温室气体碳排放监测方案
时间：2025-04-29
涉川
一、方案介绍
为落实碳达峰、碳中和目标，加强对重点行业和区域温室气体排放的科学监管，建立精准、实时、连续的CO₂与甲烷（CH₄）排放监测系统尤为关键。本方案面向工业企业、能源设施、农业畜牧业、垃圾填埋场等典型排放源，提供从现场感知、数据采集、边缘计算到云平台分析的一体化解决方案，实现碳排放量的动态监测、排放趋势分析与管理决策支撑。
为落实碳达峰、碳中和目标，加强对重点行业和区域温室气体排放的科学监管，建立精准、实时、连续的CO₂与甲烷（CH₄）排放监测系统尤为关键。本方案面向工业企业、能源设施、农业畜牧业、垃圾填埋场等典型排放源，提供从现场感知、数据采集、边缘计算到云平台分析的一体化解决方案，实现碳排放量的动态监测、排放趋势分析与管理决策支撑。
二、监测目标
-
实时采集CO₂与CH₄浓度与排放通量。
-
评估排放强度和总量，掌握排放源变化趋势。
-
支持排放因子核算、碳足迹评估和碳核查。
-
实现碳排放自动预警和智能报表输出。
-
促进企业碳资产管理，服务低碳发展。
三、需求分析
-
适应多样化监测场景：固定排放源、面源、移动源。
-
系统需满足国家温室气体监测技术规范与ISO 14064等标准。
-
支持远程维护、自动校准、数据加密。
-
具备边缘数据处理能力，避免信号中断影响监测。
-
可对接政府碳排放监管平台、碳交易平台。
四、监测方法
-
CO₂：主要采用红外吸收法（NDIR）、激光光谱法（TDLAS）。
-
CH₄：采用激光甲烷遥测（TDLAS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术。
-
排放通量估算：结合风速、风向、气温、压强数据，通过涡度协方差法或大气扩散模型计算排放量。
五、应用原理
-
非分散红外法（NDIR）：CO₂分子对特定红外波段有选择性吸收，吸收强度与浓度成正比。
-
可调谐激光吸收光谱（TDLAS）：采用窄带激光扫描分子特征吸收线，实现高灵敏、高分辨率检测。
-
涡度协方差法：通过分析垂直风速与气体浓度瞬时变化的协方差，推算单位时间单位面积的通量。
六、功能特点
-
支持CO₂、CH₄双组分同步监测。
-
精度高、响应快，适应恶劣户外环境。
-
可搭配气象传感器实现通量估算。
-
支持4G、WiFi、有线等多种通信方式。
-
云端平台可视化，提供多维度排放分析。
-
具备故障自检、远程升级、断点续传功能。
-
模块化设计，便于部署在排气筒、厂区、农场等场景。
-
与碳足迹、碳交易、碳资产管理平台打通数据。
七、硬件清单
-
CO₂气体传感器模块（NDIR或TDLAS）
-
CH₄激光气体传感器模块（TDLAS）
-
气象五参数模块（风速、风向、温湿度、气压）
-
数据采集器或边缘计算终端
-
通讯网关（4G/以太网）
-
室外防护箱（IP65）
-
太阳能供电+蓄电池系统（可选）
-
可选配摄像头监控气体泄漏点或扩散路径
八、硬件参数（示例）
-
CO₂量程：0–5000 ppm，分辨率：1 ppm，精度：±3%FS
-
CH₄量程：0–10000 ppm，分辨率：1 ppm，精度：±2%FS
-
响应时间T90：≤15秒
-
通量估算：支持涡度协方差或风廓线法
-
工作温度：-40℃~+70℃，湿度0-100%RH
-
防护等级：IP65及以上
-
通讯接口：RS485、MODBUS、4G、NB-IoT、MQTT
九、方案实现
-
监测点布设：在烟囱、车间、储罐、管道、养殖棚、沼气池等重点排放源部署探头。
-
系统集成：连接传感器、通讯模块和供电单元，部署边缘数据处理模块。
-
通量估算：安装气象传感器，实现气体通量自动推算。
-
数据对接：接入企业碳管理系统或环保部门平台，支持历史数据查询和统计分析。
-
自动报警：超阈值排放触发报警推送与控制联动。
十、数据分析
-
实时排放浓度图、趋势曲线、热力图展示
-
排放日均、月均、年均值及最大/最小值统计
-
排放总量核算与碳因子换算
-
异常排放检测、频次分析、事件记录
-
支持碳资产管理：生成碳排放台账、碳足迹报告
十一、预警决策
-
系统可设多级报警阈值
-
实现本地声光报警+远程APP/短信/邮件通知
-
异常排放可联动治理设备（如增压风机、冷却系统、燃烧控制等）
-
平台分析结果可辅助排放控制策略制定和工艺优化调整
十二、方案优点
-
支持高频、长周期连续监测，符合碳排放监管趋势
-
多技术融合提升测量精度与适用性
-
可在无供电/信号场所部署，适配多种排放环境
-
为碳资产核查、碳配额管理提供直接数据依据
-
提升企业碳排管控能力与低碳品牌形象
十三、应用领域
-
火电、钢铁、水泥、化工等高碳工业企业
-
垃圾填埋场、污水处理厂、沼气工程
-
畜禽养殖场、农田温室、大棚种植区
-
油气输送、天然气压缩站、加气站
-
碳交易企业、第三方核查机构、环保监管部门
十四、效益分析
-
降低碳排放罚款与碳配额超标风险
-
辅助低碳转型、ESG治理与绿色供应链构建
-
为企业参与碳交易与碳金融提供实时数据支撑
-
提升智能运维能力，降低运维成本
-
增强社会责任履行能力，助力绿色发展
十五、国标规范
-
GB/T 32151.1-2015 二氧化碳排放核算方法通则
-
HJ 38-2017 固定污染源排放烟气连续监测系统技术规范
-
HJ 1230-2021 温室气体排放源自动监测系统技术规范
-
ISO 14064-1:2018 温室气体—排放和移除量的量化与报告
-
IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories
十六、案例分享
在四川某大型天然气处理厂部署了CO₂/CH₄在线监测系统，通过TDLAS激光模块实现对各类排放设备的精准监控，并联动控制火炬排放和管网压力管理系统，年均甲烷逃逸减少20%以上，减少CO₂当量排放约850吨。该项目同时支撑企业完成了碳核查和碳足迹报告编制，成功纳入省级碳市场试点项目。
在四川某大型天然气处理厂部署了CO₂/CH₄在线监测系统，通过TDLAS激光模块实现对各类排放设备的精准监控，并联动控制火炬排放和管网压力管理系统，年均甲烷逃逸减少20%以上，减少CO₂当量排放约850吨。该项目同时支撑企业完成了碳核查和碳足迹报告编制，成功纳入省级碳市场试点项目。
上一篇：化工排放有害气体监测方案