碳中和，为环境监测气体传感市场打开新的增长空间
2021-10-10 16:03:50   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，近日朋友圈频现拉闸限电、停工停产放大假的消息，东北部分地区还出现了城市大规模停电，甚至马路上路灯、红绿灯都停电造成大面积拥堵……除了网民热议的“齐纨鲁缟、防通胀、大国博弈”等等“一盘盘大棋”，表面最直接的原因就是“能耗双控”，能耗双控是指对能源消费强度和总量的双控制。

2020年9月，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳（CO₂）排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”近日，国家发展改革委印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》，明确了新时期做好能耗双控工作的总体要求和主要目标，明确了做好能耗双控工作对实现碳达峰、碳中和的重要意义。因此，为了完成降低能耗指标，部分不达标的地区被点名，各地方政府为了完成指标拉闸限电，令限产停工升级。

所谓碳中和（Carbon Neutrality），是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的CO₂排放，实现CO₂的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后，进入平稳下降阶段。

迈向碳中和的第一步，CO₂碳排放监测

根据《京都议定书》以及生态环境部发布的《碳排放权交易管理办法（试行）》，温室气体包括二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟烃（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF₆）和三氟化氮（NF₃） 等7种气体。

摸排以CO₂为代表的温室气体排放源并测定排放量是实现碳排放管理的第一步。目前国际上主要有两种监测温室气体排放量的方法：核算法和测量法。核算法，是通过活动数据、排放因子计算CO₂排放量，准确度较低；测量法，主要指使用连续排放监测系统（Continuous Emission Monitoring System, CEMS），对CO₂排放量直接进行监测，直接测量烟气流速、CO₂浓度和湿度等，结果准确性相对更高。

CO₂连续排放监测系统（CEMS）

目前，我国的碳排放监测主要采取物料核算法，美国主要使用CEMS方法，而欧盟则是核算法和CEMS兼具。随着我国碳排放监测制度的完善，预计使用CEMS监测CO₂等温室气体排放的占比将逐步提升。

我国碳排放主要来自煤炭、电力及热力等能源生产行业。2021年1月底，南方电网发布《火力发电企业二氧化碳排放在线监测技术要求》，填补了我国碳排放在线监测领域相关标准空白，为国家实现“十四五”期间碳控排目标及考核提供客观依据和数据支撑。

CEMS系统主要包括气体取样和条件控制系统、气体监测和分析系统、数据采集和控制系统等。由于连续监测方法能够实时、自动地监测固定排放源温室气体排放量，无需对多种燃料类型的排放量进行区分和单独核算，具有数据显示更加直观、操作简便等特点。该方法在国际上已有较成熟的应用，而在我国的应用尚在摸索阶段。

2012年，中国出现第一家采用CEMS监测温室气体排放量的电厂。到目前为止，只有少数发电企业在烟气管道上安装了CEMS来直接监测温室气体排放。据悉，中国大部分电厂都安装了用以监测SO₂、NOx等传统气态污染物的CEMS，只需增加一个CO₂浓度监测模块，就可以确定温室气体排放量。

Gasmet采用FTIR分析仪的连续排放监测系统（CEMS II e）

温室气体CEMS系统中包含用于测量多种温室气体的气体分析仪以及流速、温度、湿度等关键测量组件。目前，CEMS系统中的CO₂主流检测方案为傅里叶变换光谱仪（FTIR）或非色散红外光谱仪（NDIR）。其它温室气体的测量还采用光声红外光谱法、脉冲荧光法、化学发光法、紫外吸收法等。

环境CO₂浓度监测不容忽视

除了使全球变暖的温室效应，人们往往容易忽视环境CO₂浓度对人体健康带来的危害。人体对空气中CO₂的增长非常敏感，CO₂含量每增加0.5%会导致人体的明显反映。当环境CO₂的浓度达到1000 ppm时，人体会感到沉闷，注意力开始不集中，心悸；环境CO₂浓度达到1500~2000 ppm时，人体会感到气喘、头痛、眩晕，而两个人在密闭的卧室里睡一个晚上，CO₂浓度就很容易达到2000 ppm；当环境CO₂浓度达到5000 ppm时，人体可能造成缺氧、昏迷、脑损伤甚至死亡。

环境CO₂浓度对人体健康的危害

随着人们生活水平和健康意识的不断提高，我们需要利用CO₂气体传感器实时掌握环境CO₂浓度，再根据监测结果采取相应的通风措施。因此，工农业生产环境、汽车排放和舒适性应用以及建筑供暖通风与空气调节（HVAC）等应用对CO₂气体传感器提出了小型化、低功耗、选择性好、智能化的需求，以提供连续、可靠且高精度的环境气体监测。

Airthings推出的商用CO₂监测系列产品，可通过电池供电的无线传感器，为用户提供远程、可视化室内CO₂等空气质量监控

微机电系统（MEMS）等微纳制造技术为气体传感器的小型化打开了大门，也扩展了气体传感器的消费类应用，使得气体传感与检测技术在人们日常生活中快速普及。例如，英飞凌（Infineon）凭借创新的光声光谱（PAS）技术和MEMS麦克风进军气体传感器市场，实现精确、实时地CO₂监测。此外，四方光电采用NDIR热电堆红外技术开发的民用/车载扩散式CO₂传感器，可以用于绿色建筑和智能座舱中的HVAC控制，确保在舒适安全条件下的节能减排，通过智能化（Smart HVAC）降低建筑和车辆的碳足迹。

随着气体传感器进一步的微型化、功能化、智能化以及物联网应用的高速发展，环境气体监测应用将逐步扩大到智能家居、可穿戴设备、智能移动终端以及医疗领域，据英国知名研究公司IDTechEx预测，到2030年，全球环境气体传感器市场规模将超过38亿美元。

2020年~2030年按应用细分的环境气体传感器市场预测

来源：《环境气体传感器技术及市场趋势-2020版》

在此背景下，麦姆斯咨询精心策划了“第37期‘见微知著’培训课程：气体传感与检测技术”，课程主要内容包括：（1）气体传感器与人工嗅觉；（2）电化学气体传感器和光离子化（PID）气体传感器；（3）空气污染物敏感材料及谐振式气体传感器；（4）量子点气体传感器与集成技术；（5）MEMS MOx气体传感器及其阵列；（6）MEMS气相色谱分析传感技术；（7）微型红外气体传感器；（8）微型集成式气体传感器；（9）电化学气体传感器及人体呼气分析。

欲了解更多课程介绍，请参考：

第37期“见微知著”培训课程：气体传感与检测技术