CN101454967A - 模块化发电系统与使用方法 - Google Patents

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CN101454967A CNA2007800198171A CN200780019817A CN101454967A CN 101454967 A CN101454967 A CN 101454967A CN A2007800198171 A CNA2007800198171 A CN A2007800198171A CN 200780019817 A CN200780019817 A CN 200780019817A CN 101454967 A CN101454967 A CN 101454967A
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Abstract

一种自备的模块化发电系统(110)，其包含具有大体上被布置在基座(113)上的模块化外壳(112)的便携式机壳，其中，便携式机壳被配置为促进模块化发电系统的运输。系统还包含发电机(114)，其大体上被配置在便携式外壳内。发电机被配置为收集与燃料源(101)相关联的燃料并将所收集的燃料的至少一部分转变为电能。系统还包含检测装置(111)，该装置被配置为耦合到燃料源。检测装置被配置为监视与燃料源相关联的燃料水平，并将表示燃料水平的数据提供给与发电系统相关联的管理控制台(130)。该系统还包含耦合到发电机的控制器(127)。控制器可被配置为监视由转变过程消耗的燃料的量，并将表示由转变过程消耗的燃料的量的数据提供给管理控制台。

Description

模块化发电系统与使用方法
技术领域
本公开一般涉及发电系统，具体涉及模块化发电系统以及与之关联的方法。
背景技术
生物沼气与其它类型的天然气通常指作为非化石有机物质缺氧腐烂的结果而产生的瓦斯气体(methane gas)。瓦斯气体以及其它的温室气体已经被政府间气候变化委员会标为环境气候变化效应(例如全球变暖)的潜在因素。例如，瓦斯具有与二氧化碳的全球变暖潜力(GWP)相比大23倍的全球变暖潜力，说明一个分子的瓦斯具有存储与一个分子的二氧化碳相比多23倍的放射能的潜力。结果，许多组织已经下决心通过限制或减少它们造成的温室气体排放的量和/或种类来减少温室气体排放量。
使例如包含在垃圾填埋地、生物废物场、农业废物场中的废物腐烂或发酵可能产生大量可能被排放到环境中的瓦斯气体。减少这些排放的一种方法包括，捕获这些源所产生的瓦斯气体并在发电系统中燃烧气体以产生电，电能够在随后被发售。在某些情况下，燃烧过程中瓦斯到二氧化碳的转变可产生温室气体排放配额(credit)。这些配额可被组织用于减少其温室气体等价排放量，以便符合政府或其他管理机构施加的排放限制。除了电能的发售以外，这些排放配额可被发售或在温室气体商品市场上进行贸易，提供有价值的补充收益源。
由腐烂的物质——例如垃圾填埋地废物——所产生的瓦斯气体典型地包括与垃圾填埋地的寿命周期一致的生产寿命周期。例如，随着垃圾填埋地的增大和废物的增加，所产生的瓦斯气体的量与垃圾填埋场的增大成比例地增多。然而，随着垃圾填埋地达到容量，瓦斯生产水平开始逐渐停止，而且，随着垃圾填埋地停运以及垃圾填埋地中的腐烂物质量的下降，瓦斯气体的生产也衰退。因此，为了使得与生物沼气源——其生产水平随时间变化——相关联的温室气体生产以及发电的成本有效性和效率最大化，可能需要能够随着瓦斯生产水平扩展和收缩的模块化发电系统。
已经开发出向电力可能不可用的区域提供便携式发电和配电能力的至少一个系统。例如，授予Badr等人的美国专利No.6877581(’581专利)介绍了一种整体发电与配电系统，该系统包含定位在耦合到驱动行走轮的两个轴的顶部的发动机-发电机单元。该系统可被耦合到地面运输机器，以便将电力系统运输到希望的地点。’581专利的系统也可通信地和/或电气地耦合到其他电力系统，以便提供通用控制、发电以及配电功能。该系统也可包含集成断路器以及发电机开关设备，以便有选择地将一个或一个以上的发电机连接到主配电母线。
尽管’581专利的系统可在特定情况下提供便携式和可扩展的发电能力，其在其它情况下可能是不够的。例如，由于’581专利的系统被配置为仅仅使用存储在机载燃料池中的燃料，其可能不包含对直接由环境源(environmental source)收集的燃料进行过滤以及净化所必需的部件。结果，为了使用’581专利的发电系统，使用原始的未过滤燃料的发电厂环境可能需要昂贵的过滤与净化设备。
另外，’581专利的系统没有被配置为使用从环境中收集的瓦斯或其他生物沼气产生温室气体排放配额。事实上，’581专利的系统可能不做任何事情以减少温室气体等价排放。另外，由于’581的系统被配置为仅仅使用传统的化石燃料，使用该系统的组织可能实际上增加了其温室气体排放。结果，希望减少与其运行相关联的温室气体等价排放的组织可能变得无效。
当前公开的模块化发电系统被指向克服一个或一个以上的上面所述的问题。
发明内容
根据一个实施形态，本公开指向一种自备的模块化发电系统，其包含具有大体上被布置在基座上的模块化外壳的便携式机壳，其中，便携式机壳被配置为促进模块化发电系统的运输。系统还可包含发电机，其大体上被配置为便携式外壳内。发电机可被配置为收集与燃料源相关联的燃料并将所收集的燃料的至少一部分转变为电能。系统还可包含检测装置，该装置被配置为耦合到燃料源。检测装置可被配置为监视与燃料源相关联的燃料水平，并将表示燃料水平的数据提供给与发电系统相关联的管理控制台(management console)。系统也可包含耦合到发电机的控制器。控制器可被配置为监视由转变过程消耗的燃料的量，并将表示由转变过程消耗的燃料的量的数据提供给管理控制台。
根据另一实施形态，本公开被指向一种运行模块化发电厂环境的方法。该方法可包含提供发电厂环境中的一个或一个以上的发电模块。该方法还可包含在所述一个或一个以上的发电模块中收集与燃料源相关联的燃料。该方法还可包含经由燃烧过程将所收集的燃料的至少一部分转变为电能。该方法还可包含监视与发电厂环境的燃料源相关联的燃料生产水平。该方法还可包含确定与发电系统相关联的燃料消耗率(fuel consumptionrate)。该方法还可包含基于燃料生产水平或燃料消耗率中的一个或一个以上来调节与发电模块相关联的运行情况。
根据另一实施形态，本公开被指向模块化发电厂环境。该环境可包含燃料源。该环境还可包含至少一个模块化发电系统。所述至少一个模块化发电系统可包含具有大体上被布置在基座上的模块化外壳的便携式机壳，其中，便携式机壳被配置为促进模块化发电系统的运输。所述至少一个模块化发电系统也可包含大体上被布置在基座上的发电机。发电机可被配置为收集与燃料源相关联的燃料，并将所收集的燃料的至少一部分转变为电能。所述至少一个模块化发电系统可还包含检测装置，该装置被配置为耦合到燃料源。检测装置可被配置为监视与燃料源相关联的燃料水平，并将表示燃料水平的数据提供给与发电系统相关联的管理控制台。所述至少一个模块化发电系统还可包含耦合到发电机的控制器。控制器可被配置为监视由转变过程消耗的燃料的量，并将表示由转变过程消耗的燃料的量的数据提供给管理控制台。耦合到与发电厂环境相关联的所述至少一个发电系统的管理控制台可被配置为对表示燃料水平以及所消耗燃料量的数据进行分析，并基于燃料生产水平或燃料消耗率中的一个或一个以上对与发电模块相关联的运行情况进行调节。
附图说明
图1示出了根据特定公开实施例的示例性公开的模块化发电厂环境；
图2示出了根据所公开的实施例的模块化发电系统相关联的示例性公开原理图；
图3提供了一流程图，其示出了运行图1的发电厂环境的示例性方法；以及
图4提供了一流程图，其示出了与模块化发电系统相关联的示例性运行方法。
具体实施方式
图1示出了根据所公开的实施例的示例性发电厂环境100。发电厂环境100可包含任何类型的这样的环境：其中，温室气体——例如瓦斯或其他生物沼气——可被收集并用作发电用燃料。作为替代和/或作为附加的是，发电环境100可包含任何使用用于产生温室气体排放配额的温室气体转变过程的环境。除其他的以外，发电厂环境100可包含产生瓦斯气体的瓦斯燃料源100、至少一个模块化发电系统110以及管理控制台130。可以想到，发电厂环境100可包含与上面所述相比附加的、较少的和/或不同的部件。
瓦斯燃料源101可包含一个或一个以上的与发电厂环境100相关联的瓦斯气体源。瓦斯燃料源101可包括任何产生瓦斯的场所，例如垃圾填埋场、矿场、天然气场、地下洞穴瓦斯场(subterranean methane site)、农业或生物废物场、肠发酵场(enteric fermentation site)、湿地或沼泽或任何其他合适的瓦斯源。作为替代和/或作为附加的是，瓦斯燃料源101可包括收集场所，其从一个或一个以上的产生瓦斯的场所收集瓦斯，并对瓦斯进行存储，以便将来使用。因此，瓦斯燃料源可包含多个燃料池、压缩器、传输管道、泵以及其他类型的用于促进与发电厂环境100相关联的瓦斯气体的收集、存储及分配的设备。
模块化发电系统100可被配置为提供用于发电厂环境100的可传输的电能源。为了促进传输，模块化发电系统100可包含大体上被布置在基座113上的机壳112，基座113被配置为支撑与模块化发电系统110相关联的一个或一个以上的部件。模块化发电系统110也可包含发电机114、一个或一个以上的检测装置111、被配置为促进模块化发电系统110与管理控制台130之间的通信的控制器127。可以想到，模块化发电系统110可包含与以上所列相比附加的、较少的和/或不同的部件。
模块化发电系统可与一个或一个以上的瓦斯燃料源101处于流体串通(fluid communication)。作为附加和/或作为替代的是，模块化发电系统110可被流体地耦合到位于模块化发电系统110附近的瓦斯燃料源110的一部分。例如，与包围大的区域的垃圾填埋场相关联的瓦斯燃料源可包含与可能被大量使用的垃圾填埋地部分对应、由此与高的瓦斯生产对应的多个瓦斯燃料源。因此，一个或一个以上的模块化发电系统110可位于对应于高瓦斯生产水平的垃圾填埋场的这些部分的附近。
机壳112和基座113可一起构成与模块化发电系统110相关联的传输与覆盖容器。机壳112可包含任何类型的预制、预成型、制造和/或传统构造而成的结构，其用于保护和容纳与模块化发电系统110相关联的一个或一个以上的部件。基座113可包含任何类型的适用于传输和支撑沉重负荷的基座，例如，与模块化发电系统110相关联的那些。例如，基座113可包括钢筋混凝土板、浇铸的含石基座或任何其他能贯穿该单元的运行寿命和在运输过程中为模块化发电系统110提供支撑的基座。
发电机114可包含任何类型的适用于通过燃烧转变过程将机械能转变为电能的发电系统。发电机114可包含动力源115，其流体地耦合到燃料入口117，并被配置为对耦合到发电机116的轴进行旋转，以便产生电力输出。发电机114也可包含燃料过滤器118、流量计120、瓦斯含量传感器121、需求分割器(demand splitter)122。可以想到，发电机114可包含比上面所列的相比附加的、较少的和/或不同的部件。例如，根据一个实施例，发电机116可包含一个或一个以上的压缩器119和燃料管路，以便促进气体在与发电机114相关联的一个或一个以上的部件之间的压缩和传输。
动力源115可包含任何类型的使用瓦斯气体来提供机械动力输出的动力源。例如，动力源115可燃烧瓦斯气体以旋转轴，从而产生机械动力。动力源115可包含适用于将瓦斯气体用作燃料源的任何类型的动力源，例如内燃机、燃气涡轮发动机、燃料电池或任何其他类型的瓦斯驱动动力源。
发电机116可包含一个或一个以上的被配置为将机械能转变为电能的部件。除其他的以外，发电机116可包含相对于永磁体旋转的一个或一个以上的线圈，永磁体促进电子在所述一个或一个以上的线圈中的流动。根据一实施例，发电机116被配置为产生三相电力，并适用于作为与发电厂环境100相关联的输电与配电网络的一部分。尽管发电机116和动力源115被示为分立的部件，可以想到，发电机116和动力源115可被合并以形成整体的发动机-发电机系统(例如发电机组等)。
发电机116可以经由电子开关设备126有选择地耦合到一个或一个以上的电气部件。开关设备126可包括断路器、继电器、变压器和/或其他适用于提供发电机116与模块化发电系统110的其他部件之间的有选择的耦合的装置。作为附加和/或作为替代的是，发电机116可经由一个或一个以上的断路装置有选择地耦合到与发电厂环境110相关联的一个或一个以上的外部部件和/或系统，例如蓄电装置、输电网络或配电网络。
燃料过滤器118可包含任何类型适用于瓦斯在用于发电系统110之前的过滤的沉淀或微粒过滤器。作为替代和/或作为附加的是，燃料过滤器118可促进从由环境和/或大气源收集的瓦斯中去除水分。燃料过滤器118可包含膜型或纤维型的过滤器，并可适用于液体或气体燃料。
流量计120可包含任何类型被配置为测量与发电机114相关联的瓦斯气体的流量的检测装置。流量计120可包括任何类型的流体或气体流量计，例如活塞流量计、文丘里流量计、喷射流量计、孔板流量计或任何其他类型的流量计。流量计120可被配置为通过测量经过其的物质的压力或体积来测量流量，并基于测量计算物质的流速。
瓦斯含量传感器121可包括任何类型适用于测量与从瓦斯源101收集的气体相关联的瓦斯含量的传感器。瓦斯含量传感器121可包括例如触媒传感器、金属氧化物传感器、红外传感器、热线传感器或任何其他适当类型的气体传感器。根据一实施例，瓦斯含量传感器可包含高频检测器/接收器对，其将一束电磁辐射投射穿过气体样品。基于和与纯瓦斯相关联的标称值比较的、检测到的值，可得出瓦斯气体的浓度。瓦斯含量传感器121也可基于测量得到的瓦斯含量数据确定和/或测量在燃烧过程中消耗的瓦斯的量。
流量计和瓦斯含量传感器可被通信地耦合到温室气体监视装置124。温室气体监视装置可被配置为基于从发电厂环境100收集的数据确定在瓦斯燃烧过程中产生的温室气体排放配额125的量。例如，温室气体监视装置124可接收通过流量计120测量的瓦斯流量数据以及通过瓦斯含量传感器121测量的消耗数据。温室气体监视装置124可基于所接收的数据确定由一个或一个以上的模块化发电系统110所产生的温室气体排放配额的量。尽管温室气体监视装置124被示为独立的装置，可以想到，温室气体监视装置124可被包含在管理控制台130中。作为替代和/或作为附加的是，温室气体监视装置124可至少一部分地在与管理控制台130和/或模块化发电系统110中的一个或一个以上相关联的软件中实现。
需求分割器122可包括任何类型被配置为更改与模块化发电系统110相关联的燃料的流量的流量控制装置。例如，需求分割器122可包括旁通阀、截止阀、流量分割器或任何其他合适类型的流量控制机构。根据一实施形态，需求分割器122可包含耦合到燃烧装置(flaring device)123的旁通阀，燃烧装置123允许在发电机114变得不能运行的条件下提供保持瓦斯燃烧的机构(由此保持温室气体排放配额的产生)。尽管需求分割器122和燃烧装置123被示为被包含为模块化发电系统110的一部分，可以想到，需求分割器122和燃烧装置123可以为相对于模块化发电系统110的外部、独立部件。类似地，一个或一个以上的模块化发电系统100可共用需求分割器122和/或燃烧装置123，例如，使得多个需求分割器对专门用于发电厂环境100的一个燃烧装置进行馈送。
管理控制台130可包括任何用于收集、监视、分析、报告、记录或存储与发电厂环境100相关联的数据的系统。例如，管理控制台130可包括一个或一个以上的计算机系统、控制单元、监视装置或可通信耦合到与发电厂环境100相关联的一个或一个以上的部件(例如一个或一个以上的模块化发电系统110、瓦斯燃料源101等)的数据收集设备。根据一实施例，管理控制台130可包含计算机系统，其包含被配置为监视和控制与发电厂环境100相关联的运行的软件。管理控制台130和/或与之关联的软件的运行将在下面具体介绍。
另外，尽管管理控制台130被示为发电厂环境100的独立部件，可以想到，管理控制台130可集成在发电厂环境100的一个或一个以上的部件内。例如，根据一个替代实施例，一个或一个以上的模块化发电系统110a-c可各自包含其自己的管理控制台。各管理控制台可经由通信网络140互联。在此实施例中，一个管理控制台可适用于作为主机控制台，用于实现与发电厂环境100相关联的特定控制操作。
管理控制台130可经由通信网络140可通信地耦合到发电厂环境100或其一个或一个以上的部件。通信网络140可包含任何类型的适用于促进发电厂环境100内的通信的通信平台(以及任何相关联的设施)。通信网络140可支持任何有线通信平台，例如以太网、光纤通信、LAN、WAN(例如Internet)或任何其他基于线路的通信系统。作为附加和/或作为替代的是，通信网络140可适用于支持任何无线通信平台，例如以太网、点对点无线、卫星、蓝牙、蜂窝、WLAN、Wi-Fi或任何其他类型的无线通信平台。通信网络140也可包含任何支持基于客户端的连接性的远程或基于现场的(site-based)通信设备，例如天线、网络卡、调制解调器、电缆、数据链路等通信介质，或任何其他类型的用于通信网络140的通信装置。
图2提供了一原理图，其示出了根据所公开的实施例的示例性发电厂环境。如图2所示，模块化发电系统110可包含经由通信线128通信地耦合到模块化发电系统110的各部件的控制器127。通信线128可包含任何类型的适用于促进控制器与模块化发电系统110的部件和/或子系统之间的数据通信的介质(有线或无线)。
控制器127可包含任何类型的集成监视和控制系统，其被配置为收集、监视、记录、分析和传送与模块化发电系统110相关联的数据，并基于数据对与系统相关联的运行进行管理。例如，控制器127可包含动力系统控制器、电子控制单元(ECU)、包含控制软件的计算机系统或任何其他合适的用于监视和/或控制与模块化发电系统110相关联的运行的系统或装置。例如，控制器127可监视和分析与模块化发电系统110的各部件相关联的运行，并且，基于监视，调节与系统相关联的一个或一个以上的运行情况。
除了流量计120和瓦斯含量传感器121以外，可提供一个或一个以上的附加检测装置111。检测装置111可包括用于收集或监视与发电厂环境100相关联的数据的任何装置。例如，检测装置111可包含一个或一个以上的传感器，例如压力传感器、温度传感器、振动传感器、气体含量传感器、流速传感器或任何其他类型的传感器。检测装置111可被配置为监视与发电厂环境100或与之相关联的一个或一个以上的部件相关联的一个或一个以上的运行情况。根据一实施例，一个或一个以上的检测装置111c可被配置为收集表示与瓦斯燃料源101相关联的瓦斯水平的数据。检测装置111可各自与控制器127数据通信，并自动或应要求(例如响应于来自控制器127的请求)地向控制器127提供所收集的数据。
管理控制台130可包含任何类型或基于处理器的系统，其上可实施根据所公开的实施例的过程和方法。例如，如图2所示，管理控制台130可包含一个或一个以上的硬件和/或软件部件，其被配置为执行软件程序，例如用于管理发电厂环境100的软件、温室气体排放配额确定与验证软件或被配置为监视以及控制一个或一个以上的模块化发电系统110的定制软件。例如，管理控制台130可包含一个或一个以上的硬件部件，例如中央处理单元(CPU)131、随机访问存储器(RAM)模块132、只读存储器(ROM)模块133、存储设备134、数据库135、一个或一个以上的输入/输出(I/O)装置136、接口137。作为替代和/或作为附加的是，管理控制台130可包含一个或一个以上的软件部件，例如包含用于执行根据特定公开实施例的方法的计算机可执行指令的计算机可读介质。可以想到，上面所列的硬件部件中的一个或一个以上的可用软件实现。例如，存储设备134可包含与管理控制台130的一个或一个以上的其他硬件部件相关联的软件分区。管理控制台130可包括与上面所列相比附加的、较少的和/或不同的部件。将会明了，上面所列的部件仅仅是示例性的，不构成限制。
CPU 131可包含一个或一个以上的处理器，处理器各自被配置为执行指令和处理数据，以便执行与管理控制台130相关联的一个或一个以上的功能。如图2所示，CPU 131可被通信地耦合到RAM 132、ROM 133、存储设备134、数据库135、I/O装置136、接口137。CPU 131可被配置为执行计算机程序指令序列以执行将在下面详细介绍的多种过程。计算机程序指令可被装载到RAM中，以便由CPU 131执行。
RAM 132和ROM 133可各自包含一个或一个以上的用于存储与管理控制台130和/或CPU 131的运行相关联的信息的装置。例如，ROM 133可包含存储器装置，其被配置为访问和存储与管理控制台130相关联的信息，包括用于识别、初始化、监视管理控制台130的一个或一个以上的部件和子系统的运行的信息。RAM 132可包含用于存储与CPU 131的一个或一个以上的运行相关联的数据的存储器装置。例如，ROM 133可将指令装载到RAM 132中，以便由CPU 131执行。
存储设备134可包含任何类型的海量存储装置，其被配置为存储CPU131为执行根据所公开的实施例的过程而可能需要的信息。例如，存储设备134可包含一个或一个以上的磁和/或光盘装置，例如硬盘、CD-ROM、DVD-ROM或任何其他类型的海量介质装置。
数据库135可包含一个或一个以上的进行协作以存储、组织、分类、过滤和/或安排管理控制台130和/或CPU 131所用数据的软件和/或硬件部件。例如，数据库135可包含一个或一个以上的预定阈值等级，其与监视得到的瓦斯源101的瓦斯水平相关联。CPU 131可访问存储在数据库135中的信息，以便将测量的数据与阈值数据进行比较，从而确定是否需要与发电厂环境100相关联的运行调节。可以想到，数据库135可存储与上面所列相比附加的和/或不同的信息。
I/O装置136可包含一个或一个以上被配置为和与管理控制台130相关联的用户进行信息通信的部件。例如，I/O装置可包含具有集成键盘和鼠标以便允许用户输入与管理控制台130相关联的参数的控制台。I/O装置136还可包含具有用于在监视器上输出信息的图形用户界面(GUI)的显示器。I/O装置136还可包含外围装置，例如用于打印与管理控制台130相关联的信息的打印机、用于允许用户输入存储在便携式介质装置上的数据的用户可访问盘驱动器(例如USB端口、软盘、CD-ROM或DVD-ROM驱动器等等)、麦克风、发声系统或任何其他合适类型的接口装置。
接口137可包含一个或一个以上的这样的部件：其被配置为经由通信网络发送和接收数据，通信网络例如为Internet、局域网、工作站点对点网络、直接链路网络、无线网络或任何其他合适的通信平台。例如，接口137可包含一个或一个以上的调制器、解调器、多工器、解多工器、网络通信装置、无线装置、天线、调制解调器以及被配置为使能经由通信网络的数据传送的任何其他类型的装置。
管理控制台130可被配置为监视一个或一个以上的与发电厂环境110相关联的运行，并基于对所监视数据的分析来管理环境。例如，根据一实施例，管理控制台130可被配置为收集与各模块化发电系统110所用的瓦斯量相关联的数据。另外，管理控制台130可收集和与瓦斯燃料源101相关联的瓦斯水平相关联的数据。基于瓦斯水平以及所用瓦斯的量，管理控制台130可请求添加或移除一个或一个以上的模块化发电系统110，以便确保发电厂环境100以峰值效率运行。
除了管理与发电厂环境100相关联的运行情况(和/或一个或一个以上的与之关联的部件)以外，管理控制台130可被配置为管理与发电厂环境100相关联的温室气体排放配额的产生。例如，管理控制台130可接收与各模块化发电系统110所用瓦斯的量相关联的数据。管理控制台130可基于所接收的数据确定与瓦斯燃烧过程相关联的温室气体排放额度的量。作为替代或作为附加的是，管理控制台130可被耦合到温室气体排放额度验证系统(未示出)，以便请求对于发电厂环境100所产生的任何温室气体排放额度的验证。
根据所公开的实施例的过程和方法可提供适用于从能够基于来自燃料源的燃料产生而扩展和收缩的环境源收集的生物沼气的发电厂环境。例如，图3提供了一流程图300，其示出了用于运行发电厂环境100的示例性公开方法。该方法可包含监视与瓦斯源相关联的瓦斯供给水平(步骤310)。例如，根据一实施例，与垃圾填埋场相关联的瓦斯水平可被监视，以便确定垃圾填埋场所产生的瓦斯的量。可以想到，取决于与垃圾填埋场的不同部分或区域相关联的废物的量和类型，垃圾填埋场的特定部分可产生与其他部分相比较多的瓦斯。因此，对燃料供给水平进行监视可包括监视垃圾填埋场的不同部分，以便定位高瓦斯产生的区域。
一旦已经基于测量得到的数据建立了与燃料源相关联的瓦斯水平，可确定布置在瓦斯源处或瓦斯源附近的初始数量的模块化发电系统(步骤320)。例如，管理控制台130可推定与瓦斯源相关联的特定瓦斯水平可足够维持3MW的发电。管理控制台130可在随后确定3个1-MW模块化发电系统可被初始提供以满足与瓦斯源相关联的生产水平。可以想到，可配置不同类型的模块化发电系统。例如，代替配置3台1-MW系统的是，管理控制台可配置2台1.5-MW系统或1台3-MW系统。给定各发电系统的模块化属性，可以想到，多种大小和类型的发电系统可被制造，本领域技术人员将会明了，模块化发电系统可适用于提供多种发电容量。
一旦确定了初始数量的发电模块，管理控制台可请求(或者以其他方式促进)模块到瓦斯源的配置(步骤330)。如同先前阐释的那样，这些发电模块可被开关设备有选择地耦合到输电和/或配电网络以及视情况可选的计量设备，以便使得与发电相关联的收费成为可能。作为附加和/或作为替代的是，发电系统可适用于专门用于校园型(campus-type)环境，以及单独用于满足专用和/或本地供电要求。
一旦发电模块已被配置、安装且运行，瓦斯供给和/或瓦斯生产水平可得到监视，并可推定未来的瓦斯供给水平(步骤340)。例如，一旦发电系统已变为运行，管理控制台130可监视与瓦斯源相关联的瓦斯水平，以便确定可能需要的在发电系统数量上的任何变化，从而满足瓦斯生产水平。作为替代和/或作为附加的是，为了预计一个或一个以上的发电模块的未来的扩展(或收缩)，可推定与瓦斯源相关联的未来的瓦斯水平。
一旦瓦斯水平已被监视和/或未来的瓦斯水平已被确定，可基于与瓦斯源相关联的当前瓦斯水平和/或未来的生产趋势对模块化发电系统的数量进行调节(步骤350)。根据一实施例，响应于生产水平的增大，管理控制台130可请求附加的发电系统。类似地，响应于瓦斯生产的减少，管理控制台可请求移除一个或一个以上的现有单元或重新定位到其他的瓦斯源位置。
除了调节与瓦斯源相关联的系统的数量以外，可基于当前和/或未来的瓦斯水平调节与各发电系统相关联的运行。例如，为了适应与瓦斯源相关联的瓦斯生产的增加，管理控制台130可使一个或一个以上的发电系统以对应于瓦斯生产增加的增大的容量运行。类似地，管理控制台130可对应于与源相关联的瓦斯水平的当前或计划减小来减少瓦斯消耗。
根据另一实施例，管理控制台130可对瓦斯水平增加做出响应地运行需求分割器122(或促进其运行)。因此，除了动力源115为产生电能的瓦斯消耗以外，瓦斯也可被燃烧装置123燃烧，使得否则不能被动力源115燃烧的任何所产生的瓦斯可被消耗。瓦斯的这种附加消耗可保证增大的生产的持续时间内任何所产生的瓦斯随后被某些瓦斯转变过程消耗，从而减少排放到大气中的可能，由此使得与瓦斯源相关联的温室气体排放配额产生潜能最大化。还可想到，代替将瓦斯转向燃烧装置的是，需求分割器可将瓦斯源产生的任何多余的瓦斯转向瓦斯存储装置。
根据另一实施例，对发电厂环境100的调节可基于一个或一个以上的瓦斯生产阈值水平来进行。根据此实施例，调节可基于相对于与发电厂环境100相关联的瓦斯消耗水平的、与瓦斯源相关联的瓦斯生产水平。例如，如果瓦斯生产水平超过瓦斯消耗水平(对应于瓦斯生产的增加)，管理控制台130可定购(order)附加的发电模块。作为替代的是，如果瓦斯消耗水平超过瓦斯生产水平达第一阈值量(对应于瓦斯生产水平的轻微减小)，管理控制台可调节一个或一个以上的发电模块，以便简单地消耗较少的瓦斯。然而，如果瓦斯消耗水平超过瓦斯生产水平达第二阈值量(对应于瓦斯生产的显著减少以及瓦斯源的瓦斯生产寿命周期在衰退中的可能指示)，管理控制台可请求一个或一个以上的模块化发电系统从发电厂环境100中移除和/或重新定位到发电厂环境100内不同的瓦斯源。
与特定公开实施例相关联的过程和方法提供了模块化且可扩展的发电厂环境，除了使得与环境瓦斯源相关联的模块化发电成为可能以外，允许由于各个模块的瓦斯燃烧转变过程引起的温室气体排放配额的产生。图4提供了一流程图330，其示出了用于与各个模块化发电系统相关联的双运行(即发电和温室气体排放配额产生)的方法。如图4所示，根据所公开的实施例，一个或一个以上的发电系统可各自收集与瓦斯源相关联的瓦斯气体(步骤331)，并将瓦斯气体转变为电能(步骤332)。
作为将瓦斯转变为电能的替代和/或附加的是，一个或一个以上的发电系统可使用与一个或一个以上的模块化发电系统相关联的燃烧装置来燃烧瓦斯气体(步骤333)。例如，在与模块化发电系统相关联的发电机离线或以其他方式不运行的情况下，分割器可被致动以便将瓦斯气体流转向到适用于燃烧瓦斯的燃烧装置。
在瓦斯燃烧过程中，可确定瓦斯消耗水平(步骤334)。例如，如先前所阐释的，流量计120和瓦斯含量传感器121可各自适用于收集数据并将所收集的数据提供给控制器127，控制器127可随后将该数据传送到管理控制台130。管理控制台130于是可基于从流量计120以及瓦斯含量传感器121收集的数据来确定在燃烧过程中消耗的瓦斯的量。
一旦燃烧过程消耗的瓦斯的量已被确定，各个模块化发电系统所产生的温室气体排放配额的量可被确定(步骤335)。例如，温室气体计算软件可确定已经消耗了多少公吨的瓦斯并基于确定结果计算温室气体排放配额的对应量。
在计算温室气体排放配额量之后，管理控制台130可对温室气体排放配额进行验证(或促进其验证)(步骤336)。例如，管理控制台130可通过向核准的温室气体排放配额发布单位提交适当的表格以及任何其他要求的文档来请求得到温室气体排放配额。根据一实施例，管理控制台130可与温室气体排放配额发布单位处于电子通信，并可电子请求得到温室气体排放额度。
工业应用性
尽管已经关于特定发电厂环境介绍了与所公开的实施例相关联的方法和系统，其可一般地适用于任何希望使用能被调节为适应燃料生产寿命周期的电力系统的环境。在一个示例性实施例中，模块化发电系统可适用于收集来自例如垃圾填埋地、废物处理场、湿地或农业废物场等生物沼气源的瓦斯气体。
当前公开的模块化发电系统可具有几个优点。例如，由于模块化发电系统110可适用于燃烧环境瓦斯气体，与某些传统系统中的燃烧化石燃料的相反，当前公开的系统可减少对环境的净温室气体排放。也就是说，当前公开的系统可实质上减少否则可能排放到环境中的净气体GWP。因此，当前公开的模块化发电系统可使得组织减少与其发电运行相关联的二氧化碳等价排放。
另外，当前公开的模块化发电系统可具有显著的成本优点。例如，由于系统被配置为从外部燃料源——特别是那些与低的生产和净化成本相关联的(例如生物沼气或环境瓦斯)——收集燃料，燃料成本可实质上低于使用其他类型燃料的系统。另外，由于当前公开的系统能直接从燃料生产源收集燃料，可不需要为保持运行而周期性地补给燃料。结果，根据所公开的实施例的模块化发电系统可被配置在净化的燃料源可能不可用的非常遥远的区域。
本领域技术人员将会明了，可对所公开的模块化发电系统以及相关联的方法进行多种修改和变化。在思考说明书并实践本公开的情况下，本领域技术人员将会想到本公开的其他实施例。介绍和实例仅仅是示例性的，本公开的真实范围由下面的权利要求及其等价内容指出。

Claims (10)

1.一种自备的模块化发电系统(110)，其包含：
具有大体上被布置在基座(113)上的模块化外壳的便携式机壳(112)，其中，便携式机壳被配置为促进模块化发电系统的运输；
发电机(114)，其大体上被布置在便携式外壳内，并被配置为：
收集与燃料源(101)相关联的燃料；以及
将所收集的燃料的至少一部分转变为电能；
检测装置(110a-c)，其被配置为耦合到燃料源，并被配置为：
监视与燃料源相关联的燃料水平；以及
将表示燃料水平的数据提供给与发电系统相关联的管理控制台(130)；以及
耦合到发电机的控制器(127)，其被配置为：
监视由转变过程消耗的燃料的量；以及
将表示所消耗燃料量的数据提供给管理控制台。
2.根据权利要求1的系统，其中，管理控制台被配置为：
对表示燃料水平以及所消耗燃料量的数据进行分析；
如果燃料水平超过所消耗燃料量，提供对附加的发电系统的请求；以及
如果燃料水平低于预定阈值，提供减少与发电环境相关联的发电容量的请求。
3.根据权利要求2的系统，其中，减少发电容量包含减少与燃料源相关联的发电系统的数量。
4.根据权利要求2的系统，其中，减少发电容量包含减少由发电机所消耗的燃料的量。
5.根据权利要求1的系统，其中，燃料包括瓦斯气体，燃料源进一步包括垃圾填埋场、地下洞穴燃料源、矿场、农业场所、天然气系统或肠发酵系统中的一个或一个以上。
6.一种运行模块化发电厂环境(100)的方法，其包含：
提供发电厂环境中的一个或一个以上的发电模块(110)；
在所述一个或一个以上的发电模块中收集与燃料源(101)相关联的燃料；
经由燃烧过程将所收集的燃料的至少一部分转变为电能；
监视与燃料源相关联的燃料生产水平；
确定与发电系统相关联的燃料消耗率；
基于燃料生产水平或燃料消耗率中的一个或一个以上来调节与发电模块相关联的运行情况。
7.根据权利要求6的方法，其中，燃料包括瓦斯气体，且其中，确定与发电系统相关联的燃料消耗率还包含：
基于燃料消耗率计算在转变过程中被转变为二氧化碳的瓦斯的量；
基于计算确定温室气体排放配额(125)的量；以及
验证温室气体排放配额的量。
8.根据权利要求6的方法，其中，燃料包括瓦斯气体，燃料源包括垃圾填埋场、地下洞穴燃料源、矿场、农业场所、天然气系统或肠发酵系统中的一个或一个以上。
9.根据权利要求6的方法，其中，调节与发电模块相关联的运行情况包含：
如果燃料生产水平超过燃料消耗率，向发电厂环境提供一个或一个以上的附加发电模块；以及
如果燃料消耗率超过燃料生产水平达阈值量，减少多个发电模块中的一个或一个以上或燃料消耗率。
10.根据权利要求9的方法，其中，减少还包含：
如果燃料消耗率超过燃料生产水平达第一阈值量，减少与发电厂环境相关联的燃料消耗率；以及
如果燃料消耗率超过燃料生产水平达第二阈值量，减少与发电厂环境相关联的发电模块的数量。
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