一种火电机组碳排放在线监测管理系统技术方案

本发明专利技术提供一种火电机组碳排放在线监测管理系统，对火电机组二氧化碳产生和排放过程关键参数进行实时在线监测，对现场监测数据进行在线检测，对其中的异常数据进行预警，提高碳排放监测数据的可靠性。在此基础上，建立基于现场监测数据的火电机组碳排放核算模型，对火电机组二氧化碳排放量进行在线计算和统计分析，为相关政府部门建设碳排放交易市场提供及时可靠的火电机组碳排放数据。

【技术实现步骤摘要】
一种火电机组碳排放在线监测管理系统
本专利技术属于碳排放监测
，尤其涉及一种火电机组碳排放在线监测管理系统。
技术介绍
电力行业由于存在动力煤燃烧过程，一直是主要的二氧化碳排放源。我国从2011年就提出建设碳交易市场以激励温室气体排放企业降低二氧化碳排放水平，用更低成本实现碳减排目标。碳排放交易市场是通过设定碳排放配额总量和交易排放配额的方式来实现节能减排的一种有效手段，交易市场建立的前提是参与到碳排放交易中的企业都要及时准确地上报温室气体排放数据。目前，国内发电企业碳排放核算统一采用排放因子法，然而由于不同燃料类型品质差异以及机组燃烧效率等原因，发电企业选择排放因子和相关参数的尺度不一，造成可比性不强，直接影响了企业碳排放核算数据的可信度，进而影响碳交易机制的设计和碳市场交易的管理。而且，排放因子法碳排放核算数据以年度为单位，不能及时反映机组碳排放的实际水平。除此之外，排放因子法碳排放核算方式，需要使用发电企业提供的燃料消耗量、脱硫剂用量等机组活动数据和低位发热量、单位热值含碳量等燃料品质分析数据进行估算，数据质量和可靠性无法保证，进而影响发电企业碳排放核算数据的准确性和时效性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种火电机组碳排放在线监测管理系统。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，提供一种火电机组碳排放在线监测管理系统，包括：主站；所述主站包括：在线计算模块，用于根据获取的火电机组的现场监测数据计算火电机组的小时二氧化碳排放量；所述在线计算模块包括：数据预处理单元、小时均值计算单元及小时排放量计算单元；数据预处理单元，用于将火电机组负荷小于0的停机数据以及异常数据剔除，并且将火电机组的现场监测数据统一数据单位；小时均值计算单元，用于在所述数据预处理单元处理后的小时监测数据上，分别计算火电机组每个排口烟气监测参数的算术平均值作为小时均值；小时排放量计算单元，用于根据式1及式2计算火电机组小时二氧化碳排放量其中，式1：式2：式1中，Qgas,vent,N是火电机组小时标干烟气排放量，单位为Nm3；是二氧化碳排放浓度小时均值，单位为％；是将二氧化碳排放浓度从百分比浓度转换成百万分比浓度的转换系数，44/22.4是二氧化碳体积浓度和质量浓度的转换系数，10-9是毫克到吨的转换系数；式2中，RunMins是火电机组小时运行时间，单位为min；A是烟囱排口的截面积，单位为m2；Vgas.vent、Pgas.vent、Tgas.vent、Xgas.vent分别是烟囱排口处烟气流速、压力、温度和湿度的小时均值，单位依次为m/s、Pa、℃、％。在一些可选的实施例中，所述数据预处理单元剔除的异常数据包括：测量仪表处于标定、故障状态和超过正常取值范围的监测数据。在一些可选的实施例中，所述的一种火电机组碳排放在线监测管理系统，还包括：现场采集模块，用于采集火电机组现场碳排放关键参数的监测数据；所述火电机组现场碳排放关键参数包括：燃机负荷、汽机负荷、燃机进气量、排口仪表标定、排口仪表故障、排口烟气压力、排口烟气温度、排口烟气湿度、排口烟气流速及排口烟气CO2浓度。在一些可选的实施例中，所述现场采集模块包括：数据采集仪；所述数据采集仪，用于采集火电机组现场碳排放监测数据，所述火电机组现场碳排放监测数据的来源包括：测量仪表、分布式控制系统及厂级监控信息系统；所述测量仪表包括：烟气排放连续监测系统及二氧化碳测量仪表，所述烟气排放连续监测系统设置在火电机组烟囱排口处，所述二氧化碳测量仪表设置在火电机组烟囱排口处。在一些可选的实施例中，所述的一种火电机组碳排放在线监测管理系统，还包括：数据传输模块，用于将所述现场采集模块采集的现场监测数据上传至所述主站；所述数据传输模块包括：工控机传输单元及DCS传输单元；所述工控机传输单元，用于通过部署在工控机上的数据终端将所述数据采集仪采集的监测数据发送到主站；所述DCS传输单元，用于通过火电机组烟囱进口排放连续监测系统小室与脱硫DCS之间的备用电缆，将所述二氧化碳测量仪表接入所述脱硫DCS，经由所述脱硫DCS将数据写入厂级监控信息系统，通过厂级监控信息系统传输至所述主站。在一些可选的实施例中，所述主站还包括：异常检测模块；所述异常检测模块包括：超限判断单元，用于当火电机组碳排放监测参数的测量数据超出正常取值范围时，判定碳排放监测参数的测量数据处于异常状态，且当异常状态持续10分钟以上时发出告警信息。在一些可选的实施例中，所述异常检测模块还包括：二氧化碳排放监测数据合理性检验单元，用于将燃气机组碳排放浓度实时监测数据转化为瞬时碳排放量数据，并计算燃气机组进气量与二氧化碳排放量的相关系数，且当燃气机组进气量与二氧化碳排放量的相关系数小于关联度阈值时，判定该时段内燃气机组碳排放监测数据不合理。在一些可选的实施例中，所述异常检测模块通过式3及式4将燃气机组碳排放浓度实时监测数据转化为瞬时碳排放量数据单位为kg/s；其中，式3：式4：式3中，是瞬时标干烟气量，单位为Nm3/s；是排口烟气CO2浓度，单位为％；是将浓度从百分比浓度转换成百万分比浓度，44/22.4是二氧化碳体积浓度和质量浓度的转换系数，10-6是毫克到千克的转换系数；式4中，A是排口截面积，单位为m2；Vgas、Pgas、Tgas、Xgas分别是排口烟气流速、压力、温度、湿度，单位依次为m/s、Pa、℃、％；所述异常检测模块通过式5计算燃气机组进气量与二氧化碳排放量的相关系数；其中，式5：式5中，变量x是燃气机组进气量，变量y是二氧化碳排放量，分别是变量x、变量y的算术平均值，xi、yi分别是变量x、变量y在某个时刻的监测值，n是一段时间内监测数据样本集中经数据预处理后的有效数据记录数。在一些可选的实施例中，所述异常检测模块还包括：二氧化碳排放浓度真伪检验单元，用于计算火电机组排放烟气中CO2浓度与氧量之间的相关系数，并通过火电机组排放烟气中CO2浓度与氧量之间的相关系数来判断火电机组二氧化碳排放浓度数据的真伪。在一些可选的实施例中，所述主站还包括：统计分析模块；所述统计分析模块包括：日月季排放量统计单元，用于以火电机组小时二氧化碳排放量为基础，经过式6求和运算得到日、月、季各时段的二氧化碳排放量统计值；年度排放量统计单元，用于以火电机组季度二氧化碳排放量为基础，经过式7求和运算得到年度的二氧化碳排放量统计值；其中，式6：式7：式6中，是该时段的机组CO2排放量，是该时段中某个小时的机组CO2排放量，k是该时段内的小时数，i是小时下标；式7中，是机组年度CO2排放量，是该年度中某个季度的机组CO2排放量，i是季度下标。本专利技术所带来的有益效果：1、实现了对火电机组碳排放产生过程和烟囱排口处关键参数的连续、自动的在线监测，无需通过发电企业收集机组生产活动数据和煤质分析数据，缩短了数据流路线、减少了人工干预，降低了火电机组碳排放数据收集的难度，极大地提高了火电机组碳排放核算基础数据的即时性和真实性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火电机组碳排放在线监测管理系统，包括：主站；其特征在于，所述主站包括：在线计算模块，用于根据获取的火电机组的现场监测数据计算火电机组的小时二氧化碳排放量；所述在线计算模块包括：数据预处理单元、小时均值计算单元及小时排放量计算单元；数据预处理单元，用于将火电机组负荷小于0的停机数据以及异常数据剔除，并且将火电机组的现场监测数据统一数据单位；小时均值计算单元，用于在所述数据预处理单元处理后的小时监测数据上，分别计算火电机组每个排口烟气监测参数的算术平均值作为小时均值；小时排放量计算单元，用于根据式1及式2计算火电机组小时二氧化碳排放量

【技术特征摘要】
1.一种火电机组碳排放在线监测管理系统，包括：主站；其特征在于，所述主站包括：在线计算模块，用于根据获取的火电机组的现场监测数据计算火电机组的小时二氧化碳排放量；所述在线计算模块包括：数据预处理单元、小时均值计算单元及小时排放量计算单元；数据预处理单元，用于将火电机组负荷小于0的停机数据以及异常数据剔除，并且将火电机组的现场监测数据统一数据单位；小时均值计算单元，用于在所述数据预处理单元处理后的小时监测数据上，分别计算火电机组每个排口烟气监测参数的算术平均值作为小时均值；小时排放量计算单元，用于根据式1及式2计算火电机组小时二氧化碳排放量其中，式1：式2：式1中，Qgas,vent,N是火电机组小时标干烟气排放量，单位为Nm3；是二氧化碳排放浓度小时均值，单位为％；是将二氧化碳排放浓度从百分比浓度转换成百万分比浓度的转换系数，44/22.4是二氧化碳体积浓度和质量浓度的转换系数，10-9是毫克到吨的转换系数；式2中，RunMins是火电机组小时运行时间，单位为min；A是烟囱排口的截面积，单位为m2；Vgas.vent、Pgas.vent、Tgas.vent、Xgas.vent分别是烟囱排口处烟气流速、压力、温度和湿度的小时均值，单位依次为m/s、Pa、℃、％。2.根据权利要求1所述的一种火电机组碳排放在线监测管理系统，其特征在于，所述数据预处理单元剔除的异常数据包括：测量仪表处于标定、故障状态和超过正常取值范围的监测数据。3.根据权利要求2所述的一种火电机组碳排放在线监测管理系统，其特征在于，还包括：现场采集模块，用于采集火电机组现场碳排放关键参数的监测数据；所述火电机组现场碳排放关键参数包括：燃机负荷、汽机负荷、燃机进气量、排口仪表标定、排口仪表故障、排口烟气压力、排口烟气温度、排口烟气湿度、排口烟气流速及排口烟气CO2浓度。4.根据权利要求3所述的一种火电机组碳排放在线监测管理系统，其特征在于，所述现场采集模块包括：数据采集仪；所述数据采集仪，用于采集火电机组现场碳排放监测数据，所述火电机组现场碳排放监测数据的来源包括：测量仪表、分布式控制系统及厂级监控信息系统；所述测量仪表包括：烟气排放连续监测系统及二氧化碳测量仪表，所述烟气排放连续监测系统设置在火电机组烟囱排口处，所述二氧化碳测量仪表设置在火电机组烟囱排口处。5.根据权利要求4所述的一种火电机组碳排放在线监测管理系统，其特征在于，还包括：数据传输模块，用于将所述现场采集模块采集的现场监测数据上传至所述主站；所述数据传输模块包括：工控机传输单元及DCS传输单元；所述工控机传输单元，用于通过部署在工控机上的数据终端将所述数据采集仪采集的监测数据发送到主站；所述DCS传输单元，用于通过火电机组烟囱进口排放连续监测系统小室与脱硫DCS之间的备用电缆，将所述二氧化碳测量仪表接入所述脱硫D...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春蕾，孙和泰，孙栓柱，王明，孙彬，高进，王其祥，沈洋，张友卫，许国强，周志兴，佘国金，肖明成，魏威，陈晨，孟嘉，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，国网江苏省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32