生物源碳核算差异的复杂性：BECCUS中核算方法选择为何至关重要

《Carbon Management》：When carbon counts differ: the complexities of biogenic carbon accounting in BECCUS and why accounting choices matter

　　

摘要专业翻译 生物能源与碳捕集、利用与封存（Bioenergy with Carbon Capture, Utilization and Storage，BECCUS）是实现净零排放和净负排放的重要路径。其减缓潜力取决于在核算全系统排放与移除之后，进入持久封存的净大气CO2移除量。然而，生命周期评估（Lifecycle Assessment，LCA）、国家温室气体清单（National Greenhouse Gas Inventories）以及碳市场框架采用了不同的核算方法，从而产生了差异显著的减缓估算结果。本研究通过系统性文献综述以及对一个假设性BECCUS系统的示例性计算，识别了变异性的关键来源，并考察了它们对报告结果的影响。取决于所采用的核算方法，该系统净结果的范围从+422 kt CO2（净排放）到?2,084 kt CO2（净减排）不等，而所报告的碳移除量范围则为0至?1,688 kt CO2。这些偏差源于四个相互关联的来源：（1）目标与框架设定，包括概念、术语和碳流的定义；（2）方法论与分析选择；（3）范围与系统边界；以及（4）基线与反事实情景。治理、监测、报告与核查（Monitoring, Reporting and Verification，MRV）以及信用签发框架进一步塑造了这些来源。因此，报告结果的差异主要源于核算方法的选择，而非技术性能的差异。该研究呼吁更好地协调现有方法论与框架，使BECCUS核算能够反映大气结果，并支持可信的气候减缓行动。

论文主体内容总结

引言

实现净零乃至净负排放目标需要快速减少温室气体排放，尤其是CO₂，同时大规模部署能够直接从大气中移除CO₂并跨时间尺度封存的碳移除（Carbon Dioxide Removal，CDR）技术。根据政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）情景模拟，与1.5°C温控目标一致的路径要求全球CO₂排放约在2050年代初达到净零，而2°C路径则需在2070年代初实现净零。尽管当前各国自主贡献（Nationally Determined Contributions，NDCs）承诺到2035年可将全球温室气体排放较2019年水平降低约12%，但维持1.5°C路径所需的减排幅度为55%，缺口约43%。BECCUS系统涵盖生物质种植与采集中通过光合作用吸收大气CO₂、生物质运输与转化、CO₂捕集、以及后续的地质封存（BECCS）或产品利用（BECCU）等环节。尽管BECCUS被视为CDR技术，但其价值链各阶段均会产生温室气体排放，包括生物质种植阶段的呼吸作用排放、收获加工运输阶段的能源与燃料排放、以及捕集过程因能耗产生的额外排放。在BECCU路径中，CO₂在产品寿命结束后将释放回大气，属于临时性封存。由于排放与吸收跨越整个价值链，BECCUS的气候有效性取决于生物源与化石碳流的总体平衡及其对大气温室气体浓度的净影响。然而，生命周期评估、国家清单与碳市场所采用的不同核算方法，在生物源碳、土地利用变化排放、碳封存持久性及时间核算等方面应用了不同假设，导致核算结果不一致甚至相互矛盾，使得BECCUS的真实减缓贡献难以评估。

方法论

研究遵循Xiao等人提出的系统性文献综述流程，并辅以文献分析工具（Literature Analysis Tool，LAT）进行筛选。综述范围涵盖BECCUS价值链中生物源与化石碳流的所有关键组成部分，并将主题分为七个相互关联的类别：碳储量与通量、生物质到生物能源转化、碳捕集、碳利用、碳运输与封存、碳核算、以及标准框架政策与碳市场。检索在Scopus和Web of Science数据库中进行，文献时间范围为2000年至今。共筛选出69,371篇出版物，其中碳储量与通量类最多（41,760篇，60%），其次为碳核算类（22,218篇，32%）和生物能源转化类（19,849篇，29%）。经LAT工具筛选后，208篇出版物进入初步评估，最终165篇被详细审查，另有110份政策和标准文件补充。为展示核算方法差异的实际影响，研究构建了一个假设性BECCUS系统，该系统包含生物质生产与采购、生物能源转化、碳捕集、碳利用、碳运输与碳封存等环节，碳捕集效率假设为90%，运行寿命20年，每年运行350天。

结果

BECCUS文献的概述与趋势

在69,371篇筛选文献中，46,153篇属于多个类别，各类别计数存在重叠。2000至2025年间，文献总量在2019年后急剧增长，2025年达到约12,000篇的峰值。然而，提及生命周期评估（LCA）的文献数量有限，提及生物源碳的文献更为稀少，表明这两个主题在生物能源与碳管理的更广泛讨论中持续代表性不足。

BECCUS碳核算中识别的空白与挑战

通过比较现有核算方法，研究识别出BECCUS碳核算变异性的四个关键来源：目标与框架设定、方法论与分析选择、范围与边界、以及基线。尽管治理、监测报告与核查（MRV）和信用签发框架不属于核算维度，但它们影响上述四个来源的定义、实施与解释。这些来源相互关联而非孤立存在。现有框架在生物源CO₂处理方式上存在差异，导致BECCUS有效性评估困难。多数框架基于LCA原则，但包含不同的目标、范围和系统边界设定，有些纳入土壤碳、土地利用变化（Land-Use Change，LUC）、间接土地利用变化（iLUC）、生物质、反事实、泄漏和生物质生产，而另一些则排除这些要素。

假设性BECCUS系统的核算结果差异

基于计算，假设性BECCUS系统的净排放范围从+422 kt CO₂（净排放）到?2,084 kt CO₂（净减排），碳移除范围从0 kt CO₂到?1,688 kt CO₂。在目标与框架设定方面，移除定义差异导致显著偏差；在范围与边界方面，时间跨度和持久性选择影响显著；基线方面，额外性判断决定系统是否被计入移除信用。净系统排放方面，方法论与分析选择中的排放因子数据选择和归因性与后果性方法选择产生最宽的范围差异，其次是基线的反事实情景和额外性设定。

讨论

目标与框架设定作为塑造核算结果的透镜

学术界、政策界和碳市场具有不同的目标：学术方法优先考虑科学完整性和全系统准确性，采用LCA方法；政策方法强调可行性和国际一致性，依据IPCC指南和国家清单体系；碳市场关注可信度，确保额外性、持久性和可验证性。生物源碳的中性假设长期嵌入生物能源核算中，但该假设日益受到质疑，因为排放时间和生物质再生的空间背景显著影响结果。流量法（+1/?1）将生物源碳的固存记为负排放（?1）、释放记为正排放（+1），增强碳流追踪的透明度。国家清单中生物源碳通常在土地利用、土地利用变化和林业（Land-Use, Land-Use Change, and Forestry，LULUCF）部门报告以避免与能源部门重复计算。动态或时间调整方法考虑碳排放在产品全生命周期中的时间性，对BECCUS等技术的评估尤为重要。术语不一致进一步加剧变异性，“减排”“避免”“移除”“泄漏”和“持久性”等概念在不同框架中定义不同。

方法论与分析选择对结果的影响

归因性LCA（Attributional LCA，ALCA）与后果性LCA（Consequential LCA，CLCA）产生不同结果：ALCA捕获直接流，结果为?96 kt CO₂，而CLCA纳入更广泛的系统效应如化石碳避免，结果为?919 kt CO₂。数据质量和排放因子是另一主要变异来源，煤基电力情景下净系统排放为?2,084 kt CO₂，而不同国家电网因子产生从?636 kt CO₂（挪威2026）到?919 kt CO₂（英国2026）的结果。许多评估使用粗略的国家平均值和简化的运输假设，忽视生物质产量、土地利用和基础设施的次国家层面差异。不确定性分析在许多研究中应用有限，特别是新兴技术领域。

范围与边界对核算的界定与影响

空间边界决定纳入评估的物理流。许多LCA排除资本品，尽管其可贡献高达总影响的30%。农业LCA中CO₂吸收和土地利用效应经常被遗漏。示例评估中，纳入全生命周期时净系统排放为?96 kt CO₂，排除土地利用变化、生物质采购、建设和退役等阶段后表观减排增至?168 kt CO₂。时间动态引入显著不确定性，多数LCA依赖GWP₁₀₀指标和简化假设，无法捕获延迟排放、再生速率或临时碳封存时长。时间跨度和持久性选择显著改变报告结果：20年时间跨度下结果为?1,133 kt CO₂，而100年以上评估期结果为?96 kt CO₂。功能边界选择同样影响结果，排除碳利用阶段使表观减排增至?652 kt CO₂。

基线作为决定声称影响参照点

基线选择显著影响评估结果，净系统排放范围从?1,018 kt CO₂到+422 kt CO₂。历史基线设为零时结果为?96 kt CO₂，而采用投影基线（假设生物质留在森林中并使用化石电网能源）引入+823 kt CO₂的基线，将总结果移至?919 kt CO₂。反事实假设同样产生显著影响：假设生物质以50%释放率分解时，BECCUS系统额外获益+578 kt CO₂；假设生物质用于无CCUS的生物能源时，结果增至?1,018 kt CO₂。参考技术性能的处理也改变解释：与理想化100%效率替代方案比较时，结果从?96 kt CO₂变为+238 kt CO₂。

治理、MRV与信用签发框架对部署的影响

治理对识别出的关键变异来源具有决定性影响。政策目标和MRV/信用签发要求影响碳核算的目标与框架，决定何种活动被认定为减排或移除、排放归属哪个部门以及基线如何操作化。跨境核算中，生物质采购至碳捕集与利用加工可能被归为A国+401 kt CO₂，而地质封存（含运输与封存排放）归为B国?497 kt CO₂。生物质可持续性标准未满足时，系统变为净+422 kt CO₂且无碳移除信用。若BECCUS部署被视为非额外性，?518 kt CO₂的移除被取消信用。持久性要求产生类似差异：100年耐久性阈值下总减缓为?1,132 kt CO₂，而1,000年要求下降至?96 kt CO₂。BECCUS价值链的治理分散于多个机构、监管单位和政策工具，不同阶段由不同治理体系管辖，导致同一BECCUS活动在一个部门被视为积极减缓努力，在另一部门可能被视为中性甚至受到惩罚。