10.07.2023北京科吉環(huán)境技術(shù)發(fā)展有限公司
相比碳核算，碳監(jiān)測(cè)可以更自動(dòng)化，精準(zhǔn)性更高，尤其適用于火電、鋼鐵等行業(yè)，但對(duì)硬件要求更高。
在生態(tài)環(huán)境部5月例行新聞發(fā)布會(huì)，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)司副司長(zhǎng)蔣火華先生指出：CO2在線監(jiān)測(cè)法與核算法結(jié)果整體可比。在線監(jiān)測(cè)提供了另外一種計(jì)算碳排放量途徑，可以提高碳排放核算的精準(zhǔn)性，助力企業(yè)降碳減污。
上海、深圳等發(fā)達(dá)地區(qū)生態(tài)管理部們已經(jīng)要求納入碳排放管理的單位制訂碳排放監(jiān)測(cè)計(jì)劃或開展相關(guān)工作。
1、上海、深圳已經(jīng)開始大范圍部署碳監(jiān)測(cè)工作
2023年6月7日上海市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布《關(guān)于報(bào)送2022年度碳排放報(bào)告和2023年度碳排放監(jiān)測(cè)計(jì)劃的通知》，通知指出：各納入配額管理的單位要規(guī)范編制2023年度碳排放監(jiān)測(cè)計(jì)劃，2023年6月30日前填報(bào)！
2023-06-28 ，深圳市生態(tài)環(huán)境局網(wǎng)站發(fā)布《《深圳市溫室氣體重點(diǎn)排放單位自行監(jiān)測(cè)技術(shù)指南 火力發(fā)電（試行）》《深圳市溫室氣體重點(diǎn)排放單位自行監(jiān)測(cè)技術(shù)指南 生活垃圾焚燒（試行）》的通知，對(duì)火電以及垃圾焚燒行業(yè)碳排放監(jiān)測(cè)進(jìn)行了部署。
2、生態(tài)環(huán)境部對(duì)碳監(jiān)測(cè)不斷試點(diǎn)、評(píng)估；
相關(guān)平臺(tái)已經(jīng)完成搭建
2021年9月，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《碳監(jiān)測(cè)評(píng)估試點(diǎn)工作方案》以來(lái)，試點(diǎn)工作總體進(jìn)展比較順利，全面完成了第一階段試點(diǎn)任務(wù)。重點(diǎn)有三方面進(jìn)展：
一是初步組建了網(wǎng)絡(luò)。從無(wú)到有建設(shè)碳監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)行業(yè)、城市、區(qū)域三個(gè)試點(diǎn)層面全覆蓋，5個(gè)試點(diǎn)行業(yè)共建成93臺(tái)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備；建成63個(gè)高精度、95個(gè)中精度城市監(jiān)測(cè)站點(diǎn)；有序?qū)嵤﹪?guó)家空氣背景站點(diǎn)升級(jí)改造。
二是探索建立了方法。碳監(jiān)測(cè)技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)牽頭組織試點(diǎn)單位及時(shí)總結(jié)技術(shù)方法，先后印發(fā)10余項(xiàng)碳監(jiān)測(cè)技術(shù)指南或規(guī)程，涵蓋重點(diǎn)行業(yè)、城市、區(qū)域、海洋碳匯等各領(lǐng)域。
三是深入開展了分析。主要開展了監(jiān)測(cè)和核算數(shù)據(jù)的比對(duì)分析、由濃度到排放量的反演分析和時(shí)空分布的規(guī)律特征分析，切實(shí)加強(qiáng)對(duì)碳監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的挖掘利用，增強(qiáng)了規(guī)律性認(rèn)識(shí)。
在生態(tài)環(huán)境部5月例行新聞發(fā)布會(huì)，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)司副司長(zhǎng)蔣火華先生指出：CO2在線監(jiān)測(cè)法與核算法結(jié)果整體可比。在線監(jiān)測(cè)提供了另外一種計(jì)算碳排放量途徑，可以提高碳排放核算的精準(zhǔn)性，助力企業(yè)降碳減污。環(huán)境部將啟動(dòng)碳監(jiān)測(cè)評(píng)估第二階段試點(diǎn)工作，重點(diǎn)是做好三方面工作：
一是擴(kuò)大行業(yè)試點(diǎn)范圍。穩(wěn)步擴(kuò)大火電、鋼鐵等行業(yè)試點(diǎn)，逐步增加參試企業(yè)，提升試點(diǎn)工作代表性。
二是深化技術(shù)體系構(gòu)建。進(jìn)一步完善碳監(jiān)測(cè)技術(shù)指南和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為開展碳排放監(jiān)測(cè)、碳通量監(jiān)測(cè)、環(huán)境濃度監(jiān)測(cè)打下更扎實(shí)基礎(chǔ)。
三是強(qiáng)化監(jiān)測(cè)法精準(zhǔn)支撐。加快突破流量監(jiān)測(cè)等碳監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，提升利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)校核核算數(shù)據(jù)的科學(xué)性。
6月5日，國(guó)家發(fā)展改革委環(huán)資司組織召開全國(guó)碳排放監(jiān)測(cè)分析服務(wù)平臺(tái)驗(yàn)收會(huì)，2022年3月，碳達(dá)峰碳中和工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室（設(shè)在國(guó)家發(fā)展改革委）委托國(guó)家電網(wǎng)有限公司試點(diǎn)建設(shè)全國(guó)碳排放監(jiān)測(cè)分析服務(wù)平臺(tái)，專家組一致認(rèn)為，全國(guó)碳排放監(jiān)測(cè)分析服務(wù)平臺(tái)具有算法模型領(lǐng)先、技術(shù)架構(gòu)先進(jìn)、數(shù)據(jù)接入全面、監(jiān)測(cè)范圍廣泛、分析維度多樣、安全防護(hù)可靠等特點(diǎn)，可按月計(jì)算全國(guó)及分地區(qū)、分行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)，相較傳統(tǒng)計(jì)算方法提升數(shù)據(jù)時(shí)效性12-18個(gè)月，高質(zhì)量完成了國(guó)家發(fā)展改革委的任務(wù)要求，總體技術(shù)達(dá)到“國(guó)際領(lǐng)先”水平。
3、碳監(jiān)測(cè)理論、方法論、規(guī)范已經(jīng)成熟
千億市場(chǎng)開啟
碳監(jiān)測(cè)通過(guò)綜合觀測(cè)、 結(jié)合數(shù)值模擬、統(tǒng)計(jì)分析等手段，獲取溫室氣體排放強(qiáng)度、環(huán)境中濃度生態(tài)系統(tǒng)碳匯等碳源匯狀況及其變化趨勢(shì)信息，為應(yīng)對(duì)氣候變化研究和管理提供服務(wù)支撐。
主要監(jiān)測(cè)對(duì)象為《京都議定書》和《多哈修正案》中規(guī)定控制的7種人為活動(dòng)排放的溫室氣體包括二氧化碳 (CO2) 、甲烷(CH4) 、氧化亞氮 (N2O)、氫氟化碳(HFCs) 、全氟化碳(PFCs) 、六氟化硫 (SF6) 和三氟化氮 (NF3)。
排放源監(jiān)測(cè)主要指通過(guò)手工或自動(dòng)監(jiān)測(cè)手段，對(duì)能源活動(dòng)、工業(yè)過(guò)程等典型源排放的溫室氣體排放量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的行為。
二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)等溫室氣體排放與大氣污染物排放具有同根、同源、同過(guò)程的特點(diǎn)，統(tǒng)籌溫室氣體與大氣染物排放監(jiān)測(cè)，夯實(shí)溫室氣體排放監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)，有助于評(píng)估與驗(yàn)證溫室氣體核算方法和排放因子的科學(xué)性，支撐建立符合中國(guó)實(shí)際情況的溫室氣體核算體系；同時(shí)，也可以豐富我國(guó)碳排放交易中排放量的確定方法，推動(dòng)企業(yè)碳排放與污染物排放的協(xié)同監(jiān)測(cè)監(jiān)管。
二氧化碳排放主要源自能源活動(dòng)和工業(yè)過(guò)程，其中固定源燃料燃燒占比約85%，其余為建材、冶煉等環(huán)節(jié)貢獻(xiàn)。二氧化碳排放監(jiān)測(cè)主要依托連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，即通過(guò)對(duì)排放口二氧化碳濃度和排氣流量開展自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)二氧化碳的排放量變化情況，該技術(shù)在美國(guó)、歐盟已有成熟應(yīng)用，在我國(guó)處于試點(diǎn)研究階段。
碳監(jiān)測(cè)種類
一、生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測(cè)
1、對(duì)土地生態(tài)類型及變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)；
2、開展生態(tài)地面監(jiān)測(cè)，在生態(tài)系統(tǒng)樣地對(duì)生物量、植物群落物種組成、結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
二、大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)
大氣中的溫室氣體濃度升高是造成全球氣候變暖主要原因。從上個(gè)世紀(jì)六十年代前后，國(guó)內(nèi)外開始監(jiān)測(cè)大氣中的溫室氣體濃度，逐步形成了全球-區(qū)域-國(guó)家-城市等不同尺度的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
目前，世界氣象組織(WMO)組建了全球最大、功能最全的國(guó)際性大氣溫室氣體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(GAW)，通過(guò)31個(gè)全球大氣本底站、400多個(gè)區(qū)域大氣本底站以及飛機(jī)和輪船上攜帶的二氧化碳探測(cè)儀測(cè)得的數(shù)據(jù)整合而得全球溫室氣體濃度生態(tài)環(huán)境部依托國(guó)家背景站初步建立了覆蓋我國(guó)大部地區(qū)的溫室氣體本底濃度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在福建武夷山、內(nèi)蒙古呼倫貝爾、湖北神農(nóng)架、云南麗江、廣東、南嶺、四川海螺溝、青海門源、山東長(zhǎng)島、山西龐泉溝、海南西沙和南沙等11個(gè)站開展了溫室氣體監(jiān)測(cè)。
三、碳遙感監(jiān)測(cè)
衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、走航、地基遙感監(jiān)測(cè)是獲取大氣中溫室氣體濃度及其排放來(lái)源的重要技術(shù)手段。
1、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)
以遙感衛(wèi)星為平臺(tái)，在幾百公里甚至更遠(yuǎn)距離外的太空，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地球大氣的大范圍觀測(cè)。二氧化碳、甲烷等溫室氣體擁有獨(dú)特的光譜特性，就像我們每個(gè)人都有獨(dú)一無(wú)二的指紋。利用溫室氣體的指紋光伏，就能從衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)里獲取溫室氣體濃度分布。因此，可以用衛(wèi)星來(lái)捕捉溫室氣體的含量及變化。
目前，國(guó)際上用于監(jiān)測(cè)溫室氣體的在軌衛(wèi)星，國(guó)外主要有美國(guó)的OCO衛(wèi)星、日本的GOSAT衛(wèi)星、歐洲的Sentinel-5P衛(wèi)星、加拿大的GHGsat衛(wèi)星等，其中GHGsat具有幾十米的高空間分辨率可以有效監(jiān)測(cè)甲烷等異常排放源。我國(guó)主要有碳衛(wèi)星、高光譜觀測(cè)衛(wèi)星和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星等。
2、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)
利用無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)搭載高精度溫室氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備，可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)獲取局部或廣闊區(qū)域的溫室氣體三維濃度分布情況。結(jié)合氣象要素監(jiān)測(cè)及碳排放反演模型，可進(jìn)一步開展區(qū)域碳排放量評(píng)估。
3、走航監(jiān)測(cè)
利用溫室氣體走航監(jiān)測(cè)車搭載高精度高靈敏度溫室氣體探測(cè)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)城市、工業(yè)園區(qū)、重點(diǎn)企業(yè)的溫室氣體(CO2、CH4、N2O等)在線監(jiān)測(cè)評(píng)估，精準(zhǔn)定位排放源，快速高效服務(wù)溫室氣體控排監(jiān)管。
4、地基遙感監(jiān)測(cè)
通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界處布設(shè)地基高分辨光譜儀監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，結(jié)合實(shí)地的地形、地貌及風(fēng)速、風(fēng)向等信息，可監(jiān)測(cè)重點(diǎn)企業(yè)及排放區(qū)域的溫室氣體柱濃度并估算其碳排放量。利用地基遙感高精度溫室氣體柱濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果可對(duì)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行精度驗(yàn)證。
四、海洋與濱海濕地碳源匯監(jiān)測(cè)
1、海洋碳庫(kù)
海洋對(duì)于減緩氣候變化具有舉足輕重的作用。海洋碳庫(kù)約是陸地碳庫(kù)的20倍，且海洋碳儲(chǔ)藏時(shí)間尺度比陸地生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)的多。全球大洋吸收了工業(yè)革命以來(lái)人類排放CO2總量的1/3，目前每年從大氣吸收CO2達(dá)20億噸，約占全球CO2排放量的1/4。海洋吸收CO2的主要機(jī)制包括“溶解度泵”、“碳酸鹽泵”、“生物泵”及“微型生物碳泵”。
目前海洋碳監(jiān)測(cè)的手段日益多元化，可通過(guò)船基航次調(diào)查、浮標(biāo)原位長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)及遙感衛(wèi)星反演等多種方式共同進(jìn)行、相輔相成。
現(xiàn)有監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，我國(guó)監(jiān)測(cè)海域總體吸收大氣CO2，全年表現(xiàn)為大氣CO2的弱匯，吸收強(qiáng)度由冬季到春季逐漸減弱，夏季和秋季則轉(zhuǎn)換為向大氣釋放CO2，表層海水溫度、長(zhǎng)江等沖淡水輸入、生物活動(dòng)以及強(qiáng)烈的水體垂直混合作用是影響監(jiān)測(cè)海域大氣CO2源匯格局變動(dòng)的重要因素。
2、濱海濕地碳庫(kù)
濱海藍(lán)碳廣義上指鹽沼濕地、紅樹林和海草床等海岸帶高等植物以及浮游植物、藻類和貝類生物等，在自身生長(zhǎng)和微生物共同作用下，將大氣中的CO2吸收、轉(zhuǎn)化并長(zhǎng)期保存到海岸帶底泥中的這部分碳，以及其中一部分從海岸帶向近海大洋輸出的有機(jī)碳。
濱海濕地類型中的紅樹林、鹽沼濕地和海草床是公認(rèn)的三大濱海藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)。相比于陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯作用，海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳匯具有碳循環(huán)周期長(zhǎng)、固碳效果持久等特點(diǎn)。
渦度相關(guān)觀測(cè)技術(shù)和理論的不斷發(fā)展為探討生態(tài)系統(tǒng)尺度的CO2和CH4交換的時(shí)空變化提供了新途徑，成為長(zhǎng)期測(cè)算生態(tài)系統(tǒng)碳通量最可靠和切實(shí)可行的方法，被認(rèn)為是現(xiàn)今能直接測(cè)定陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間物質(zhì)與能量交換通量的標(biāo)準(zhǔn)方法。
碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
一、系統(tǒng)組成
1、開路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成（基本型）：
IRGASON一體式開路：
IRGASON探頭：測(cè)量CO2和H2O的氣體濃度、三維風(fēng)速和超聲溫度
空氣溫度傳感器：測(cè)量慢速空氣溫度
EC100電子單元：將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，傳輸給數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器：采集，運(yùn)算，存儲(chǔ)（根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并輸出通量數(shù)值）
EC150分體式開路：
EC150紅外氣體分析儀：測(cè)量CO2和H2O的氣體濃度
CSAT3A三維超聲風(fēng)速儀：測(cè)量三維風(fēng)速和超聲溫度
空氣溫度傳感器：測(cè)量慢速空氣溫度
EC100電子單元：將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，傳輸給數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器：采集，運(yùn)算，存儲(chǔ)（根據(jù)探頭監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并輸出通量（排放吸收）數(shù)值。
2、閉路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成（基本型）：
CPEC310閉路
CPEC310探頭：測(cè)量CO2和H2O的氣體濃度、三維風(fēng)速和超聲溫度
空氣溫度傳感器：測(cè)量慢速空氣溫度
EC100電子單元：將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，傳輸給數(shù)據(jù)采集器
清洗模塊：提供零氣參考源
CPEC310主機(jī)箱：采集，運(yùn)算，存儲(chǔ)（根據(jù)探頭監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并輸出通量（排放吸收）數(shù)值）
二、一體式和分離式的選擇
一體式開路和分體式開路的區(qū)別：
一體式紅外氣體分析儀和三維超聲風(fēng)速儀測(cè)量空間為同一空間，如果主要測(cè)量碳通量（碳排放吸收），這樣可以減少測(cè)量誤差，計(jì)算結(jié)果更加精準(zhǔn)；
分體式紅外氣體分析儀往外突出一部分，與三維超聲風(fēng)速儀測(cè)量不是同一位置。如下圖所示，紅線為氣體分析儀測(cè)量區(qū)域。
左為EC150分體式開路，右為IRGASON一體式開路
IRGASON一體式的優(yōu)點(diǎn)：
三、開路和閉路的選擇
開路和閉路的區(qū)別在于開路是直接進(jìn)行測(cè)量分析，閉路則是將氣體抽取到腔室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量分析，如下圖所示。
1、開路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度：數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高
系統(tǒng)維護(hù)：總體維護(hù)工作量大，理論上每次惡劣天氣過(guò)后都需要維護(hù)鏡頭；通常每3個(gè)月就需要一次人工標(biāo)定
功耗與供電：太陽(yáng)能供電，功耗低，僅6W
數(shù)據(jù)連續(xù)性和可靠性：紅外氣體分析儀暴露在大氣環(huán)境中，容易受到天氣影響
通量校正算法：測(cè)量結(jié)果受到大氣影響，需要進(jìn)行算法校正
測(cè)量速度：每秒10次
2、閉路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度：數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度相較于開路較低
系統(tǒng)維護(hù)：維護(hù)周期可降低至平均6~8個(gè)月一次；系統(tǒng)可以自動(dòng)標(biāo)定，標(biāo)定所需材料可維持18~24個(gè)月
功耗與供電：太陽(yáng)能供電，功耗對(duì)比開路較高，為12W
數(shù)據(jù)連續(xù)性和可靠性：紅外氣體分析儀處于密閉腔室內(nèi)，不與大氣直接連通，幾乎不會(huì)受到這些天氣過(guò)程的影響
通量校正算法：管道去除大氣影響，幾乎不需要算法校正
測(cè)量速度：每秒4-5次
四、基于維護(hù)成本的推薦
大多數(shù)環(huán)境條件及場(chǎng)景，在不考慮維護(hù)成本的情況下，開路和閉路渦動(dòng)系統(tǒng)都可以應(yīng)用，以下是根據(jù)維護(hù)成本推薦的。
1、如果您所在的地區(qū)，經(jīng)常會(huì)有惡劣天氣，如風(fēng)沙、降雨、霧霾、降雪，需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，那么推薦您使用幾乎不受這些天氣影響CPEC310閉路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2、在部分北方地區(qū)，降雨、風(fēng)沙較少的情況下，推薦您使用測(cè)量數(shù)值更加精準(zhǔn)的IRGASON一體式開路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
3、在極地區(qū)域，可能會(huì)遭受極端天氣，如極夜并且無(wú)交流電可用，設(shè)備是使用太陽(yáng)能電池板供電，這種情況推薦您使用功耗更低的IRGASON一體式開路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
4、在部分西北地區(qū)，因?yàn)轱L(fēng)沙較多，推薦您使用幾乎不受這些天氣影響的CPEC310閉路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
5、在部分南方地區(qū)，因?yàn)槎嘤辍⒍囔F、潮濕等原因，推薦您使用幾乎不受這些天氣影響的CPEC310閉路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
6、另外，如果您設(shè)備的安裝地點(diǎn)不方便進(jìn)行維護(hù)，推薦您使用維護(hù)周期長(zhǎng)的CPEC310閉路碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
碳監(jiān)測(cè)案例
京津冀碳監(jiān)測(cè)項(xiàng)目高精度基準(zhǔn)站外景及CO2高精度觀測(cè)系統(tǒng)
京津冀碳監(jiān)測(cè)項(xiàng)目綜合監(jiān)測(cè)體系示意圖
不同高度層的溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)
