2月7日上午，由中国计量科学研究院、中国环境监测总站联合，依托郑州计量先进技术研究院成立的“温室气体排放测量联合实验室”揭牌仪式，在郑州高新区举行。
该实验室目前拥有国内唯一、全球第二的大口径烟道流量计量标准装置，结合自主研发的现场烟道流量校准仪器，能够将烟道流量测量误差降低至5%以内，着力提高碳排放监测数据质量，保证温室气体排放测量量值的准确可靠。
温室气体排放测量联合实验室在郑揭牌
联合实验室聚焦碳排放测量和碳监测数据质量的提升。“实验室拥有国内唯一、全球第二的大口径烟道流量计量标准装置，结合自主研发的现场烟道流量校准仪，建立了国内首个完整的烟道碳排放量值传递体系。”中国计量科学研究院党委书记、副院长段宇宁在介绍联合实验室情况时说到，“作为企业气态污染物和碳监测流量数据的量值源头，实现了企业烟道碳排放量数据的‘报告的一吨即排放的一吨’。”
企业是我国碳交易市场的参与主体，企业碳排放量的数据质量关系到碳市场的公平性，资料显示，烟道碳排放量现场测量时，使用常规的量值溯源方法测量，平均误差能达到50%。
“联合实验室采用实验室烟道流量计量装置，结合自主研发的现场烟道流量校准仪器，可以将测量误差降低至 5%以内。”郑州计量院副院长张亮接受大河财立方记者采访时表示，“借以保证郑州乃至全国的工业企业的碳排放量数据是准确的，维护碳交易市场公平性。”
温室气体排放测量定位精度优于10米
近日，中共河南省委、河南省人民政府印发了《河南省碳达峰实施方案》，方案中提到，到2025年，全省非化石能源消费比重比2020年提高5个百分点，确保单位生产总值能源消耗、单位生产总值二氧化碳排放和煤炭消费总量控制完成国家下达指标，为实现碳达峰奠定坚实基础；到2030年，全省非化石能源消费比重进一步提高，单位生产总值能源消耗和单位生产总值二氧化碳排放持续下降，顺利实现碳达峰目标，为实现2060年前碳中和目标打下坚实基础。
在张亮看来，联合实验室的成立，为助推“双碳”目标的实现，提供了有力的监测与计量支撑。
“通过烟道流量计量装置和现场烟道流量校准仪对城市整体的温室气体排放进行测量，再结合可移动差分吸收激光雷达测试系统等技术，定位精度优于10米，可以精准找到排放源。”张亮介绍。
此外，可移动差分吸收激光雷达测试系统还能进行企业和重点区域的无组织排放测量，“即非烟道、分散的排放测量，通过快速核查系统，实现无组织排放的可视化，助力环保督查。”张亮说。
据了解，针对国内碳排放监测市场的多元化需求，联合实验室在烟道排放连续监测仪器方面，正在研制的光学流量计、超声波流量计、三维矩阵式皮托管流量计等研制工作也正在进行中。
碳排放监测仪器的重要地位
随着全球气候变化的加剧，碳排放监测分析仪成为了一种重要的环保仪器，它可以帮助我们了解和控制温室气体的影响，从而保护环境和应对气候变化。温室气体是指能够吸收和发射地球表面和大气层辐射的气体，主要包括二氧化碳、甲烷、一氧化碳等。温室气体能够形成一层“温室”，使地球表面温度保持在适合生命存在的水平。但是，人类活动导致温室气体的过量排放，使得地球表面温度升高，引发全球变暖等一系列严重的环境问题。因此，监测和控制温室气体的排放量，是减缓全球变暖、实现低碳发展的重要手段。
碳排放监测分析仪就是用来测量和分析气体中的碳含量的仪器，它的原理是利用红外光谱技术。红外光谱技术是利用不同气体对红外光的吸收或发射特性来识别和定量的一种非接触式的分析方法。它具有灵敏度高、速度快、干扰少等优点，相比其他技术，如质谱法、色谱法等，更适合在线式和离线式碳排放监测分析仪的应用。红外光谱技术可以类比于人类对可见光的感知，不同颜色的可见光对应不同波长的电磁波，人类可以通过眼睛来区分不同颜色。同样地，不同种类或浓度的气体对应不同波长的红外光，碳排放监测分析仪可以通过红外探测器来区分不同气体。
碳排放监测分析仪可以分为在线式和离线式两种类型，根据不同的应用场景和需求，选择合适的仪器。
在线式碳排放监测分析仪是指直接安装在排放源处，实时地对排放气体进行连续的测量和分析的仪器。例如，在钢铁厂、发电厂、垃圾焚烧厂等固定的排放源上，就可以安装在线式碳排放监测分析仪，实时监控碳排放量，并将数据上传到国家碳排放交易平台，以便进行碳排放核算和交易。 优点：可以提供实时、准确、可靠的数据，便于及时发现和处理异常情况，也可以为碳排放管理提供依据。 缺点：安装和维护成本较高，需要专业的人员操作和维护，而且受到环境条件的影响，可能会出现误差或故障。
离线式碳排放监测分析仪是指将排放气体采样后，再送到实验室或移动车辆上进行测量和分析的仪器。例如，在农业活动、交通运输等移动或间歇性的排放源上，就可以使用离线式碳排放监测分析仪，对空气中的二氧化碳进行采样和测量，从而描绘出碳排放地图。 优点：安装和维护成本较低，操作和维护相对简单，而且可以在不同的地点进行采样和测量，适应性较强。 缺点：不能提供实时、连续的数据，需要花费更多的时间和人力资源，而且采样过程中可能会造成气体成分的变化或损失，影响数据的准确性。
在线式和离线式碳排放监测分析仪各有各的适用范围和条件，但也可以根据实际需要进行组合或切换。比如在某些情况下，可以先用在线式碳排放监测分析仪进行实时监测，然后再用离线式碳排放监测分析仪进行复核或补充。这样可以提高数据的可靠性和完整性，也可以节省成本和资源。
碳监测评估试点将稳步扩大
2023年1月17日，在生态环境部2023年1月例行新闻发布会上，生态环境部生态环境监测司副司长蒋火华介绍，自2021年9月生态环境部发布《碳监测评估试点工作方案》以来，碳监测试点一年多时间里已取得阶段性成果，初步证实了CO2在线监测具有较好应用前景，初步建立了CH4泄漏检测的技术方法，并利用卫星遥感监测数据初步了解了温室气体时空分布规律。
他表示，碳监测评估试点是一项全新的工作，生态环境部通过边探索、边实践、边总结，基本打通了“测什么、在哪测、怎么测”的碳监测业务链条。未来将继续深化碳监测评估试点，稳步扩大火电行业试点，推进火电机组在线监测数据自愿联网工作，提升试点工作的代表性。
相比PM2.5等大气污染物，碳排放监测难度更高、对精确性要求更高，目前国内仍然在起步阶段，市场规模不大，涉足这一领域的企业也相对较少。
此次发布会上蒋火华指出，试点监测表明，火电和垃圾焚烧行业CO2在线监测法与核算法结果整体可比，成本也相当，有的还能减轻企业负担。目前，已有66台火电机组自愿与生态环境部联网，自动监测能获取小时级的排放量数据，可更精准支撑碳排放管理。
蒋火华介绍，在碳监测试点推进过程中，温室气体监测网络的建设实现了“从无到有”，已建成26个高精度、90个中精度监测站点，已分析709组自然月自动监测小时数据，完成64万个场站泄露监测。
考虑到监测温室气体的复杂程度，建立这些站点的过程并不容易。中国环境监测总站监测质量管理室主管师耀龙在《中国环境报》的报道中介绍，火电行业碳排放量监测不仅限于烟道复杂环境中CO2浓度的精准测量，也需要精准测量烟道气流速/流量、湿度等关键参量。对CEMS系统中CO2、流速/流量、湿度等监测仪开展定期校准是确保碳排放量监测数据准确可比的重要技术基础。
除了政府监测点以外，在市场应用中，碳监测也还有很大的空间可以开发。CEMS在国内主要应用于烟气监测，主要针对NO、NO2、SO2等大气污染物，大部分设备没有专门针对温室气体进行监测。因此，已有的CEMS设备要应用于CO2在线监测，多数需要进行升级改造。此前，平安证券研报估算，在双碳目标下，碳监测市场空间较大，监测点和政府监测点的市场达74亿元。
未来发展趋势
随着全球对碳排放的关注和监管的加强，碳排放监测分析仪的市场需求和技术水平也将不断提高。未来的碳排放监测分析仪可能会有以下三个发展趋势：
更高的精度和稳定性，为了提高数据的可信度和可比性，碳排放监测分析仪需要能够准确地测量和分析气体中的各种碳化合物，并能够抵抗温度、湿度、压力等环境因素的干扰，保持长期的稳定性和可靠性。
更多的功能和智能化，为了提高数据的利用率和价值，碳排放监测分析仪需要能够实现更多的功能，如数据的存储、传输、分析、可视化等，并能够与其他的系统或平台进行互联互通，实现数据的共享和交换。同时，碳排放监测分析仪也需要具备一定的智能化水平，能够自动地进行校准、诊断、报警等操作，提高工作效率和安全性。
更广泛的应用和普及化，为了提高数据的覆盖率和代表性，碳排放监测分析仪需要能够应用于更多的领域和场景，如城市、森林、海洋等，并能够适应不同的排放源和排放方式，如固态、液态、气态等。同时，碳排放监测分析仪也需要降低成本和难度，提高易用性和便携性，使更多的人能够使用和参与到碳排放监测和管理中来。
文章来源： 上海博碳科技，奕帆科技，华夏时报