一、温室气体背景现状

1、背景概述

全球气候变化问题日益严峻，其中导致全球温度上升的温室效应受到国际社会越来越多的重视，而温室气体的排放是温室效应产生的主导因素，自工业革命以来，人类活动对地球的影响逐步增强，特别是煤炭、石油及天然气等化石燃料的大量使用直接导致了全球温室气体浓度在近代以来大幅升高，带来了全球变暖、冰川融化和海平面上升等一系列严峻的环境气候问题。

相比于全球温室气体的排放形势，我国温室气体排放现状更加不容乐观，据统计人均碳排放量已经大大超过欧盟，总体排放量也远高于美国，CO₂的排放量约占全球排放总量的30%。不管是面对国际社会的巨大政治压力还是从我国严峻的工业生产及能源结构形势考虑，碳减排都是当务之急。

1.1 我国“碳达峰、碳中和”现状分析

2020年9月和12月习近平总书记分别在第75届联合国大会一般性辩论会和气候雄心峰会上两次向全世界郑重宣布“中国力争2030年前碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和”，2020年12月中央经济工作会议又将“碳达峰、碳中和”列为2021年度8大重点任务之一。今年3月份国家发布的十四五规划纲要中对碳排放做出了更加详细和明确的规划，提出制定2030年前碳达峰行动方案的要求。

碳达峰、碳中和的实现路径主要有两种：碳源减排和增加碳汇，而能否很好的评价以上两个“路径抓手”的进展质量是顺利开展相关工作的前提，这其中对温室气体气体含量的测度是相关评价工作的关键，2020年6月生态环境部发布的《生态环境监测规划纲要（2020-2035）》提出了将温室气体监测纳入常规监测体系统筹设计的规划，要求结合现有污染源监体系，探索开展排放源温室气体监测。综上所述，温室气体高可靠性监测技术的研究意义重大，主要体现在以下几个方面：

（1）研究温室气体在线监测技术，对与国际碳排放量核算技术的先进水平接轨及未来我国纳入国际碳市场有重要意义；

（2）用仪器测量法测度温室气体排放量可满足碳排放交易市场对排放量数据质量及时效性的需求，是目前计算法的有效补充，能大力推动碳排放市场的发展;

（3）开展温室气体监测技术装备研究，有利于加快推进我省温室气体监测体系的搭建，能更好评估“达峰行动方案”的实施质量，在国内碳排放管理大局中争取话语权有重要意义；

（4）目前在气象等领域已开展的温室气体监测技术大多采用国外产品，国产化率非常低，环境监测领域的相关监测系统搭建工作还未开始大力推动，亟需推动相关监测技术手段的国产化，解决“卡脖子”问题；

（5）温室气体监测是长期战略，有利支撑国家温室气体监测体系的建设，在国际上争取更权威的话语权；

（6）开展温室气体监测设备的研究和研发对于推动国内相关政策法规标准的完善有重要的意义。

1.2 国家出台的政策背景

• 2020年6月，国家环境部发布《生态环境监测规划纲要（2020-2035年）》，对温室气体监测做出如下要求：

1. 统筹实施地下水、水功能区、入河（海）排污口、海洋、农业面源和温室气体监测，建立与之相适应的生态环境监测体系；

2. 环境质量监测以掌握环境质量状况及其变化趋势为目的，涵盖大气、地表水、地下水、海洋、土壤、辐射、噪声、温室气体等全部环境要素；

3. 遵循“核算为主、监测为辅”的原则，在不大规模增加资金投入的前提下，将温室气体（包括CO₂、CH₄、SF₆、HCFCs、NF₃、N₂O等）监测纳入常规监测体系统筹；

4. 结合现有污染源监测体系，探索开展排放源温室气体监测，在火电率先开展CO₂在线监测试点工作，在氟化工行业开展HCFCs在线监测试点。

• 2021年1月，国家环境部发布《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》，对温室气体监测做出如下要求：

1. 推动钢铁、建材、有色、化工、石化、电力、煤炭等重点行业的碳达峰工作；

2. 加强畜禽养殖废弃物污染治理和综合利用，强化污水、垃圾等几种处置设施环境管理，协同控制甲烷、氧化亚氮等温室气体；

3. 鼓励各地积极探索协同控制温室气体和污染物排放的创新举措和有效机制；

4. 在重点排放源层面，试点开展石油天然气、煤炭开采等重点行业甲烷排放监测。在区域层面，探索大尺度区域甲烷、氢氟碳化物、六氟化硫、全氟化碳等非二氧化碳温室气体排放监测；

二、建设方案

1、布设建议

• 由于现场CEMS为污染源监测数据，该数据实时上传至环保局。为尽量减少电路稳定性对CEMS设备造成的影响隐患，建议采取另外建设独立分析小屋用于对污染源温室气体CO₂、CH₄、N₂O的监测。同时，新建分析小屋，将采样、用电等过程与原系统分开，亦可避免新设备安装维护对CEMS监测连续性的影响。

• 现在点位已进行了温度、压强、流速和湿度数据的实时监测。由于CO₂等温室气体排放量计算过程中需要相关数据参与，这些数据的准确性对于最终结果影响较大。若原温压流数据能保证准确性，则可与新装系统检测数据共用，否则建议加装新的温压流在线监测设备。

2、项目配置清单

3、建设原则

随着气候与环境问题的日益严峻以及人们环保意识的不断加强，温室气体的精确在线检测及分析正逐步凸显其重要的价值和意义，传统低精度、非在线检测分析方法已经难以满足日益增长的碳排放检测需求。新兴的光学检测技术随着计算机技术和光电检测技术的发展逐步成熟,其在检测距离、速度和测量的非接触等方面都有着明显的优势，适用于火力发电、水泥、能源和化工等工业过程固定排放源的连续监测,即对烟道内的烟气或烟囱所排烟气中的污染物浓度进行实时的在线监测。

在温室气体线监测系统的设计中，我方以技术先进、系统实用、性价比高、易维护、运行维护成本低作为基本原则。系统整体架构设计以简洁模块化为原则，涵盖系统主要职责与模块之间合理交互方式的建立，同时也兼顾设备管理的简洁性。

• 先进性原则

设备采用自主研发的技术平台，采用国内领先的技术进行温室气体浓度的在线监测，结合需求选择合适的设备进行点位建设。

• 合理性原则

设备采用模块化设计，便于管理与维护。同时，设计过程中充分考虑到系统的扩充，实现系统平滑升级。

• 经济性原则

在满足功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本，采用经济实用的技术和设备，便于今后设备运行维护及升级扩容。

• 可靠性原则

模块化机箱为监测模块提供独特的温控设计，系统温度漂移小、抗干扰能力强，能够实现高温、低温下的稳定测量，设备可靠性高。

• 可维护原则

充分考虑后续运维，设备可轻松维护、方便操作使用，大幅降低运行费用与后期使用成本。

三、污染源温室气体排放连续监测系统介绍

1、系统组成介绍

温室气体监测子系统（CO₂、CH₄、N₂O）烟气参数监测子系统(温度、压力、流速、湿度、O₂)、系统控制及数据采集处理子系统三个基本部分组成。

2、系统特点

• 优势一：基于冷凝直接抽取式高温伴热法，采用先进的激光TDLAS技术与长光程技术相结合，具有高分辨率、探测下限低、漂移小、设备稳定性强、响应时间快等特点；

• 优势二：自动化程度高，采集系统的详细状态信息，可作为数据有效性审核的最有利资源；

• 优势三：二级冷凝快速除水、降温，减少气、水接触时间，采样探头运用多级粉尘过滤技术与定时反吹相结合，有效解决探头易堵塞的难题，适应高尘、高湿、高温、高腐蚀性等最恶劣环境；

• 优势四：简洁合理的预处理流路，系统集成布线简单，安装维护方便，稳定性强；

• 优势五：智能化设计，自动调零，量程超限报警，湿度报警，采样探头温度异常报警、冷凝器温度异常报警、加热温度异常报警、故障报警；

• 优势六：温压流检测仪采用一体化机柜，高精密微差压变送器（检测下限低），自动调零，自动反吹，反吹保护，数据上传与显示等功能；

• 优势七：采用半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术原理测量，不受背景气体及粉尘干扰等。

3、系统介绍

本系统是针对温室气体在线监测系统设计，内部集成盘装式可调谐可调谐激光气体分析仪、搭配温压流一体机和湿度仪，可在线监测污染源排口的CO₂、CH₄、N₂O等温室气体。系统具有结构简单，维护、安装方便，可靠性高、适应强等特点。

 系统参数说明:

• 烟气温度限制 (最低/最高) ：0-300（可订制）
• 采样方式：直接抽取
• 设备对振动的要求：无振动              
• 整个系统压缩空气要求：4Mpa以上，无油无水
• 最大耗气量：2m3/h          
• 平均耗气量：45m3/h
• 最大气流量(L/min)：2.5
• 平均气流量(L/min)：1.2
• 重量：约150kg
• 伴热管线温度：120ºC～200ºC
• 探头伴热温度：120ºC～200ºC
• 防护等级：机柜IP42
• 供电：220VAC±10%，8000W
• 环境温度：-20ºC～50ºC
• 环境湿度：5%Rh～95%Rh（不结露）