期刊 | 无人机观测技术在大型焦化厂碳排放量评估中的应用

北京唯思德科技有限公司

2024/08/13 15:20

唯思德科技有限公司联合北京大学、江苏省苏州环境监测中心、江苏沙钢集团有限公司实施的大型焦化厂企业温室气体排放定量观测项目在国际知名专业期刊《Atmospheric Measurement Techniques》上成功发表。

文章题目为《Development of a continuous UAV-mounted air sampler and application to the quantification of CO2 and CH4 emissions from a major coking plant》，此文章的发表标志着北京唯思德科技的无人机温室气体监测系统从技术原理到监测数据在实际应用中得到了近一步的验证与认可。

文章节选

钢铁工业是全球温室气体（GHG）排放的主要贡献者之一，约占全球总GHG排放量7%。焦炭生产是钢铁制造过程中的一个重要环节，会产生CH₄和CO₂的排放。中国是世界上最大的焦炭生产国，2020年的焦炭产量为4.72×109吨。

文章基于一种新型硬件系统集成于大载荷无人机上，在监测目标区域完成三维空间轨迹飞行，用以测量即时CH₄和CO₂浓度等参数。该无人机监测系统，在中国最大的民营钢铁制造商沙钢集团的炼焦厂顺利完成主要烟囱温室气体浓度的原位监测，并获取一手数据。在温室气体排放速率的提取上，文章采用了唯思德科技自上而下排放量反演专利算法（TERRA）来进行处理，提取烟囱的CH₄和CO₂排放速率。

文章中通过使用唯思德科技的无人机温室气体监测系统，不仅量化了沙钢焦化厂生产线2个烟囱的碳排放量，同时还获取了集团炼焦厂重点烟囱温室气体排放量，并根据不同国际方法学进行比较验证，为温室气体排放监测与核算提供新的思路和方法，从而更精准的监测和量化了我国重点行业的温室气体排放数据，助力我国碳中和和未来减排计划。

钢铁工业是全球温室气体（GHG）排放的主要贡献者之一，占全球总GHG排放量的约7%。焦炭生产是钢铁制造过程中的一个重要环节，会产生CH₄和CO₂排放。

中国是世界上最大的焦炭生产国，2020年的焦炭产量为4.72×10⁹吨。中国焦炭生产的GHG排放报告是基于IPCC指南的Tier-1方法计算，该方法通过通用默认排放因子与焦炭生产量相乘来计算。一级方法是最简单和最不复杂的方法，需要更少的资源来收集必要的数据并评估温室气体排放量。目前基于UAV（无人机）测量的排放结果可以与物料平衡法、Tier-1排放因子法进行比较，可以阐明在甲烷排放情况下与Tier-1排放因子相关的不确定性。这一研究为无人机在环境监测和排放量化方面的应用提供了新的思路和方法，并强调了进一步研究和验证的必要性，以更准确地量化和监测工业排放。

本研究采用一种新型系统安装在大载荷无人机上，完成三维空间轨迹飞行，测量CO₂和CH₄等参数。无人机监测系统顺利完成在中国最大的民营钢铁制造商沙钢集团的主要炼焦厂烟囱原位监测，获取一手数据。新系统采用了自上而下的排放量反演算法（TERRA）来处理无人机数据，计算实时烟囱的CH₄和CO₂排放量。文中阐述：测量的沙钢焦化厂由两个焦炉电池组机组组成，每个电池组都有自己的烟囱。每个烟囱每小时生产127.8吨焦碳，因此在无人机测量期间，两个电池组之间总计每小时生产255.6吨焦碳，焦炭产率为78.5 %。物料平衡分析显示，在整个炼焦过程中，二氧化碳排放为103±32t/h。相比之下，本研究获得的基于无人机测量系统的排放量为110±18t/h，这与物料平衡分析的二氧化碳排放速率一致。相比之下，将IPCC默认排放因子与沙钢焦化厂的焦炭产量相乘，焦化生产的排放率为143t/h，比基于物料平衡的结果高约39%，比基于无人机的结果高30%。这表明，IPCC的默认排放因子对这个特殊的焦化厂来说太高了。

文章中近一步将这些排放结果与高斯反演方法和碳物料平衡方法的排放结果进行了比较，表明不同方法之间具有良好的一致性。

文中对比多种工业生产过程中CH₄和CO₂排放的计算方法，指出无人机技术进行排放验证与基于IPCC的排放估计值进行比较的可行性，有助于评估排放估计的准确性，并为改进排放管理和减少温室气体排放提供一种全新方法。

产品链接

WSD-FLY机载高精度温室气体监测系统

北京唯思德科技有限公司致力于温室气体和碳监测领域工作，为国家双碳目标路径规划和行业减排措施制定提供科学方法支撑和多元化的解决方案，聚焦碳达峰、碳中和的新战略新任务，构建大气环境排放温室气体综合监测体系。唯思德科技制定了多尺度，多维度，多碳源监测体系，实现温室气体排放量可测量、可报告、可核实的需求，开创性推出WSD-FLY机载高精度温室气体监测系统解决方案，该系统采用质量平衡算法构建TERRA模型，结合移动监测数据匹配算法模型，计算出源排放量。可测量源的面积从10x10m2到1000x1000m2（在特定的气象条件下，可以测量更大的面源）排放量。

特点优势