随着全球气候变化问题的日益突出,各国对于温室气体排放的管控和限制越来越严格,碳监测市场规模也在不断扩大。根据相关研究报告,中国2060年碳监测市场总规模将接近千亿元。
3月14日,国家重点研发计划“碳排放监测数据质量控制关键测量技术及标准研究”项目启动暨实施方案论证会在北京召开;
6月9日,我国首个城市双碳模拟器在济南市发布,主要功能包括,天空地碳监测多源数据的预处理、碳源汇动态模拟反演等。
碳监测概念
碳监测标准
目前企业应用较多的三个标准:
1、《火力发电企业二氧化碳排放在线监测技术要求》
标准编号:T/CAS 454-2020
发布单位:南方电网
标准规定了火力发电企业碳排放在线监测系统中的主要监测项目、性能指标、安装要求、数据采集处理方式、数据记录格式以及质量保证等,适用于火力发电企业产生的二氧化碳排放量的在线监测。
同时,采用化石燃料,如煤、天然气、石油等,为能源的工业锅炉、工业炉窑的二氧化碳排放量在线监测可参照执行。标准为企业新型碳排放在线监测系统的开发,碳排放核算方法的优化提供了技术支持,为火力发电企业实现绿色减排和可持续发展提供参考。
2、《固定污染源碳排放(CO2、CO、CH4)在线自动监测系统技术要求》
标准编号:2022征求意见稿
发布单位:中绿环保科技股份有限公司
标准规定了固定污染源烟气(CO2、CO、CH4)在线自动监测的组成结构、技术要求、性能指标和检测方法,适用于固定污染源烟气在线自动监测的设计、生产和检测。
3、《火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范》
标准编号:DL/T2376—2021
发布单位:国家能源局
标准为电力行业标准,规定了火电厂烟气二氧化碳排放连续监测系统的组成和功能、技术性能、监测站房、安装、调试检测、技术验收、运行管理及数据审核和处理的有关要求,适用于火电厂固定源烟气二氧化碳排放连续监测系统。
碳监测政策
国家层面:
十四五”山西省细颗粒物与臭氧协同控制监测网络能力建设实施方案
安徽省“十四五”生态环境监测规划
河北省生态环境监测“十四五”规划
黑龙江省“十四五”细颗粒物与臭氧协同控制监测网络能力建设方案
湖北省“十四五”生态环境监测规划
吉林省“十四五”生态环境监测规划
江苏大气污染源工况用电在线监测技术规范
江苏省生态环境监测条例
江苏污染源自动监控系统数据传输扩展协议技术规范
南京市环境自动监测监控管理办法
宁夏回族自治区生态环境监测“十四五”规划
青海省“十四五”生态环境监测规划
山东省“十四五”生态环境监测规划
山东省水泥行业超低排放评估监测技术指引
陕西省推进生态环境监测体系监测能实施意见
重庆市生态环境监测“十四五”规划
湖南关于深化生态环境监测改革实施意见
四川省“十四五”生态环境监测规划
碳监测种类
碳监测系统
一、系统组成
1、开路碳排放监测系统组成(基本型):
IRGASON一体式开路:
IRGASON探头:测量CO2和H2O的气体浓度、三维风速和超声温度
空气温度传感器:测量慢速空气温度
EC100电子单元:将测量的数据进行同步,传输给数据采集器
数据采集器:采集,运算,存储(根据监测数据计算并输出通量数值)
EC150分体式开路:
EC150红外气体分析仪:测量CO2和H2O的气体浓度
CSAT3A三维超声风速仪:测量三维风速和超声温度
空气温度传感器:测量慢速空气温度
EC100电子单元:将测量的数据进行同步,传输给数据采集器
数据采集器:采集,运算,存储(根据探头监测数据计算并输出通量(排放吸收)数值。
2、闭路碳排放监测系统组成(基本型):
CPEC310闭路
CPEC310探头:测量CO2和H2O的气体浓度、三维风速和超声温度
空气温度传感器:测量慢速空气温度
EC100电子单元:将测量的数据进行同步,传输给数据采集器
清洗模块:提供零气参考源
CPEC310主机箱:采集,运算,存储(根据探头监测数据计算并输出通量(排放吸收)数值)
二、一体式和分离式的选择
一体式开路和分体式开路的区别:
一体式红外气体分析仪和三维超声风速仪测量空间为同一空间,如果主要测量碳通量(碳排放吸收),这样可以减少测量误差,计算结果更加精准;
分体式红外气体分析仪往外突出一部分,与三维超声风速仪测量不是同一位置。如下图所示,红线为气体分析仪测量区域。
左为EC150分体式开路,右为IRGASON一体式开路
IRGASON一体式的优点:
便于安装
可同步测量CO2,H2O,三维风速
减小WPL密度校正的不确定性
消除因空间分离导致的高频通量损失
无需加热控制,动态补偿气体分析仪测量结果
可以得到更准确的快速空气温度
三、开路和闭路的选择
开路和闭路的区别在于开路是直接进行测量分析,闭路则是将气体抽取到腔室内进行测量分析,如下图所示。
1、开路碳排放监测系统
数据准确度:数据准确度高
系统维护:总体维护工作量大,理论上每次恶劣天气过后都需要维护镜头;通常每3个月就需要一次人工标定
功耗与供电:太阳能供电,功耗低,仅6W
数据连续性和可靠性:红外气体分析仪暴露在大气环境中,容易受到天气影响
通量校正算法:测量结果受到大气影响,需要进行算法校正
测量速度:每秒10次
2、闭路碳排放监测系统
数据准确度:数据准确度相较于开路较低
系统维护:维护周期可降低至平均6~8个月一次;系统可以自动标定,标定所需材料可维持18~24个月
功耗与供电:太阳能供电,功耗对比开路较高,为12W
数据连续性和可靠性:红外气体分析仪处于密闭腔室内,不与大气直接连通,几乎不会受到这些天气过程的影响
通量校正算法:管道去除大气影响,几乎不需要算法校正
测量速度:每秒4-5次
四、基于维护成本的推荐
大多数环境条件及场景,在不考虑维护成本的情况下,开路和闭路涡动系统都可以应用,以下是根据维护成本推荐的。
1、如果您所在的地区,经常会有恶劣天气,如风沙、降雨、雾霾、降雪,需要经常进行维护,那么推荐您使用几乎不受这些天气影响CPEC310闭路碳排放监测系统。
2、在部分北方地区,降雨、风沙较少的情况下,推荐您使用测量数值更加精准的IRGASON一体式开路碳排放监测系统。
3、在极地区域,可能会遭受极端天气,如极夜并且无交流电可用,设备是使用太阳能电池板供电,这种情况推荐您使用功耗更低的IRGASON一体式开路碳排放监测系统。
4、在部分西北地区,因为风沙较多,推荐您使用几乎不受这些天气影响的CPEC310闭路碳排放监测系统。
5、在部分南方地区,因为多雨、多雾、潮湿等原因,推荐您使用几乎不受这些天气影响的CPEC310闭路碳排放监测系统。
6、另外,如果您设备的安装地点不方便进行维护,推荐您使用维护周期长的CPEC310闭路碳排放监测系统。