10.07.2023北京科吉環(huán)境技術發(fā)展有限公司
相比碳核算，碳監(jiān)測可以更自動化，精準性更高，尤其適用于火電、鋼鐵等行業(yè)，但對硬件要求更高。
在生態(tài)環(huán)境部5月例行新聞發(fā)布會，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司副司長蔣火華先生指出：CO2在線監(jiān)測法與核算法結果整體可比。在線監(jiān)測提供了另外一種計算碳排放量途徑，可以提高碳排放核算的精準性，助力企業(yè)降碳減污。
上海、深圳等發(fā)達地區(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)測計劃或開展相關工作。
1、上海、深圳已經(jīng)開始大范圍部署碳監(jiān)測工作
2023年6月7日上海市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布《關于報送2022年度碳排放報告和2023年度碳排放監(jiān)測計劃的通知》，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)測計劃，2023年6月30日前填報！
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排放單位自行監(jiān)測技術指南 火力發(fā)電（試行）》《深圳市溫室氣體重點排放單位自行監(jiān)測技術指南 生活垃圾焚燒（試行）》的通知，對火電以及垃圾焚燒行業(yè)碳排放監(jiān)測進行了部署。
2、生態(tài)環(huán)境部對碳監(jiān)測不斷試點、評估；
相關平臺已經(jīng)完成搭建
2021年9月，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《碳監(jiān)測評估試點工作方案》以來，試點工作總體進展比較順利，全面完成了第一階段試點任務。重點有三方面進展：
一是初步組建了網(wǎng)絡。從無到有建設碳監(jiān)測網(wǎng)絡，實現(xiàn)重點行業(yè)、城市、區(qū)域三個試點層面全覆蓋，5個試點行業(yè)共建成93臺在線監(jiān)測設備；建成63個高精度、95個中精度城市監(jiān)測站點；有序實施國家空氣背景站點升級改造。
二是探索建立了方法。碳監(jiān)測技術指導委員會牽頭組織試點單位及時總結技術方法，先后印發(fā)10余項碳監(jiān)測技術指南或規(guī)程，涵蓋重點行業(yè)、城市、區(qū)域、海洋碳匯等各領域。
三是深入開展了分析。主要開展了監(jiān)測和核算數(shù)據(jù)的比對分析、由濃度到排放量的反演分析和時空分布的規(guī)律特征分析，切實加強對碳監(jiān)測數(shù)據(jù)的挖掘利用，增強了規(guī)律性認識。
在生態(tài)環(huán)境部5月例行新聞發(fā)布會，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司副司長蔣火華先生指出：CO2在線監(jiān)測法與核算法結果整體可比。在線監(jiān)測提供了另外一種計算碳排放量途徑，可以提高碳排放核算的精準性，助力企業(yè)降碳減污。環(huán)境部將啟動碳監(jiān)測評估第二階段試點工作，重點是做好三方面工作：
一是擴大行業(yè)試點范圍。穩(wěn)步擴大火電、鋼鐵等行業(yè)試點，逐步增加參試企業(yè)，提升試點工作代表性。
二是深化技術體系構建。進一步完善碳監(jiān)測技術指南和標準規(guī)范，為開展碳排放監(jiān)測、碳通量監(jiān)測、環(huán)境濃度監(jiān)測打下更扎實基礎。
三是強化監(jiān)測法精準支撐。加快突破流量監(jiān)測等碳監(jiān)測關鍵技術，提升利用監(jiān)測數(shù)據(jù)校核核算數(shù)據(jù)的科學性。
6月5日，國家發(fā)展改革委環(huán)資司組織召開全國碳排放監(jiān)測分析服務平臺驗收會，2022年3月，碳達峰碳中和工作領導小組辦公室（設在國家發(fā)展改革委）委托國家電網(wǎng)有限公司試點建設全國碳排放監(jiān)測分析服務平臺，專家組一致認為，全國碳排放監(jiān)測分析服務平臺具有算法模型領先、技術架構先進、數(shù)據(jù)接入全面、監(jiān)測范圍廣泛、分析維度多樣、安全防護可靠等特點，可按月計算全國及分地區(qū)、分行業(yè)碳排放數(shù)據(jù)，相較傳統(tǒng)計算方法提升數(shù)據(jù)時效性12-18個月，高質量完成了國家發(fā)展改革委的任務要求，總體技術達到“國際領先”水平。
3、碳監(jiān)測理論、方法論、規(guī)范已經(jīng)成熟
千億市場開啟
碳監(jiān)測通過綜合觀測、 結合數(shù)值模擬、統(tǒng)計分析等手段，獲取溫室氣體排放強度、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信息，為應對氣候變化研究和管理提供服務支撐。
主要監(jiān)測對象為《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)測主要指通過手工或自動監(jiān)測手段，對能源活動、工業(yè)過程等典型源排放的溫室氣體排放量進行監(jiān)測的行為。
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、同過程的特點，統(tǒng)籌溫室氣體與大氣染物排放監(jiān)測，夯實溫室氣體排放監(jiān)測基礎，有助于評估與驗證溫室氣體核算方法和排放因子的科學性，支撐建立符合中國實際情況的溫室氣體核算體系；同時，也可以豐富我國碳排放交易中排放量的確定方法，推動企業(yè)碳排放與污染物排放的協(xié)同監(jiān)測監(jiān)管。
二氧化碳排放主要源自能源活動和工業(yè)過程，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。二氧化碳排放監(jiān)測主要依托連續(xù)監(jiān)測技術，即通過對排放口二氧化碳濃度和排氣流量開展自動監(jiān)測，實時連續(xù)監(jiān)測二氧化碳的排放量變化情況，該技術在美國、歐盟已有成熟應用，在我國處于試點研究階段。
碳監(jiān)測種類
一、生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測
1、對土地生態(tài)類型及變化進行監(jiān)測；
2、開展生態(tài)地面監(jiān)測，在生態(tài)系統(tǒng)樣地對生物量、植物群落物種組成、結構與功能進行監(jiān)測。
二、大氣溫室氣體監(jiān)測
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。從上個世紀六十年代前后，國內外開始監(jiān)測大氣中的溫室氣體濃度，逐步形成了全球-區(qū)域-國家-城市等不同尺度的監(jiān)測網(wǎng)絡。
目前，世界氣象組織(WMO)組建了全球最大、功能最全的國際性大氣溫室氣體監(jiān)測網(wǎng)絡(GAW)，通過31個全球大氣本底站、400多個區(qū)域大氣本底站以及飛機和輪船上攜帶的二氧化碳探測儀測得的數(shù)據(jù)整合而得全球溫室氣體濃度生態(tài)環(huán)境部依托國家背景站初步建立了覆蓋我國大部地區(qū)的溫室氣體本底濃度監(jiān)測網(wǎng)絡，在福建武夷山、內蒙古呼倫貝爾、湖北神農(nóng)架、云南麗江、廣東、南嶺、四川海螺溝、青海門源、山東長島、山西龐泉溝、海南西沙和南沙等11個站開展了溫室氣體監(jiān)測。
三、碳遙感監(jiān)測
衛(wèi)星、無人機、走航、地基遙感監(jiān)測是獲取大氣中溫室氣體濃度及其排放來源的重要技術手段。
1、衛(wèi)星遙感監(jiān)測
以遙感衛(wèi)星為平臺，在幾百公里甚至更遠距離外的太空，可以實現(xiàn)對地球大氣的大范圍觀測。二氧化碳、甲烷等溫室氣體擁有獨特的光譜特性，就像我們每個人都有獨一無二的指紋。利用溫室氣體的指紋光伏，就能從衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)里獲取溫室氣體濃度分布。因此，可以用衛(wèi)星來捕捉溫室氣體的含量及變化。
目前，國際上用于監(jiān)測溫室氣體的在軌衛(wèi)星，國外主要有美國的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)測甲烷等異常排放源。我國主要有碳衛(wèi)星、高光譜觀測衛(wèi)星和大氣環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星等。
2、無人機監(jiān)測
利用無人機飛行平臺搭載高精度溫室氣體監(jiān)測設備，可實時、動態(tài)獲取局部或廣闊區(qū)域的溫室氣體三維濃度分布情況。結合氣象要素監(jiān)測及碳排放反演模型，可進一步開展區(qū)域碳排放量評估。
3、走航監(jiān)測
利用溫室氣體走航監(jiān)測車搭載高精度高靈敏度溫室氣體探測設備，可實現(xiàn)城市、工業(yè)園區(qū)、重點企業(yè)的溫室氣體(CO2、CH4、N2O等)在線監(jiān)測評估，精準定位排放源，快速高效服務溫室氣體控排監(jiān)管。
4、地基遙感監(jiān)測
通過在監(jiān)測區(qū)域邊界處布設地基高分辨光譜儀監(jiān)測站點，結合實地的地形、地貌及風速、風向等信息，可監(jiān)測重點企業(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)測結果可對衛(wèi)星遙感監(jiān)測產(chǎn)品進行精度驗證。
四、海洋與濱海濕地碳源匯監(jiān)測
1、海洋碳庫
海洋對于減緩氣候變化具有舉足輕重的作用。海洋碳庫約是陸地碳庫的20倍，且海洋碳儲藏時間尺度比陸地生態(tài)系統(tǒng)長的多。全球大洋吸收了工業(yè)革命以來人類排放CO2總量的1/3，目前每年從大氣吸收CO2達20億噸，約占全球CO2排放量的1/4。海洋吸收CO2的主要機制包括“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)測的手段日益多元化，可通過船基航次調查、浮標原位長期監(jiān)測及遙感衛(wèi)星反演等多種方式共同進行、相輔相成。
現(xiàn)有監(jiān)測結果表明，我國監(jiān)測海域總體吸收大氣CO2，全年表現(xiàn)為大氣CO2的弱匯，吸收強度由冬季到春季逐漸減弱，夏季和秋季則轉換為向大氣釋放CO2，表層海水溫度、長江等沖淡水輸入、生物活動以及強烈的水體垂直混合作用是影響監(jiān)測海域大氣CO2源匯格局變動的重要因素。
2、濱海濕地碳庫
濱海藍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，在自身生長和微生物共同作用下，將大氣中的CO2吸收、轉化并長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碳。
濱海濕地類型中的紅樹林、鹽沼濕地和海草床是公認的三大濱海藍碳生態(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、固碳效果持久等特點。
渦度相關觀測技術和理論的不斷發(fā)展為探討生態(tài)系統(tǒng)尺度的CO2和CH4交換的時空變化提供了新途徑，成為長期測算生態(tài)系統(tǒng)碳通量最可靠和切實可行的方法，被認為是現(xiàn)今能直接測定陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間物質與能量交換通量的標準方法。
碳監(jiān)測系統(tǒng)
一、系統(tǒng)組成
1、開路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)組成（基本型）：
IRGASON一體式開路：
IRGASON探頭：測量CO2和H2O的氣體濃度、三維風速和超聲溫度
空氣溫度傳感器：測量慢速空氣溫度
EC100電子單元：將測量的數(shù)據(jù)進行同步，傳輸給數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器：采集，運算，存儲（根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計算并輸出通量數(shù)值）
EC150分體式開路：
EC150紅外氣體分析儀：測量CO2和H2O的氣體濃度
CSAT3A三維超聲風速儀：測量三維風速和超聲溫度
空氣溫度傳感器：測量慢速空氣溫度
EC100電子單元：將測量的數(shù)據(jù)進行同步，傳輸給數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器：采集，運算，存儲（根據(jù)探頭監(jiān)測數(shù)據(jù)計算并輸出通量（排放吸收）數(shù)值。
2、閉路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)組成（基本型）：
CPEC310閉路
CPEC310探頭：測量CO2和H2O的氣體濃度、三維風速和超聲溫度
空氣溫度傳感器：測量慢速空氣溫度
EC100電子單元：將測量的數(shù)據(jù)進行同步，傳輸給數(shù)據(jù)采集器
清洗模塊：提供零氣參考源
CPEC310主機箱：采集，運算，存儲（根據(jù)探頭監(jiān)測數(shù)據(jù)計算并輸出通量（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速儀測量空間為同一空間，如果主要測量碳通量（碳排放吸收），這樣可以減少測量誤差，計算結果更加精準；
分體式紅外氣體分析儀往外突出一部分，與三維超聲風速儀測量不是同一位置。如下圖所示，紅線為氣體分析儀測量區(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：
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行測量分析，閉路則是將氣體抽取到腔室內進行測量分析，如下圖所示。
1、開路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)
數(shù)據(jù)準確度：數(shù)據(jù)準確度高
系統(tǒng)維護：總體維護工作量大，理論上每次惡劣天氣過后都需要維護鏡頭；通常每3個月就需要一次人工標定
功耗與供電：太陽能供電，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：測量結果受到大氣影響，需要進行算法校正
測量速度：每秒10次
2、閉路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)
數(shù)據(jù)準確度：數(shù)據(jù)準確度相較于開路較低
系統(tǒng)維護：維護周期可降低至平均6~8個月一次；系統(tǒng)可以自動標定，標定所需材料可維持18~24個月
功耗與供電：太陽能供電，功耗對比開路較高，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，不與大氣直接連通，幾乎不會受到這些天氣過程的影響
通量校正算法：管道去除大氣影響，幾乎不需要算法校正
測量速度：每秒4-5次
四、基于維護成本的推薦
大多數(shù)環(huán)境條件及場景，在不考慮維護成本的情況下，開路和閉路渦動系統(tǒng)都可以應用，以下是根據(jù)維護成本推薦的。
1、如果您所在的地區(qū)，經(jīng)常會有惡劣天氣，如風沙、降雨、霧霾、降雪，需要經(jīng)常進行維護，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)測系統(tǒng)。
2、在部分北方地區(qū)，降雨、風沙較少的情況下，推薦您使用測量數(shù)值更加精準的IRGASON一體式開路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)。
3、在極地區(qū)域，可能會遭受極端天氣，如極夜并且無交流電可用，設備是使用太陽能電池板供電，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)測系統(tǒng)。
4、在部分西北地區(qū)，因為風沙較多，推薦您使用幾乎不受這些天氣影響的CPEC310閉路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)。
5、在部分南方地區(qū)，因為多雨、多霧、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)測系統(tǒng)。
6、另外，如果您設備的安裝地點不方便進行維護，推薦您使用維護周期長的CPEC310閉路碳排放監(jiān)測系統(tǒng)。
碳監(jiān)測案例
京津冀碳監(jiān)測項目高精度基準站外景及CO2高精度觀測系統(tǒng)
京津冀碳監(jiān)測項目綜合監(jiān)測體系示意圖
不同高度層的溫室氣體監(jiān)測技術
