CN115508508A - 一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法 - Google Patents

一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115508508A
CN115508508A CN202211069253.5A CN202211069253A CN115508508A CN 115508508 A CN115508508 A CN 115508508A CN 202211069253 A CN202211069253 A CN 202211069253A CN 115508508 A CN115508508 A CN 115508508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
emission
data
carbon
carbon emission
carbon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202211069253.5A
Other languages
English (en)
Inventor
徐新胜
杜文
曹立
吕品
程学军
李孝禄
周康康
徐刚强
杨维学
刘仙山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN202211069253.5A priority Critical patent/CN115508508A/zh
Publication of CN115508508A publication Critical patent/CN115508508A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/007—Arrangements to check the analyser
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80—Management or planning
    • Y02P90/84—Greenhouse gas [GHG] management systems

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提出了一种基于云平台的火力发电站碳排量监管***及方法，所述监管***包括数据采集模块、数据传输模块和基于云平台的云计算监管模块。本发明利用目前相较成熟的连续排放监测***(CEMS)，实时获取的二氧化碳浓度和烟气流量，同时利用电力数据采集终端获取电力输出的电变量数据，将这采集终端到的两类数据通过数据网关上传至云平台存储并分析。通过上传的二氧化碳浓度和烟气流量计算得到实时的碳排放实际值，另外，将电力输出的电变量数据通过电能排放因子法核算出碳排放理论值，将这碳排放的理论值和实际值作相对误差分析，计算得到结果是否在最大误差范围内。通过该方法能够实现碳排放数据的在线监管，为火力发电站的碳排放监管提供了新方案。

Description

一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法
技术领域
本发明涉及云平台的火力发电站碳排放传感器的监测，具体涉及一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法。
背景技术
碳排放报告数据弄虚作假问题逐渐引发社会普遍关注。虽然碳市场已初步建立了碳排放核算、报告与核查技术规范体系和监管制度，但尚未建立碳排放连续在线监测技术规范体系和监管方法。且在目前全球倡导低碳发展的大背景下，生态环境部早已明确表示：急需建立并完善碳的碳排放数据在线监测***对碳排放数据弄虚作假行为给予最严厉的打击。
碳排放原始数据记录混乱也是导致目前大多数发电站碳排放数据质量差的原因之一，这主要由于没有***性的对该类数据进行合理的存储。另一方面，高质量的排放数据是碳交易的基础，监管方法的选取对于建立可靠的碳排放监测制度，提高碳排放数据准确性至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法，所述该***主要模块包括如下部分：
数据采集模块包括碳排放数据采集终端和电力数据采集终端两部分，所述碳排放数据采集终端是通过连续排放监测***(CEMS)对排放气体中的二氧化碳浓度和烟气流量进行实时的测量，进而得到实时、连续的二氧化碳排放量；所述电力数据采集终端是用于采集电力输出的电变量数据，进而可通过电能排放因子来核算出发电站的二氧化碳理论排放量。
所述数据传输模块通过数据网关将实时筛选出碳排放数据和电力数据，对这两类数据进行预处理，剔除多于数据，同时优化数据同步机制，最后将优化后的数据上传到云平台。
基于云平台的云计算监测模块包括数据存储模块、数据分析模块、显示模块和***访问权限模块。
数据存储模块用于存储传感器通过数据网关上传到云平台的实时数据。
所数据分析模块是将上传至云平台储存的电力数据核算出所产生的二氧化碳的排放量，在将电能排放因子法核算后的二氧化碳排放量
Figure BDA0003829025850000021
与上传至云平台的碳排放数据所得出的实时监测二氧化碳值
Figure BDA0003829025850000022
作相对差距(IRD)分析，若
Figure BDA0003829025850000023
与
Figure BDA0003829025850000024
的相对误差在允许误差范围内，则判定该放电厂实时传感器工作正常；若超过了最大误差范围，则判定该发电厂的二氧化碳传感器精度下降甚至损坏，同时发出警报，提醒相关人员对其进行检修。
显示模块不仅能够显示发电站每时每刻实际碳排放量的值，且能够通过电能排放因子法核算得到的理论碳排放量与实际碳排放量做对比验证，能够显示实际碳排量是否正常，进而到达监视的作用。
***访问权限设置模块具体为设置相关人员访问权限，目的是为了对不同发电站的重要信息进行保密；访问权限等级分三种：第一级为相关政府账号，通过云平台能够查询所记录的所有发电站的全部详细数据信息，有利于政府对发电站的管理，推进对发电站碳排放的改革；第二级为各发电站官方账号，通过云平台可以查询自身企业过去的排碳量和产能，但只能查询其他发电站的年排碳量；第三级为个人账号，只能查询发电站的年排碳量。
进一步地，碳排放数据采集终端包括主处理器、二氧化碳浓度传感器、气体流量传感器、电源、指示灯和天线。
进一步地，连续排放监测***(CEMS)是实时记录二氧化碳浓度并上传至云平台储存并分析。因此，记录的二氧化碳浓度和气体流速都不可能是一个恒定值，它们会随着时间上下起伏，为了计算得出的二氧化碳排放量更接近实际的碳排放值，得到如下碳排放的计算公式：
Figure BDA0003829025850000025
其中，Ct为t时刻二氧化碳体积浓度，vt为t时刻气体流速，S管道为碳排放管道横截面积，
Figure BDA0003829025850000026
为二氧化碳排放量实时监测值。
进一步地，电能排放因子核算法具体为：
电能排放因子核算法是由电能排放因子与电能输出做功之积所得到二氧化碳理论排放量，电能输出做功是由电能输出功率和时间的乘积，由于火力发电站输出功率不可能为一个恒定值，因此，电能排放因子核算法的计算公式：
Figure BDA0003829025850000031
其中，Ut为t时刻输出电压值，It为t时刻输出电流值，
Figure BDA0003829025850000032
为电能因子核算法得出的碳排量理论值，Fe为电能排放因子。
进一步地，相对误差分析具体为：
通过核算实时监测法与电能排放因子法所得到碳排放值的相对误差来达到对二氧化碳实时监测的目的，采用IRD来检验发电厂的碳排放量是否准确，其相对误差公式为：
Figure BDA0003829025850000033
根据目前国内外对于在线监测数据计算的碳排放量与电能排放因子法所核算的碳排放量之间的相对误差分析研究，在数据准确的情况下，其IRD 最大不超过10％，则判定实时监测传感器正常工作。
附图说明
图1为一种基于云平台的火力发电站碳排量监管***示意图。
图2为碳排量数据采集终端装置示意图。
图3为电力数据采集终端装置示意图。
图4为碳排放传感器状态监测方法流程图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明一种基于云平台的火力发电站碳排量监管***及方法具体包括如下的步骤：
碳排放监管***主要包括以下三大模块：数据采集模块、数据传输模块和基于云平台的云计算监测模块；
在数据采集模块中的碳排放数据采集终端是通过连续排放监测*** (CEMS)对排放气体中的二氧化碳浓度和烟气流量进行实时的测量，进而得到实时、连续的氧化碳浓度和烟气流量等数据，并上传至云平台存储。其碳排量数据采集终端装置示意图如图2所示。
在数据采集模块中的电力数据采集终端是根据安装在发电站输出电力的终端采集终端设备，实时监测输电主要参数(电流、电压)，根据物联网技术无线通信技术提交至云服务平台存储。
其中电力数据采集装置为电力数据监测提供原始数据，安装发电站级终端采集装置，采集装置使用STM32F103C8T6为主控制器，内核采用 ARMCortex-M3处理器架构，支持“16/32位”应用，运算能力和兼容性更高。采集装置使用内置线性电源模块+外置UPS供电，以便在停电的时候，采集终端可以正常运行，保证采集数据的不丢失。采集装置内置AT24C128的EEPROM 存储模块，实现采集设备的临时存储和远传时的缓存区域。采用DS1302作为时钟芯片，对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，可实现时钟的精准计时，与云端时间实时同步。其电力数据采集终端装置示意图如图3所示。
本发明具体是采集实时动态数据，因此在将数据上传至云服务器的过程中需要设置数据网关来保障数据安全性、有效性性和连续性。
数据网关不仅够对数据进行对数据进行标准化处理，还能将筛选实时的碳排放数据和电力数据，对这两类数据进行预处理，剔除多于数据，优化数据同步机制，最后将优化后的数据上传到云平台。
基于云平台的云计算监测模块包括数据存储模块、数据分析模块、显示模块和***访问权限模块。
其中，数据存储模块用于存储传感器通过数据网关上传到云平台的实时数据。
其中，数据分析模块是将上传至云平台储存的电力数据核算出所产生的二氧化碳的排放量
Figure BDA0003829025850000041
在将该电能排放因子法核算后的二氧化碳排放量
Figure BDA0003829025850000042
与上传至云平台的碳排放数据所得出的实时监测二氧化碳值
Figure BDA0003829025850000043
作相对差距(IRD)分析。
若
Figure BDA0003829025850000044
与
Figure BDA0003829025850000045
的相对误差在允许误差范围内，则判定该放电厂实时传感器工作正常；若超过了最大误差范围，则判定该发电厂的二氧化碳传感器精度下降甚至损坏，同时发出警报，提醒相关人员对其进行检修。
考虑到连续排放监测***(CEMS)是实时记录二氧化碳浓度并上传到数据库存储并分析。因此，记录的二氧化碳浓度和气体流速都不可能是一个恒定值，它们会随着时间上下起伏，为了计算得出的二氧化碳排放量更接近实际的碳排放值，得到如下碳排放的计算公式：
Figure BDA0003829025850000046
其中，Ct为t时刻二氧化碳体积浓度，vt为t时刻气体流速，S管道为碳排放管道横截面积，
Figure BDA0003829025850000051
为二氧化碳排放量实时监测值。
电能排放因子核算法是由电能排放因子与电能输出做功之积所得到理论二氧化碳排放量，电能输出做功是由电能输出功率和时间的乘积，由于火力发电站输出功率不可能为一个恒定值。因此，电能排放因子核算法的计算公式：
Figure BDA0003829025850000052
其中，Ut为t时刻输出电压值，It为t时刻输出电流值，
Figure BDA0003829025850000053
为电能因子核算法得出的碳排量理论值，Fe为电能排放因子。
通过核算实时监测法与电能排放因子法所得到碳排放值的相对误差来达到对二氧化碳实时监管的目的，采用IRD来检验发电厂的碳排放量是否准确，其相对误差公式为：
Figure BDA0003829025850000054
根据目前国内外对于在线监测数据计算的碳排放量与电能排放因子法所核算的碳排放量之间的相对误差分析研究，在数据准确的情况下，其IRD 最大不超过10％，则判定实时监测传感器正常工作。其碳排放传感器状态监测方法流程图如图4所示。
其中，显示模块不仅能够显示发电站每时每刻实际碳排放量的值，且能够通过电能排放因子法核算得到的理论碳排放量与实际碳排放量作对比验证，能够显示实际碳排量是否正常，进而到达监测的作用。
其中，***访问权限设置模块具体为设置相关人员访问权限，起到对不同发电站的重要信息保密的作用。访问权限等级可分为三种：第一级为相关政府账号，通过云平台能够查询所记录的所有发电站的全部详细数据信息，有利于政府对发电站的管理和监督，推进对发电站碳排放的改革；第二级为各发电站官方账号，通过云平台可以查询自身企业过去的排碳量和产能，但只能查询其他发电站的年排碳量；第三级为个人账号，只能查询发电站的年排碳量。

Claims (5)

1.一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法，其特征在于，所述监测***包括：数据采集模块、数据传输模块和基于云平台的云计算监测模块；
所述数据采集模块包括碳排放数据采集终端和电力数据采集终端两部分，所述碳排放数据采集终端是通过连续排放监测***(CEMS)对排放气体中的二氧化碳浓度和烟气流量进行实时的测量，进而得到实时、连续的二氧化碳排放量；所述电力数据采集终端是用于采集电力输出的电力数据，进而可通过电能排放因子来核算出发电站二氧化碳的理论排放量；
所述数据传输模块通过数据网关筛选实时的碳排放数据和电力数据，对这两类数据进行预处理，剔除多余数据；同时优化数据同步机制，最后将优化后的数据上传到云平台；
所述基于云平台的云计算监测模块包括数据存储模块、数据分析模块、显示模块和***访问权限模块；
所述数据存储模块用于存储传感器通过数据网关上传到云平台的实时数据；
所述数据分析模块是将上传至云平台储存的电力数据核算出所产生的二氧化碳的排放量，再将电能排放因子法核算后的二氧化碳排放量
Figure FDA0003829025840000011
与上传至云平台的碳排放数据所得出的实时监测二氧化碳值
Figure FDA0003829025840000012
作相对差距(IRD)分析，若
Figure FDA0003829025840000013
与
Figure FDA0003829025840000014
的相对误差在允许误差范围内，则判定该放电厂实时传感器工作正常；若超过了最大误差范围，则判定该发电厂的二氧化碳传感器精度下降甚至损坏，同时发出警报，提醒相关人员对其进行检修；
所述显示模块不仅能够显示发电站每时每刻实际碳排放量的值，且能够通过电能排放因子法核算得到的理论碳排放量与实际碳排放量作对比验证，能够显示实际碳排量是否正常，进而起到监管的作用；
所述***访问权限模块具体为设置相关人员访问权限，目的是为了对不同发电站的重要信息的保密；访问权限等级分三种：第一级为相关政府账号，通过云平台能够查询所记录的所有发电站的全部详细数据信息，有利于政府对发电站的管理，推进对发电站碳排放的改革；第二级为各发电站官方账号，通过云平台可以查询自身企业过去的排碳量和产能，但只能查询其他发电站的年排碳量数据；第三级为个人账号，只能查询发电站的年排碳量。
2.根据权利要求1所述的一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法，其特征在于，所述碳排放数据采集终端包括主处理器、二氧化碳浓度传感器、气体流量传感器、电源、指示灯和天线。
3.根据权利要求1所述的一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法，其特征在于，所述实时监测法具体为：
连续排放监测***(CEMS)是实时记录二氧化碳浓度并上传至云平台储存和分析，因此，记录的二氧化碳浓度和气体流速都不可能是一个恒定值，它们会随着时间上下起伏，为了计算得出的二氧化碳排放量更接近实际的碳排放值，采用如下碳排放计算公式：
Figure FDA0003829025840000021
其中，Ct为t时刻二氧化碳体积浓度，vt为t时刻气体流速，S管道为碳排放管道横截面积，
Figure FDA0003829025840000022
为二氧化碳排放量实时监测值。
4.根据权利要求1所述的一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法，其特征在于，所述电能排放因子核算法具体为：
电能排放因子核算法是由电能排放因子与电能输出做功之积所得到二氧化碳理论排放量，电能输出做功是由电能输出功率和时间的乘积，由于火力发电站输出功率不可能为一个恒定值，因此，电能排放因子核算法的计算公式：
Figure FDA0003829025840000023
其中，Ut为t时刻输出电压值，It为t时刻输出电流值，
Figure FDA0003829025840000024
为电能因子核算法得出的碳排量理论值，Fe为电能排放因子。
5.根据权利要求1所述的一种基于云平台的火力发电站碳排量监管***及方法，其特征在于，所述相对误差分析具体为：
核算实时监测法得出的碳排放值
Figure FDA0003829025840000025
与电能排放因子法所得到碳排放值
Figure FDA0003829025840000026
再通过计算两者的相对误差来实现对二氧化碳传感器的实时监测，采用IRD来检验发电厂的碳排放量是否准确，其相对误差公式为：
Figure FDA0003829025840000027
根据目前国内外对于在线监测数据计算的碳排放量与电能排放因子法所核算的碳排放量之间的相对误差分析研究，在数据准确的情况下，其IRD最大不超过10％，则判定实时监测传感器***正常工作。
CN202211069253.5A 2022-09-02 2022-09-02 一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法 Withdrawn CN115508508A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211069253.5A CN115508508A (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211069253.5A CN115508508A (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115508508A true CN115508508A (zh) 2022-12-23

Family

ID=84502303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211069253.5A Withdrawn CN115508508A (zh) 2022-09-02 2022-09-02 一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115508508A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116542587A (zh) * 2023-07-06 2023-08-04 北京滴普科技有限公司 一种运单级物流碳排放核算***
CN117387700A (zh) * 2023-12-13 2024-01-12 海南中南标质量科学研究院有限公司 基于5g和工业互联网的智能碳排放计量装置
CN118091052A (zh) * 2024-04-24 2024-05-28 江西江投能源技术研究有限公司 一种基于cems的二氧化碳在线监测方法及***

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116542587A (zh) * 2023-07-06 2023-08-04 北京滴普科技有限公司 一种运单级物流碳排放核算***
CN116542587B (zh) * 2023-07-06 2023-11-10 北京滴普科技有限公司 一种运单级物流碳排放核算***
CN117387700A (zh) * 2023-12-13 2024-01-12 海南中南标质量科学研究院有限公司 基于5g和工业互联网的智能碳排放计量装置
CN117387700B (zh) * 2023-12-13 2024-03-29 海南中南标质量科学研究院有限公司 基于5g和工业互联网的智能碳排放计量装置
CN118091052A (zh) * 2024-04-24 2024-05-28 江西江投能源技术研究有限公司 一种基于cems的二氧化碳在线监测方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115508508A (zh) 一种面向火力发电站的碳排放传感器状态监测***及方法
CN113728220B (zh) 一种大气污染监测传感器校准和协同工作的方法
EP3091628A1 (en) Integrated transformer health monitoring architecture
CN115954989B (zh) 一种储能电站运行监测管理***
CN104360667A (zh) 一种污染源在线监控平台及污染源监控数据防造假方法
CN104281779A (zh) 一种异常数据判定与处理方法及装置
CN113642936A (zh) 一种需求侧碳流边缘分析方法、终端与***
US20230111440A1 (en) METHODS AND INTERNET OF THINGS (IoT) SYSTEMS FOR GAS PURIFICATION MANAGEMENT IN STORAGE AND DISTRIBUTION STATION FOR SMART GAS
CN113012388B (zh) 污染源在线监测***及在线监测数据作假识别分析方法
CN114062759A (zh) 一种碳排放监测核对***及方法
CN114240086A (zh) 碳排放监测方法、装置、存储介质及处理器
CN116088399A (zh) 一种智慧电厂厂区监控***及其监控方法
CN107655515B (zh) 一种采集终端与主站无通信故障的现场消缺方法
CN110750760B (zh) 一种基于态势感知和控制图的异常理论线损检测方法
CN114092027A (zh) 一种碳流主站管理***、管理方法及需求侧碳管理***
CN116522746A (zh) 高耗能企业配电托管方法
CN117237160A (zh) 一种企业碳排放核算方法及***
CN116256017A (zh) 碳资产监测装置及碳资产监测***
CN103020721A (zh) 一种评估电网调度自动化***实时数据处理效率的方法
CN110599245A (zh) 一种工程项目造价数据管理***
CN114897355A (zh) 一种综合大数据的台区线损分析***及方法
CN115392721A (zh) 一种大气污染物管理方法、装置、设备和存储介质
CN212009575U (zh) 一种光伏电站发电实时功率预测***
CN117490810B (zh) 一种基于定位信息的水表远程监控方法及监控***
CN117808274B (zh) 一种煤矿井下瓦斯安全智能巡检***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20221223