CN107146022B - 跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法及装置，方法包括：根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和虚拟电源点的排放清单；基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；根据远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果。解决了特高压输电工程对大气雾霾影响的评价问题，适用于评价不同类型、不同容量、不同区域的特高压工程。
Description
技术领域
本发明涉及环境影响评价技术，具体的讲是一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法及装置。
背景技术
我国的燃煤发电机组大量布局在京津冀、长三角、珠三角等经济发达区域，燃煤机组在发电的过程中排放大量的空气污染物，严重超过了这些区域的大气环境容量，导致这些地区雾霾天气频发。而与此同时，广大的西部地区煤炭资源富集、大气环境容量更大，因此，迫切需要进行跨区域的能源和资源的优化配置。
特高压跨区域输电技术正是实现能源资源优化配置，改善区域雾霾天气的有效手段。特高压跨区域输工程，可以减少受端区域燃煤发电机组，减少大气污染物的排放，从而减少受端区域雾霾天气，这是目前国家灰霾治理工作的共识。
现有技术中由于相关研究工作的缺乏，急需开发一种特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾影响的评价方法。
发明内容
为对特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾的影响进行评价，本发明提供了一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，用于对特高压跨区输电工程对受端区域大气雾霾的影响进行评价，包括：
根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；
根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；
根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单；所述的基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；
根据所述远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果。
本发明一实施方式中，所述的受端区域电源点包括：受端区域已有电源点或待增加电源点；其中，所述的待增加电源点包括：受端区域规划中电源点、在建的电源点以及已核准的电源点。
本发明一实施方式中，所述的根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点还包括：
将待增加电源点设置在对受端区域大气雾霾产生最不利影响的地理位置。
本发明一实施方式中，所述根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单包括：
根据统计数据确定发电量与电源点的排放清单、排放清单中各污染物的排放量的比例关系；
根据所述比例关系确定排放清单。
本发明一实施方式中，所述根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单包括：
根据电源点发电机组的排放标准数据确定排放清单。
本发明一实施方式中，所述根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单包括：
根据燃煤电厂污染物排放模型确定排放清单。
同时，本发明还一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置，用于对特高压跨区输电工程对受端区域大气雾霾的影响进行评价，装置包括：
虚拟电源点构建分配模块，用于根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；
远方电源点电量分配模块，用于根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；
排放清单确定模块，用于根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单；所述的基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；
模型评价模块，用于根据所述远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果。
本发明一实施方式中，所述的受端区域电源点包括：受端区域已有电源点或待增加电源点，所述的待增加电源点包括：受端区域规划中电源点、在建的电源点以及已核准的电源点。
本发明一实施方式中，所述排放清单确定模块包括：
比例确定单元，用于根据统计数据确定发电量与电源点的排放清单、排放清单中各污染物的排放量的比例关系；
清单确定单元，用于根据所述比例关系确定排放清单。
本发明一实施方式中，所述排放清单确定模块还根据电源点发电机组的排放标准数据确定排放清单；或根据燃煤电厂污染物排放模型确定排放清单。
本发明解决了特高压输电工程对大气雾霾影响的定量评价问题，具有全面、准确和直观的优点，适用于评价不同类型、不同容量、不同区域的特高压工程。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾影响的评价方法的示意图；
图2为本发明公开的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法的流程图；
图3为本发明公开的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置的结构框图；
图4为本发明实施例中对大气雾霾进行评价的流程示意图；
图5为本发明实施方式中通过印痕分析法确定选定地区最不利的气象条件通道示意图；
图6为本发明一实施方式中的评价结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾影响的评价方法，从图1中方式一可以看出，特高压输电工程将远方能源基地的清洁电能输送到受端区域；若没有特高压输电工程，受端区域所需电能就由本地区电源点产生，如图1中方式二所示，本地区电源点在产生电能的同时，也会产生大气污染物，导致受端区域雾霾天气的产生。
如图2所示，为本发明提供一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法的流程图，该方法用于对特高压跨区输电工程对受端区域大气雾霾的影响进行评价，包括：
步骤S101，根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；
步骤S102，根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；
步骤S103，根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单；所述基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；
步骤S104，根据远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果。
本发明的评价方法，其基本思路如下：
1.特高压跨区域输电工程外送至受端区域总电量ΔE1等于受端地区电源中心新增发电量ΔE2；
2.特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾的减少，相当于受端地区电源中心新增虚拟电源点带来的大气雾霾影响，扣除远方电源中心电源点排放污染物对受端地区的大气雾霾影响。
为评价特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾的影响，本发明实施例提供一种特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾影响的评价方法。包括：排放清单编制子系统、大气环境影响计算子系统、结果展示系统，包括以下步骤：
步骤(1)，在受端区域，根据不同的情景模式，构建虚拟电源点，将特高压跨区域输电工程输入受端地区的总电量分配到虚拟电源点；将特高压跨区域输电工程输入受端地区的总电量，根据特高压配套工程—远方电源中心的各电源点机组容量大小，按比例分配到远方电源点。
步骤(2)，将虚拟电源点和远方电源点分配得到的电量、电源点的基本信息，按照不同的排放清单计算方法，编制出虚拟电源点排放清单和远方电源点排放清单；
虚拟电源点和远方电源点的基本信息，包括发电机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分、烟气治理设施与系统的设计和运行参数(除尘设施、脱硫设施、脱硝设施、超低排放设施)；
排放清单中包括的污染物种类，为电源点生产电能过程中产生的与大气雾霾相关的污染物，包括烟气总颗粒物浓度(TSP)、可吸入PM10、PM2.5、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、有机碳(OC)、黑炭(BC)、CO、挥发性有机物(VOCs)、氨；
步骤(3)，选择一组受端区域虚拟电源点排放清单和一组远方电源点排放清单，输入大气雾霾影响计算模型，得到在对应情景模式和排放清单计算方法下，特高压工程对受端地区大气雾霾影响的评价结果。
本发明实施例中的大气雾霾影响计算模型包括：适用于对区域大气中PM2.5进行模拟预测，包括WRF-CHEM模型、CALPUFF模型、多尺度空气质量模型(MODEL-3/CAMQ)、大气化学传输模式CAMx模型中的一种或多种；
步骤(4)，将评价结果以数值、图片和实时动画的结果进行展示。
本发明实施例中里评价结果的展示形式中，数字形式包括PM2.5的日均、月均、年度浓度值，图片形式包括受端区域地理图与PM2.5浓度值的图形显示，动态图形为PM2.5浓度在受端地区时间与空间上的变化图。
上述的步骤(1)中，构建虚拟电源点的情景模式包括：
情景一：以受端区域现有的电源点为基础，将特高压输入的电量，按照各发电厂机组容量的大小，按比例分配到现有电源点，作为现有电源点的虚拟新增发电量；
情景二：在受端区域虚拟新建电源点，虚拟的电源点主要包括受端区域内规划中的、已核准的、在建的电源点，以及电源点相应的容量；将特高压输入的电量，按照虚拟新建电源点机组容量的大小，按比例分配特高压输入的电量；
情景三：将情景2中虚拟电源点设置在对受端区域大气雾霾产生最不利影响的地理位置。
步骤(2)中编制出虚拟电源点排放清单和远方电源点排放清单的方法包括：
方法一：根据区域内已投运电源点的实际排放量及发电量，计算电源点污染物的排放绩效，根据输入的电量，计算排放清单；
方法二：根据电源点所执行的排放标准，以及国家环保部颁布的排放绩效，计算排放清单；
方法三：根据燃煤电厂大气污染物排放模型计算排放清单。
同时，本发明还提供一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置，用于对特高压跨区输电工程对受端区域大气雾霾的影响进行评价，如图3所示，包括：
虚拟电源点构建分配模块301，用于根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；
远方电源点电量分配模块302，用于根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；
排放清单确定模块303，用于根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单；所述的基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；
模型评价模块304，用于根据所述远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果。
本发明一实施方式中，所述排放清单确定模块包括：
比例确定单元，用于根据统计数据确定发电量与电源点的排放清单、排放清单中各污染物的排放量的比例关系；
清单确定单元，用于根据所述比例关系确定排放清单。
本发明一实施方式中，所述排放清单确定模块还根据电源点发电机组的排放标准数据确定排放清单；或根据燃煤电厂污染物排放模型确定排放清单。
本发明公开的装置解决问题的原理与前述方法的实现相似，不再赘述。
本发明能够全面、准确、定量评价特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾的影响，适用于不同地区、不同等级与类型的特高压工程。
下面结合具体的实施方式对本发明实施例做进一步详细说明。
图4为本发明实施例中对大气雾霾进行评价的流程示意图。
本实施例为评价内蒙A地—京津冀B地1000千伏特高压工程对受端地区京津冀B大气雾霾的影响。
步骤1：内蒙A地—京津冀B地1000千伏特高压工程计划年外送京津冀B地电量350亿千瓦时；按照不同的情景在京津冀B地构建虚拟电源点，将外送电量分配至虚拟电源点，本发明实施例中按照以下三种情景模式进行分配：
情景一：以受端区域现有的电源点为基础，依据特高压输入的电量及现有电源点的分布、容量、年发电量情况，各厂按照相应比例增加特高压输入的电量。京津冀B地已投运机组25台，将350亿千瓦时外送电量根据25台机组的装机容量大小按比例进行分配，作为25台机组的虚拟新增年发电量。
情景二：假设特高压输入的电量，虚拟新建电源点，包括受端区域内规划中的、已核准的、在建的电源点，以及电源点相应的容量，将特高压输入的电量，按照装机容量大小分配相应的发电负荷。京津冀B地及周边地区在建、已核准的电源点共8台机组，将350亿千瓦时外送电量根据8台机组的装机容量大小按比例进行分配，作为8台机组的虚拟新增年发电量。
情景三：为考察极端条件下本地电源点对区域的环境影响，即综合考虑气象、地形地貌等条件，将虚拟的电源点设置在对受端区域影响最大的位置，考察其对区域环境的影响。该情景下主要通过印痕分析法，确定选定地区最不利的气象条件通道，如图5所示(图中1、2、3、4为印痕分析法确定的气象条件敏感区，在这些地区增加排放对北京地区造成的影响最大)。将京津冀B地及周边地区在建、已核准的电源点共8台机组，虚拟建设在这些最不利气象通道中，将350亿千瓦时外送电量根据8台机组的装机容量大小按比例进行分配，作为8台机组的虚拟新增年发电量。
将特高压工程外送电量，按照该特高压工程配建的远方电源中心内蒙A地各电源点机组容量大小，按比例分配各发电机组。
步骤2：编制虚拟电源点和远方电源点的污染物排放清单，根据电源点对大气环境质量影响模型的计算要求，排放清单中包括的污染物信息为总颗粒物浓度(TSP)、PM10、PM2.5、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、有机碳(OC)、黑炭(BC)、CO、挥发性有机物(VOCs)。按照以下三种方法编制电源点的排放清单。
方法一：根据区域内现有电厂的污染物实际排放情况计算排放清单。统计过去一年中受端区域电源点的发电量，以及排放清单中各污染物的排放量，得到发电量与污染物排放量之间的比例关系。根据这一比例关系，计算电源点新增虚拟电量产生的污染物排放量。
方法二：依据发电机组所执行的排放标准，电源点产生烟气污染物在不超过排放标准的前提下,按照污染物的排放绩效计算排放量。
方法三：根据已建立的燃煤电厂大气污染物排放模型，计算相应的污染物排放量，得到排放清单。
受端区域虚拟电源点，按照上述三种计算方法，结合上述三种情景，得到9份虚拟排放清单，远方电源中心按照上述三种计算方法，得到3份排放清单。
步骤3：分别选择一份虚拟电源点的一份虚拟排放清单，以及远方电源点的排放清单，将各虚拟电源点和远方电源点的地理信息、所在区域的气象信息输入WRF-CHEM计算模型，得到内蒙A地—京津冀B地1000千伏特高压工程对京津冀B地大气雾霾的影响。
步骤4：:将影响结果以数值、图表和动画图的结果展示，如图6所示为北京南部增加两个虚拟电厂导致该地区PM2.5浓度的增加量。
本发明提供一种特高压跨区域输电工程对受端地区大气雾霾影响的评价方法及装置，解决了特高压输电工程对大气雾霾影响的定量评价问题，具有全面、准确和直观的优点，适用于评价不同类型、不同容量、不同区域的特高压工程。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，用于对特高压跨区输电工程对受端区域大气雾霾的影响进行评价，其特征在于，所述的方法包括：
根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；
根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；
根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单；所述的基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；
根据所述远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果；
所述大气雾霾影响计算模型包括：WRF-CHEM模型、CALPUFF模型、大气化学传输模式CAMx模型。
2.如权利要求1所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，其特征在于，所述的受端区域电源点包括：受端区域已有电源点或待增加电源点；其中，所述的待增加电源点包括：受端区域规划中电源点、在建的电源点以及已核准的电源点。
3.如权利要求2所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，其特征在于，所述的根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点还包括：
将待增加电源点设置在对受端区域大气雾霾产生最不利影响的地理位置。
4.如权利要求2或3中任一权利要求所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，其特征在于，所述根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单包括：
根据统计数据确定发电量与电源点的排放清单、排放清单中各污染物的排放量的比例关系；
根据所述比例关系确定排放清单。
5.如权利要求2或3中任一权利要求所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，其特征在于，所述根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单包括：
根据电源点发电机组的排放标准数据确定排放清单。
6.如权利要求2或3中任一权利要求所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价方法，其特征在于，所述根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单包括：
根据燃煤电厂污染物排放模型确定排放清单。
7.一种跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置，用于对特高压跨区输电工程对受端区域大气雾霾的影响进行评价，其特征在于，所述的装置包括：
虚拟电源点构建分配模块，用于根据受端区域各电源点机组容量将特高压跨区输入的电量分配到受端区域内各电源点作为虚拟电源点；
远方电源点电量分配模块，用于根据远方电源点的机组容量将特高压跨区输入的电量分配到远方电源点；
排放清单确定模块，用于根据虚拟电源点和远方电源点的基本信息分别确定远方电源点的排放清单和所述虚拟电源点的排放清单；所述的基本信息包括：电源点的发电机机组容量、锅炉类型、燃煤化学成分数据、烟气治理设备的运行参数；
模型评价模块，用于根据所述远方电源点的排放清单、虚拟电源点的排放清单以及大气雾霾影响计算模型生成评价结果；
所述大气雾霾影响计算模型包括：WRF-CHEM模型、CALPUFF模型、大气化学传输模式CAMx模型。
8.如权利要求7所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置，其特征在于，所述的受端区域电源点包括：受端区域已有电源点或待增加电源点，所述的待增加电源点包括：受端区域规划中电源点、在建的电源点以及已核准的电源点。
9.如权利要求8所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置，其特征在于，所述排放清单确定模块包括：
比例确定单元，用于根据统计数据确定发电量与电源点的排放清单、排放清单中各污染物的排放量的比例关系；
清单确定单元，用于根据所述比例关系确定排放清单。
10.如权利要求8所述的跨区域输电工程对大气雾霾影响的评价装置，其特征在于，所述排放清单确定模块还根据电源点发电机组的排放标准数据确定排放清单；或
根据燃煤电厂污染物排放模型确定排放清单。
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