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南环院自主研发复杂流场二氧化碳监测系统通过验收,精度远超行业标准

南环院自主研发复杂流场二氧化碳监测系统通过验收,精度远超行业标准 国能南环院之声
2023-04-07
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导读:风好正扬帆 “碳”“测”谱新篇





  风好正扬帆 
“碳”“测”谱新篇

2020年,生态环境部开展二氧化碳排放连续监测试点,探索建立重点排放单位温室气体排放源监测的技术和管理体系。

2021年,生态环境部对22个省份400多家火电厂开展了碳排放报告质量专项监督帮扶,解决碳排放数据失真、失信一系列问题。

2022年,生态环境部印发《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》,强调要“组织开展重点排放单位碳排放数据质量管理相关能力建设,提升碳排放数据质量水平”。国家碳达峰碳中和工作领导小组办公室召开电视电话会议,强调数据质量是碳市场的生命线,严厉打击数据造假行为,维护碳市场公平公正,推进碳市场健康有序发展。

至此,二氧化碳在线监测工作蓄势待发。


征程万里风正劲,策马扬鞭自奋蹄

为积极响应国家号召,确保“双碳”目标如期实现,2022年4月28日,集团公司发文将电科院列入碳服务专业化单位名录,要求电科院做好碳排放在线监测装置的研发与推广工作。

作为碳业务的先驱,电科院环保院闻令而动,依托“奋进十四五”党员示范岗迅速成立了碳排放监测技术攻关团队,专题研发火电厂二氧化碳排放连续监测技术及产品,保障碳排放连续监测技术水平及产品质量。

一直以来,因烟气流场不均匀导致烟气流量和二氧化碳浓度监测数据稳定性和真实性较差的问题,成为制约碳排放管理水平提升的瓶颈。环保院发挥自身在流场优化研究、仪器设备开发、工程设计与施工等方面的优势,依托生态环境部污染物模拟重点实验室亚洲最大民用风洞实验室,建立烟气流量连续监测冷态实证平台,运用多点皮托管流量计、矩阵流量计、多声道超声波流量计等不同测量原理的仪器设备开展试验研究,掌握不同类型流量计对不同机组类型、烟道结构等复杂条件适应性的变化规律,开发出基于复杂流场环境的新型二氧化碳连续监测系统——NEPRICD-2000型二氧化碳监测系统,采用直接抽取法进行采样,能够实时、自动、精准获取二氧化碳浓度和烟气流量,有效提升了火电厂碳排放监测水平和数据质量,为集团公司乃至电力行业的碳排放数据监测提供了新的技术选择,为保证碳资产公平公正交易保驾护航。

技术攻关团队在NEPRICD-2000型二氧化碳监测系统开发过程中,形成了“碳资产监测装置及碳资产监测系统”等3项发明专利,并实现科技成果转化1800余万元。



行之力则知愈进,知之深则行愈达

实践是检验真理的唯一标准。技术攻关团队深知,只有将新系统真正应用于火电厂的机组,才能及时查缺补漏,确保系统长久有效运行。

2022年11月9日,NEPRICD-2000型二氧化碳监测系统在霍州电厂#1机组开始试运行,试运行期间,项目组成员们既激动又忐忑:霍州电厂烟囱入口烟道直段距离小,其中#1机组速度场分布系数0.378,#2机组速度场分布系数0.465,远高于速度场系数标准值0.15,烟道流场分布极不均匀,烟气流量精准计量难度大。“虽然对自己团队研发的系统有信心,但在比对监测结果未出之前,整个项目组的心都是悬着的。”研发团队负责人马修元博士说道。

2022年11月16日,好消息传来!168小时试运行顺利通过!系统投运后,整体运行情况稳定,各项性能指标均满足技术要求,测量精度高、范围广。经第三方现场性能比对测试,#1、#2机组烟气流量相对误差分别为1.01%、-2.80%,二氧化碳连续排放检测系统示值相对误差分别介于-1.06%~0.22%和-0.87%~-0.45%之间,均远高于《火电厂烟气二氧化碳排放连续监测技术规范》中6%和±5%的要求。霍州电厂碳监测科技项目实现烟气流量测量精度提高20%以上,碳排放通量相对准确度小于10%的预期目标,为集团公司二氧化碳排放精准计量积累了宝贵经验。系统在霍州电厂顺利试行标志着由环保院牵头的江苏省“双碳”平台科技项目研究成果在火电行业转化应用实现了“开门红”,也标志着集团公司碳排放数据可信体系构建与应用的首个项目成功落地。






千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金

欲验真金,还需火炼。通过了试运行的第一道关卡,还需要接受中国环境监测总站的复检。2023年3月8日,中国环境监测总站毛玉如副站长带队赴江苏公司泰州电厂检查NEPRICD-2000型二氧化碳监测系统总站复检工作,电科院副总经理、俄罗斯自然科学院外籍院士朱法华亲自陪同,对泰州电厂二氧化碳排放连续监测系统进行了现场评审。

NEPRICD-2000型二氧化碳连续监测系统于2020年在泰州电厂#4机组进行了示范应用,2021年被选为集团公司碳监测试点机组之一。系统于2022年7月进行了产品认证,2022年10月通过了中国环境监测总站的适用性监测。泰州电厂#4机组碳监测系统安装于烟囱总排口60米平台处,烟气流场分布极不均匀,NEPRICD-2000型二氧化碳连续监测系统采用多点皮托管流量计进行流量测量,有效解决了烟气流量测不准的技术难题,大大提高了碳排放计量精度。2022年泰州电厂#4机组碳监测试点比对结果显示,碳核算与碳监测最小偏差小于2%,实现了碳监测精准计量新突破。

调研组领导及随行专家对该系统给予了高度评价和认可,一致认为该系统功能丰富、操作便捷,适用范围广、监测精度高,能够有效提升电厂碳排放监测数据的实时性、完整性和准确性。二氧化碳排放连续监测系统复检工作的顺利完成,是环保院二氧化碳在线监测工作取得的重大进展,为积极服务国家“双碳”战略,助力集团公司收集碳排放数据、加强碳排放管理提供了有力支撑,为后续在全集团火电厂的推广和应用奠定了基础。






百舸争流千帆竞,攻坚克难奋者先

系统的成功研制和试行只是漫漫征程第一步,应用和推广才是最终目标。2022年12月30日,刘国跃董事长在集团公司四季度安全生产委员会会议暨生态环境保护工作领导小组会议上讲话时强调,要“全面加强火电二氧化碳排放在线监测,力争年底实现全覆盖”。

二氧化碳连续监测项目是集团公司响应国家“扩大火电行业碳监测试点范围”要求,交由环保院负责实施的一项重要任务,也是环保院紧跟集团公司“双碳”目标,继打造国内首个省级“双碳”平台、开展碳排放数据质量专项监察帮扶之后,承担的又一项重要使命,更是环保院构建新发展格局、实现高质量发展所逢的重大机遇。环保院结合前期试点机组技术应用情况,统筹研究,编制完成《国家能源集团火电机组二氧化碳连续监测改造项目实施方案》,并依据“一厂一策”原则,有针对性地组织开展方案设计和项目实施。

自二氧化碳连续监测试点工作启动以来,疫情冲击和冬季、“两会”保供等给项目施工带来了重重困难。环保院人不惧挑战、迎难而上,成立技术攻关团队,统筹谋划方案制订、人员调配和项目实施,协同推进安全管理、设备供货和整体安装,因地制宜、因厂施策,从设备选型到整体安装,从送电调试到带负荷运转,始终坚持安全高标准、技术高水平、安装高质量,克服现场新增流量计安装难度大等诸多因素,全面协调推进具备条件的企业开展项目试点。截至3月份,集团公司在京津冀地区的首台二氧化碳在线监测设备在定州电厂进入带负荷运转,同时在河北沧东电厂#1机组圆满完成冷态投运,实现了里程碑式突破。






自2022年跻身“双碳”赛道以来,环保院紧紧围绕“十四五”发展规划,立足集团公司“双碳”目标以及构建“新型能源电力体系”的总体要求,集中优势兵力,抢抓机遇、勇担使命,在新能源服务、综合能源服务、生态环保等方面不断取得新突破,持续打造环保院一流业务品牌。环保院在现有成果的基础上进行技术总结,继续加强碳监测精准计量技术优化升级,进一步提出复杂流场环境下适用于不同机组的二氧化碳连续监测系统及相关技术方案,建立起基于各类关键影响因素的设备选型及监测点位设置数据库,形成完备的二氧化碳连续监测标准体系,为集团公司碳监测业务提供可靠技术保障。






国电环境保护研究院有限公司党建工作部
文/刘莉莉、马修
辑 /苏  莹
校对 /左  漪









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