碳排放源监测进展

一、碳排放源监测进展

(一)国外进展

国外温室气体排放量直接监测对象均为设施层面。美国和欧盟等温室气体主要排放国家针对境内大型排放源分别制定了温室气体报告制度,美国2009年制定并颁布的《温室气体强制性报告法规》要求自2010年起已经安装在线监测设备的企业必须监测CO2浓度及烟气流量,并据此计算CO2排放量。这种在线监测设备并不局限于CO2在线监测,凡是拥有SO2、NO2等废气污染物在线监测系统的企业都需要对其设备进行升级,加入对CO2浓度的监测,监测频次为1次/小时。企业安装监测设备后需上报美国环保署,得到认证后方可开始监测。目前美国燃煤电厂基本都采用CEMS法,安装成本约30万~40万美元,运维费用每年1.5万美元左右。

欧盟于2003年颁布了《欧盟温室气体配额交易指令》(2003/87/EC),并且针对该指令自2004年起制定了3个版本的《温室气体监测和报告指南》,其中CEMS是欧盟参与排放交易工业设施温室气体排放监测的重要方法之一,监测结果可用于温室气体排放交易中。根据2017年欧盟委员会的欧洲碳市场运行报告,由于CEMS安装投资较大,2017年欧盟排放设施排放主要采用的仍为核算法,仅23个成员国的150个设施采用CEMS监测方法监测了CO2和N2O两种温室气体排放,排放量占所有设施排放量的1.5%,这些设施主要分布在德国和捷克共和国。

另外,在欧美国家对于使用CEMS监测方法有难度的项目,也允许采用理论计算方法获得数据。对于氢氟碳类、全氟化碳和六氟化硫的排放,可以根据其使用量或生产量结合排放系数计算,例如铝冶炼厂可以通过特定的生产参数以及排放因子估算其全氟碳类排放。

(二)国内进展

我国在排放源温室气体监测方面起步较晚,目前温室气体排放量管理主要依据IPCC推荐方法开展清单计算,发布的企业温室气体排放核算方法与报告指南以及国家标准尚未规定温室气体排放监测的具体方法。到目前为止,绝大多数企业开展碳核查时未进行排放源温室气体监测,业已提交的企业碳排放报告也全部为核算方法,尚无企业采用监测方法报告企业及设施温室气体排放情况。

国内在重点行业CO2在线自动监测方面具备较好的基础,在连续自动监测系统的设备安装运营、质量保证以及数字化应用方面均积累了丰富的经验。2020年中电联在全国率先组织开展了火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术研究。研究结果显示,燃煤电厂实测结果与核算法相对偏差在5%以内,燃气机组相对偏差在10%以内,取得了良好的比对效果,且成本方面两种方法差距不大(监测法1.5万~13.5万元/年,核算法3万~11万元/年)。同时发现,流量监测是难点,监测结果比核算法低12%~16%。

在标准和技术规范方面,《固定污染源废气二氧化碳的测定非分散红外吸收法》(HJ 870-2017)已正式发布,技术原理为非分散红外吸收法,该方法适用于浓度在0.03%(0.6g/m3)的现场监测。另外,《固定污染源废气气态污染物(SO2、NO、NO2、CO、CO2)的测定便携式傅里叶变换红外光谱法》标准已经完成征求意见,即将颁布实施,该方法适用于CO2浓度在1g/m3以上的现场监测。国内CH4浓度监测也制定了标准方法《固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定气相色谱法》(HJ 38-2017),该方法适用于甲烷浓度在0.06mg/m3以上的现场监测。总体来看,国内温室气体排放源监测的相关标准方法滞后,影响排放源温室气体监测工作的正常开展。

在消耗臭氧层物质监测方面,我国为控制氟氯烃类等消耗臭氧层物质的排放,制订了部分监测标准,例如《硬质聚氨酯泡沫塑料中残留发泡剂的测定》(QB/T 5114-2017)、《硬质聚氨酯泡沫和组合聚醚中CFC-12、HCFC-22、CFC-11和HCFC-141b等消耗臭氧层物质的测定便携式顶空/气相色谱-质谱法》(HJ 1058-2019)和《组合聚醚中HCFC-22、CFC-11和HCFC-141b等消耗臭氧层物质的测定顶空/气相色谱-质谱法》(HJ 1057-2019),能够基本满足对于硬质聚氨酯泡沫塑料和组合聚醚中消耗臭氧层物质的监测。

综上所述,对于二氧化碳、甲烷等主要温室气体,尽管我国在自下而上的排放源监测方面做了一些卓有成效的探索,但限于温室气体在线监测技术现状的限制,目前温室气体排放量计算仍主要依据《2006年IPCC国家温室气体清单指南(2019修订版)》中提供的核算方法进行核算。监测作为辅助手段,主要用于核算因子的确定和评价。温室气体在线监测设备以及相关技术标准有待进一步研究完善。