盧偉業(yè)，陳小玄，陸繼東，李越勝，姚順春,3

(1.華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院 順德檢測(cè)院，廣東 佛山 528313；3.廣東省能源高效清潔利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640)

0 引 言

隨著溫室氣體排放對(duì)氣候變化和生態(tài)環(huán)境的影響日益增大，世界各國(guó)對(duì)控制和減少碳排放已達(dá)成共識(shí)。我國(guó)是全球主要的溫室氣體排放國(guó)家之一，積極承擔(dān)了重要的減排義務(wù)與責(zé)任，政府明確提出“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”的發(fā)展目標(biāo)[1-2]。我國(guó)目前溫室氣體排放核算所用方法體系及排放因子主要源自西方發(fā)達(dá)國(guó)家[3]，在此基礎(chǔ)上，建立了國(guó)家及試點(diǎn)省市溫室氣體統(tǒng)計(jì)與核算體系，并建立全國(guó)碳市場(chǎng)，將電力行業(yè)首批納入全國(guó)碳市場(chǎng)行業(yè)。2021年1月起，我國(guó)碳市場(chǎng)啟動(dòng)了首個(gè)履約周期，共2 225家發(fā)電行業(yè)的重點(diǎn)排放企業(yè)納入范圍，標(biāo)志著全國(guó)碳交易市場(chǎng)正式全面啟動(dòng)。

隨著碳市場(chǎng)上線、控排企業(yè)履約，碳核查計(jì)量體系下碳數(shù)據(jù)質(zhì)量成為關(guān)鍵。2013年國(guó)家發(fā)布了《中國(guó)發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南(試行)》[4]，隨后生態(tài)主管部門根據(jù)核查工作實(shí)施情況對(duì)指南進(jìn)行多次修訂完善，2023年開始施行最新版指南《企業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告指南發(fā)電設(shè)施》《企業(yè)溫室氣體排放核查技術(shù)指南發(fā)電設(shè)施》[5]，是目前火電企業(yè)碳排放核查工作主要依據(jù)。為進(jìn)一步發(fā)展碳計(jì)量技術(shù)，學(xué)習(xí)歐美碳核算先進(jìn)模式，2018年，國(guó)家發(fā)改委在《關(guān)于委托中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)開展發(fā)電行業(yè)碳排放交易相關(guān)工作的函》中提出在電力行業(yè)研究基于固定源煙氣溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的建議。2021年，生態(tài)環(huán)境部公布《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要(2020—2035年)》，提出遵循“核算為主、監(jiān)測(cè)為輔”的原則，探索建立重點(diǎn)排放單位溫室氣體排放源監(jiān)測(cè)的管理體系和技術(shù)體系，在火電行業(yè)率先開展CO2排放在線監(jiān)測(cè)試點(diǎn)。在碳計(jì)量方面，國(guó)務(wù)院近2 a相繼發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》《計(jì)量發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》，強(qiáng)調(diào)完善溫室氣體排放計(jì)量監(jiān)測(cè)體系，加強(qiáng)碳排放關(guān)鍵計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究和應(yīng)用，健全碳計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，為溫室氣體排放可測(cè)量、可報(bào)告、可核查提供計(jì)量支撐，充分體現(xiàn)多舉措發(fā)展碳計(jì)量的工作思路。

總體而言，我國(guó)目前碳排放核查方法與報(bào)告指南主要采用實(shí)測(cè)值與排放因子法。排放因子法存在準(zhǔn)確度不高、人為干預(yù)過多等缺點(diǎn)，而碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)因數(shù)據(jù)可溯源、數(shù)據(jù)收集簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)傳輸迅速而受到關(guān)注，可作為碳排放核查工作的重要技術(shù)支撐。然而，碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)在我國(guó)發(fā)展尚處于發(fā)展階段，沒有完整的碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范體系文件支撐。因此，筆者從目前溫室氣體核查體系出發(fā)，分析溫室氣體排放核查過程存在的問題，總結(jié)國(guó)內(nèi)外溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，并提出開展火電企業(yè)碳計(jì)量的工作及建議，從技術(shù)手段提高碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量，服務(wù)全國(guó)碳交易市場(chǎng)。

1 溫室氣體排放核查過程存在的問題

碳核查是政府通過第三方核查獲得控排企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)的主要手段。企業(yè)碳排放核算與報(bào)告工作完成后，便啟動(dòng)碳核查工作，碳核查工作涉及3個(gè)主體：企業(yè)、政府、核查機(jī)構(gòu)，其工作流程如圖1所示。從3個(gè)不同主體對(duì)碳核查常見問題進(jìn)行分析。

圖1 碳核查工作流程Fig.1 Work flow of carbon verification

1.1 政府側(cè)

1)碳核查工作開展難度增大。首批控排行業(yè)為碳排放總量、強(qiáng)度較大的企業(yè)，主要為央企、國(guó)企或較大規(guī)模民企，對(duì)碳排放核查工作配合積極。隨著納入控排企業(yè)范圍加大，企業(yè)類型增多，碳核查資源及管理壓力驟增；近2 a能源價(jià)格暴漲，火電企業(yè)普遍虧損嚴(yán)重，碳排放履約帶來進(jìn)一步經(jīng)濟(jì)壓力，不利于政府推動(dòng)碳核查工作。

2)碳核查數(shù)據(jù)質(zhì)量造假頻發(fā)?，F(xiàn)有核查是企業(yè)根據(jù)質(zhì)量控制計(jì)劃將基準(zhǔn)年度的排放數(shù)據(jù)信息上報(bào)形成碳排放報(bào)告。部分企業(yè)擔(dān)心排放量過多需購(gòu)買額外碳配額，以生產(chǎn)機(jī)密為由不提供，或刻意隱瞞真實(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，部分企業(yè)甚至在咨詢機(jī)構(gòu)配合下進(jìn)行數(shù)據(jù)造假，全國(guó)碳市場(chǎng)首例碳數(shù)據(jù)造假案[6]曝出，直接擾亂碳市場(chǎng)，嚴(yán)重影響碳排放履約的公正性，這對(duì)政府監(jiān)管提出了更高要求。

1.2 核查機(jī)構(gòu)側(cè)

1)核查工期緊迫。碳核查機(jī)構(gòu)需在2～3個(gè)月集中資源完成文件評(píng)審、現(xiàn)場(chǎng)核查、出具核查結(jié)論、復(fù)查等全部工作。當(dāng)出現(xiàn)不可控因素，如近3 a新冠疫情影響，異地核查人員調(diào)配困難，核查質(zhì)量難以保證。

2)核查隊(duì)伍建設(shè)滯后?？嘏判袠I(yè)企業(yè)不斷增加，所需碳核查從業(yè)人員增多，目前國(guó)內(nèi)缺乏系統(tǒng)的雙碳人才培養(yǎng)體系，碳核查機(jī)構(gòu)大多從事能源、環(huán)保相關(guān)業(yè)務(wù)，短期內(nèi)無法培養(yǎng)出足夠的核查專業(yè)人才，核查隊(duì)伍平均水平下降。

3)核查機(jī)構(gòu)水平參差不齊。各省的碳核查機(jī)構(gòu)多由政府公開招標(biāo)選定，中標(biāo)單位中部分核查機(jī)構(gòu)往往質(zhì)量管理體系較弱、專業(yè)核查人員配備不足，核查數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。

1.3 企業(yè)側(cè)

1)技術(shù)人員流失變動(dòng)嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)電力、鋼鐵、紡織、石化行業(yè)均配套有自備電廠等發(fā)電設(shè)施，大多需納入全國(guó)碳市場(chǎng)。這些行業(yè)普遍產(chǎn)能過剩，受疫情影響部分處于停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)，人員流失變動(dòng)嚴(yán)重，造成碳排放報(bào)告、核查工作難以有效開展。

2)企業(yè)碳排放計(jì)量體系建設(shè)不完善。核查機(jī)構(gòu)與控排企業(yè)容易在燃煤低位發(fā)熱量、元素碳含量、天然氣低位發(fā)熱量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)認(rèn)定上產(chǎn)生分歧。且除電力企業(yè)外，大部分行業(yè)企業(yè)不具備燃料實(shí)測(cè)能力，相關(guān)燃料排放因子直接采用缺省值，導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏大。

總之，碳核查工作在社會(huì)成本、核查隊(duì)伍、數(shù)據(jù)質(zhì)量等方面還有很多問題亟需解決。因此，國(guó)內(nèi)學(xué)者引入實(shí)測(cè)及連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)等手段輔助核查工作。

2 溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

溫室氣體連續(xù)監(jiān)測(cè)是利用檢測(cè)儀器對(duì)企業(yè)溫室氣體排放進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，主要通過測(cè)量固定污染源排放煙氣流速、流量、溫室氣體濃度和溫濕度等參數(shù)計(jì)算排放總量，并通過構(gòu)建溫室氣體連續(xù)排放監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)管控[7]。

2.1 國(guó)外現(xiàn)狀

美國(guó)和歐盟是全球溫室氣體排放的主要區(qū)域，溫室氣體排放監(jiān)測(cè)體系建立較早，歐盟委員會(huì)自2005年已啟動(dòng)歐盟碳排放交易系統(tǒng)，正式開展CO2排放量監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)范圍覆蓋歐盟28個(gè)成員國(guó)和冰島、挪威、列支敦士登3個(gè)歐洲國(guó)家總計(jì)超過1萬家能源企業(yè)，涉及歐盟CO2排放總量的50%。采用的監(jiān)測(cè)方法包括核算法和基于連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Continuous Emission Monitoring System，CEMS)的實(shí)測(cè)法。

2.1.1 核算法

自20世紀(jì)末以來，國(guó)際權(quán)威組織如聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、世界資源研究所(WRI)和世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會(huì)(WBCSD)、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(BSI)等均已發(fā)布了相關(guān)溫室氣體排放核算標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或指南文件(表1)，涵蓋了國(guó)家、企業(yè)(組織)、項(xiàng)目、產(chǎn)品和服務(wù)等層面[8]。其中，《IPCC 國(guó)家溫室氣體清單指南》是當(dāng)前適用性較廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各國(guó)制定減緩溫室氣體排放政策和應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)有較大貢獻(xiàn)；ISO14064和GHG Protocol也是我國(guó)發(fā)布企業(yè)溫室氣體核算指南、標(biāo)準(zhǔn)的重要參考依據(jù)；PAS 2050、ISO 14040/14044、Product and Supply Chain GHG Protocol、ISO 14067四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)產(chǎn)品和服務(wù)的溫室氣體核算標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)方法體系的實(shí)行，為促進(jìn)全球碳核算和碳減排起到巨大推動(dòng)作用。

2.1.2 實(shí)測(cè)法

目前22個(gè)歐洲國(guó)家中約有140臺(tái)機(jī)組采用實(shí)測(cè)法[9-11]。美國(guó)運(yùn)行碳排放監(jiān)測(cè)體系時(shí)間較長(zhǎng)，在《美國(guó)溫室氣體強(qiáng)制報(bào)告》《40 CFR part 75 Continuous Emission Monitoring》《RULE 218.1 Continuous Emission Monitoring Performance Specifications》等法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系下實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)閉環(huán)。美國(guó)環(huán)保署在2009年《溫室氣體排放報(bào)告強(qiáng)制條例》中規(guī)定，所有年排放超過2.5萬t CO2當(dāng)量的排放源自2011年開始必須全部安裝煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)，并在線上報(bào)美國(guó)環(huán)保署。美國(guó)聯(lián)邦法律匯編中的第40卷75部分“煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)手冊(cè)”對(duì)碳排放監(jiān)測(cè)提出了嚴(yán)格細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[9]。主要將火電機(jī)組分為2類，不同機(jī)組對(duì)應(yīng)不同火電機(jī)組碳排放監(jiān)測(cè)方法[12]，具體見表2。

表1 國(guó)外溫室氣體排放核算體系Table 1 Foreign greenhouse gas emission accounting system

表2 不同火電機(jī)組碳排放監(jiān)測(cè)方法[12]

美國(guó)環(huán)保署統(tǒng)計(jì)顯示2015年美國(guó)有73.9%火電機(jī)組采用連續(xù)監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)CO2排放量，可見通過安裝CEMS設(shè)備進(jìn)行碳排放監(jiān)測(cè)的方式在美國(guó)普及率較高[12]。2019年，德國(guó)環(huán)境部詳細(xì)分析了德國(guó)應(yīng)用連續(xù)監(jiān)測(cè)法獲得CO2排放量的現(xiàn)狀及特點(diǎn)，并對(duì)比核算法和連續(xù)監(jiān)測(cè)法優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在質(zhì)量保證體系全面和完善的情況下，連續(xù)監(jiān)測(cè)法和核算法同樣能夠提供高質(zhì)量、可比的CO2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[13]。

2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)尚處于試點(diǎn)探索階段。2018年，我國(guó)將CO2控排工作納入生態(tài)環(huán)境部門管理，定性為生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題，基于國(guó)家政策層面的引導(dǎo)和實(shí)際需求，近幾年來我國(guó)已有部分省市開展碳排放在線監(jiān)測(cè)探索。其中，福建省已在2018年開展了碳排放在線監(jiān)測(cè)與應(yīng)用公共平臺(tái)建設(shè)，并選取了10家試點(diǎn)企業(yè)開展企業(yè)端個(gè)性化配置工作；華南理工大學(xué)和廣東省特檢院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)于2018年在大型火力發(fā)電企業(yè)千噸鍋爐上實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用示范，安裝了基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜原理的碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(圖2)，實(shí)現(xiàn)了CO2濃度連續(xù)監(jiān)測(cè)，為建設(shè)以CO2氣體排放源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為核心的連續(xù)監(jiān)測(cè)體系建設(shè)提供了技術(shù)手段及經(jīng)驗(yàn)[14-15]。2021年，江蘇省推出了電力行業(yè)碳排放精準(zhǔn)計(jì)量系統(tǒng)，并于8家發(fā)電企業(yè)11臺(tái)發(fā)電機(jī)組安裝了碳排放計(jì)量系統(tǒng)，開展碳排放連續(xù)測(cè)量試點(diǎn)，并構(gòu)建了適應(yīng)多行業(yè)的碳計(jì)量實(shí)測(cè)與核算模型[16]；2021年11月，國(guó)網(wǎng)湖北電科院在黃岡大別山電廠4號(hào)機(jī)組上線試運(yùn)行碳排放在線監(jiān)測(cè)功能模塊[17]；2022年，國(guó)家能源集團(tuán)龍?jiān)措娏μ假Y產(chǎn)公司建設(shè)了碳排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)碳排放指標(biāo)數(shù)據(jù)全自動(dòng)實(shí)時(shí)采集、傳輸、計(jì)算和分析[18]。

圖2 碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和直接監(jiān)測(cè)法與碳核算法結(jié)果對(duì)比[15]Fig.2 Continuous carbon emission monitoring system and the comparison of results between direct monitoring method and carbon accounting method[15]

在氣體排放監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)內(nèi)火電廠SO2、NOx和顆粒物等污染物在線監(jiān)測(cè)相對(duì)成熟，1996年，我國(guó)頒布實(shí)施GB/T 16157—1996《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》。2001年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布了《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，隨后于2007年和2017年分別對(duì)其修改并發(fā)布第2版和第3版《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》?；谏鲜鰳?biāo)準(zhǔn)，我國(guó)在部分試點(diǎn)開展了CO2排放連續(xù)監(jiān)測(cè)，并發(fā)布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。T/CAS 454—2020《火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)要求》和DL/T2376—2021《火電廠煙氣二氧化碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》填補(bǔ)了我國(guó)在電力行業(yè)領(lǐng)域碳排放監(jiān)測(cè)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)空白，進(jìn)一步完善了電力行業(yè)碳排放監(jiān)測(cè)核算技術(shù)體系，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)層面為我國(guó)做好碳達(dá)峰、碳中和工作奠定了核心基礎(chǔ)。

3 開展火電企業(yè)碳計(jì)量所需工作及建議

從目前國(guó)際碳排放核算報(bào)告規(guī)則來看，基于指南的碳核算方法是主流，以該方法體系為主有利于碳數(shù)據(jù)與國(guó)際接軌。國(guó)內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及方法尚未成熟，連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)企業(yè)硬件一次性投入有要求，對(duì)企業(yè)整體管理及人員水平要求較高，數(shù)據(jù)主要通過采集獲得，缺少臺(tái)賬且在材料溯源及交叉驗(yàn)證能力上不及核算法。但連續(xù)監(jiān)測(cè)法具有數(shù)據(jù)精確度高、數(shù)據(jù)收集簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)傳輸迅速等優(yōu)勢(shì)，隨著碳數(shù)據(jù)質(zhì)量要求及減輕核算壓力需求，發(fā)展核算為主、監(jiān)測(cè)為輔的碳計(jì)量方法是大勢(shì)所趨。

《企業(yè)溫室氣體排放核算與報(bào)告指南發(fā)電設(shè)施》《企業(yè)溫室氣體排放核查技術(shù)指南發(fā)電設(shè)施》的發(fā)布[5]，不斷加強(qiáng)碳核查指南法的實(shí)用性、科學(xué)性，提高碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量，完善數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，尤其采用第三方實(shí)測(cè)手段提升燃料低位發(fā)熱量、元素碳含量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)質(zhì)量，進(jìn)一步加強(qiáng)了燃料取、制、化、存的要求，體現(xiàn)了核算為主、監(jiān)測(cè)為輔的原則。

我國(guó)現(xiàn)有行業(yè)中，電力行業(yè)是最大的碳排放部門，其CO2排放量約占全國(guó)排放總量的40%[19]，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年我國(guó)發(fā)電結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電約占電力行業(yè)的68%(遠(yuǎn)高于世界的40%)[20]。電力企業(yè)大多是國(guó)企，管理水平較高，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)好，CEMS設(shè)備配套率高，且主要產(chǎn)品是熱和電，溫室氣體排放源固定，對(duì)開展溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)有良好基礎(chǔ)。目前，300 MW及以上等級(jí)機(jī)組占我國(guó)裝機(jī)容量比重越來越大，是我國(guó)當(dāng)前火電廠的主力機(jī)組之一[21]。因此，筆者建議在個(gè)別省份單機(jī)容量300 MW以上火力發(fā)電企業(yè)機(jī)組開展試點(diǎn)，待試點(diǎn)成功后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，向水泥、造紙、鋼鐵等行業(yè)推廣。以下對(duì)相關(guān)工作提出一些建議。

3.1 核查為主

1)建立煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，保障碳排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2021年10—12月，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部組成31個(gè)工作組開展碳排放報(bào)告質(zhì)量專項(xiàng)監(jiān)督幫扶，在全國(guó)各地對(duì)控排企業(yè)碳排放報(bào)告開展抽查，將問題大致分為4類，質(zhì)量問題主要原因見表3。

表3 碳排放報(bào)告質(zhì)量抽查問題和原因分析Table 3 Analysis of problems and reason of carbon emission report quality spot check

碳排放報(bào)告存在問題主要集中在2～4，主要原因在于指南模糊性、數(shù)據(jù)獲取流程難以監(jiān)管等管理問題以及元素碳含量高限定值而引發(fā)的數(shù)據(jù)造假?；痣娖髽I(yè)燃煤碳排放核算是發(fā)電行業(yè)重點(diǎn)排放單位主要碳排放活動(dòng)，采用實(shí)測(cè)值與指南缺省值偏差較大，碳排放量最大不確定度達(dá)38%(表4、圖3)。而同樣采用實(shí)測(cè)值，因煤質(zhì)數(shù)據(jù)獲取中取樣、制樣、化驗(yàn)過程不規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不確定度誤差非常大[22]。

表4 發(fā)電企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算組合方式[22]Table 4 Calculation combination of key parameters of carbon emission data of power generation enterprises[22]

圖3 不同組合計(jì)算、測(cè)量方法不確定度[22]Fig.3 Uncertainty of different combination calculation and measurement methods[22]

近2 a碳排放煤質(zhì)數(shù)據(jù)造假問題頻出，導(dǎo)致政府和核查機(jī)構(gòu)難以掌握上報(bào)數(shù)據(jù)的可靠性，嚴(yán)重影響碳排放核算的準(zhǔn)確性及核查的合規(guī)性。準(zhǔn)確可靠的碳排放數(shù)據(jù)是碳排放權(quán)交易市場(chǎng)有效規(guī)范運(yùn)行的生命線，面對(duì)當(dāng)前碳排放數(shù)據(jù)造假及核查機(jī)構(gòu)服務(wù)能力和質(zhì)量等問題，建立完善的碳市場(chǎng)煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)迫在眉睫。

煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)包括主控模塊、數(shù)據(jù)模塊、煤質(zhì)判定模塊和煤質(zhì)指標(biāo)化驗(yàn)結(jié)果合理性分析模塊等。其中數(shù)據(jù)模塊應(yīng)包括行業(yè)分類、燃煤產(chǎn)地等樣品分類信息數(shù)據(jù)，以及燃煤低位發(fā)熱量、元素碳含量、水分等化驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目。煤質(zhì)指標(biāo)化驗(yàn)結(jié)果合理性分析模塊應(yīng)包括報(bào)告數(shù)據(jù)分析、規(guī)律性分析和排放因子分析等。

通過建立煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)碳市場(chǎng)煤種快速甄別，協(xié)助第三方核查機(jī)構(gòu)對(duì)企業(yè)煤質(zhì)數(shù)據(jù)做出合理性審查，并為生態(tài)環(huán)境部門制定常態(tài)化的監(jiān)管提供技術(shù)支撐，提升碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2)引入煤質(zhì)快速分析計(jì)量技術(shù)，提高碳核查精度。目前，發(fā)電行業(yè)碳排放核算指南規(guī)定燃煤全水分、灰分、揮發(fā)分、全硫、低位發(fā)熱量及元素碳含量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)主要采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室分析方法，操作復(fù)雜且耗時(shí)長(zhǎng)。作為碳核查機(jī)構(gòu)，在開展現(xiàn)場(chǎng)核查過程中，無法對(duì)企業(yè)上報(bào)煤質(zhì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性進(jìn)行校驗(yàn)。因此，建議有條件的碳核查機(jī)構(gòu)引入煤質(zhì)快速分析計(jì)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)燃煤低位發(fā)熱量和元素碳含量等參數(shù)的快速檢測(cè)。

近紅外光譜分析技術(shù)[23-24]、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)[25-26]、X射線熒光技術(shù)[27]等快速光譜檢測(cè)技術(shù)在煤質(zhì)快速檢測(cè)領(lǐng)域已得到廣泛認(rèn)可，通過引入上述煤質(zhì)快速分析計(jì)量技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)第三方核查機(jī)構(gòu)在碳核查過程中對(duì)企業(yè)上報(bào)煤質(zhì)數(shù)據(jù)的快速校驗(yàn)，從而提高燃煤熱值、元素碳含量等實(shí)測(cè)參數(shù)在采樣、制樣、送樣、化驗(yàn)檢測(cè)、核算等環(huán)節(jié)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，完善碳核查數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)管體系。

3.2 監(jiān)測(cè)為輔

1)盡快建立健全溫室氣體排放監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系及相關(guān)政策法規(guī)，指導(dǎo)工作有序開展。目前，溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主要參考HJ 75—2017《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》、HJ 76—2017《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》、HJ 870—2017《固定污染源廢氣二氧化碳的測(cè)定非分散紅外吸收法》以及T/CAS 454—2020《火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)要求》和DL/T 2376—2021《火電廠煙氣二氧化碳排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》。僅靠以上技術(shù)規(guī)范及要求無法支撐碳排放在線監(jiān)測(cè)有效實(shí)施，建議盡快建立健全溫室氣體排放監(jiān)測(cè)相關(guān)政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)助政府構(gòu)建以核算為主、監(jiān)測(cè)為輔的碳排放核算體系，服務(wù)碳交易市場(chǎng)。

火電企業(yè)CO2連續(xù)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用推廣需建立一套政策—標(biāo)準(zhǔn)—運(yùn)維體系，從而實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放監(jiān)測(cè)管理。圍繞溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)保體系，需明確技術(shù)路線、監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)方法、設(shè)備性能參數(shù)、計(jì)量要求、日常維保、測(cè)試時(shí)間、數(shù)據(jù)采集頻次、設(shè)備維護(hù)、定期校準(zhǔn)等[28-29]。形成有效完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，可提高溫室氣體核算效率，減輕甚至免除企業(yè)配合溫室氣體核算的工作量和精力，有利于企業(yè)有序開展工作。

2)提升自主創(chuàng)新能力，攻克溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)難點(diǎn)。目前，溫室氣體連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究很多，但多停留在技術(shù)研究階段，很少建立成功應(yīng)用試點(diǎn)，對(duì)成套連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及信息管控平臺(tái)的搭建也未形成共識(shí)[30-31]。國(guó)外已有經(jīng)驗(yàn)無法直接生搬硬套，迫切需要符合我國(guó)國(guó)情的自主創(chuàng)新。

火電企業(yè)溫室氣體排放包括直接排放和間接排放，主要是化石燃料燃燒產(chǎn)生的直接排放。目前我國(guó)火力發(fā)電企業(yè)普遍安裝技術(shù)較成熟的CEMS環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了SO2、NOx等參數(shù)連續(xù)精確監(jiān)測(cè)，CEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)與政府環(huán)境保護(hù)部門實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，該套系統(tǒng)能測(cè)量煙氣成分和濕度等，在此基礎(chǔ)上只需增加溫室氣體濃度和流量模塊，結(jié)合相應(yīng)碳計(jì)量模型，可實(shí)現(xiàn)煙道中溫室氣體排放量的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

煙氣流量測(cè)量是實(shí)現(xiàn)碳排放連續(xù)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，多采用差壓法[32]、熱導(dǎo)法[33]、超聲波時(shí)差法[34]及光學(xué)法[35]等方法[36-38]。煙氣流量測(cè)量本質(zhì)是流速的測(cè)量，不同煙氣流速測(cè)量方法對(duì)比見表5，其中超聲波時(shí)差法準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，其工作原理如圖4所示。

表5 煙氣流速測(cè)量方法Table 5 Measuring method of flue gas velocity

續(xù)表

圖4 超聲波時(shí)差法的工作原理Fig.4 Working principle of ultrasonic time difference method

目前在條件較好，且安裝有CEMS系統(tǒng)的火電企業(yè)加裝一套溫室氣體監(jiān)測(cè)模塊成本為5萬～6萬元，加裝后無需專人管理，可長(zhǎng)期使用。采用碳排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能從數(shù)據(jù)溯源等方面極大提高核查效率，達(dá)到監(jiān)測(cè)目的，減少企業(yè)和政府管理成本[39]。

3)建立溫室氣體與大氣污染物協(xié)同監(jiān)管機(jī)制，共同推進(jìn)企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升?！笆奈濉逼陂g，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向、推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。實(shí)現(xiàn)溫室氣體和大氣污染物協(xié)同監(jiān)管具有科學(xué)基礎(chǔ)。降碳與減污之間有很好的協(xié)同效應(yīng)。CO2與污染物排放同根、同源、同過程，治理和減排路徑高度協(xié)同。同時(shí)，二者在管理手段上都突出源頭治理、系統(tǒng)治理和綜合治理。

通過建立溫室氣體與大氣污染物協(xié)同監(jiān)管機(jī)制，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域的超標(biāo)判定和氣候變化領(lǐng)域的碳排放總量控制，有助于共同推進(jìn)企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升，且能協(xié)同各類社會(huì)資源，大幅降低管理成本，以更小行政成本實(shí)現(xiàn)更大管理效益。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同監(jiān)管，可避免對(duì)企業(yè)的重復(fù)檢查與執(zhí)法，最大限度降低生產(chǎn)干擾。

4)構(gòu)建溫室氣體排放數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)，研究挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。溫室氣體排放監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)質(zhì)量保證對(duì)雙碳工作至關(guān)重要。試點(diǎn)行業(yè)實(shí)行連續(xù)排放監(jiān)測(cè)，政府須建立溫室氣體排放數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)等碳排放信息的實(shí)時(shí)自動(dòng)報(bào)送，統(tǒng)一規(guī)范數(shù)據(jù)信息，減少人為因素影響，提升數(shù)據(jù)真實(shí)性。為減少資源浪費(fèi)，建議將溫室氣體連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與環(huán)保部門現(xiàn)有環(huán)保監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)中統(tǒng)一管理相互融合。

通過構(gòu)建溫室氣體排放數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)，研究挖掘其中數(shù)據(jù)價(jià)值。在溫室氣體排放量核查過程中，排放因子反映了單位活動(dòng)水平的溫室氣體排放量。受燃料種類、燃燒機(jī)組負(fù)荷影響，目前我國(guó)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南中排放因子缺省值均為固定值，與實(shí)際有一定偏差。可通過溫室氣體連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的引入獲得較準(zhǔn)確的運(yùn)行參數(shù)，據(jù)此對(duì)指南中排放因子進(jìn)行修正和完善，指導(dǎo)低碳生產(chǎn)。

4 結(jié) 語

2021年全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)正式啟動(dòng)，發(fā)電行業(yè)率先進(jìn)入全國(guó)碳排放交易體系，推動(dòng)溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)有迫切的現(xiàn)實(shí)需求。本文從目前溫室氣體核查體系出發(fā)，分別從政府側(cè)、核查機(jī)構(gòu)側(cè)和企業(yè)側(cè)對(duì)碳核查常見問題進(jìn)行分析，梳理和總結(jié)了國(guó)內(nèi)外溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展較早，初步形成了各自的碳計(jì)量體系，我國(guó)溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)尚處于試點(diǎn)探索階段，缺少完整的碳計(jì)量體系、標(biāo)準(zhǔn)及政策。為保證碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量，率先在國(guó)內(nèi)火力發(fā)電行業(yè)試點(diǎn)構(gòu)建以核查為主、監(jiān)測(cè)為輔的碳計(jì)量體系，提出以下建議：① 建立煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，保障碳排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；② 引入煤質(zhì)快速分析計(jì)量技術(shù)，提高碳核查精度；③ 盡快建立健全溫室氣體排放監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系及相關(guān)政策法規(guī)，指導(dǎo)工作有序開展；④ 提升自主創(chuàng)新能力，攻克溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)難點(diǎn)；⑤ 建立溫室氣體與大氣污染物協(xié)同監(jiān)管機(jī)制，共同推進(jìn)企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升；⑥ 構(gòu)建溫室氣體排放數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)，研究挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，以推動(dòng)我國(guó)火電企業(yè)碳計(jì)量體系建設(shè)，助推“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。