[发明专利]一种填埋气发电CDM计量系统及其计算方法

权利要求书

1.一种填埋气发电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，其特征在于，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、压力变送器和气体涡轮流量计，所述预处理模块的输出口还安装有红外甲烷浓度传感器，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。

2.一种如权利要求1所述的一种填埋气发电CDM计量系统的填埋气发电CDM计量的计算方法，其特征在于，通过温度变送器、压力变送器和气体涡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Fe、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；红外甲烷浓度传感器测量甲烷体积含量w_CH4；通过热电偶一套测量火炬的燃烧温度T_flare；通过双向电表测量电机组输出的电量EL_PJ和从电网得到的电量EC_PJ；通过程序累计测量电厂运行时间t、1#机组运行时间t1和2#机组运行时间t2；同时测量火炬运行时间t_flare；

具体的计算步骤如下：

(1)标准流量的计算：(式①)，式中：

F₀—填埋气标准流量，单位为Nm³/h；

P—工作状态下的气体压力，单位为表压kPa；

P_a—环境大气压，取101kPa；

P₀—标准大气压，取101kPa；

T₀—标准状态下的绝对温度，取273.15k；

T—工作状态下的气体温度，单位为℃；

F—流量计测量的实际流量，单位为m³/h；

取T＝Tt、P＝Pt和F＝Ft,带入式①得到标准流量F_t0；取T＝Te、P＝Pe和F＝Fe，带入式①得到发电标准流量F_e0；取T＝Tf、P＝Pf和F＝Ff，带入式①得到火炬标准流量F_f0；

(2)发电甲烷消耗量计算：计算机程序采用瞬时流量F_e0与在线甲烷浓度值W_CH4和甲烷密度常数相乘后按秒进行无穷累计：

MDelectricity=Σi=1s∞MDelectricity,s+Fe0×wCH4×DCH4]]>(式②)

，式中：

MD_electricity—实际消耗的甲烷量，单位为tCH₄；

—按秒累计的甲烷量，单位为tCH₄；

F_e0—发电机标准流量，单位为Nm³/h；

w_CH4—填埋气甲烷浓度；

D_CH4—标准状态下甲烷的密度，单位为0.0007168t/Nm3；

(3)火炬甲烷消耗量计算：

(式③)，式中：

按小时为计算周期进行火炬减排甲烷量的累计：在一个周期中，当火炬燃烧温度超过500℃的时间大于40分钟，火炬效率取90％，否则取0不计入减排量；

MD_flared—火炬实际消耗的甲烷量，单位为tCH₄；

—按小时累计火炬消耗甲烷量，单位为tCH₄；

MD_flaredh—小时累计周期内火炬消耗甲烷量，单位为tCH₄；

F_f0—火炬标准流量，单位为Nm³/h；

η_flare—火炬效率，取值为90％；

w_CH4—填埋气甲烷浓度；

D_CH4—标准状态下甲烷的密度，单位为0.0007168t/Nm3；

(4)总甲烷消耗量计算：

MD_project＝MD_flared+MD_electricity(式④)，式中：

MD_flared—火炬实际消耗的甲烷量，单位为tCH₄；

MD_electricity—发电消耗的甲烷量，单位为tCH₄；

MD_project—项目消耗的甲烷量，单位为tCH₄；

(5)基准线减排量计算：

BE＝MD_project×GWP_CH4+EL_PJ×CEF_elec,BL(式⑤)

，式中：

MD_project—发电消耗的甲烷量，单位为tCH₄；

BE—基准线减排量累计，单位为tCO₂e；

GWP_CH4—甲烷全球变暖因子，单位为21tCO₂e/tCH₄；

CEF_elec,BL—替代电量二氧化碳排放因子，单位为0.7691tCO₂e/MWh；

EL_PJ—填埋气发电产生的电量，单位为MWh；

(6)总体减排量计算：

ER＝BE-PE＝BE-EC_PJ×CEF_elec,BL×(1+0.2)(式⑥)

式中：

ER—项目减排量累计，单位为tCO₂e；

BE—基准线减排量累计，单位为tCO₂e；

EC_PJ—项目下网电量，单位为MWh；

CEF_elec,BL—替代电量二氧化碳排放因子，单位为0.7691tCO₂e/MWh。