减碳和低碳是人类的在环境保护上的目标，碳达峰和碳中和是对应的实现策略，欧盟是最早立法和推进这一策略的经济体。来公司半年多了，做了很多相关的项目，今天把气象、功率预测、电力交易、碳足迹相关的内容整理梳理了一遍，特记录一篇笔记。本篇内容均是基于个人对业务需求理解整理而成。如有理解不到位的地方，欢迎各位老师指正。先来明确碳达峰和碳中和的概念，这是两个目标。
碳达峰 ：是指二氧化碳及其它温室气体的排放在未来的某个时间达到顶峰，即不再增长开始下降。
碳中和 ：是指人类在生活、出行、工业等等场景中排放的二氧化碳要被中和掉。中和的手段从根本上来说有两种：第一种是减少二氧化碳及其它温室气体的排放。第二种是对于无法减少的二氧化碳及其它温室气体的排放要通过植树造林、生态修复等等改善环境的方式进行抵消来达到碳中和，使排放被抵消，争取达到净零状态。
本文采用业务倒推的方式，从碳开始讲解，流程：碳->售电->气象
一、产品碳足迹
产品碳足迹是指一个产品，从原材料获取到产品生产销售的各个环节中直接或间接的温室气体的排放量。以高能耗、高排放量的电解铝为例，它从原材料获取阶段的铝土矿开采、运输、氧化铝、预焙阳极到产品生产的电解铝、碳阳极、铸造成型。各个环节所产生的温室气体的排放就是碳足迹。对于业务系统的设计，要先从公司及其下属的组织机构（多指生产车间）开始，公司是所有的碳足迹排放的主体，对于从原材料获取到产品生产阶段的各个环节都需要将工厂的实际消耗和生产的数据接入到碳足迹管理平台当中，这些数据是核算模型 和核算公式 计算时的基础支撑。排放数据接入前需通过相应菜单维护好排放源信息，用于对数据做初次区分。接入的数据因生产工序及时间的不同而持续不断的变化，称为活动数据 ，它的作用是用来记录各个阶段周期内，原材料消耗的情况，例如：运输铝土矿消耗量多少升柴油、电解铝消耗量了多少电力等；活动数据的单位通常是实物单位，如 kWh、kg、m³、L、吨等。活动数据 对应的生产环节会产生温室气体，每单位活动数据所产生的温室气体的排放量就是排放因子 ，因温室气体的排放不同产生的排放因子 也不同。如果工厂内有设备可以记录排放因子 且得到了认证则优先使用实测数据作为排放因子 ，如果没有则使用国标系数来充当排放因子 。温室气体的排放种类有很多，为了方便不同温室气体间的换算需要引入一个新的恒定的计算系数，称为GWP ，它用来将各个温室气体统一转换成二氧化碳方便核算模型 的计算，如果排放的是二氧化碳则GWP 为1，如果是其它温室气体则GWP 使用对应的国标系数即可。通过 GHG = 活动数据 * 排放因子 * GWP 就可以计算出某个阶段的二氧化碳排放量。将各个阶段的GHG 相加求和就是全生命周期内总的二氧化碳排放当量。GHG 的计算通过预先配置的核算模型 来完成，核算模型 除基本的公司信息、核算边界、核算目的等数据外，还须包含一个或多个公式 ，每个公式 内都包含一个或多个公式项 ，公式项 数据则来自于工厂采集的数据或国标系数，核算模型 中的各项公式对应的数据都应保证可溯源、可审计，这些数据是计算减碳的关键构成。至此每吨铝锭的生产所排放的二氧化碳当量GHG 就计算完成了，GHG 在通过国家专业机构的认证后就可以作为铝材的碳足迹报告 、碳足迹证书 随铝材销往下游的汽车、电池等工厂或其它铝材使用终端。下游厂家在采购铝材时往往更倾向于采购绿铝 ，也就是在GHG 中或铝材生产过程中使用到绿电 生产的铝材，使用绿电 生产的铝材被称为绿铝 ，下游厂家在使用绿铝 之后可以有效降低自身产品的二氧化碳排放当量 ，从达到减碳的效果。下游厂家每年的碳排放是有限的，如果超标之后不停工停产会面临大额罚单，而停工停产又会影响企业效益。此时，就需要从碳排放市场上购买排放份额来继续生产，购买碳排放份额的交易被称为碳交易 ，而从铝材的使用上选择绿铝， 可以有效避免后续因碳排放份额带来的限制，这也是下游厂家更倾向使用绿铝 的原因。为何绿电 对铝材生产如此重要呢？因为在电解铝生产过程中，电力是主要的温室气体排放源，占整个电解铝生产过程排放的75%-85%，电解铝工厂在通过售电公司 或电网 购买电力时，如果都使用使用火电会显著提高电解铝产品的碳足迹，不利于下游客户接受；使用绿电虽然未必在所有地区都更便宜，但可以大幅降低产品碳排放，满足下游低碳要求，并可能带来绿色溢价，所以使用绿电 或部分使用绿电 生产的绿铝 更受下游厂家青睐。我国的铝材产量占全球的一半以上，对于铝材的使用国内市场的蛋糕是有限的，出口成了铝材贸易的必经之路。当铝材出口销往欧美时，欧美的企业，例如：宝马、特斯拉、苹果等它们都会使用大量的铝材来生产自己的产品而欧美对于减碳和低碳也就是碳排放份额的执行标准有着非常严格的要求，迫使企业采购铝材时优先考虑绿铝 。国内电解铝企业如何才能购买更多的绿电 来提高自身产品的竞争力呢？这里就不得不提到售电公司 和电力交易。
二、售电与电力交易
售电与电力交易有别于传统的用电方式，之前无论是工商业还是居民生活用电都是通过国家电网、南方电网、蒙西电网统一 购买，售电市场开放后，用户可以通过售电公司或直接参与电力市场购电。对于以电解铝企业为代表的用电量大且持续稳定的工商业而言可以通过售电公司购买电力，售电公司和电力交易最大的作用是把电力交易市场上的电力资源进行整合并提供稳定的、经济的、可减碳的电力提供给电解铝生产企业。当企业和售电公司达成合作时，售电公司根据企业生产的特点、规模、用电峰谷来制定购电计划。对于未来的长期的电力购买，售电公司通过中长期交易 的方式和发电企业、其它售电公司等签订购电合同，提前锁定未来的电量 和电价 ，用于稳定预期、降低风险。对于短期的电力购买可以通过现货交易 ：日前 、日内 、实时交易 的方式，根据实际的用电和发电情况灵活调配电量 的买入和卖出。对于减碳，售电公司可以专门交易带绿色属性的电，绿电 通常由风力发电 、光伏发电 等新能源场站 提供电力，购买绿电 后电解铝生产企业可以获得绿证 用于碳足迹 核算，也可以选择单独购买绿证 ，但绿电 +绿证 的捆绑交易方式在碳足迹核算中更受认可，对有出口需要或下游客户有减碳要求的电解铝企业来说是刚需。
绿电 虽好，但不稳定。风力发电 、光伏发电 完全靠天吃饭，十分依赖气象资源；水力发电 受水流和地势限制，可建设区域有限；核能 发电相对稳定但选址要求高、建设周期长、附近居民接受程度低，难以像火力发电 那样大规模建设。火力发电 碳排放虽高，但仍是目前国内电力的主要来源，目前火力更多的承担的是保障和调节的作用，未来占比会逐年降低。售电公司可以通过中长期合同的方式和新能源场站签订合同，但无法保证发电和用电两端的稳定性。新能源场站 受气象影响可能在合同期内无法发出足额的电量 或电解铝生产企业无法完全精准预测未来订单和产能。当新能源场站的绿电受气象影响导致发电方的电量 低于合同电量 或用电方的电量 高于合同电量 时都会打破中长期合同的平衡。此时，售电公司会通过现货交易的方式来稳定发电方和售电方的平衡，例如：今日预测次日电力情况进行交易称为日前交易 、当日上午预测下午电力情况进行交易称为日内交易 、还可通过像买股票一样实时交易 的方式来实现电力的交易。电力市场交易时，买方价格越高则交易位次越靠前，买方价格越低则交易位次越靠后；卖方价格越低则交易位次越靠前，卖方价格越高则交易位次越靠后；同位次下的多笔交易通过申报时间来升序排序，在不同的交易方式中滚动撮合的交易规则会存在差异。售电公司在整合电力市场的资源时会放眼全国，西北的风光气象资源丰富、西南水利资源丰富，售电公司在进行电力采购时出于利益考量会采购外省市场上的电力被称为省间交易 ，通过省间交易 的方式实现资源互补，降低成本，为用电客户提供经济的、稳定的、持续的电力供应。购买电力后，电力输送的工作统一交由电网负责分发输送，输送先后顺序须遵循电网政策、听从电网安排，电力输送过程中的损耗和输送费用也会成为售电公司或购电方的成本之一。售电公司的盈利主要通过代理购电费、电力价差、绿证绿电服务费等方式实现盈利。说到底，售电公司能不能把气象、电力这些资源整合好，为电解铝企业提供又稳、又便宜、又能减碳的绿电，已经成为衡量其实力的重要标准。
三、绿电与气象
气象是新能源发电的起点，设计电力交易系统时往往都会接入气象的数据，包括但不限于：百米风向/风速、辐照度、云量、温度、湿度、气压等等气象信息。和产品沟通时常把这部分气象名词简称为'温风湿压'。对于风力发电，它们关注风向、风速等气象数据用来推算风机出力大小；除了轮毂转速风力发电外，最近看新闻留意到我国浮空风力发电的科研成果已经取得了重大突破，下一步很可能成为风力发电的重要支撑。对于光伏发电，它们更关注气象数据中的辐照度、温度、云量、气温用来推算光伏板的出力。水力发电和核能发电也属于新能源发电的序列，因为没做过相关项目，暂不表述。新能源场站只关注风光等气象信息是远远不够的，气象信息可以理解为绿电 的"天气预报"，未来机组出力的大小则需要通过功率预测来完成，它能够预测未来几小时、几天内能发多少电，这对于中长期合同的电量起到了指导性的作用。常见的预测维度有：超短期预测、短期预测、中长期预测；超短期为未来 0-4小时的预测，短期为1-3天的预测，中长期则更长，预测的数据均有发报时间和预测时间，预测时间均为15分钟一个点。除了常见的气象要素外，部分地区需要针对季节性的极端天气预测情况做出相应的调整，冬季常见的大雪、大雾、凝冻、寒潮，夏秋两季常见的台风、暴雨等，当预测到极端天气的出现时不仅要保护好新能源场站的设备，还要提前调低场站出力的预期，根据功率预测结果将中长期合同中的电量数值进行调整。同时，售电公司也要根据中长期合同的变化情况提前调整绿电相关的交易策略，避免出现亏损。谁能更准地预测风光出力和极端天气，谁就能在电力交易中多赚收益。