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    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)

    2019-07-16 11:55:38趙婧
    電子技術(shù)與軟件工程 2019年8期
    關(guān)鍵詞:配額發(fā)電廠燃煤

    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)

    [1]張子迪。燃煤電廠碳排放成本核算研究[D].華北電力大學(xué),2016.

    [2]譚超。燃煤電廠碳排放監(jiān)測(cè)方法研究[D].華南理工大學(xué),2018.

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