火电、钢铁、煤炭等重点行业如何制定碳监测方案？
17个碳监测常用技术与方法
1、常用技术
（1）非分散红外监测技术（NDIR）
主要用于污染源排放管道中烟气成分的测量，广泛应用于环境监测以及热工参数测量等部门。采用长光程吸收气室，检测精度高，可同时测多种气体，配合独创软件综合补偿算法，有效防止水汽干扰，保证测试数据准确性。
（2）光腔衰荡光谱技术（CRDS）
是一种高灵敏度的吸收光谱检测技术，测量结果不受脉冲激光涨落的影响，具有灵敏度高、信噪比高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于生物、化学、物理及地球和环境科学研究领域。
（3）可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）
可调谐二极管激光吸收光谱技术是将调制光谱技术与长光程吸收技术相结合，所产生的一种痕量气体检测技术，具有高灵敏度、高分辨率等特点，可对痕量气体进行即时分析。
（4）成像相机和路径集成传感器检测技术成像相机和路径集成传感器是最有商业化应用前景的甲烷检测技术。成像相机主要为光学气体成像相机，路径集成传感器主要包括激光取样器和气体过滤式关联辐射计。
（5）离轴积分腔输出光谱技术原理（ICOS）
积分腔输出光谱技术的核心是光学谐振腔理论，非常适合将此技术应用于大气CO2、CH4监测仪器或样机的集成。
2、监测方法
（1）碳排放遥感监测方法
该方法对研究区的土地覆盖进行分类，反演研究区的地表温度，模拟研究区的碳排放空间分布，对模拟出的研究区碳排放的值和空间位置进行修正。
（2）基于激光诱导击穿光谱法的燃煤电厂碳排放在线监测方法
该方法通过连续在线测量燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量，可计算二氧化碳实时排放，是一种适应我国燃煤电厂实际情况、可连续在线的二氧化碳排放监测方法。
（3）基于物联网的碳排放量监测方法
基于物联网的碳排放量监测方法，通过传感器采集物体的基本信息和用于确定碳排放量的原始数据，包括以下至少一种:水量、电量、燃气量、汽油量。
（4）基于区块链的控碳监测
基于区块链的控碳监测设备，包括测量设备、控制器、微处理器、执行信号输出器、存储单元、通讯模块和区块链服务器。当碳排超标时，可通过控制器对碳排设备进行限制。
（5）用户电表耦合碳排放量监测系统和方法
用户电表耦合碳排放量监测系统包括中央处理器、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块等分别与所述中央处理器连接。
该方法避免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议，从而从硬件上帮助碳排放量和其相关碳资产的统计和计算，增加碳资产的可信度，帮助建立未来全国乃至全球的统一碳市场。
（6）于AIS的区域船舶碳排放监测方法
在本方法中，在建立单船碳排放计算模型后用实船数据进行数值模拟，与实船实测碳排放数据进行对比，优化单船碳排放计算模型，使得单船碳排放计算模型更加准确。
（7）交通碳排放量的监测方法
获取待监测区域中道路交通上行驶车辆的车辆信息，并基于所述车辆信息和与所述车辆信息对应的第一排放系数，获得所述道路交通上的第一交通碳排放量。
（8）基于激光大气碳排放检测方法
该方法采用2003nm波段的激光器测量CO2，采用1654nm波段的激光器测量CH4。
3、监测系统
（1）连续排放监测系统（CEMS）
连续排放监测系统分别由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统和数据采集处理与通讯子系统组成。
CEMS采用高精度电化学气体传感器，通过传感器、光谱分析等技术，连续、自动地监测环境中的CO2、CH4、NH3、N2O浓度等参数得到碳排放量，实现碳排放核算的实时化、自动化。
同时，利用实时监测数据，建立基于监测数据的碳排放核算方法体系，可进一步提升碳排放核算数据的准确性和实时性。
（2）基于遥感、卫星定位导航和无人机的三维空间碳排放监测系统
基于遥感RS技术的三维6IS引擎的立体空间，通过系统仿真技术，将碳排量监测数据进行三维空间分布可视化，实现区域间各省市区的碳汇交易数据的海量数据立体透视。
（3）用户电表耦合碳排放量监测系统和方法
该方法实现用电量和碳排放量两种数据的直接采集，避免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议，会极大帮助对各省市区域电网内的电用户的碳排放量的监控，从而从硬件上帮助碳排放量和其相关碳资产的统计和计算。
（4）民用机场桥载设备和APU碳排放监测系统
该系统可实时计算和显示民用机场近机位和远机位上桥载设备和飞机APU的碳和其他污染物排放量，有助于提高机场低碳运营管理，促进机场节能减排工作开展。
重点行业碳监测方案制定流程
火电、钢铁、煤炭等重点行业在制定碳监测方案时，需要充分了解各种监测方法和手段的特点和优劣，结合自身的实际情况和需求进行选择和应用。同时，需要注重数据的准确性和可靠性，以便为企业的碳排放管理提供有力的支持和指导。
接下来我将以火电行业为例为大家举例梳理下重点行业如何制定碳监测方案。
1、确定监测目标和范围
（1）确定监测对象：明确需要监测的碳排放种类，如二氧化碳、甲烷等。同时，需要考虑火电厂的主要排放源，如锅炉、烟囱和其他相关设备。
（2）确定监测范围：包括监测的区域、时间和频率等。例如，需要对整个生产过程进行监测，还是只对某些关键环节进行监测；需要每天监测一次还是每周监测一次等。
2、选择合适的监测方法和设备
（1）确定监测方法：根据监测目标和范围，选择合适的监测方法。例如，对于二氧化碳的监测，可以使用红外线气体分析仪或质谱仪等。
（2）选择合适的设备：根据监测方法，选择适合的监测设备。例如，对于连续监测二氧化碳排放，可以使用CEMS（连续排放监测系统）等设备。
3、建立监测点位和采样点
（1）建立监测点位：根据火电厂的工艺流程和排放源的特点，合理设置监测点位。例如，在锅炉的烟气排放口设置监测点等。
（2）设置采样点：根据监测点位，设置合适的采样点。采样点应当具有代表性，能够反映整个生产过程的碳排放情况。
4、进行数据采集和提取
（1）启动设备进行数据采集：在确定的监测点位和采样点，启动设备进行数据采集。
（2）数据提取和分析：对采集到的数据进行提取和分析。需要关注数据的准确性、可靠性和完整性。如果发现数据异常或误差较大，需要进行修正或重新采样。
5、进行数据分析和管理
（1）数据分析：对提取到的数据进行深入分析，了解碳排放的规律和趋势。例如，可以分析各时间段内的碳排放量、排放浓度等指标。
（2）数据管理：建立数据管理制度，确保数据的存储、备份和使用符合规范和要求。同时，需要定期对数据进行审核和校准，确保数据的准确性。
6、采取控制措施并持续改进
（1）制定控制措施：根据数据分析结果，制定相应的控制措施。例如，优化燃烧工艺、更换高效设备等。
（2）实施控制措施：将制定的控制措施落实到实际生产过程中，并对实施效果进行跟踪和评估。
（3）持续改进：根据实施效果和实际需求，不断优化和完善碳监测方案和管理制度。同时，需要关注政策法规和标准的变化，及时调整和完善碳监测方案。
（4）培训和管理：对碳监测人员进行培训和管理，提高他们的技能水平和工作责任心。确保他们能够熟练掌握监测设备和技能，并按照要求进行数据采集和分析。
（5)建立长期监测机制：建立长期监测机制，对控制后的排放量进行持续监测和评估。通过长期的数据积累和分析，可以进一步优化企业的碳排放管理。
重点行业碳监测方案制定要点
1、火电行业
监测项目方面：包括废气总排口的CO2排放浓度、烟气流量等相关烟气参数，核算法所需的低位发热量、单位热值含碳量和碳氧化率等。
监测点位布设方面：应满足《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》、《固定源废气监测技术规范》、《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》要求，监测断面流速应相对均匀，监测平台应安全、稳定、易于到达，且便于监测和运维人员工作。
监测方法方面：自动监测设备的运行管理参照《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》执行。
CO2浓度手工监测可使用非分散红外吸收法、傅里叶红外吸收法、可调谐激光法等。流量手工监测使用皮托管压差法、三维皮托管法、超声波法、热平衡法、光闪烁法等。
排放量核算相关参数测试按照《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》执行。其中，化石燃料低位发热量、单位热值含碳量和碳氧化率的测定应按照《煤的发热量测定方法》、《石油产品热值测定法》、《天然气能量的测定》等相关标准。
监测频次方面：自动监测频次应满足《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》的要求，试点期间总运行时间不小于180天；手工监测频次不低于1次/月，用于与自动监测设备的比对校验；核算过程所需相关参数测试频次按照《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》执行。
2、钢铁行业
监测项目方面：包括CO2排放浓度、烟气流量等相关烟气参数，核算法所需的低位发热量、单位热值含碳量、碳氧化率、熔剂和电极消耗量、外购含碳原料、固碳产品产量等。
点位布设方面：包括烧结、球团机头，焦炉烟囱，高炉热风炉，转炉，电炉，轧钢加热炉，热处理炉，自备电厂，石灰窑等工序的主要碳排放口。
监测方法方面：自动监测设备运行管理、CO2排放浓度、流量手工监测同火电行业。排放量核算相关参数测试按照《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》执行。其中：
化石燃料低位发热量、单位热值含碳量和碳氧化率的测定应按照《煤的发热量测定方法》、《石油产品热值测定法》、《天然气能量的测定》等相关标准；
含碳原料中的生铁、铁合金、直接还原铁等含铁物质排放因子可由相对应的含碳量换算而得，含铁物质含碳量检测按照《钢铁及合金 碳含量的测定 管式炉内燃烧后气体容量法》、《钢铁及合金 总碳含量的测定 感应炉燃烧后红外吸收法》等相关标准；
含碳原料中的熔剂包括石灰石和白云石两种，排放因子监测按照《石灰石及白云石化学分析方法第9部分：二氧化碳含量的测定 烧碱石棉吸收重量法》标准进行。
监测频次方面：自动监测频次应满足《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》的要求，试点期间总运行时间不小于180天；手工监测频次不低于1次/月，用于与自动监测设备的比对校验；核算过程所需相关参数测试频次按照《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》执行。
3、石油天然气开采行业
监测项目方面：包括逃逸、工艺放空以及火炬燃烧排放的CH4浓度，其中逃逸排放的CH4浓度通过地面手工监测形式开展，工艺放空和火炬燃烧排放使用核算方法计算，并与卫星遥感、走航、无人机等手段测得的场站整体CH4排放情况进行比对验证。
点位布设方面：监测范围覆盖油气田生产全流程，包括油气勘探、开采、储运、处理等，监测点位布设应满足《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》、《固定源废气监测技术规范》等相关标准要求。
监测方法方面：包含地面监测、遥感监测和排放量核算相关参数监测：
地面监测上，CH4浓度手工测试可使用气相色谱法、傅里叶变换红外光谱法、非分散红外吸收法等；泄漏和敞开液面甲烷排放检测方法可参照《泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》执行；环境空气CH4浓度手工测试可使用光腔衰荡光谱法、离轴积分腔输出光谱法等；流量手工测试可使用皮托管压差法、超声波法、热平衡法、光闪烁法等。
遥感监测上，针对油气生产过程火炬排放CH4这一重点排放源，使用可见光红外热成像辐射检测(VIIRS)遥感数据和高空间分辨率卫星影像，对试点企业作业区火炬位置、数量及强度进行识别。利用卫星遥感数据对试点企业生产区域高排放数据点(>100kg/h)进行筛查，记录异常高CH4排放源发生频率及持续时间，对比分析异常值对CH4核算数据的影响。
排放量核算相关参数监测上：按照《中国石油天然气生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》执行。其中，碳氧化率的测定按照《石油产品热值测定法》、《天然气能量的测定》等相关标准执行。
监测频次方面：手工监测频次不低于1次/季度；其他监测方法，如车载、无人机、遥感等监测频次根据现场实际条件确定，一般同一设施的监测频次在试点期间应高于3次，每次监测时长1天以上。
4、煤炭开采行业
监测项目方面：包括井工开采、露天开采等矿后活动及废弃矿井的CH4排放浓度，井工开采的通风流量等相关参数，测算结果与卫星遥感、走航、无人机等手段测得的矿区整体CH4排放情况进行比对印证。
点位布设方面：井工开采CH4浓度、流量等传感器布设应满足《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》要求，手工监测与其在同一点位。露天开采点位布设按照《大气污染物无组织排放监测技术导则》（HJ/T 55-2000)开展。矿后活动煤样采集可参照《商品煤样人工采取方法》、《煤炭机械化采样 第1部分：采样方法》，确保煤样的代表性。
监测方法方面：井工开采的CH4浓度和流量的测试与石油天然气开采行业相同，矿后活动需采集洗选前后、入库时和出厂前的煤种，监测其中的CH4吸附量，计算矿后活动CH4排放量，CH4吸附量测定方法可参照《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》等。
监测频次方面：自动监测频次应满足《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》的要求，试点期间总运行时间不小于180天；手工监测频次不低于1次/月；其他监测方法，如车载、无人机、遥感等监测频次根据现场实际条件确定，一般同一设施的监测频次在试点期间应高于3次，每次监测时长1天以上。
5、废弃物处理行业
监测项目方面：填埋、焚烧和污水处理的CH4和N2O排放，焚烧处理排放的CO2、CH4和N2O，其中密闭环境和烟气排放通过在线监测获得，无组织逸散排放以地面手工监测形式开展，有组织表面排放以静态箱法监测采样，气相色谱实验分析的方法开展，并与走航、无人机等手段测得的场站整体排放情况进行比对验证。
点位布设方面：监测范围覆盖废弃物处理全流程，重点关注温室气体产生过程和关键节点，监测点位布设应满足《固定污染源排气中颗粒物的测定与气态污染物的采样》、《固定源废气监测技术规范》、《大气污染物无组织排放监测技术导则》等相关标准要求。
监测方法方面：自动监测同火电、钢铁等行业。静态箱法和气相色谱法、傅里叶变换红外光谱法、非分散红外吸收法等。无组织逸散排放手工测试可使用光腔衰荡光谱法、离轴积分腔输出光谱法等。
监测频次方面：自动监测频次应满足《固定污染源烟气（SO2、NOX、颗粒物）排放连续监测技术规范》的要求，试点期间总运行时间不小于180天；手工和静态箱法监测频次不低于1次/月。
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