火力发电厂碳计量技术在能源转型中的作用与价值

前言：全球气候面临前所未有的困境，各国家纷纷下定决心要降低自身温室气体的排放。火力发电厂是碳排放的大户，无论是占绝对优势比例的煤电厂还是代表着未来发展方向的气电厂都是重要的一环。随着电力系统向低碳方向发展以及核电占比不断提升，火电逐渐转为辅助服务功能，但是仍然不能忽视火电机组在我国能源体系中的重要作用。碳计量技术可以用于完成火力发电厂碳排数据监测与报告工作，并且可以通过控制发电企业的减排量从而达到降低企业能源消耗，提高能源利用效率的目的。为此有必要研究火力发电厂碳计量技术在能源转型方面的应用价值[1]。

一、火力发电厂碳计量技术的现状

（一）碳排放监测技术

1 在线监测设备及其工作原理

火力发电厂碳排放监测主要是利用在线监测设备完成，将此类设备安装于烟囱或排放口处，在线监测设备常用的有红外光谱法、电化学法及激光吸收光谱法等，利用在线监测设备可以做到实时分析排放气体中CO2 浓度，进而达到快速准确获取排放数据的目的，例如，红外光谱法是采用气体对于某一特定波长的红外光具有选择性的吸收的特点，采用不同物质具有不同的谱图的特性，经过仪器采集后转化为二氧化碳浓度值。电化学法就是利用气体的浓度变化会引起电流变化的原理。在此基础上实现对火力发电厂碳排放量的把握，并及时的处理碳排放超标的问题，保证符合国家法律法规的规定。

2 监测数据的准确性与可靠性

碳计量技术需要满足监测数据准确、可靠的要求。为保证监测数据准确，应定期对监测设备进行校准，修正由于设备老化或者环境变化而产生的测量误差；监测系统还应该具有较高的灵敏度及较快的响应速度，能对各种排放变动进行及时的反映。此外还可以综合利用多类监测技术来进行联合监测，以保障监测数据的可靠性。比如，在利用化学分析方法的同时引入物理监测手段进行互相印证，对于重要对象可以在利用测点上传输的数据的基础上再用手工监测值相互参照来检验等。

（二）数据采集与分析

1 数据采集系统的构成

一般的数据采集系统是由传感器、数据采集器以及数据存储装置所构成，传感器会采集碳排放情况并将数据传送给数据采集器，再由数据采集器完成数据的初步处理与筛选，然后把有价值的信息传送给数据库中存储。现阶段，很多数据采集系统都可以借助于物联网技术实施远程监测工作，这样做的目的是保证数据采集工作的及时性和精确度。系统的功能设计需要注重信息的准确性和完整性，防止因各种原因导致数据丢失或是被篡改的现象出现。

2 数据分析方法与工具

数据分析是碳计量技术中不可缺少的内容，常用的方法包括统计分析、回归分析及机器学习等，通过数据分析得到的历史排放数据可用于评价不同条件下的碳排放水平，并可用于挖掘排放趋势和预测未来的排放量；很多火力发电厂还会借助专门的数据分析软件并结合可视化的方法来辅助决策者了解大量的复杂的数据信息，以便于决策者及时做出判断和决定，也为后面的优化提供依据的同时也可以方便合规性报告的编制。

（三）碳排放报告机制

1 报告内容与格式

火力发电厂碳排放报告需包含产生量、监测结果及设备运行状态等内容，符合国家或地方的相关规定标准，按模板进行报告编制工作，有利于提高其报告的直观性和可读性，并且可以将各个电厂之间进行比较。碳排放报告中所涉及的碳排放源、计算方法、监测设备状态等都需要详尽的表述，供审核人员进行参考[2]。

2 合规性与透明度

合规性是火力发电厂碳排放报告机制的基础。由于世界各国对碳排放进行了越来越严格的管控，所以为了不影响生产进度或者造成经济损失，要保证自己生产的碳排放数据完全符合规定。其次就是公开性和透明性是获得社会大众认可的一个重要因素，定时公开自己所排放的碳数据，让大众看到自己工作的有效性，并为自己的环境保护行为点赞，树立良好的企业形象和社会责任。

二、碳计量技术对火力发电厂的作用

（一）提升碳排放管理的精确性

碳计量技术为火电电厂碳排放管理带来准确性的提升，通过对在线监测数据的实时采集获取火电厂燃烧排烟中含有的CO等温室气体的排放量，利用碳排放数据本身、精细算法及模型可以实现对火电厂碳排放的数据跟踪，发现碳排放的异常波动因素，及时调节相关参数，做到对碳排放精细化管理。根据定期维护火电厂在线监测数据的要求，做好相应的数据校准工作，保证火电厂数据信息符合要求，使火电厂更加透明化、科学化、规范化以及专业化，以达到碳排放的相关标准，减少碳排放，响应国家环保政策法规要求。

（二）支持政策合规与市场交易

因为各国对碳排放都在加强监管，因此火力发电厂需要遵循越来越多的政策法规规定，而碳计量技术能给火力发电厂提供合规的管理措施，使得火力发电厂能够达到国内或者地方的要求，并且碳计量能够为火力发电厂参与碳交易提供碳排放的数据信息，同时也方便火力发电厂去制定碳管理的办法，利用碳管理获取经济效益，减少火力发电厂的成本投入，提高竞争力。

（三）促进设备运营优化与能效提升

碳计量技术除可以用来监测碳排放外，还可以为设备的使用和运维提供优化建议，在对碳排放数据进行分析后，可以根据发电机组的不同情况找出机组运行的薄弱点，并有针对性地给出运行调整建议。比如：火电企业可以根据机组当前工况下的燃料配比情况、炉膛内燃烧情况等做出优化调整，从而提升能量的转化率，降低能耗，带来更好的经济效益与环保效益。

三、碳计量技术在能源转型中的价值

（一）促进可再生能源的替代

在全球能源转型下，火力发电厂面临可再生能源的竞争。利用碳计量技术，可让火力发电厂衡量自身的碳排量大小及设定出减排目标，在某种程度上，有利于增强火力发电厂的竞争力，替代部分可再生能源。由于火力发电厂可通过碳排放管理体系降低自身碳排放量，逐渐减少对于化石燃料的消耗，在一定程度上可以使更多可再生能源被使用上[3]。

（二）降低温室气体排放

碳计量有助于降低火力发电厂温室气体排放量，并对火电厂异常的排放行为进行监控与管理，及时发现并纠正超排行为；同时，对火电厂碳排放情况开展持续监测与分析工作也有利于为火电厂提供科学合理的发展方案，从而让火电厂更好地承担起能源绿色发展的责任，从而实现碳排放达标。

（三）支持循环经济与可持续发展

碳计量技术是促进火力发电厂开展循环经济的重要手段，延长生产设备使用年限、提高资源利用率可达到节能减排的目的，减少了废料排放量、节省了资源，有利于促进资源循环使用，并且符合可持续发展理念，可以使火力发电厂在未来绿色经济的发展中有新的契机。采取良好的碳管方式，一方面有利于保证经济效益；另一方面可以助力火力发电厂积极应对气候变化，以积极的态度参与到生态文明的建设当中来。

结语：火力发电厂碳计量技术是能源转型的重要依托，精确开展碳排放的检测与管理有利于碳排放总量的有效控制，也为碳中和目标提供数据保障，在建设新型电力系统上起到一定的推动作用。虽然目前受到技术和政策等多种因素的影响，但是由于现在智能化、数字化的技术进一步地得到普及和发展，火力发电厂碳计量技术的发展空间依然很大。我们积极推动碳计量技术的应用与发展有利于促进火力发电厂的持续发展，并为全球气候问题贡献力量。同时随着我们加大对于碳计量技术研发与推广的投资力度，有助于火力发电厂更好的适应能源转型的趋势，创造属于火力发电厂绿色、低碳的美好明天。

参考文献：

[1]赵凯峰.优化能源计量服务 推动经济转型升级[C]//2013 年江苏省计量测试学会学术会议.2013,67(23):67-68.

[2]马娇.中国新能源企业技术创新与能源价格间关系的实证研究[J].江西电力职业技术学院学报, 2019, 32(71):010-011.

[3]赵凯峰.优化能源计量服务 推动经济转型升级[C]//2013 年江苏省计量测试学会学术会议.2018,78(43):78-79.