火电机组碳排放连续监测技术研究与应用综述

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23140

摘要/Abstract

摘要：

目的 CO₂排放量的准确计量对碳减排和碳市场运行具有重要意义。连续监测技术是火电机组烟气碳排放量计量的重要手段，与核算法相比，具有人为干预少、自动化程度高、时效性强等优点。对碳排放连续监测技术研究进展和应用现状进行综述，旨在为发电行业建立更加完善的碳排放量计量方法体系和碳排放数据管理体系提供参考。方法重点阐述了烟气CO₂浓度监测技术和流量监测技术的研究进展，分析了碳排放连续监测技术在美国、欧盟和我国火电厂的应用现状，论述了连续监测法与核算法的对比研究情况。结论碳排放连续监测技术面临的技术难题是烟气流量的准确监测；连续监测法与核算法得到的碳排放量大小和准确度存在较大的差异。基于我国碳排放连续监测现实情况，建议尽快完善相关政策及标准体系，深入开展技术研究，拓展技术应用。

关键词: 碳达峰, 碳中和, 火电机组, 碳减排, 碳市场, 连续监测技术

Abstract:

Objectives The accurate measurement of CO₂ emission is of great significance for carbon reduction and the operation of carbon market. Continuous monitoring technology is an important means of measuring carbon emissions from flue gas of thermal power units. Compared with the accounting method, it has the advantages of less human intervention, high automation, and strong timeliness.The research progress and application status of continuous monitoring technology for carbon emissions was reviewed, aiming to provide reference for the power generation industry to establish a more perfect carbon emission measurement method system and carbon emission data management system. Methods The research progress of CO₂ concentration monitoring technology and flow monitoring technology in flue gas was emphasized. The current application status of continuous carbon emission monitoring technology in thermal power plants in the United States, the European Union and China was analyzed. The comparative research situation between continuous monitoring method and accounting method was discussed. Conclusions The technical challenge faced by continuous carbon emission monitoring technology is the accurate monitoring of flue gas flow rate. There are great differences in the magnitude and accuracy of carbon emissions obtained by continuous monitoring and accounting methods. Based on the current situation of continuous monitoring of carbon emissions in China, it is recommended to improve the relevant policies and standard system as soon as possible, conduct in-depth technological research, and expand technological applications.

Key words: carbon peak, carbon neutrality, thermal power units, carbon reduction, carbon market, continuous monitoring technology

中图分类号:

TK 012

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图/表 9

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方法	优点	缺点
NDIR	技术成熟，操作维护简单，成本较低	易受水分及其他气体组分干扰，易产生漂移，需要定期校准
FTIR	可同时测量多种气体，量程范围宽，无需定期校准	仪器体积大，预处理复杂，成本高
TDLAS	精度高，选择性好，响应速度快，无需预处理	需要进行温度压力补偿，价格较高
QCL	灵敏度高，检出限低，无水分等干扰	需对烟气进行高温过滤的预处理，仪器价格昂贵

方法	优点	缺点
NDIR	技术成熟，操作维护简单，成本较低	易受水分及其他气体组分干扰，易产生漂移，需要定期校准
FTIR	可同时测量多种气体，量程范围宽，无需定期校准	仪器体积大，预处理复杂，成本高
TDLAS	精度高，选择性好，响应速度快，无需预处理	需要进行温度压力补偿，价格较高
QCL	灵敏度高，检出限低，无水分等干扰	需对烟气进行高温过滤的预处理，仪器价格昂贵

类型	测量原理	测量方式	技术特点
超声波流量计	时间差	单声道：线测量多声道：面测量	信号监测方便，监测精度高，复杂烟道适应性好，价格较高
皮托管流量计	压差	点测量	设备简单，成本低，准确度较低，易堵塞
矩阵式流量计	压差	面测量	代表性好，准确度较高，对直管段长度的要求降低
三维皮托管	压差	三维测量	能够测量流场中流速大小和方向，准确度高，校准复杂
热式质量流量计	温度差	点测量	结构紧凑，适用于稳定流场，易受烟尘干扰
光闪烁流量计	光闪烁	线测量	不受温度、湿度、压力等因素影响，适应范围广，探头易污染

类型	测量原理	测量方式	技术特点
超声波流量计	时间差	单声道：线测量多声道：面测量	信号监测方便，监测精度高，复杂烟道适应性好，价格较高
皮托管流量计	压差	点测量	设备简单，成本低，准确度较低，易堵塞
矩阵式流量计	压差	面测量	代表性好，准确度较高，对直管段长度的要求降低
三维皮托管	压差	三维测量	能够测量流场中流速大小和方向，准确度高，校准复杂
热式质量流量计	温度差	点测量	结构紧凑，适用于稳定流场，易受烟尘干扰
光闪烁流量计	光闪烁	线测量	不受温度、湿度、压力等因素影响，适应范围广，探头易污染

法规	相关内容
40 CFR Part 60：《新建固定污染源的执行标准》	规定了CO₂、流速、温度、湿度等的取样方法、监测方法、设备性能指标要求和测试程序
40 CFR Part 75：《烟气排放连续监测系统现场审计手册》	涵盖了CO₂、流速等参数的连续监测一般性规定、准确度要求、质量保证和控制程序、数据缺失处理及记录报告等方面的规定
40 CFR Part 98：《温室气体强制报告制度》	规定了须进行温室气体强制报告的排放源范围及各类排放源温室气体监测的方法、要求，以及温室气体报告的内容、时间等