中科院碳足迹智能核算研究取得进展

xinwen.mobi · 发表于 3 天前

中科院碳足迹智能核算研究取得突破，AI大模型助力“双碳”战略
传统耗时数周的碳核算分析任务，如今被压缩到数小时内完成，碳足迹核算正迎来智能化革命。

中国科学院青岛生物能源与过程研究所研发的Chat-LCA系统，将大型语言模型与生命周期评价方法深度融合，为碳足迹核算带来了质的飞跃。

这一系统通过人工智能技术，有效打通了知识壁垒与数据孤岛，实现了从专业问答到报告生成的全流程自动化，大幅降低了碳核算的技术门槛，为“双碳”目标的实现提供了可落地的技术支撑。

01 技术瓶颈：传统碳核算的困境与挑战
在“双碳”战略背景下，碳核算的效率与精度正面临着更高要求。

传统生命周期评价方法因高度依赖人工、知识门槛高、流程割裂等痛点，已成为制约碳核算研究与规模化应用的关键瓶颈。

与此同时，电力行业作为人为碳排放的主要来源，其监测手段同样存在诸多局限性。

当前火力发电厂碳排放监测主要依赖于企业自主上报、安装的排放监测设备，或基于太阳同步轨道卫星的稀疏观测数据进行反演。

这些方法普遍存在数据易被篡改、成本高昂、监测频率受限等问题。

燃煤电厂作为全球规模最大的点源碳排放主体，其碳排放量约占全球化石燃料燃烧总碳排放量的50%。

科学精准核算燃煤电厂碳排放，对全球碳盘点和电力行业碳核算意义重大，已成为国际研究热点。

02 技术突破：AI与大模型驱动碳核算革命
面对传统碳核算的困境，中国科学院青岛生物能源与过程研究所提出了融合大型语言模型的智能LCA解决方案——Chat-LCA。

这一系统首次将检索增强生成、Text2SQL、思维链与代码链等前沿AI技术系统整合于LCA全流程，构建了支持自然语言交互的一体化碳核算智能系统。

Chat-LCA在“知识获取—数据检索—报告生成”全链条实现了大型语言模型的深度融合，显著提升了碳核算的智能化水平。

在电力系统碳排放监测领域，中国科学院广州能源研究所研究员汪鹏团队则提出了一种融合深度学习与自注意力机制的实时碳排放监测方法。

该方法首次基于高频地球同步轨道卫星数据，实现了火力发电厂日尺度碳排放量与发电量的滚动协同监测，为电力行业碳排放监测提供了新路径。

在算法设计上，该模型融合了卷积神经网络、双向长短期记忆网络和特征与时间双重注意力机制，显著提升了模型测算的准确性与鲁棒性。

03 卫星遥感：太空中的“碳监测眼”
除了AI技术，卫星遥感也在碳监测领域展现出巨大潜力。

中国科学院空天信息创新研究院石玉胜研究团队基于美国轨道碳观测卫星3号，创新提出 “两段线性回归融合高斯函数拟合”模式优化算法，大幅提升了碳排放背景值识别效率。

该研究运用曼惠特尼秩和检验，开发动态风向校正算法，增强烟羽轨迹反演精准度。

团队还构建了基于大气稳定性分级响应机制的烟羽抬升模型，精确刻画烟气动态抬升过程，首次实现了大型燃煤电厂二氧化碳排放的高精度动态量化与制图。

这项研究为全球重点源碳排放盘点核查提供了客观有效的技术手段，为监测点源碳排放偷排漏排提供了新方法。

04 中国原创：GIS-LCA技术获国际关注
在碳足迹核算领域，中国原创的GIS-LCA技术同样引起国际关注。

青岛能源所团队研发的GIS-LCA技术，通过 “空间化”创新破解了碳足迹核算中的“空间异质性”问题——同一产品在不同地区生产，碳排放差异可达38%以上。

该技术有三大核心突破：将地理信息系统与生命周期评价深度融合，首次实现碳足迹核算与空间位置的精准绑定；

开发全球首款GIS-LCA软件，支持从产品、工厂到园区的全维度碳足迹建模；

构建中国本土空间化高分辨率LCA数据库，为精准核算提供“数据底座”。

这项技术已被纳入中国国家标准体系——GB/T 24067-2024《温室气体产品碳足迹量化要求及指南》特别增加了“地理位置”相关条款。

05 应用成效：从实验室到产业一线的价值实现
经多行业、多场景验证，Chat-LCA展现出卓越的准确性与高效性。

其问答模块在跨十大行业的专业问题中BERTScore达0.85，Text2SQL模块在真实LCI数据库上的执行准确率达0.9692，报告生成系统的填充准确率达0.9832，可读性评分8.42。

该系统可将传统耗时数周的LCA分析任务压缩至数小时完成，实现了碳核算效率的质的飞跃。

以锂硫电池碳足迹评估为例，系统自动识别出原料获取（47.2%）与生产阶段（31.3%）为碳排放热点，并提出清洁能源替代等精准减排建议。

在青岛某化工园区，基于GIS-LCA技术构建的智慧能源平台，实现了园区内钢铁、化工等产业的碳足迹与优化。

通过“冷岛、热岛、氢岛、碳岛”等项目组合，可年减排二氧化碳约383.62万吨，节能率达23.5%，降碳率达38%，带动投资140亿元。

06 未来展望：中国技术助推全球碳治理
这些创新技术不仅填补了中国在碳足迹精准核算领域的技术空白，更凭借 “立足国情、全球普适”的特点，成为中国参与全球气候治理的“技术名片”。

GIS-LCA技术已在联合国气候变化大会中国角全球发布，其构建的“方法-标准-工具-数据-认证-应用”全体系，正在形成具有国际竞争力的 “中国方案”。

未来，中国科学院将进一步推动技术在长江经济带、黄河流域等重点区域的应用，同时深度参与国际标准制定，让中国创新为全球绿色转型贡献力量。

随着Chat-LCA系统、GIS-LCA技术以及卫星遥感监测等创新方案的推广应用，中国在碳足迹智能核算领域已走在国际前列。

从破解“运动式减碳”难题到支撑“双碳”目标科学推进，从助力企业突破绿色贸易壁垒到参与全球气候治理规则制定，这些技术突破正成为中国实现高质量发展与生态环境保护协同增效的坚实支撑。

科学精准的碳核算，已不再只是实验室里的研究课题，更是推动经济社会向绿色低碳转型的核心驱动力。

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