[发明专利]一种火电厂热排放对混合层大气增温的计算方法及其系统

说明书

本发明公开了一种火电厂热排放对混合层大气增温的计算方法及其系统，根据火电厂的位置划分格点，获取各格点的温度、风速和风向等参数；通过各个格点的热扩散方向和风向的关系确定热扩散区域并求得热扩散区域面积；将网格立体化后在垂直方向上分层，根据同一格点在不同层的温度变化曲线以及根据最大温度绘制的干绝热线求得混合层高度；结合火电厂在污染天气的热排放功率计算得到火电厂热排放造成的混合大气增温值。本发明涉及火电技术领域，提出了火电厂热排对于大气稳定结构的影响，通过计算得到了大气增温值，为污染高发天气下的火电厂环保调度提供了科学依据。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种火电厂热排放对混合层大气增温的计算方法及其系统。

背景技术

近年来，大气雾霾频频发生，特别是2016年12月份，华北地区雾霾事件造成飞机停飞、学校放假等，严重影响了人们的生产生活和健康安全。数据统计显示，我国持续性雾霾的增加，其内因是以煤炭为主的化石能源消费增多，造成大气污染物排放量的增加。外因则是稳定的大气层结环境，不利于污染物的扩散，从而导致污染物聚集，发生雾霾。火电作为我国北方地区主要的发电形式之一，对雾霾产生的内因和外因均有影响。以往的研究主要集中在火电厂污染物的排放和治理上。采用煤炭的脱硫、脱硝等工艺，在发电时减少对大气污染的贡献。而火电厂的热量往往被忽略，实际上，这部分热量在大气层中，有利于大气边界层的稳定结构，加重了雾霾的持续性。

目前并没有针对热扩散对大气增温方面的研究。为此，有必要开展火电厂热排放对混合层大气增温计算，全面了解火电厂热排放对于大气稳定结构的影响，为冬季污染高发天气下的火电厂环保调度提供科学依据。

发明内容

本发明目的在于提供一种火电厂热排放对混合层大气增温的计算方法及其系统，以解决火电厂热排对于大气稳定结构的影响缺乏研究的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种火电厂热排放对混合层大气增温的计算方法，包括以下步骤：

以待分析的火电厂为中心点水平选取一块正方形区域并划分为M×M个正方形构成的网格区域，记录设定时间段L内h时刻各个网格点位置的温度T_ij1h、风速V_ij1h和风向D_ij1h；

以中心点向与中心点相邻的8个网格点的延伸方向作为8组热扩散方向，在h时刻任一热扩散方向上由近至远逐个网格计算风向与热扩散方向的余弦值，将余弦值第一次小于或等于0的网格点记为边界点，若均不满足余弦值小于或等于0则以与该方向上最远网格点作为边界点，并以设定时间段L内边界点的平均位置作为扩散边界点；

在垂直方向上将该网格区域划分为W层，计算垂直方向上每一层的8个扩散边界点，连接每一层中所有相邻扩散边界点构成热扩散区域，计算得到W个热扩散区域；

根据同一网格点h时刻在不同层的温度变化曲线以及由该网格点在设定时间段L内的最高温度确定的干绝热线来确定混合层的高度，并计算所有网格点在设定时间段内的混合层平均高度；

筛选出垂直方向高度小于平均混合层高度的层次，求取保留的层次对应的平均热扩散区域面积；

根据火电厂平均热排放功率、空气比热容、空气密度、混合层平均高度和平均热扩散区域面积求得热排放增温。

进一步地，火电厂平均热排放功率的获取步骤为：

获取待分析的火电厂在某一时间段内每天的发电功率以及该时间段内每天的空气质量指数；

筛选出空气质量指数高于阀值的天数当天的发电功率，计算保留下来的发电功率的平均值；

结合待分析的火电厂的热排放系数计算出火电厂平均热排放功率。