多余配额获取收益；通过减排降低履

约成本，优先布局绿色能源替代、过程减碳等技术；

（2）对接绿色金融：利用绿色信贷、绿色债券获取低碳技术研发（如CCUS、绿氢）

和设备升级资金；申报绿色项目补贴，降低技术落地成本；

（3）遵循政策导向：依据《石化化工行业碳达峰实施方案》等政策，布局能效提升、

清洁能源耦合技术；参与攻策支持的低碳示范项目，积累技术经验；

（4）完善碳资产管理：搭建碳资产管理体系，运营碳配额与CCER（核证自愿减排量），

将碳资产转化为竞争优势。

5.论述化工清洁生产技术（如能源审计、CCUS）能否成为化工企业

新的利润增长点？

能成为新的利润增长点，核心逻辑如下：

（1）降低生产成本：能源审计可识别高能耗环节，通过余热回收、高效设备替换等优

化用能，减少能源消耗成本；

（2）创造碳资产收益：CCUS技术可捕集C02,部分C02可作为化工原料（如合成

甲醇）创造附加值，同时开发CCER项目参与碳交易；

（3）提升产品竞争力：清洁生产降低产品碳足迹，满足欧盟碳关税等市场需求，获取

产品溢价；

（4）享受政策红利：采用清洁生产技术的企业可获税收减免、绿色信贷优惠，降低资

金成本，间接提升利润。

6.举例一个化工产品，查找其最新的生产工艺流程，分析其碳排放环

节

略

7.简述化工行业碳排放有哪些特点？

（1）排放占比显著：全球化工行业占世界能源需求的10%、温室气体排放的7%；中

国化工行业2019年碳排放约5.88亿吨，占工业领域16.7%：

（2）排放源复杂：涵盖化石燃料燃烧、工业生产过程、电力热力购入、供应链、产品

使用与废弃等多环节；

（3）排放集中：高排放集中于合成氨、甲醇、电石等子行业，2300家重点企业碳排放

占全行业65%；

（4）能源结构依赖化石：中国化工行业能源消费以煤炭（2019年占比21.1%）、油品

为主，碳排放强度高于工业平均水平。

8.论述化工行业碳中和的发展机遇和挑战？

（1）发展机遇

低碳新材料与清洁能源需求增长：化工行业为光电、风电等清洁能源提供核心材料，开

辟新增长点；

供给侧改革红利：高能耗企业被淘汰，高效低耗企业获得政策倾斜，低碳材料需求力,大；

传统企业转型空间：通过技术改造实现节能减排，享受碳交易收益与政策红利。

（2）面临挑战

高碳排放现状：中国化T行业碳排放总最大，减排压力显著；

能源结构制约：依赖煤炭等化石能源，石油进口依存度高，资源供需矛盾突出；

竞争力不足：单位工业增加值能耗与国际先进水平差距10%〜30%；

国际化程度低：海外布局比重小，管理水平待提升；

劳动生产率低：从业人员素质不均，部分企业社会负担重；

绿色投资缺口：低碳技术研发、项目建设需大量资金，资金供给不足。

9.论述化工碳中和与化工清洁生产的关系？

（1）清洁生产是化工碳中和的核心基础：清洁生产通过节能降碳、资源循环利用、污

染治理等手段，从生产源头减少碳排放，是实现碳中和的关键路径（如过程减碳、污染治理

降碳技术）；

（2）碳中和为清洁生产提供方向与动力：碳中和目标倒逼化工企业升级清洁生产技术

（如低碳燃烧、智能化减碳），推动清洁生产从“末端治理”向“全生命周期管控''延伸：

（3）两者协同促进行业绿色转型：清洁生产降低碳中和实现成本，碳中和提升清洁生

产技术的产业化速度，共同推动化工行业从高耗能、高排放向低碳化、绿色化转型，助力“双

碳”目标落地。

第2章化工企业碳排放核算基础思考题参考答案

1.总结碳核算对计量和监检测的主要要求

2.碳排放核算的边界如何划分？不同边界具体包含哪些排放源？

（1）边界划分类型

层级边界：按治理逻辑、空间尺度分为区域、行业、组织（企业）、产品四层；

企业运营边界：含时旬边界（如基准年）、组织边界（法人/独立核算单位，股权;控制

权法）、运营边界（生产系统：主要+辅助+附属生产系统）。

（2）不同边界的排放源

边界类型边界定义包含排放源

地理行政单元

能源消费（化石燃料燃烧）、工业生产、农业、交通等

区域层面（国家/省/市/

全领域排放（生产侧/消费侧/收入侧）

社区）

同类生产活动

行业共性排放源（化工：化石燃料燃烧、工艺排放、电

行业层面集群（如化工、

力热力间接排放）

钢铁）

范围一：自有设备燃烧（锅炉、车辆）、工艺排放（原

企业层面企业控制权范

料反应）、逸散（冷媒泄漏）；范围二：外购电力/热力;

（范围）围

范围三：原料运愉，员工通勤、委外服务

产品生命周期

原料开采、生产、运输、使用、废弃全流程排放（如甲

产品层面（摇篮到坟墓/

醇：煤炭开采T甲醇合成T运输-使用）

大门）

3.如何保证碳排放核算的质量?

依据教材中碳核算原则、计量管理、数据控制等内容，保证核算质量需从以下方面着手

（依据2.1.2碳核算原则、221.8、2.2.1.4）：

遵循碳核算原则：

相关性：按排放特征选核算种类、方法，符合地方/主管部门要求；

完整性：覆盖边界内所有排放源，不遗漏活动数据：

一致性：核算方法、数据获取、不确定性控制保持一致，确保结果可比；

准确性：优先选高优先级方法（实测〉委托检测〉缺省值），降低偏差：

透明性：清晰披露数据，涉密信息可不公开。

强化计量与监检测管理:

人员：专人负责计量器具管理，具备专业能力；

器具：定期检定/校准，建立一览表和档案，禁用不合格器具；

数据：源头记录，分类汇总，交叉验证（如燃料消耗量与库存变化匹配）。

严格核算过程控制：

数据核查：核算后进行数据交叉验证、专家同行评审、审计；

不确定性管理：量化不确定性（如排放因子误差），存档资料提升透明度；

文件存档：保存原始数据（发票、台账、检测报告）、核算过程文件，便于追溯。

4.排放因子法的思路是什么？如何确定排放因子使用的优先级？

（1）排放因子法的思路

排放因子法是通过活动数据与对应排放因子相乘，量化温室气体排放量的方法，核心思

路为：

识别核算对象的活动类型（如化石燃料燃烧、电力消耗）；

收集活动数据（如化石燃料消耗量、购入电量）；

获取对应排放因子（单位活动量的碳排放量系数）；

按公式计算排放量：排放量=活动数据X排放因子X全球变暖潜势（GWP,如C02取1）

（例：公式2-1化石燃料燃烧排放计算）。

（2）排放因子使用的优先级

优先实测：企业具备条件时，自行或委托有资质机构检测（如燃料含碳量按GB/T476、

SH/T0656检测）；

次选委托/行业数据：无实测条件时，采用供应商提供的检测数据或行业权威数据；

最后用缺省值：上述均无则参考缺省值，优先级为：国家主管部门发布值（如《省级温

室气体清单指南》）＞IPCC指南值（如2006IPCC清单指南）＞行业推荐缺省值（如表2-6

常见燃料特性参数缺省值）。

5.质量平衡法的思路是什么？

质量平衡法基于物质守恒原理，通过计算生产过程中“碳输入总量”与“碳输出总量”的差

异，估算温室气体排放量，核心思路：

识别碳输入：统计流入核算单元的含碳原料总量（如化石燃料、碳氢化合物、碳酸盐），

并计算总碳含量（原料投入量X原料含碳量）：

识别碳输出：统计流出核算单元的含碳物质总量，包括含碳产品（主产品、联产，副产

品）、含碳废弃物（炉渣、粉尘），计算总碳含量（产品/废弃物量X其含碳量）；

计算碳排放量：碳排放量（碳元素）二碳输入总量■•碳输出总量；

换算为C02排放:按碳与C02的分子量比（44/12）将碳排放量换算为CO2排放量（例：

公式2-7能源和碳氢化合物原料过程排放计算）。

6.实测法的思路是什么？适用于哪些排放源的核算?

（1）实测法的思路

实测法通过直接获取排放源的实测数据（浓度、流量等）计算排放量，核心思路：

①对排放源（如烟囱、火炬）进行现场采样（或安装在线监测设备CEMS）；

②测量排放气体的浓度（如CO2浓度）、烟气流量、温度、压力等参数：

③按公式计算排放量：排放量=排放浓度x烟气流量x时间x碳氧化率（如需）；

④直接获取排放数据，减少估算误差（中间环节少）。

（2）适用排放源

①适用于小区域、简单生产链的排放源，或有能力获取一手监测数据的排放源，化工企

业中典型适用场景包括：

②大型固定排放源：如锅炉、加热炉、火炬的连续排放监测（CEMS）；

③特定工艺排放源：如CO2回收利用系统的浓度与流量监测（流量计+浓度仪）：

④逸散排放源：如制冷设备冷媒泄漏的现场检测（LDAR泄漏检测）。

7.阐述排放因子法、质量平衡法和实测法的优缺点

三种方法的优缺点对比如下:

核算方法优点缺点适用尺度适用对象

1.简单易懂，公式成熟:

对排放系统变化宏观、中观、排放源稳定、忽略内

排放因子法2.有完善数据库；3.应

的处理能力弱微观部复杂性的场景

用实例多

需考虑中间过程社会经济发展快、排

明确区分不同排放源

质量平衡法多，数据获取难，宏观、中观放设备更换频繁的场

差异，精度较高

易有系统误差景

数据获取成本高，小区域、简单生产链,

1.中间环节少；2.结果

实测法受样品代表性、测微观或有监测能力的排放

准确

定精度干扰源

（注：化工企业通常同时使用三种方法，如排放因子法算电力排放、质量平衡法算工艺排放、实测法算大型锅炉排放）

8.某煤制甲醇企业2024年各排放环节及总排放量计算

（1）各排放环节的碳排放计算

①燃料燃烧排放：

依据公式（2-1）

“烧尸期（皿XG叭6

由题可知，本企业只有一种燃料（天然气）燃烧排放二氧化碳

49

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

②工业生产过程排放

依据公式（2-7）：

%。2原料尸｛£(40,xCC/。。炉℃0)+£,(4仅①。/“.)小蒋

E过程(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

依据公式(2-11)：

&cg回收产OfxPU&gjX19.77

RF峨(tCO2)=445x97.5%x19.77=8577.7

④净购入电力和热力消费引起的CO2排放

依据公式(2-13)以及公式(2-14)

七购入电厂4。购入电广E尸电,4厨入热「力。购入热/E77热

E%入电(tCO2)=90000x0.5810=52290.0

E购入热(tCO2)=17000xO.11=1870.0

(2)总的二氧化碳排放量

按公式(2-19)计算：

E=》(E燃烧.，+E过程j+E愣入电/+E购入热』何收』的出电j-七输山热j)

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

9.某合成氨企业碳源流示意图及排放量、强度计算

（1）依据调研和补充数据，该企业的碳源流示意图如下

碳渣入碳渣出

锅炉用

燃料煤—___副产品

粉煤灰

合成氨用_.

原料煤

电力___

输入

CO2

排放

热力

输入—*

（2）2024年消耗能源（作为燃料和原料）、电力、热力以及总的碳排放量及碳排放强度

①燃料煤的排放：

依据公式(2-1)

“烧尸［珀(mMGjX。％吟)卜6叭02

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

②原料煤的排放：

ERM(1CO2)=821023x72.5%x晟x1=2182552.8

③净购入电力和热力消费引起的CO2排放

依据公式(2-13)以及公式(2-14)

七购入电购入电,/E尸电，上购入热购入热，/E尸热

E购入电(tCO2)=157535x0.8843=139308.2

E购入热(tCO2)=5438907x0.0792=430761.4

④副产品粉煤灰固定的二氧化碳

E产品(tCO2)=92748x20%x^=68015.2

⑤总的二氧化碳排放量

按公式(2-19)计算：

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

⑥单位氨产品的碳排放强度

3469290.9X62572=7.5(tCO2/t)

10.某企业精制甲醇各阶段碳排放及碳足迹计算

(1)①•④各阶段的碳排放

①阶段，原料生产：E以料铲(tCO2)=0.2212x2.(X)07x93%=0.412

6

②阶段，原料运输：E>n^.<tCO2)=0.01x1(X)0x42652x1()X0.0202X98%X^=3.09x1(产

③阶段，产品生产：

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

+0.1798x0.8843=5.89

④阶段，产品运输：数值同②

(2)精制甲醇产品①-④各阶段碳排放占比以及产品的碳足迹如下表

项目原料生产阶原料运输阶产品生产产品运输阶合计

段段阶段段

生命周期各阶段04123.09x1025.893.09x1026.36

排放(tCO2)

各阶段排放占比6.48%0.486%92.6%0.486%/

产品碳足迹///6.36

（tC02/吨）

第3章绿色化工能源技术参考答案

1.简述我国的碳中和与氢能战略之间的联系？

我国碳中和与氢能战略高度绑定，核心联系是氢能作为清洁能源载体，成为碳中和目标

实现的关键支撑，具体体现在三大维度：

（1）战略定位：氢能是碳中和的核心能源抓手

碳中和的核心是减少化石能源依赖、降低温室气体排放，而氢能具备清洁无污染、可再

生、跨领域应用的特性，被明确为替代化石能源的关键路径。国家通过《氢能产业发展中长

期规划（2021—2035年）》等政策，将氢能纳入能源管理体系，定位为“未来能源体系的重

要组成部分“，直接服务于2060年碳中和目标。

（2）应用场景：氢能覆盖碳中和关键减排领域

碳中和重点减排领域（工业、交通、建筑）均离不开氢能支撑：

工业领域：氢能可替代煤炭、天然气用于高温加热、化工原料，减少过程排放；

交通领域：氢燃料电池车、氢能船舶等可解决燃油交通工具减排难题：

能源领域：氢能可存诸风电、光伏等可再生能源的过剩电力（弃风弃光制氢），破解新

能源间歇性难题，推动能源结构向低碳转型。

（3）发展路径：碳中和目标引导氢能技术与产业升级

碳中和对“零碳能源”的需求，推动氢能产业从技术攻关向规模化应用转型：

聚焦绿氢制备：以可.再生能源电解水制氢为核心，降低绿氢成本，替代高排放的天氢,

契合碳中和净零排放要求；

完善产业链条：从核心材料（质子交换膜、催化剂）到装备制造（电解槽、储氢罐），

再到终端应用，构建全链条低碳产业生态，助力整体减排目标实现。

2.制氢技术有哪些分类？灰氢、蓝氢、绿氢分别指代什么？

由化石能源制取的氢气，因制氢过程排放二氧化碳等温室气体，故称为灰氢。化石能源

制氢+碳捕获与封存技术（CCS）获取的氢气称为蓝氢。由可再生能源通过电解水等手段获

得的氢气称为绿氢。

3.电催化产氢的技术分类及原理有哪些？

电解水制氢技术主要包括3种类型：碱性电解水制氢技术（alkalinewaterelectrolysis,

AEL）、质子交换膜电解水制氢技术（protonexchangemembrane,PEM）和固体氧化物电

解水制氢技术（solidoxideelectrolyzercell,SOEC）。

4.三种电催化产氢技术的优缺点有哪些？

碱性电解水制氢技术（AEL）相对比较成熟，工艺比较简单，成本比较低廉，但瓶颈在

于工作电流密度比较低（＜0.5A/cm2），电解槽效率还有待于提高（63%〜71%）,负荷操

作范围仅为20%〜100%,大规模状态下多设备协调控制策略复杂、体积大，并且碱性电解

液有腐蚀性、难处理。另外，由于目前碱性隔膜不能完全阻止气体通过，会出现阴阳极气体

交叉扩散现象，导致氢气纯度较低。

质子交换膜电解水制氢（PEM）比碱性电解水制氢有更高的电流密度（1〜2A/cm2）,

结构更紧凑，更加安全可靠，输出氢气纯度较高，压力大，动态响应速度快、负荷范围广，

容易与可再生能源中具有间歇性、周期性、地域性特点的风和光资源配合（超功率极限为

160%）,但隔膜和电极价格昂贵。电解槽效率（60%〜68%）和系统效率有待提升。

SOEC被誉为电解水制氢技术发展的终端产品，在500〜800°C的中高温下，电解池能

耗能降低至3kW.h/n?,能与SOFC共用一套装置，实现-100%〜100%范围的切换，满足制

氢和发电双重需求，但由于高温下材料耐久性不足；并且高温条件增强气体扩散，易出现气

体交叉污染。因此，SOEC产品还处于实验室阶段，基木上为千瓦级别，但随着技术的升级

和发展，SOEC产品也会进入市场参与竞争和实现商用化。

5.光催化产氢基本原理？

光催化分解水制氢技术是利用半导体光催化剂的吸光特性，实现光解水产氢。半导体光

催化剂的能带结构由充满电子的价带和空的导带构成，价带和导带之间为禁带，其宽度称为

能隙。当光照射半导体光催化剂时，如果光子的能量高于半导体的禁带宽度，则半导体的价

带电子从价带跃迁到导带，产生光生电子和空穴。被激发的电子和空穴迁移到半导体催化剂

的表面，并与水发生氧化还原反应，从而产生氢气和氧气。光解水生成氢气和氧气的反应，

其实质是一个光能到化学能的转变过程。

6.生物质能源技术的分类？

生物质制氧技术、牛物质制油技术

7.生物质制氢的优势和劣势有哪些？

热化学法：以气化为主流，在高温下将生物质转化为含氢合成气，技术相对成熟。化学

链气化、超临界水气化等新技术致力于提高效率和氢气纯度。生物质热解重整是另一条途径。

生物法：利用微生物（如厌氧细菌）在常温常压下分解生物质产氢，包括暗发酵、光发

酵等。优点是条件温和、能耗低，但普遍存在产率低