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SF6高壓變壓器的隱藏排放危機：如何量測、監測及回收六氟化硫減少碳足跡？

 

 

圖靈學院
科楠
2024-12-14

引言：SF₆的環境挑戰

    六氟化硫（SF₆）廣泛應用於高壓變壓器和其他電力設備中，因其出色的絕緣性能而被電力業青睞。然而，SF₆是一種全球暖化潛勢（GWP）極高的溫室氣體，排放到大氣中對環境的影響巨大。隨著碳排放監管的趨嚴，許多工廠忽視SF₆逸散可能導致巨大的碳足跡與合規風險。本文將根據清潔發展機制（CDM）中的方法學AM0035，深入探討如何量測、監測與回收SF₆，以協助企業降低碳排放並促進可持續發展。

 

1. SF₆的使用現況與挑戰

 
SF₆在高壓設備中的角色：

 
    SF₆在高壓變壓器和開關設備中擔當絕緣氣體的角色，能有效防止電弧、短路等問題。然而，其逸散會對大氣層造成長期損害（GWP為23,900倍CO₂），且在大氣中的壽命長達3200年。

 

環境與法規挑戰：  

- 許多國家和地區已開始強化對SF₆排放的監控，如《京都議定書》和《巴黎協定》中的溫室氣體減排要求。  
- 工廠如未對SF6逸散進行量化和管理，將可能面臨政策罰款及品牌信譽受損的風險。

 

2. 如何量測SF₆的逸散量

 
    根據AM0035方法學，SF₆逸散量的量測需要採用科學、嚴謹的方式，以確保數據的準確性和可信性。

 

2.1 質量平衡法（Mass Balance Approach）

質量平衡法是基於SF6庫存變化進行量測的核心方法，具體步驟如下：

 

• 公式計算：

 

- E：年度逸散量  
-I_start, I_end：年度開始與結束的SF6庫存量  
- A：年度新增量（如新購或回收的SF6氣體）  
- S：年度減少量（如退役設備回收或氣體損失）。

 

• 歷史數據支持：

 
- 若有至少三年的歷史數據，應選用排放最低的一年作為基線排放值，以確保保守估算。

 

• 缺乏歷史數據時的選擇：

 

- 若無法獲取歷史數據，可採用方法學中的預設排放率進行保守估算。

 

2.2 監測與校準

 
    為確保數據的準確性，所有計量儀器需經過嚴格校準，並記錄每次SF₆庫存變化的細節，例如容器數量、購買記錄、維修紀錄。

 

3. 如何監測SF₆逸散與管理

3.1 建立詳細的設備和氣體記錄 

必須記錄的資訊：
  - 每個設備的SF₆容量（名牌容量）、購買日期、維修記錄以及地點。
  - 每次維修或操作中，記錄SF₆的增加或減少情況，確保所有數據可追溯。

 

定期檢查：
  - 尤其針對老舊設備，需進行氣密性測試以避免潛在的泄漏風險。

 

3.2 智能化監測解決方案 

- 導入基於IoT技術的氣體檢測器和自動化數據記錄工具，實時監控SF6的濃度和壓力變化。這能大幅降低泄漏風險，並即時反映操作中的異常情況。

 

3.3 定期驗證：秩序量級測試（Order of Magnitude Test）

此測試用於核實質量平衡法的準確性，若結果顯示重大偏差，則應重新檢查操作記錄與數據來源。

 

4. SF₆設備的回收與生命周期管理 

4.1 退役設備的回收流程 

- 根據方法學要求，退役設備中的SF6必須進行回收和再利用，以防止因廢棄而導致的大量逸散。  
- 推薦參考國際標準如IEC 60480或IEC 62271-303進行回收操作。

 

4.2 氣體再利用的標準 

- 回收後的SF6需經過檢測與處理，確保符合再利用標準，這不僅降低了新購SF6的成本，也減少了碳足跡。

 

4.3 管理與核查 

- 保留所有回收與處理的詳細記錄，並定期接受第三方核查以增加透明性與合規性。

 

5. 工廠的實際應用建議

案例分享 

    某電力公司在高壓變壓器的維護過程中，根據CDM方法學實施了回收和修復計畫，成功每年減少1500公斤SF6逸散，相當於35,850噸CO2排放量。

 

企業建議 

1. 制定全面的SF6管理策略，並將其納入企業的碳排放監測和管理計畫。

 
2. 引入智能監測設備，提升監測效率並降低人為錯誤風險。

 
3. 積極參與國際碳市場，通過減排獲取碳信用收益。

 

結論：將SF₆管理納入可持續發展策略

    SF₆逸散管理不僅是企業社會責任的重要組成部分，更是提升競爭力的關鍵。透過量測、監測與回收的系統化管理，企業能有效減少碳足跡，並為全球氣候變遷問題的解決貢獻力量。

 

Reference:
AM0035: SF6 emission reductions in electrical grids --- Version 2.0.0