CN104571050B

CN104571050B - 基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法

Info

Publication number: CN104571050B
Application number: CN201510016282.9A
Authority: CN
Inventors: 江峰青; 张湧; 时志雄; 吴立波; 沈晓岚; 朱爱钧; 何真珍; 程倩; 韩晔
Original assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: CN104571050A

Abstract

本发明涉及一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，包括：步骤S1：建立工业企业用电量与污染物排放量之间的数量关系；步骤S2：智能电表监测到的工业企业实时用电量，根据步骤S1计算实时污染物排放量，基于实时污染物排放量调节工业企业用电量，通过调节工业企业用电量控制其污染排放量；步骤S3：重复步骤S2，继续对调节后的工业企业用量进行监测。与现有技术相比，本发明能够将大气污染物排放量控制在一定范围内，从而保证市内空气质量，具有通用性强、便于操作、环保效果好等优点。

Description

基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法

技术领域

本发明涉及一种污染物排放监控方法，尤其是涉及一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法。

背景技术

随着社会经济发展水平不断提高，国民经济和电力消费两者的关系也更加紧密。从目前来看，工业企业是主要的电力消费用户，电力消费与产量有关，工业用户用电量的变化将对整个社会的用电量、电力调度等构成重要影响，而工业用户用电量自身的主要影响因素为其生产行为及行业景气程度。

同时，工业企业的产量与直接大气污染物排放也有一定的数量关系。雾霾天气产生的主要原因为固定点源和流动源污染气体的排放，其中热电、化工、钢铁等工业企业排放的废气是固态大气污染的主要来源。工业点源排放的特点在于短时间内排放集中、排放数量大，因而控制污染企业生产对于在短期内快速减少污染排放、提高空气质量有重要意义。工业企业大气污染物排放类型可分为气态无机污染物和气态有机污染物。气态无机污染物，包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)等；气态有机污染物包括非甲烷挥发性有机物(Non-methane Voltile Organic Compounds，NMVOC)、多环芳香烃(PolycyclicAromatic Hydrobons，PAHs)、总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulate，TSP)等。

在雾霾天气频发，环境问题与经济发展的多重制约下，如何高效、清洁的利用能源，改善大气环境治理，在工业发展过程中解决工业污染、能源消费与生态环境的平衡问题，一直是值得探索的问题。传统的环境监测、质量改善已经不能满足智能时代的需求，需要建立全新的、高频的、实时的监管体系，对工业用户进行需求侧管理。因此，本发明提出一种高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，建立高频用电数据与污染排放量之间的数量关系，进而根据实时用电量预测实时污染排放量，来达到污染物排放量监测与反馈控制的目的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，通过建立工业企业用电量与污染物排放量的数量关系，建立污染监测机制或反馈控制机制，将大气污染物排放量控制在一定范围内，从而保证市内空气质量，具有通用性强、便于操作、环保效果好等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，包括以下步骤：

步骤S1：建立工业企业用电量与污染物排放量之间的数量关系；

步骤S2：智能电表监测到的工业企业实时用电量，根据步骤S1计算实时污染物排放量，基于实时污染物排放量调节工业企业用电量，通过调节工业企业用电量控制其污染排放量；

步骤S3：重复步骤S2，继续对调节后的工业企业用量进行监测。

所述步骤S1具体包括：

101：获取工业企业一段时间T内的燃料消耗量C，计算在这一段时间T内该工业企业的污染物排放量E，满足以下公式：

E_i＝λ_iC_i(1-η_i)

其中，λ为污染物的排放系数，η为尾气治理设施对污染物的去除效率，下标i表示不同污染物；

102：根据工业企业在同一段时间T内的用电量Q，计算单位用电量的污染物排放量，获得转化系数P，P＝E/Q；

103：工业企业用电量与污染物排放量之间的数量关系满足公式E'＝PQ'，Q'为智能电表监测的工业企业实时用电量，E'为实时污染物排放量。

所述污染物包括二氧化硫、氮氧化合物、可悬浮颗粒物和一氧化碳。

所述步骤S2中实时用电量和实时污染物排放量采用折线图或热力图进行显示，所述折线图表示不同污染物排放量随时间变化的趋势，所述热力图基于工业企业的地理位置，将不同工业企业的同种污染物排放量显示在同一张地图上。

所述热力图结合实时监测的空气质量数据，找出浓度高的污染物源头对应的工业企业，再对该工业企业优先进行用电量的调节。

所述步骤S2中调节工业企业用电量的方法包括两个，分别为：

A：停止或减少对污染物排放量高的企业的电力供给的方法；

B：将电力的错峰填谷措施与污染物排放量控制相结合的方法，所述错峰填谷措施指通过工业企业调整用电时间，减少一天中的高峰用电量，而增加一天中的低谷用电量。

所述方法A包括三个，分别为：

1)选择导致当前最严重空气质量问题的污染物作为控制对象，停止或减少前一日该污染物排放量最高的工业企业的电力供给；

2)根据空气中不同污染物浓度的加权求和数据，建立基于二氧化硫、氮氧化合物、可悬浮颗粒物浓度的空气污染贡献指数，计算各工业企业的空气污染贡献指数，停止或减少连续6小时该空气污染指数在一定数值以上的工业企业的电力供给；

3)采取双重指标监控机制，即选取前一天浓度超过国家限制范围百分比最高的两种污染物作为控制对象，停止或减少一天中连续6小时以上两种污染物排放量在历史平均水平以上的工业企业的电力供给。

所述步骤S2中工业企业实时用电量为10min～20min之间的用电量高频数据。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过排放系数计算结果，建立工业企业用电量与污染物排放量的数量关系，从而计算出用电量与污染物的转化系数，通过转化系数将工业企业高频用电数据转化为高频污染物排放数据，从而建立污染监测机制，对于污染物排放量超过一定标准的企业给予警示，减少或停止电力供给等，将大气污染物排放量控制在一定范围内，从而保证市内空气质量。

2)通过热力图结合实时空气质量监测，可追踪重点污染点源，以便可以增对产生重点污染排放量的工业企业进行有针对性的控制，控制效果明显，可视性强。

3)在监测机制的基础上，需要进一步建立污染物排放反馈机制，监测污染物排放量在采取改善措施后的变化，进一步采取新的措施，再次保证污染物排放量总体水平在一定范围内，从而实现动态调控。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本实施例中某一工业企业PM2.5排放日数据图；

图3为本实施例中工业污染排放实时监测热力图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，包括以下步骤：

步骤S1：建立工业企业用电量与污染物排放量之间的数量关系，污染物包括二氧化硫、氮氧化合物、可悬浮颗粒物和一氧化碳，因此大气污染物排放量的降低可以从降低企业用电量着手。

步骤S1具体包括：

E_i＝λ_iC_i(1-η_i)

其中，λ为污染物的排放系数，定义同文献“吴晓璐.长三角地区大气污染物排放清单研究[D].上海：复旦大学，2009.”，计算污染物排放系数的数据来自于第一次全国污染源普查数据库，以及《工业污染物产生和排放系数手册》，η为尾气治理设施对污染物的去除效率，下标i表示不同污染物。

以一个抽象的钢铁行业公司A为例，假设该企业生产过程中仅使用煤炭作为一次能源，20**年A企业的煤炭使用量为C吨，则根据《工业污染物产生和排放系数手册》提供的单位煤炭污染物排放量数据可知该企业当年二氧化硫、氮氧化合物、可悬浮颗粒物和一氧化碳的排放量分别为(单位：kg)：

E_TSP＝5.79C，E_CO＝28.56C。

假设A企业使用的层燃炉以及湿式除尘技术，根据烟气中颗粒物粒径比例以及去除效率可以计算出PM2.5、PM10的排放量为(单位：kg)：

E_PM2.5＝5.79C*0.07*(1-0.5)＝0.203C，

E_PM2.5-10＝5.79C*0.13*(1-0.9)＝0.0753C，

E_PM10+＝5.79C*0.8*(1-0.99)＝0.0463C。

102：根据工业企业在同一段时间T内的用电量Q，计算单位用电量的污染物排放量，获得转化系数P，即：

E_CO＝28.56C/Q，P_PM2.5＝0.203C/Q，P_PM2.5-10＝0.0753C/Q，P_PM10+＝0.0463C/Q。

步骤S2：智能电表监测到的工业企业实时用电量，根据步骤S1计算实时污染物排放量，基于实时污染物排放量调节工业企业用电量，通过调节工业企业用电量控制其污染排放量，其中，工业企业实时用电量为10min～20min之间的用电量高频数据。

假设企业A在T₁时间内的用电量为Q₁，T₁＝15min。根据A企业的15min用电量高频数据，计算得到高频的大气污染排放物关系公式：

步骤S2中实时用电量和实时污染物排放量采用折线图或热力图进行显示，折线图表示不同污染物排放量随时间变化的趋势，热力图基于工业企业的地理位置，将不同工业企业的同种污染物排放量显示在同一张地图上。热力图结合实时监测的空气质量数据，找出浓度高的污染物源头对应的工业企业，再对该工业企业优先进行用电量的调节。

因此结合电表提供的每十五分钟用电量数据，可画出该企业一天之内每十五分钟的污染物排放量曲线，即折线图。图2展示了根据以上算法得到的企业A某一日的PM2.5排放量随时间变化的曲线，纵轴表示PM2.5排放量(单位：kg)，横轴表示时间。图3则展示了市内工业污染排放实时监测热力图。

步骤S2中调节工业企业用电量的方法包括两个，分别为：

A：停止或减少对污染物排放量高的企业的电力供给的方法，具体包括三个方案，分别为；

1)选择导致当前最严重空气质量问题的污染物作为控制对象，停止或减少前一日该污染物排放量最高的工业企业的电力供给。例如，秋冬季节空气流动不畅，加之人们出于取暖的目的对能源消费量增加，空气中PM2.5浓度升高，造成严重雾霾现象，在很大程度上影响了人们的户外活动和生活质量。因而秋冬季节应该关注企业PM2.5排放量，从工业企业方面降低可悬浮颗粒物排放。

2)根据空气中不同污染物浓度的加权求和数据，建立基于二氧化硫、氮氧化合物、可悬浮颗粒物浓度的空气污染贡献指数，计算各工业企业的空气污染贡献指数，停止或减少连续6小时该空气污染指数在一定数值以上的工业企业的电力供给。

B：将电力的错峰填谷措施与污染物排放量控制相结合的方法，错峰填谷相对于直接切断/减少企业电力供给是一种更加温和的措施，但实际操作的复杂程度更高、难度更大。企业污染物排放系数在一定时期内基本稳定，那么企业污染物排放量的大小反映企业用电量和产量的信息。错峰填谷措施要求通过工业企业调整用电时间，减少一天中的高峰用电量，而增加一天中的低谷用电量，从而避免出现高峰时期的电力供给不足，以及低谷时期的供电设备闲置和电能弃置。

步骤S3：重复步骤S2，继续对调节后的工业企业用量进行监测。在监测机制的基础上，进一步建立污染物排放反馈机制，污染物排放反馈机制的数据可以不断更新，这确保通过控制企业用电量可以有效控制大气污染物排放量。建立污染物排放反馈机制有着关键作用，一方面，反馈机制监测电力供给控制、错峰填谷等措施对企业污染物控制的效果，是必不可少的环节；另一方面，反馈机制也给出调整措施效应强度的经验数据，可供进一步研究、完善污染物排放监测与反馈机制，从而实现推广应用。

Claims

1.一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S3：重复步骤S2，继续对调节后的工业企业用量进行监测；

A：停止或减少对污染物排放量高的企业的电力供给的方法；

B：将电力的错峰填谷措施与污染物排放量控制相结合的方法，所述错峰填谷措施指通过工业企业调整用电时间，减少一天中的高峰用电量，而增加一天中的低谷用电量；

所述方法A包括三个，分别为：

2.根据权利要求1所述的一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

E_i＝λ_iC_i(1-η_i)

3.根据权利要求1或2所述的一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，其特征在于，所述污染物包括二氧化硫、氮氧化合物、可悬浮颗粒物和一氧化碳。

4.根据权利要求2所述的一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，其特征在于，所述步骤S2中实时用电量和实时污染物排放量采用折线图或热力图进行显示，所述折线图表示不同污染物排放量随时间变化的趋势，所述热力图基于工业企业的地理位置，将不同工业企业的同种污染物排放量显示在同一张地图上。

5.根据权利要求4所述的一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，其特征在于，所述热力图结合实时监测的空气质量数据，找出浓度高的污染物源头对应的工业企业，再对该工业企业优先进行用电量的调节。

6.根据权利要求1所述的一种基于高频用电数据的工业企业污染物排放监控方法，其特征在于，所述步骤S2中工业企业实时用电量为10min～20min之间的用电量高频数据。