二氧化碳連續監測技術，是火電廠煙氣二氧化碳排放檢測的試點技術，但目前在精確度上仍存在一些問題，需要協同攻關、重點突破。

文/魏子杰

作者系龍源（北京）碳資產管理技術有限公司黨委書記、董事長

2020年6月，生態環境部公布《生態環境監測規劃綱要（2020—2035年）》，提出遵循“核算為主、監測為輔”的原則，在火電行業率先開展二氧化碳排放連續監測系統（CEMS）法試點。鑒于連續監測法相比質量平衡法（以下簡稱核算法）具有自動化水平高、監測數據頻次高、運行管控簡潔等優勢，2021年9月和2023年9月生態環境部先后印發了《碳監測評估試點工作方案》、《深化碳監測評估試點工作方案》，其中安排五大發電集團兩批合計114臺火電機組參與連續監測法試點。根據試驗數據、比對結果以及有關技術成果，仍存在煙道勻速流場選擇困難、煙氣流速測量精確度不高、數據比對偏差不規律等問題，建議集智聚力協同攻關，重點突破煙道流速測量不準難題。

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連續監測法技術應用現狀

二氧化碳連續監測技術是通過在火電廠排放煙氣的水平煙道或垂直煙囪選擇直管段勻速流場，布置安裝二氧化碳分析儀、流量計、溫度傳感器、濕度計等監測設備，在線測量二氧化碳濃度、煙氣流速、溫度、濕度等參數計算二氧化碳排放總量，其中影響最大的參數是二氧化碳濃度、煙氣流速和速度場系數。

二氧化碳濃度的數據質量不確定度較低，煙氣流速的數據質量不確定度較高，速度場系數取決于均速流場的選擇和校驗設備的準確度。

20世紀90年代初美國發布酸雨計劃，規定裝機超過25MW的燃煤和其他固體燃料機組必須安裝CEMS系統監測二氧化碳排放量，通常將在線監測點位設置在煙囪80m高處，測點處氣態污染物混合均勻，數據代表性高。截至2015年，美國73.9%的火電機組應用CEMS進行碳排放監測且使用超聲波流量計測量煙氣流速。而歐盟在其碳排放權交易市場第三階段（2013—2020年）明確規定納入碳市場的企業采用連續監測法與核算法的數據結果具有等效性，并根據年度排放量對數據質量進行分級管理，排放量越大，CEMS允許不確定度越嚴格。2020年，22個歐洲國家約6000臺火電機組中僅140臺機組采用連續監測法，相比核算法應用更為普遍。

我國連續監測技術主要用于煙氣污染物排放，應用監測二氧化碳排放量則較晚。2021年之前，僅有少量火電機組開展試驗性研究。

2021年9月，生態環境部選擇國家能源集團、中國華電、上海電力的22臺火電機組參加碳監測首批試點。據中電聯專題會議介紹，監測點位布置在水平煙道13臺、煙囪9臺。二氧化碳濃度測量以非分散紅外原理為主；煙氣流速測量裝置包括單點皮托管、矩陣式流量計和超聲波流量計。22臺試點機組中4臺機組監測數據不足2月，不納入統計分析，18臺試點機組共54個自然月連續監測法與核算法月度排放量偏差范圍-21%~31%，偏差在±10%以內的月度占比61%。燃料成分影響監測與核算結果，燃氣機組一致性較好；燃煤機組，尤其是混合不同煤種燃燒的機組一致性較差。22臺試點機組54個自然月監測碳排放量1130萬噸，核算碳排放量1064萬噸，相對誤差6%，監測與核算結果統計期內視為總體可比，但個體偏差過大，事實不好比。

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連續監測技術存在問題

（一）達標勻速流場監測點位選擇困難。針對火電廠煙氣有組織集束排放監測二氧化碳排放量用于碳市場配額交易，不但要求監測設備計量精準，同時要求監測點位流場可獲得更具代表性的平均流速。二氧化碳濃度測量技術較為成熟，加之燃煤火電機組煙道中二氧化碳濃度分布相對均勻，不確定度可控制在1%~2%的較低水平。不同的是，煙道直管段即使符合整流標準“前四后二”，數值模擬和校驗發現流速分布仍不均勻，數據質量不確定度較高。國內較多燃煤火電機組水平煙道較短整流不達標，如在煙囪高位加裝監測設備則存在二次施工和運維難度大、費用高的問題。整體看煙氣流速測準難度較大。

（二）煙氣流速準確測量技術尚未突破。目前，試點機組流速測量常用的單點皮托管流量計對截面平均流速的代表性差；矩陣式流量計重復性差；超聲波流量計聲道數和布置方式對流速測量影響較大；燃煤火電機組負荷頻繁變化進而導致固定速度場系數誤差大。另外，大口徑測速使用的超聲波流量計現階段依賴進口。針對以上問題，某集團研制的“基于電站軸流引風機擴壓室的逆向錐形噴嘴流量測量技術”，通過選取軸流引風機擴壓器內兩個平行截面多點取樣，靜壓測速，克服了現有流量計采樣點偏少、直管段要求嚴格的問題，但有待長周期運行實例驗證。

（三）流速測量校準校驗精度有待提高。二氧化碳排放連續監測技術煙氣流速手工監測采用S形皮托管流量計，按照GB/T16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》執行。當煙氣存在偏離軸線的流動時，S形皮托管流量計測得的煙氣流速較實際流速偏大。美國計量科學研究院風洞測試結果顯示，存在偏流時，S形皮托管測量流速比實際流速偏大約6%。用于校準的三維皮托管技術尚未國產化替代。此外，試點機組監測點位比對孔位置、數量大多難以完全滿足GB/T16157手工監測測點布置要求，影響流速測量校準校驗精度。

（四）機組月度排放量對比偏差不規律。截至2025年1月，兩期碳監測評估試點約70%燃煤機組各月監測數據與核算結果相對偏差總體保持在±10%以內，燃氣機組相對偏差范圍小于燃煤機組。同一機組連續監測法和核算法月度排放量偏差大小不一，既存在正偏差也存在負偏差，無規律可循。

（五）對比核算結果年度偏差范圍仍需要控制。連續監測法和核算法年度碳排放量存在一定偏差，部分試點機組偏差較大。兩期碳監測評估試點近90%燃煤機組年度監測數據與核算結果相對偏差保持在±10%以內，歷史累計數據比對結果優于自然月比對結果。另外，火電企業如采用連續監測法數據進行履約，考慮碳配額價格，1%的正偏差每年將增加全國電力二氧化碳排放量約5000萬噸，企業履約成本大幅增加。亟須提高連續監測法精度，縮小偏差范圍。

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相關建議

（一）試點尋優，明確方案。通過多場景比對，確定試點機組監測點位的最優布置，流速測量設備最優選型，明確具體方案，再差異化小范圍開展試點。參考美國做法和試點存在的問題，建議選擇煙囪高位穩定流場，采用多聲道超聲波流量計交叉安裝方式，先解決煙氣流速測準問題，進而互證研究核算法可能存在的偏差環節。

（二）統一標準，深化研究。制訂技術標準，統一監測點位布設、監測精度、施工安裝、運維校驗等要求。通過試點試驗，深入研究流速測量的影響因素、速度場系數與機組負荷變化的關系以及三維皮托管技術。要堅持問題導向，避免盲目擴大試點范圍，增加無效投入。

（三）嚴格質控，科學比對。試驗階段，成立機構專班，駐場嚴控核算法入爐煤量計量的精準度，選取給煤機處煤樣采制化，燃煤消耗量和煙氣生成量要對應可比，規范化驗操作，減少過程爭議，保證核算數據質量。通過機組穩負荷和變負荷運行，積累對比數據，嚴謹科學開展試點工作。

（四）強化核算，審慎監測。充分應用信息化和過程視頻監控手段進行核算法全流程作業管控，加強監測設備校準校驗，溯源采集原始數據，嚴格指標數據存證，避免人為干

擾數據，并壓實管理責任。落實碳監測試點試驗環節，突出效果核驗，審慎推廣。打牢核算法基礎，注重運用信息技術、區塊鏈技術和AI+技術，共同維護全國碳排放權交易市場現有機制公平公正運行。

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