燃煤電廠碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)控及信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙婧

摘要：本文針對(duì)燃煤電廠碳排放監(jiān)測(cè)及管理問(wèn)題，研究碳排放量測(cè)量計(jì)算方法，建立了在線監(jiān)測(cè)和管理燃煤電廠碳排放量系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)控信息管理

燃煤電廠是我國(guó)最大的碳排放源之一，為了控制和減少溫室氣體的排放量，對(duì)燃煤電廠碳排放的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及管理就顯得尤為重要。本文針對(duì)燃煤電廠碳排放監(jiān)測(cè)及管理面臨的問(wèn)題，研究碳排放量測(cè)量計(jì)算方法，并建立燃煤電廠碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及管理系統(tǒng)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

按照發(fā)電廠的實(shí)際碳排放總量、維護(hù)檢修計(jì)劃以及每月需要生產(chǎn)的電量，來(lái)對(duì)碳排放計(jì)劃進(jìn)行合理的安排，然后再做出相應(yīng)的減排措施，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠碳排放量的減少。碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)收集燃煤發(fā)電廠的碳排放信息，一旦碳排放量超出計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)做出預(yù)警。

1.2碳排放計(jì)量

現(xiàn)如今，我國(guó)在進(jìn)行碳排放量計(jì)算的時(shí)候，通常都會(huì)采用理論核算方法。不過(guò)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多發(fā)電廠在發(fā)電的時(shí)候，仍然采用著傳統(tǒng)的配煤摻燒方法，這就大大增加了碳排放量的計(jì)量難度，同時(shí)，由于不同階段煤炭的燃燒情況也存在著一定的差異，所以，采用這一計(jì)量方法更是無(wú)法保證碳排放計(jì)量的準(zhǔn)確性。

本文采用了直接測(cè)量法來(lái)對(duì)碳排放量進(jìn)行計(jì)算。該方法的主要原理就是采用專業(yè)測(cè)量系統(tǒng)不間斷的對(duì)二氧化碳的氣體質(zhì)量以及排放速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用上面兩項(xiàng)參數(shù)獲得瞬時(shí)排放參數(shù)。排放總量的計(jì)算需要涉及到煙氣處理、信號(hào)采集以及CO2的測(cè)量。采用該方法來(lái)對(duì)碳排放量進(jìn)行測(cè)量，有助于相關(guān)監(jiān)管部門的監(jiān)察，可以實(shí)現(xiàn)碳排放限額的有效實(shí)施，對(duì)于降低燃煤電廠碳排放量來(lái)說(shuō)有著非常重要的意義，所以，該方法值得廣泛推廣與應(yīng)用。目前，直接測(cè)量法在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家中都已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在我國(guó)的應(yīng)用也必然會(huì)越來(lái)越普遍。

1.3數(shù)據(jù)預(yù)處理

凈煙氣的主要成分就是水蒸氣，同時(shí)，其內(nèi)部還有一些SO2以及NOx等具有腐蝕性特點(diǎn)的氣體，在對(duì)凈煙氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，會(huì)給監(jiān)測(cè)設(shè)備造成非常嚴(yán)重的破壞。數(shù)據(jù)在測(cè)量、上傳的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)一些拉直線、超限以及突變等問(wèn)題，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)處理效果。為了保證數(shù)據(jù)預(yù)處理效果，應(yīng)采用粗范圍檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)等檢驗(yàn)方法，來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.4碳排放指標(biāo)計(jì)算及預(yù)警

1.4.1碳排放指標(biāo)計(jì)算

（1）碳排放濃度

一般來(lái)說(shuō)，采用二氧化碳分析設(shè)備所分析出的氣體濃度都是體積濃度（ppm），而在對(duì)碳排放量進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，為了保證計(jì)算準(zhǔn)確性，將其換算成

碳排放濃度計(jì)算公式為：

式中：X——CO濃度換算值，mgNm;C——CO濃度測(cè)量值，ppm;M——CO2的分之子量;T——凈煙氣溫度，°C;P——凈煙氣壓力，Pa。

（2）碳排放量

碳排放量計(jì)算公式為：

式中：Mc——時(shí)間T內(nèi)CO2累計(jì)排放量，t;X——CO濃度換算值，mg/Nm2;F——凈煙氣流量，Nm/h。

（3）單位電量碳排放強(qiáng)度

從專業(yè)化角度來(lái)講，碳排放強(qiáng)度可以表示國(guó)民生產(chǎn)中所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w量，也可以說(shuō)是單位生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中所排放出的CO2。其計(jì)算式為：

式中：E?！獑挝浑娏刻寂欧艔?qiáng)度g/kWh;Mc——CO排放總量，t;G——機(jī)組發(fā)電量kWh;10°——質(zhì)量單位克與噸的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.4.2機(jī)組碳排放預(yù)警

以某省為例，如果機(jī)組測(cè)量出來(lái)的碳排放參數(shù)超過(guò)了基準(zhǔn)參數(shù)的話，或者機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中的平均碳排放量比，上一年高出很多，那么機(jī)組碳排放量就存在超標(biāo)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)發(fā)出預(yù)警。而電廠可以根據(jù)預(yù)警，來(lái)對(duì)機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，控制機(jī)組的碳排放強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)碳排放量的減少，使碳排放量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2碳排放管理

2.1統(tǒng)計(jì)與考核

應(yīng)按照地區(qū)的用電需求，來(lái)對(duì)碳排放量配額進(jìn)行合理的設(shè)置，并嚴(yán)格按照碳排放量配額標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)對(duì)地區(qū)的發(fā)電廠進(jìn)行碳排放量考核，防止碳排放超標(biāo)現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2碳排放配額

以某省為例，在該省碳排放配額方案中，首先對(duì)發(fā)電廠之前一年的發(fā)電量來(lái)對(duì)預(yù)配額進(jìn)行計(jì)算，之后結(jié)合之前幾年的發(fā)電情況來(lái)完善配額，最終達(dá)到恰當(dāng)?shù)呐浔?。碳排放配額的發(fā)放方式分為兩種，一種是免費(fèi)發(fā)放，一種是收費(fèi)發(fā)放。比如，發(fā)電廠的免費(fèi)配額比例如果是95%的話，那么其配額目標(biāo)值應(yīng)當(dāng)在原有基礎(chǔ)上乘以0.95，其計(jì)算公式為：

式中：AEtg——統(tǒng)計(jì)時(shí)段t內(nèi)機(jī)組碳排放目標(biāo)限值，t;AEly——上一年機(jī)組碳排放量，t;Gly——上一年機(jī)組發(fā)電量，MWh;Gt——統(tǒng)計(jì)時(shí)段t內(nèi)機(jī)組計(jì)劃電值，MWh;0.95——免費(fèi)配額比例為95%。

3對(duì)燃煤電廠碳排放實(shí)時(shí)監(jiān)控及信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的建議

我國(guó)燃煤電廠是目前國(guó)內(nèi)最主要的碳排放來(lái)源，需要側(cè)重針對(duì)燃煤電廠進(jìn)行節(jié)能減排工作，更好地控制國(guó)內(nèi)的碳排放量，有效地實(shí)現(xiàn)環(huán)保的目的。根據(jù)當(dāng)前燃煤發(fā)電廠碳排放量的計(jì)算量，得出減排工作需要的費(fèi)用及收益。因此在開展燃煤電廠節(jié)能減排工作之前務(wù)必要對(duì)電廠碳排放實(shí)施準(zhǔn)確的計(jì)算，結(jié)合獲得信息選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ā?/p>

為了精準(zhǔn)的獲得燃煤電廠碳排放量的信息數(shù)據(jù)，需要燃煤電廠“對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中所使用的煤炭的質(zhì)量以及含碳量實(shí)施研究，為計(jì)算碳排放提供基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)。在燃煤電廠生產(chǎn)中盡可能的選擇使用最前沿的環(huán)保型機(jī)械設(shè)備，在確保能源充足供應(yīng)的基礎(chǔ)上，提升煤炭的使用效率，有效的控制二氧化碳的排放量，緩解環(huán)境污染的問(wèn)題。

4結(jié)束語(yǔ)

以往我國(guó)很多燃煤電廠在對(duì)碳排放量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)的時(shí)候，通常都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)碳排放量超標(biāo)問(wèn)題的有效預(yù)警，很容易導(dǎo)致嚴(yán)重的碳排放量超標(biāo)問(wèn)題。而本文所提出的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)，則可以對(duì)碳排放量進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，并可以提前預(yù)警碳排放超標(biāo)問(wèn)題，有助于我國(guó)碳排放治理工作的順利開展。

參考文獻(xiàn)

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