0 引言
中国碳市场将于2020 年进入全面实施阶段，连续排放监测系统（continuous emission monitoringsystem，CEMS）对火电厂碳排放的实时监测能够为碳交易提供准确、完整、及时的数据。数据的质量既关系到单个企业的排放情况、行业整体排放水平及减排效果的客观真实性，又关系到碳市场的建设、交易履约和稳定运行。因此，CEMS 的质量保证尤为重要。严格的标准、完善的法律框架及先进的技术为欧盟在CEMS 质量保证体系建设方面打下坚实基础，中国应借鉴其经验，建立完善的质量保证体系，推动碳市场发展。
1 中国现行火电行业二氧化碳排放核算方法
目前，国际上有2 种监测火电厂温室气体排放量的方法， 即核算法和测量法。基于“ 十二五”时期提出的碳市场交易体系建设要求、电厂建设的硬件条件及仪器制造的客观水平，2013 年国家发展和改革委员会发布了《发电行业温室气体排放核算方法与报告指南》，规定电力行业温室气体监测采用核算法中的排放因子法。该方法通过活动数据（ 包括燃料消耗量、燃料发热量、原材料使用量等）、排放因子（包括单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等）计算CO2 排放量，为中国建设碳排放监测体系打牢基础。通过近几年的研究表明，随着监测体系的完善、技术的发展，使用CEMS 方法进行测量可以提供更加精准的数据，能够更好地弥补因子法中人为干扰多、误差较大、成本高等缺点，为数据质量提供更多的保障。
使用CEMS 对火电厂CO2 排放量进行监测，只需直接测量烟气流速、CO2 浓度和湿度等参数即可得到排放量，数据准确度大大提高，方法直接、简单，优势明显。与此同时，中国火电厂基本已安装了CEMS，具备使用CEMS 对CO2 排放量进行监测的基础，建立完善的在线监测质量保证体系对推动中国碳市场具有积极意义。
2 欧盟火电二氧化碳在线监测系统质量保证经验
2.1 监测范围与方法
欧盟委员会自2005 年启动欧盟碳排放交易系统（European Union emission trading scheme，EUETS)，正式开展监测CO2 排放量。监测范围覆盖欧盟28 个成员国和冰岛、挪威、列支敦士登3 个欧洲国家总计超过1 万家的能源企业，涉及欧盟CO2 排放总量的50%。其中，火电企业中规模超过20 MW 的机组在2 0 0 5 — 2 0 0 7 年的EU ETS第1 阶段就已纳入管控范围。采用的监测方法包括核算法和利用CEMS 开展的实测法，目前22 个欧洲国家中大约有140 台机组采用实测法。
2.2 法规标准体系
为保证EU ETS 的正式运行，欧盟形成了一套“指令–规范–标准”的系统性管理模式。2003 年颁布的《2003/87 号指令》（Directive 2003/87）对温室气体进行全面管理，该指令包括监测方法的说明、质量控制总体原则。在总体原则基础上，制定了专门的指南、条例，具体指导CO2 监测质量保证的实施。质量保证体系的所有环节使用的方法同一依据欧盟标准、国际标准化组织（ISO）标准和行业最佳实用导则。整个过程中涉及的法律法规和标准见表1。
随着监测技术的不断进步，根据实施过程中遇到的状况，欧盟委员会及时调整、充实、完善条例和法规。《温室气体排放核算与报告指南》（monitoring and reporting guidelines，MRG，包括MRG2004 和MRG2007）历经2 个阶段的调整，从MRG2004 修正形成MRG2007。2012 年，欧盟第3 阶段出台了《监测及报告条例》（monitoring andreporting regulation， MRR） 和《认证及审核条例》（AVR）2 项新的规则，形成监测、报告、验证（mnitoring、reporting、verification）体系。至此，2 项法规替代《2003/87 号指令》和MRG，在欧盟初步形成了质量保证体系。以上3 个阶段分别从提出质量控制概念、完善具体要求以及细化管理这3 个角度完成了质量控制体系的建设，更加明确了CEMS 在CO2 排放监测的地位。第1 阶段引入了数据质量等级的概念，提出在能够证明监测系统的数据质量高于核算的前提下可采用CEMS 进行监测。第2 阶段完善了质量控制和质量保证的要求；根据机组类型和排放量进行分类细化，规定了不同的数据质量等级；增加了对数据不确定性分析的审核步骤。第3 阶段不再需要证明CEMS 的数据质量等级高于核算法，同时增加了数据不确定性分析和风险评估的要求。
2.3 质量保证要求
欧盟的质量控制主要执行EN 14181《固定源排放―自动测量系统的质量保证》，此标准是欧洲标准化委员会有史以来制定的最重要、要求最高的标准之一，此标准奠定了欧盟CEMS 质量保证体系的基础，对监管机构、设备制造商和流程运营商提出了更高的要求。标准执行初期，存在内容繁复，不易操作的问题。为了让标准快速实施，欧盟各成员国根据新电厂和现有电厂的排放水平、燃烧技术、电厂类型、燃料类型编制指导性文件，对4 个级别的质量保证分别做了简单、明确的说明，包括测试时间、频率、主管部门和对应的相关标准。通过指导，操作人员能够快速掌握质量保证程序，确保计量设备的正常校准、调整和校验，保证数据质量。
2.4 指标数据的分级管理
欧盟对CEMS 需达到的数据质量要求做了明确规定， 选取不确定度作为反映数据质量的指标，同时根据电厂年度CO2 排放量对数据质量分级管理。
国际上反映数据质量的常用参数有精度、准确度和不确定度3 种。不确定度综合了精度和准确度2 个概念，既能反映数据的真实性又考虑了其可重复性。
考虑到监测成本和数据质量的必要性，按年度CO2 排放量确定数据质量的层级。数据质量等级共分为4 级，排放量越少层级越低，数据质量要求也越低。在确保数据达标的情况下尽力减少企业的成本。表2 给出了各层级数据允许的最大不确定度。
2.5 数据质量的持续管控
欧盟的质量控制共包含3 个质量保证级别（quality assurance levels，QAL）和1 个年度监视测试（annual surveillance test，AST），从仪器的安装到年度的检测， 欧盟对数据进行持续性把控，确保数据质量始终处于规定的不确定度范围内， 及时调整仪器， 减少系统误差。各质量保证级别测试时间、频率、主管部门和相关标准见表3。
CEMS 安装前进行适用性评估，保证安装后仪器性能正常、稳定、连续、准确地上传数据。适用性试验包括实验室测试和至少3 个月的现场测试。实验室测试的目的是确保受控条件下仪器满足相关性能要求，现场适用性检测确保仪器的稳定性、工作的连续性以及在现实苛刻工况中的技术性能。检测的主要性能指标包括仪器反应指标（ 响应时间、零点、量程点的重复性标准偏差）、环境影响指标（温度、样气压力、电压变化、振动、干扰物交叉敏感度的影响）、实验室和现场条件拟合指标（ 线性、零点和量程的漂移、现场条件下的再现性）等。
安装后或监测数据偏离监测准确范围时需要进行QAL2 评估，此项评估的目的一是确定仪器功能持续性正常，二是校准和验证仪器，及时调整仪器，减少系统误差。经过国家认证的实验室负责评估，将监测数据与一系列使用已批准的标准参考方法（standard reference method, SRM）进行的测量结果进行比较[12]，根据结果评估校准。
正常运行的过程中，为确保运行的CEMS 数据质量持续稳定，CEMS 质量保证程序包括QAL3和年度监视测试（AST）两部分。通常情况下，QAL3使用质量控制图对CEMS 周期性零点和跨距检查的结果进行评估，预测仪器失控的可能，从而对CEMS 进行调整或运营维护。每年定期由认可的验室依照EN14181 开展AST，此测试是对仪器校准功能可变性和有效性的测试，以证明仪器设备功能完备、性能有效，校准功能没有发生改变。
2.6 中立性和客观性要求
为保证CEMS 系统建设和运营维护的中立性和客观性，欧盟层面规定第三方核查机构应独立于运营商；同时，要建立起一套申请、建设、实施和维护的标准流程，定期检测核查人员的绩效情况，以确保核查人员的能力保持一定水平并实现稳定提升。除此以外，成员国层面要建立技术人员认证机构，定期对技术人员进行测评。
3 启示与建议
中国碳市场即将全面实施，CEMS 质量控制体系的建设任重而道远， 应基于国情、借鉴经验、尽早规划安排，形成具有中国特色的质量控制体系。针对中国质量控制体系的建设提出以下建议。
（1）借鉴欧盟经验，加强火电厂CO2 排放在线监测法规标准体系建设。
shou先，明确CO2 在线监测技术的法律地位。中国现行获取CO2 排放数据的方法仅有核算法，考虑到在线监测CO2 技术成熟可行，且参考欧盟关于在线监测CO2 的政策经验，建议在推进中国碳市场制度建设时应将在线监测技术纳入其中。
其次，完善中国火电厂CO2 排放在线监测的技术标准及配套政策。当前，针对CO2 在线监测的基本技术规定仅有HJ 75—2017《固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测技术规范》、H J 7 6 — 2 0 1 7《固定污染源（SO2、NOx、颗粒物） 排放连续监测系统技术要求及检测方法》和HJ 870—2017《固定污染源废气二氧化碳的测定非分散红外吸收法》，缺乏监测校验、奖惩规定等技术细节有关内容，无法支撑该方法有效实施。建议将火电厂CO2 排放在线监测方法列入国家环境标准管理计划，在国家、行业层面上尽快制定支撑性技术标准，对火电厂CO2 在线监测从安装、运营维护、监管、数据处理等方面进行详细规定，打牢法律依据和标准基础。
（2）充分利用现有CEMS 建设、管理基础，降低CO2 排放监测成本。
在中国广泛利用CEMS 监测大气污染物的基础上，利用现有在线监测系统的安装条件可以较为便捷地增设CO2 监测模块，可大大减少软硬件投资。同时，根据CO2 监测特点，在建立、完善相关质量控制体系时， 优化碳市场监管程序与CEMS 质量控制程序中诸如核查、监管等交叉部分的管控，提高效率、降低运行成本，减少不必
要的监管步骤和行政管理开支。
（3）充分利用自动数据处理工具，实现数据自动化质量控制。
充分利用质量控制图等质控工具， 开发简单、便捷的自动化数据校准工具、现场校核工具，减少仪器人工维修成本和审核成本，在有效预防系统故障的同时减轻企业负担，便于管理，达到低成本实现质量控制的目标。
（4）建立质量可控的CO2 排放数据信息平台，纳入现行环保监管体系。
中国应形成同一要求的质量控制规范体系，建立火电企业“自行监测、实时报送”的行业、省级CO2 排放数据信息平台，数据准确形成同一规范，真实反映碳排放量的实际情况，有效减少
数据造假情况的发生，为建立健康的碳排放和碳交易市场提供有力技术支撑。若条件成熟，建议将火电厂CO2 在线监测和管理纳入环境监管系统，企业利用现有在线监测系统、平台报送数据，政府利用现有环境管理、执法队伍实现监管，既减轻企业负担，也减少环境行政管理成本。
4 结语
2020 年，中国将要正式启动碳市场，CO2 在线监测系统的数据质量对碳市场的建设至关重要。本文对欧盟火电厂CO2 排放在线监测系统质量保证体系进行了梳理和总结，中国应借鉴其经验，建立完善的质量保证体系，推动碳市场发展。
