六氟化硫溫室氣體減排應(yīng)對策略

徐霄筱　蘇鎮(zhèn)西　李依風(fēng)　陳英

【摘要】SF6是一種強(qiáng)效溫室氣體，我國大部分SF6氣體應(yīng)用于電力系統(tǒng)，隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，其有效的減排和管控對我國達(dá)成溫室氣體減排目標(biāo)有著重要意義。本文首先綜合論述和分析了現(xiàn)有國內(nèi)外SF6氣體減排技術(shù)手段、市場手段、管理手段的研究進(jìn)展及存在問題，再結(jié)合我國自身發(fā)展情況及電網(wǎng)SF6氣體應(yīng)用情況分別從技術(shù)、市場、管理三個層面給提出六氟化硫減排應(yīng)對策略。

【關(guān)鍵詞】六氟化硫；技術(shù)策略；市場策略；管理策略

1、前言

隨著國內(nèi)外對環(huán)境問題的重視，溫室氣體受到越來越多的關(guān)注。SF6氣體作為絕緣介質(zhì)被廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)中，其溫室效應(yīng)是CO2的23900倍。電氣設(shè)備中的SF6氣體還可能反應(yīng)生成有毒低氟化物，造成設(shè)備腐蝕或內(nèi)部絕緣材料劣化，導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能下降；長期接觸SF6氣體對操作人員的人身健康也存在著一定的安全隱患。因此，對SF6開展有效的減排和管控具有一定的社會效益、環(huán)保效益，對我國達(dá)成溫室氣體減排目標(biāo)有著重要意義。

隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，SF6的使用量越來越大，年排放量逐年增加。為有效應(yīng)對SF6氣體的減排需求，本文首先分析國內(nèi)外SF6氣體減排技術(shù)、市場、管理手段現(xiàn)狀及存在問題，再結(jié)合我國發(fā)展現(xiàn)狀分別從技術(shù)、市場、管理三個角度論述SF6氣體減排應(yīng)對策略。

2、SF6氣體減排現(xiàn)狀

2.1 SF6氣體減排技術(shù)手段

2.1.1 回收處理及再利用

氣體的回收、凈化及再利用不僅具有節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等顯著的環(huán)境及社會效益，也具有降低運(yùn)行成本的經(jīng)濟(jì)效益。德國Solvay Fluor Gmbh于1997年提出了SF6氣體回收處理和再利用的方案，其回收利用率已達(dá)到98.5%，并在美國、歐洲、日本等國家得到了推廣。

我國在SF6氣體回收處理和再利用領(lǐng)域同樣取得了一定的成果，作為中國SF6氣體使用最多的企業(yè)，國家電網(wǎng)公司一直致力于SF6氣體減排技術(shù)研究，且在SF6氣體減排領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位，已研發(fā)了SF6氣體回收處理循環(huán)再利用技術(shù)，形成了完善的氣體回收凈化處理方法。但目前在我國北方寒冷地區(qū)多使用SF6混合絕緣氣體的開關(guān)設(shè)備或輸電管線，面臨著混合絕緣氣體回收處理及再利用的問題，但至今還未形成混合絕緣氣體回收、回充和凈化處理技術(shù)及設(shè)備。

2.1.2 低全球變暖潛能值氣體代替SF6氣體

使用低全球變暖潛能值氣體替代SF6氣體是全球應(yīng)對氣候變化的必然選擇，世界各國在混合絕緣氣體和新型環(huán)境友好氣體的替代技術(shù)上做了大量研究。雖然混合絕緣氣體不能從根本上消除SF6氣體的溫室效應(yīng)，但迄今為止還未找到能滿足絕緣性能要求的新型環(huán)境友好氣體。目前SF6混合絕緣氣體的研究相對比較成熟，使用混合絕緣氣體輸電管線已成為電力發(fā)展的未來趨勢，但混合氣體替代純SF6氣體也存在一些檢測、回收、凈化等問題有待進(jìn)一步研究。

我國將研究重點(diǎn)放在混合絕緣氣體的替代技術(shù)上，且在中國北方寒冷地區(qū)已得到一定應(yīng)用，但混合絕緣氣體替代六氟化硫氣體的技術(shù)開發(fā)也不盡成熟，為低溫室變暖潛能值氣體的實(shí)際使用及推廣也造成了一定隱患。

2.1.3 減少設(shè)備SF6氣體使用和泄漏

設(shè)備制造業(yè)以開關(guān)設(shè)備的SF6氣體使用量最大，研究表明簡化結(jié)構(gòu)、減少斷口數(shù)是減少SF6氣體使用量的有效措施，但總結(jié)國內(nèi)外設(shè)備制造工藝發(fā)展情況發(fā)現(xiàn)，在較低電壓等級設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)設(shè)備改造及SF6氣體減量化研究進(jìn)展較快，而較高電壓等級設(shè)備則由于工藝等限制進(jìn)展較慢。而國內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備中SF6氣體用量占開關(guān)中SF6氣體總用量的80%以上 ，故需要更深入研究較高電壓等級設(shè)備的改造工藝才能實(shí)現(xiàn)SF6氣體減量化。

隨著投運(yùn)的電氣設(shè)備越來越多，對在役電氣設(shè)備SF6氣體進(jìn)行泄漏監(jiān)測成為溫室氣體減排控制的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的基于壓力或密度的SF6氣體泄漏監(jiān)測技術(shù)檢測靈敏度低，響應(yīng)嚴(yán)重滯后，只有當(dāng)氣體發(fā)生大量泄漏引起壓力或密度發(fā)生顯著變化時(shí)才會有響應(yīng)。此外還有存在泄漏監(jiān)測死角、對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不了解且日常維護(hù)不夠、泄漏檢測手段單一且頻率較低等問題。

2.2 SF6氣體減排市場手段

除了運(yùn)用技術(shù)手段減少SF6氣體排放以外，還可以通過參與碳市場開展SF6氣體減排工作。1997年《京都議定書》中規(guī)定了發(fā)達(dá)國家的碳排放配額和碳減排目標(biāo)，并提出了借助市場機(jī)制控制碳排放的理念，推動國際碳市場機(jī)制的形成?，F(xiàn)如今，歐盟、美國、澳大利亞、新西蘭等國家建立的碳交易市場是全球碳市場的重要組成部分。

我國碳交易市場起步較晚，2014年末國家發(fā)改委正式啟動全國碳排放權(quán)交易管理辦法的制定工作，對電網(wǎng)企業(yè)溫室氣體排放“算什么、怎么算”提出了統(tǒng)一要求，但還存在以下的問題：（1）我國目前處于地方碳交易試點(diǎn)階段，未來將全面啟動全國碳市場交易，需要企業(yè)針對不同階段具體情況綜合分析；（2）相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、方法、意見等政策性機(jī)制不健全，不能有效地推動和引導(dǎo)企業(yè)參與到全國碳排放權(quán)交易市場中。

2.3 SF6氣體減排管理手段

在《京都議定書》簽訂后，各國陸續(xù)展開SF6氣體減排管理工作。歐盟于2006年公布了《含氟氣體法規(guī)》，旨在控制氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫氣體的排放量，保證排放量在2010年后不再增加。英國電力公司隨后在公司內(nèi)部發(fā)布了《含六氟化硫電氣設(shè)備的安全運(yùn)行指南》，規(guī)定了工作人員的安全操作流程和相關(guān)細(xì)節(jié)。

雖然我國已針對SF6氣體的生產(chǎn)、使用、回收、凈化和排放制定了相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，但尚未將SF6納入國家溫室氣體控排工作的計(jì)劃當(dāng)中，也尚未出臺相關(guān)法律法規(guī)控制其使用和排放，目前以電網(wǎng)企業(yè)為主的SF6使用單位大多本著自愿的原則開展排放控制工作，但減排SF6的手段僅主要集中在技術(shù)層面，需要針對SF6氣體的生命周期全過程形成相應(yīng)管理方法。

3、應(yīng)對策略

3.1 技術(shù)策略

3.1.1 減少電氣設(shè)備的六氟化硫氣體泄漏

為了預(yù)防設(shè)備中六氟化硫氣體泄漏，應(yīng)針對設(shè)備本身注意以下問題：①設(shè)備商嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，設(shè)備出廠前按規(guī)定進(jìn)行檢測試驗(yàn)，避免不合格設(shè)備出廠并投入使用；②因裝配或安裝的工藝問題，設(shè)備在安裝驗(yàn)收階段發(fā)生泄漏的情況較多，需進(jìn)行泄漏檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換；③做好設(shè)備的檢修維護(hù)工作，及時(shí)更換使用壽命到期或易老化、破損的零部件，消除泄漏隱患。

同時(shí)還可提高SF6氣體泄漏監(jiān)測技術(shù)，以減少電氣設(shè)備的六氟化硫氣體泄漏：針對室內(nèi)GIS變電站，可在站內(nèi)安裝SF6氣體泄漏報(bào)警裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備氣體泄漏情況，及時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)；針對室外GIS設(shè)備，建立以紅外成像檢漏儀為基礎(chǔ)的帶電檢測技術(shù)，及時(shí)對泄漏故障進(jìn)行掃描和定位。

3.1.2 加速混合絕緣氣體回收處理及再利用技術(shù)研究

目前回收凈化及再利用SF6氣體的技術(shù)已發(fā)展的非常成熟，該技術(shù)在2015年底被國家能源局列入國家重點(diǎn)推廣的低碳技術(shù)目錄（第二批）在全國進(jìn)行推廣應(yīng)用。而針對混合絕緣氣體的回收、回充、凈化工作雖然開展了大量的相關(guān)試驗(yàn)研究，也進(jìn)行了少量的應(yīng)用，但更多的科研成果還沒有在實(shí)際生產(chǎn)中檢驗(yàn)，還需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)和完善，并在該技術(shù)成熟后在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3.1.3 六氟化硫氣體替代技術(shù)的研究

雖然目前國內(nèi)外在六氟化硫氣體替代技術(shù)研究上取得了一定的進(jìn)展，但相比混合絕緣氣體的研究和應(yīng)用領(lǐng)域中獲得的成果，六氟化硫氣體完全替代技術(shù)的相關(guān)研究進(jìn)展相對落后一些，因此需加大六氟化硫氣體完全替代技術(shù)方面研究力度。同時(shí)鑒于混合絕緣氣體替代六氟化硫氣體的相關(guān)研究已取得較大進(jìn)展，應(yīng)在技術(shù)成熟后推廣混合絕緣氣體的應(yīng)用，從根本上減少六氟化硫氣體的使用。

3.2 市場策略

我國碳交易市場目前屬于地方碳交易試點(diǎn)階段，預(yù)計(jì)2017年正式啟動全國碳市場交易，因此有必要分別針對現(xiàn)行的地方碳交易試點(diǎn)階段和未來全國啟動碳市場交易時(shí)期提出不同的減排應(yīng)對策略。

對于現(xiàn)行的地方碳交易試點(diǎn)階段，可靈活利用碳交易市場補(bǔ)償機(jī)制—中國核證自愿減排（CCER）量參與碳交易，該機(jī)制允許控排單位在完成配額清繳義務(wù)的過程中，使用一定數(shù)量的CCER抵扣其部分排放量。調(diào)研目前在運(yùn)作的7個碳交易試點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)，上海、湖北、重慶三個試點(diǎn)可接納SF6 CCER，建議企業(yè)盡快積極開發(fā)SF6 CCER項(xiàng)目，進(jìn)入這三個碳試點(diǎn)交易獲得收益。

在未來全國啟動碳市場交易時(shí)期，應(yīng)兼顧減排成本及減排潛力等因素，科學(xué)估算企業(yè)減排成本和配額盈余空間，制定企業(yè)溫室氣體減排和碳市場交易策略。與此同時(shí)，鑒于我國的全國碳市場政策尚未構(gòu)建完善，還應(yīng)留意隨著碳減排工作的開展，可能會導(dǎo)致碳排放相關(guān)方法、標(biāo)準(zhǔn)更新及對政策制定帶來的影響。

3.3 管理策略

3.3.1 全面開展SF6氣體的排放數(shù)據(jù)核算

SF6氣體排放數(shù)據(jù)核算是開展SF6氣體排放管理的基礎(chǔ)，也是制定SF6氣體排放管理戰(zhàn)略的依據(jù)。根據(jù)國家和地方政府相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，組織各基層相關(guān)單位開展SF6氣體排放數(shù)據(jù)核查工作，理清排放總量及排放特點(diǎn)，全面開展SF6氣體精細(xì)化排放核算工作。

3.3.2 建立SF6氣體減排管理工作及培訓(xùn)制度

明確SF6氣體排放管理歸口單位，組織制定SF6氣體排放管理工作規(guī)劃，制定出臺管理辦法，并制定相應(yīng)的獎懲措施，以激勵相關(guān)單位開展SF6氣體減排工作的積極性。與此同時(shí)，應(yīng)組織開展SF6氣體減排管控知識的相關(guān)培訓(xùn)，進(jìn)一步加強(qiáng)各級SF6氣體管理人員的相關(guān)專業(yè)知識和技能，以更好的落實(shí)SF6氣體減排的管理工作。

3.3.3 構(gòu)建SF6氣體氣體管理平臺

構(gòu)建SF6氣體氣體管理平臺，以期實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握企業(yè)內(nèi)六氟化硫氣體的使用情況，掌握SF6氣體的回收量、處理量、回用量、新氣采購量、庫存量等，以實(shí)現(xiàn)六氟化硫氣體使用情況和循環(huán)再利用足跡運(yùn)動的全過程管理，為六氟化硫氣體減排提供完整數(shù)據(jù)。

4、結(jié)束語

SF6氣體的回收、凈化和再利用是實(shí)現(xiàn)SF6減排的最有效的措施，其目前工藝較為成熟，減排效果也較明顯，可成為我國推廣的主要的SF6氣體減排管控手段。從長遠(yuǎn)來看，開展SF6氣體的回收凈化再利用工作以降低溫室氣體排放量并實(shí)現(xiàn)資源再利用的同時(shí)，有效利用碳交易市場的各種機(jī)制進(jìn)行碳交易，也將成為六氟化硫氣體減排管控的發(fā)展趨勢，只有將技術(shù)措施、市場措施、管理措施有機(jī)統(tǒng)一起來，才能更加有效和全面地實(shí)現(xiàn)SF6氣體的減排。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王燦，卞林根，葉文娟，等.南極中山站大氣六氟化硫濃度本底特征[J].科學(xué)通報(bào)，2016，7：782-790.

[2] 周婷，杜勇，李文芳，等. 六氟化硫分解產(chǎn)物的皮膚防護(hù)物致敏性研究[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，44（3）：298-301.

[3] Diplling，Peter Jannick. SF6氣體再利用中的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)品責(zé)任理念[J].上海電力，2008，（4）：340-342.

[4] 張輝，焦俊韜，肖登明，等. 六氟化硫的替代滅弧氣體電氣特性研究綜述[J].電工電氣，2016，3：1-5.

[5] 海豫新.超高壓開關(guān)設(shè)備中減少六氟化硫氣體用量的措施[J].電工電氣，2011，5：45-47.

作者簡介：徐霄筱（1988-），女，湖北十堰人，研究生，工程師，長期從事電力絕緣介質(zhì)的檢測和分析工作。手機(jī)號碼：18326618169。