我国燃煤电厂碳排放监测体系现状分析

我国燃煤电厂碳排放监测体系现状分析

慕银银，杨高瑞，陈聪聪

兰州电力修造有限公司，甘肃 兰州 730000

关键字：燃煤电厂；碳排放；排放因子法；在线监测

摘要：本文主要介绍了国内外燃煤电厂碳排放监测体系现状，并提出了一些适合我国国情的应用于燃煤电厂的碳排放监测体系发展建议。

引言

为了应对全球气候变暖问题，197个国家已联合签署了《联合国气候变化框架公约》，并纷纷开展碳减排工作。我国燃煤电厂是最大的CO₂排放源，且燃煤电厂CO₂属于最集中的固定源排放，在实施碳减排上具有较大的优势，是碳减排的重要着力点。准确的碳排放数据是碳减排措施实施的前提，完善的碳排放监测体系是获取数据的基础。美国、欧盟等发达国家较早开展了碳减排工作，针对燃煤电厂已建立了较完善的碳排放监测体系，而我国燃煤电厂碳排放监测体系发展较晚，体系建设尚未完善，缺少可靠的和被广泛认可的碳排放监测体系，影响碳交易市场的稳定运行，故对我国燃煤电厂碳排放监测体系需进一步研究。本文主要介绍了国内外燃煤电厂碳排放监测体系现状，并提出了一些适合我国国情的应用于燃煤电厂的碳排放监测体系发展建议。

1国外燃煤电厂碳排放监测体系现状

1.1美国

燃煤电厂是美国CO₂排放的最大来源，为了有效控制碳排放，美国采取了一系列措施对燃煤电厂的CO₂进行监测与限制。1990年颁布的《酸雨计划》就明确规定了火电厂需要对CO₂排放量和浓度进行监测与上报，但美国各州政府对碳排放监测的标准不一，且并非强制上报，使碳排放监测制度出现缺陷。2009年3月美国环保署（EPA）发布的《温室气体强制报告制度》规定了包括火电企业在内的年排放量在2.5万吨及以上CO₂当量或酸雨计划下的电力企业进行碳排放监测报告，并且给出了碳排放监测的四种方法，即缺省高位热值的排放因子法、实际高位热值的排放因子法、碳平衡法和在线监测法（CEMS）。该制度为美国碳减排政策的选择提供了坚实的基础。在线监测法即直接测量烟气流速和烟气中CO₂浓度来计算碳排放量，被EPA列为碳排放监测准确度最高的方法并且要求大型燃煤电厂使用该方法进行CO₂排放监测并统计上报数据。按规定美国25MW以上的燃煤电厂必须安装在线监测系统（CEMS）并进行碳排放监测报告，美国《联邦法律汇编第40卷第98部分-强制性温室气体报告》对CEMS系统的安装及认证条件做出了详细的说明，《联邦法律汇编第40卷第75部分-烟气连续排放监测系统手册》对碳排放CEMS监测提出了严格的标准规范。2015年8月美国总统奥巴马发布了《清洁电力计划》最终方案，首次提出对现有发电厂设定碳排放限制，这一史上最严的有关发电厂碳排放国家标准的出台，较好地推动了碳排放在线监测法的应用。据EPA统计，截至2015年底美国73.9%的燃煤电厂安装CEMS系统进行碳排放监测^]。因此,碳排放在线监测法在美国燃煤电厂普及度很高。

1.2欧盟

欧盟委员会自2005年启动欧盟碳排放交易体系（EU-EST），正式开展碳排放监测。监测范围覆盖31个国家的能源企业（28个欧盟国家和冰岛、挪威、列支敦士登3个欧洲国家），涉及欧盟50%的CO₂排放总量，其中20MW以上的燃煤电厂在EU-EST启动的第一个阶段（2005-2007年）就纳入管控范围内，要求安装烟气连续在线监测系统在线监测CO₂排放量，以此作为温室气体监测、报告和核查的重要方法。欧盟对碳排放监测采用核算法和在线监测法，2003年颁布的《2003/87号指令》认为在上报碳排放量的确定上核算法和在线监测法具有等效性。

为了保证EU-EST的正式运行，欧盟形成了一套“指令-规范-标准”的系统性管理模式。《2003/87号指令》是温室气体监测的法律基础，该指令包括监测方法的说明、质量控制总体原则。随着碳排放监测技术的不断发展，欧盟委员会不断地调整、完善条例和法规。《温室气体排放核算与报告指南》（MRG）历经两个阶段的调整，从MRG2004修正成MRG2007。2012年，在EU-EST第三阶段欧盟颁布了《监测及报告条例》（MRR）和《认证及审核条例》（AVR）两项新规则，最终形成监测、报告、和核查体系，替代了《2003/87号指令》和MRG2007，欧盟形成了较为完整的碳排放监测体系。该体系的完善更加明确了在线监测法在燃煤电厂碳排放监测的重要地位。据统计，2019年22个欧洲国家中有155台机组采用在线监测法，主要集中在德国、法国、捷克等。

2我国燃煤电厂碳排放监测体系现状

美国、欧盟较早开展了碳减排工作，在燃煤电厂碳排放监测体系的建设上积累了丰富的经验。而我国燃煤电厂碳排放监测体系起步较晚，体系建设尚未完善。我国主要在借鉴美国、欧盟国家发展成熟的燃煤电厂碳排放监测体系的基础上制定出了一些适合我国燃煤电厂碳排放监测体系发展的相关法规政策及标准。

2011年10月我国印发《关于开展碳排放交易试点工作的通知》，碳排放交易市场建设拉开序幕。同年12月印发的《“十二五”控制温室气体排放工作方案》提出“完善温室气体统计核算制度，实行重点企业直接报送温室气体排放和能源消费数据制度”的要求，说明建立准确、完善的碳排放监测体系势不可挡。燃煤发电企业碳排放核算是温室气体排放核算的重点和难点。2013年国家发改委组织编制了《中国发电企业温室气体核算方法与报告指南(试行》^[1]，该指南规定采用排放因子法来核算燃煤电厂CO₂的排放，为我国燃煤电厂碳排放监测体系的建设打牢基础。而后2015年国家标准委员发布了《温室气体排放核算与报告要求第1部分：发电行业》(GB/T 32151.1—2015)^[2]。自此排放因子法成为我国燃煤电厂碳排放监测的主要方法。但是由于我国燃煤电厂大多采用煤种掺烧方法，加大了碳排放量测量的难度，并且不同煤炭的燃烧工况存在差异，通过排放因子法获得的碳排放量存在较大的差异，无法保证碳排放测量数据的准确性，不能满足当前碳减排工作的要求。随着社会的不断进步和科技的发展，为了精准测量燃煤电厂碳排放量，我国开始积极推动碳排放监测体系由排放因子法向在线监测法的过渡，以不断完善燃煤电厂碳排放监测体系。

2017年12月启动的《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业）》对CO₂排放的监测及准确性提出了更高的要求。同月环保部发布的《固定污染源烟气（SO₂、NO_X、颗粒物）排放连续监测技术规范》（HJ75-2017）和《固定污染源烟气（SO₂、NO_X、颗粒物）排放连续监测技术要求及检测方法》（HJ76-2017）对燃煤电厂在内的固定污染源烟气排放连续监测系统CEMS的安装、运行维护、校核、数据处理等通用性进行规定，并提供了一种在线监测烟气中O₂折算CO₂的间接测量方法。2018年4月，国家发改委气候司发布了《关于委托中国电力企业联合会开展发电行业碳排放交易相关工作的函》，其中明确提出“开展烟气排放连续监测系统(CEMS)在碳排放监测领域的应用研究”。2020年6月生态环境部发布《生态环境监测规划纲要（2020-2035）》提出结合现有污染源监测体系，对重点排放单位开展温室气体排放源监测工作，探索建立重点排放单位温室气体排放源监测的管理体系和技术体系，在火电行业率先开展CO₂排放在线监测试点。2020年底，中国标准化协会团体标准《火力发电企业二氧化碳排放在线监测技术要求》（T/CAS 454-2020）的正式发布，填补了我国碳排放在线监测领域相关标准空白。该标准主要针对碳排放占比较大的燃煤发电厂，采用在线监测法对CO₂排放进行连续监测，规定了CO₂排放在线监测系统中的主要监测项目、性能指标、安装要求、数据采集处理方式、数据记录格式以及质量保证，通过建立一套包括“指令-标准-运行保障”的体系，实现对温室气体排放监测的管理。碳排放在线监测法标准的规范为碳排放监测数据奠定了良好的数据基础，为制定合理的碳减排措施提供准确的数据支撑。

3 结语

虽然我国燃煤电厂碳排放监测体系是借鉴美国、欧盟国家成熟的碳排放监测体系建立起来的，但仍存在许多不完善的地方，需要进一步研究。结合我国当前燃煤电厂碳排放监测体系现状，提出一些适合我国国情的应用于燃煤电厂的碳排放监测体系发展建议。

1.将燃煤电厂碳排放在线监测法列入国家环境标准管理计划，在国家、企业层面上制定支撑性技术标准，对碳排放在线监测从安装、运营维护、监管、数据处理、质量保证等方面进行详细规定，为碳排放在线监测技术提供法律依据和标准基础。

2.出台一些燃煤电厂安装碳排放在线监测系统的激励措施，以增强燃煤电厂在碳配额交易中优先采用碳排放在线监测法的积极性，最终实现碳排放在线监测系统的全面覆盖。

参考文献

1. 中华人民共和国国家发展和改革委员会.《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行》[Z].2013-10-15.

2. 全国碳排放管理标准化技术委员会.GB/T 32151.1-2015温室气体排放核算与报告要求第1部分：发电企业[S].北京：中国质检出版社，2015.