一种填埋气发电cdm计量系统及其计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发电行业温室气体减排量计量与测试领域，具体是一种填埋气发电 CDM计量系统及其计算方法。
【背景技术】
[0002] 填埋处理后的生活垃圾在厌氧菌群的作用下，产生一种甲焼含量达到50 %左右的 气体，称之为填埋气。而甲焼气体是一种典型的温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍。 通过利用填埋气发电可W实现温室气体的减排，减排温室气体当量（W二氧化碳计）可W 按照联合国清洁发展机制进行交易。如何测算出准确和可W通过联合国委巧的第Η方审核 的减排数据是填埋气发电项目中一项非常重要的工作。
[0003] 联合国提供了监测减排量的要求，但在实际项目计量系统的设计各不相同。在实 践过程中，经常出现检测方法或计量结果与监测要求差距较大而导致减排量不能被记入的 情况出现，对项目造成经济损失。甚至有的项目花费大量成本全套引进外方昂贵的计量系 统，由于设计复杂，在实际运行中效果也并不理想。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种实现减排量的实时计量，使数据准确可靠，自动化程 度高，操作维护简单，确保了多个填埋气发电项目通过核查，得到减排收益，W解决上述背 景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] -种填埋气发电CDM计量系统，包括数据采集机构和CDM计量系统网络拓扑结 构，所述数据采集机构由填埋场的气体收集系统、填埋气预处理模块、发电机组、火炬和送 电系统构成；所述气体收集系统通过管道与预处理模块连接，预处理模块的输出端分别连 接发电机组和火炬，所述发电机组通过送电系统将所发电力并入电网；所述填埋气预处理 模块、发电机组和火炬的输出管道内均安装有温度变送器、压力变送器和气体润轮流量计， 所述预处理模块的输出口还安装有红外甲焼浓度传感器，所述火炬筒的燃烧处设置热电偶 一套；所述发电机组的输出端设有变电系统计量柜，在变电系统计量柜上设置有双向电表； 所述CDM计量系统网络拓扑结构由工控机、通讯模块和CDM计量PLC构成，所述通讯模块与 数据采集机构中的发电机组和双向电表通讯连接；所述CDM计量PLC通过通讯模块与工控 机连接。
[0007] -种填埋气发电CDM计量的计算方法如下：
[0008] 通过温度变送器、压力变送器和气体润轮流量计测量到模块流量补偿的气体温度 Tt、预处理模流量补偿的气体压力Pt、预处理模实际流量Ft、发电流量补偿的气体温度Te、 发电流量补偿的气体压力Pe、预处理模实际流量化、火炬流量补偿的气体温度Tf、火炬流 量补偿的气体压力Pf和气火炬实际流量Ff的数据；红外甲焼浓度传感器测量甲焼体积含 量WcM;通过热电偶一套测量火炬的燃烧温度Tfbf。；通过电表测量发电机组输出的电量累 计ELpj和从电网上购电累计ECpj;通过程序累计测量电厂运行时间t、l#机组运行时间tl和2#机组运行时间t2 ;同时测量火炬运行时间tfbf。；
[0009] 具体的计算步骤如下：
[0010] (1)标准流量的计算：
，式中：
[0011] F。一填埋气标准流量，单位为NmVh;
[0012] P-工作状态下的气体压力，单位为表压kPa;
[001引 P。一环境大气压，取lOlkPa;
[0014] P。一标准大气压，取lOlkPa;
[0015] Τ〇-标准状态下的绝对温度，取273. 15k;
[0016] T一工作状态下的气体温度，单位为°C;
[0017] F-流量计测量的实际流量，单位为m3/h;
[001引取T=Tt、P=Pt和F=Ft,带入式①得到标准流量Ft。；耳XT=Te、P=化和F=Fe，带入式①得到发电标准流量F。。；取T=Tf、P=Pf和F=阿，带入式①得到火炬标 准流量Ff。；
[0019] (2)发电甲焼消耗量计算：计算机程序采用瞬时流量F。。与在线甲焼浓度值WcM和 甲焼密度常数相乘后按砂进行无穷累计：
[0020]
[0021]，式中：
[002引 MDeleetriuty-实际消耗的甲焼量，单位为tCH* ;
[002引
一按砂累计的甲焼量，单位为tCH4 ;
[0024] F。。一发电机标准流量，单位为Nm3/h;
[002引 WcH4-填埋气甲焼浓度；
[0026] Dch4-标准状态下甲焼的密度，单位为0. 〇〇〇7168t/Nm3 ;
[0027] (3)火炬甲焼消耗量计算：
[002引当Tfiare> 50(TC，tfiare> 40 分钟
[0029]
[0030] MDfiare化=0
[0031] (式⑨），式中：
[0032] 按小时为计算周期进行火炬减排甲焼量的累计；在一个周期中，当火炬燃烧温度 超过50(TC的时间大于40分钟，火炬效率取90%，否则取0不计入减排量；
[00对 MDfiarEd-火炬实际消耗的甲焼量，单位为tCH4 ;
[0034]
-按小时累计火炬消耗甲焼量，单位为tCH4 ;
[00对 MDfiarEdh-小时累计周期内火炬消耗甲焼量，单位为tCH4;
[0036] Ff。一火炬标准流量，单位为Nm3/h;
[0037] ηflare一火炬效率，取值为90%;
[003引 WcH4-填埋气甲焼浓度；
[0039] Dch4-标准状态下甲焼的密度，单位为0. 〇〇〇7168t/Nm3 ;
[0040] (4)总甲焼消耗量计算：
[0041] MDproie" =MDfiared+MDelectriuty(式④），式中：
[004引 MDfiarEd-火炬实际消耗的甲焼量，单位为tCH4 ;
[004引 MDeWriuty-发电消耗的甲焼量，单位为tCH4 ;
[0044] MDpwect-项目消耗的甲焼量，单位为tCH4 ;
[0045] (5)基准线减排量计算：
[004引邸=MDp" ,6"XGWPch4+EL"XCEFelec,BL(式⑤）
[0047]，式中：
[004引 MDpwect-发电消耗的甲焼量，单位为tCH4 ;
[0049] BE-基准线减排量累计，单位为tC〇2e;
[0050] GWPcm-甲焼全球变暖因子，单位为21tC〇2e/tCH4 ;
[00川 CEFeiecBL-替代电量二氧化碳排放因子，单位为0. 7691tC02e/MWh;
[0052] ELu-填埋气发电产生的电量，单位为MWh;
[0053] (6)总减排量计算：
[0054] ER=邸-PE=邸-ECpjXCEFeiec,BLX(1+0. 2)(式⑧）
[00巧]式中：
[0056] ER一项目减排量累计，单位为tC〇2e;
[0057] BE-基准线减排量累计，单位为tC〇2e;
[005引 ECpj-项目下网电量，单位为MWh;
[00则 CEFeiecBL-替代电量二氧化碳排放因子，单位为0. 7691tC02e/MWh。
[0060] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0061] (1)自动化程度高，人员劳动强度大幅度降低；
[0062] (2)设计的计算方法与方法学要求完全吻合，便于核查工作的开展，提高了核查的 效率；
[0063] (3)数据准确度很高，数据通过定时纸质报表和数据库备份，保证了测试数据的安 全。
【附图说明】
[0064] 图1为填埋气发电CDM计量系统的结构示意图。
[0065] 图2为填埋气发电CDM计量系统数据通讯结构示意图。
【具体实施方式】
[0066] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067] 请参阅图1~2,本发明实施例中，一种填埋气发电CDM计量系统及其计算方法，包 括数据采集机构和CDM计量系统网络拓扑结构，所述数据采集机构由五个部分组成；填埋 场的气体收集系统、填埋气预处理模块、发电机组、火炬和送电系统；所述填埋气由气体收 集系统将采集的填埋气通过预处理模块过滤净化稳压，将洁净稳定的填埋气送发电机组燃 烧发电，废气通过火炬焚烧，发电机组通过送电系统将所发电力并入电网中。
[0068] 为实现减排量的计量，需要在现场布置的测点位置与对应测量的参数获得方式如 下：
[0069] (1)在预处理模块的填埋气总管出口处安装有：温度变送器（预处理模块用于流 量补偿的气体温度Tt)、压力变送器（预处理模用于流量补偿的气体压力Pt)和气体润轮流 量计（预处理模实际流量Ft)，从而通过理想气体状态方程计算得到标准流量FtO;同时还 安装红外甲焼浓度传感器（即甲焼体积含量WcM);测量数据通过补偿计算得到收集到未处 理的填埋气总量；
[0070] 似在发电机组填埋气分支管道上安装有；温度变送器（用于发电流量补偿的气 体温度Te)、压力变送器（用于发电流量补偿的气体压力Pe)和气体润轮流量计（预处理模 实际总流量化）；从而通过理想气体状态方程计算得到发电标准流量化0 ;测量数据通过补 偿计算得到项目发电利用的填埋气总量；
[0071] (3)在火炬填埋气分支管上安装有；温度变送器（用于火炬流量补偿的气体温度 Tf)、压力变送器（用于火炬流量补偿的气体压力Pf)和气体润轮流量计（火炬实际流量 Ff)，从而通过理想气体状态方程计算得到火炬标准流量FfO;且火炬筒的燃烧处设置热电 偶一套，用于测量火炬的燃烧温度Tflare;测量数据通过补偿计算得到火炬焚烧的填埋气 总量；
[0072] (4)所述发电机组的输出端设有变电系统计量柜，在变电系统计量柜上设置有双 向电表，通过电表测量出项目净发电量（即发电机组输出的电量累计ELPJ)和自用电量 (即从电网得到的电量ECPJ);
[0073] (5)工时计算；通过程序累计测量发电厂和发电机组运行时间，即得电厂运行时 间t、l#机组运行时间tl、2#机组运行时间t2 ;同时按程序要求每计时单位内达到设计火 炬温度条件下的测量火炬运行时间Tflare。
[0074] 进一步，所述CDM计量系统网络拓扑结构由工控机、通讯模块和CDM计量PLC构 成，所述通讯模块与发电机组和双向电表建立通讯，得到发电机组运行时间和双向计量的 电量累计值；通过CDM计量化C采集模拟信号并进行计算，并将采集数据和计算结果W通讯 的方式