CN109142822A - 一种带碳减排量计算的智能电表系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带碳减排量计算的智能电表系统，包括中央处理器、电量计量模块、碳减排量计算模块和通讯模块，通讯模块、电量计量模块、碳减排量计算模块分别与中央处理器连接；中央处理器用于控制数据交换；电量计量模块用于电量的单向或双向计量；碳减排量计算模块根据计量可再生能源发电设备的发电量，计算出碳减排量，生成碳减排量数据；通讯模块用于实现智能电表系统与区块链网络之间的数据传输。本发明能够实现发电量和碳减排量两种数据的直接采集，避免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议，会极大帮助未来可在生能源发电的绿色证书和碳指标等碳资产的确权，从而从硬件上帮助碳资产的统计和计算，增加碳资产的可信度。

Description

一种带碳减排量计算的智能电表系统

技术领域

本发明涉及智能电表和碳减排技术领域，尤其涉及一种带碳减排 量计算功能的智能电表系统。

背景技术

由于电力系统的独特性，从发电输电配电到用电天然形成一张超 级巨大的网-电网。一端是燃煤燃气核电水电传统能源和风光等分布 式可再生能源，一端是数百万计的高耗能动力装置、数亿的电力用户 和未来的智能家電以及电动汽车。遍布全国各种各样的传感器在每时 每刻每分每秒每毫秒微秒都会産生海量实时大数据，就构建了一个庞 大的能源互联网。

能源互联网将极大地推动未来分布式能源的发展。在电源侧，随 着大量可再生能源装机，电源的随机性波动将对系统造成重大挑战， 在负荷侧，由于电力消费结构的变化，以及电动汽车的快速发展，负 荷侧的随机性和刚性将不断加剧。加上未来能源产销者建筑的出现， 会使得能源的分布式计量和交易成为主流。而目前的中心化的电网控 制模式和电网统一收集电表数据的方式在未来将面临巨大挑战。

2009年比特币的出现带来了一种颠覆性的成果--区块链技术， 区块链是一个安全的帐簿类数据库，由一个个数据区块组成，使用者 可以在这个不断更新升级的平台查找数据，对于金融机构来说，区块 链能加快交易处理过程、降低成本、减少中间人、提高市场洞察力， 增加业务透明度。

区块链作为加密货币比特币的底层技术，是一个伟大的创新，区 块链技术可以用于打击欺诈和非法交易，目前很多行业都开始使用区 块链技术，尤其是采用区块链作为工具实现真正的能源互联网技术。 区块链可以起到的作用是：第一，基于区块链的数据公正确保信任， 公私钥结合的访问权限保护隐私，真正做到私密性，可信计量；第二， 区块链防篡改，主体间采用一定的方式配合信任或者强制信任，实现 强制信任下泛在交互；第三，区块链和大数据以及人工智能融合构成 可信任预言机，签署外部数据，实现虚实交互的自律控制；第四，基 于区块链部署的设备间点对点交互式决策，不需要将信任托付于中心 化平台代为决策，去中心化从而实现设备民主与分布决策；第五，各 主体间基于明确的互动规则进行随机博弈，系统呈现中性良性演化， 符合市场化规律和竞争演化的协调性和可进化性。

区块链的作用不仅仅是去中介化。区块链可能颠覆市场及现有价 值链，区块链还可能通过释放此前尚未开发的供应创造出新的市场。 区块链和能源互联网计量系统的结合，将为未来能源互联网的发展提 供可靠的电力交易和计量的技术支持。

未来相信国家也会出台针对化工、钢铁、水泥等其他高耗能企业 的二氧化碳排放指标要求，未来火电机组或高耗能企业如果想保持生 产规模，就需要通过购买非水可再生能源“绿证”或碳排放交易权的 碳排放指标来完成发电或生产配额考核指标，最终共同实现2020年 我国非化石能源占一次能源消费比重达到15％的宏观目标。

2017年2月3日，国家发展改革委、财务部、国家能源局联合 发布《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的 通知》(发改能源[2017]132号)，拟在全国范围内试行可再生能源绿 色电力证书(以下简称“绿证”)核发和自愿认购。“绿证”交易政策 的出台是替代现有新能源发电企业补贴的一种手段，将在一定程度上 缓解国家财政补贴压力，特别是有利于缓解当前补贴拖欠的局面。

另一方面，建立国内碳交易体系是控制我国不断增长的温室气体 排放的重要途经，是我国调整能源和产业结构、提高能源利用效率、 引导投资和技术流向的需要，也是我国应对国际(谈判)形势建立“以 我为主”的交易体系、制衡发达国家的需要，在当前我国能源资源紧 缺、大气污染严重、国家坚持市场在资源配置中的决定作用的方针指 引下，建立碳交易体系是利用市场手段促进节能减排和保护环境的战 略举措。相对其它交易而言，碳交易七省市试点工作推进迅速，2011 年3月，“十二五”规划提出逐步建立碳交易市场，2013年至2014 年6月，七省市相继启动碳排放权交易市场，截止2016年12月31 日，配额成交量达8670万吨，成交额达20亿元。

目前传统智能电表仅有电量计量功能，碳排放量是依靠收集的电 量计量数据，然后经过特定的计算公式计算出碳减排量，这个减排量 往往需要有资质的CDM的碳减排量核查机构来现场核查，不但成本高 昂，而且人为因素难以避免，很多CDM或国内碳减排项目在减排量上 核查机构和业主单位的统计发生差异，从而对碳交易带来不确定因素， 市场上亟待出现一种能够通过硬件替代人工进行碳减排量统计计算 的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种带碳减排量计算的智能电表系统，通过 所述带碳减排量计算的智能电表系统能够实现发电量和碳减排量两 种数据的直接采集，避免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议， 会极大帮助未来可在生能源发电的绿色证书和碳指标等碳资产的确 权，从而从硬件上帮助碳资产的统计和计算，增加碳资产的可信度， 帮助建立未来全国乃至全球的统一碳市场。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带碳减排量计算的智能电表系统，包括中央处理器、电量计 量模块、碳减排量计算模块和通讯模块，所述通讯模块、电量计量模 块、所述碳减排量计算模块分别与所述中央处理器连接；其中：

所述中央处理器用于控制数据的运算和交换；

所述电量计量模块用于对可再生能源发电装置的发电量的单向 或双向计量；

所述碳减排量计算模块用于根据电量计量模块所计算的可再生 资源发电装置的发电量，计算出碳减排量，生成碳减排量数据；

所述通讯模块用于实现智能电表系统与区块链网络或碳减排碳 资产管理云平台之间的数据传输。

进一步地，包括常规电表和能源路由器，所述常规电表包括有所 述中央处理器、电量计量模块和通讯模块，所述常规电表的电量计量 模块和通讯模块分别与中央处理器连接；所述能源路由器包括有所述 碳减排量计算模块和另一通讯模块，所述能源路由器的另一通讯模块 和碳减排量计算模块连接，所述常规电表的通讯模块和能源路由器的 另一通讯模块有线或无线通讯连接，所述能源路由器的另一通讯模块 还通讯连接于区块链网络或碳减排碳资产管理云平台。

进一步地，包括智能电表，所述智能电表包括有所述中央处理器、 电量计量模块、碳减排量计算模块和通讯模块，所述智能电表的电量 计量模块、碳减排量计算模块和通讯模块分别连接于中央处理器，所 述智能电表的通讯模块通讯连接于区块链网络或碳减排碳资产管理 云平台。

进一步地，所述碳减排量计算模块采用区块链技术时，所述碳减 排量计算模块利用分布式的节点进行分布式碳减排记账，每个节点的 减排量数据不可篡改地分布式保存在区块链网络中。

进一步地，所述碳减排量计算模块不采用区块链技术时，所述碳 减排量计算模块利用中心化的碳减排碳资产管理云平台，统一进行智 能电表耦合碳减排量计算和碳资产管理的功能。

进一步地，所述电量计量模块和碳减排量计算模块通过配置加密 管理单元，采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用 户的加密信息。

更进一步地，所述碳减排量计算模块采用区块链网络中的公有链、 联盟链或私有链技术；所述碳减排量计算模块利用区块链技术与其他 区块链节点进行点对点的碳资产交易。

进一步地，所述通迅模块为RS485通讯模块、RFID射频模块、 蓝牙模块、WIFI模块、3G网络模块、4G网络模块、5G网络模块或电 力载波模块中的一种或几种组合。

上述带碳减排量计算的智能电表系统的运行方法，包括如下具体 步骤：

S1.选择可再生能源发电装置的类型；

S2.选择对应碳排放量计算的方法：1kWh电量＝X g CO2；

S3.所述中央处理器控制所述电量计量模块计量所述可再生能源 发电装置在一段时间内的发电量Y kWh；

S4.所述中央处理器控制所述碳减排量计算模块计量所述可再 生能源发电装置在一段时间内产生的碳减排量Z gCO2＝X*Y；

S5.同一园区或同一业主单位的可再生能源发电装置的碳排放量 相加，并实时将碳排放量数据上链，形成碳资产记录；

Z总＝Z1+Z2+…+Zn，n表示可再生能源发电装置的数量；

S6.其他区块链网络节点通过所述带碳减排量计算的智能电表系 统购买可再生能源发电产生的碳排放量，即形成碳资产的有偿转让。

本发明的有益效果在于：

通过本发明能够实现发电量和碳减排量两种数据的直接采集，避 免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议，会极大帮助未来可在 生能源发电的绿色证书和碳指标等碳资产的确权，从而从硬件上帮助 碳资产的统计和计算，增加碳资产的可信度，帮助建立未来全国乃至 全球的统一碳市场。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的带碳减排量计算的智能电表系统 的架构图；

图2为本发明实施例一的区块链电力交易网络架构示意图。

图3为本发明实施例一的一种所述的带碳减排量计算的智能电 表系统的运行方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实 施例以本技术方案为前提，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并不限于本实施例。

实施例1

请参照图1、图2，本发明提供一种带碳减排量计算的智能电表 系统，包括中央处理器101、电量计量模块102、碳减排量计算模块 103和通讯模块104，所述电量计量模块102、碳减排量计算模块103 和通讯模块104与所述中央处理器101连接；所述通讯模块104无线 或有线连接于区块链网络或碳减排碳资产管理云平台。

本实施例中，所述带碳减排量计算的智能电表系统包括常规电表 300和拥有所述碳减排量计算模块的能源路由器400，所述常规电表300设有所述中央处理器、电量计量模块和通讯模块；所述能源路由 器400内设有所述碳减排量计算模块和另一通讯模块，所述另一通讯 模块和碳减排量计算模块连接，所述通讯模块和另一通讯模块有线或 无线通讯连接，所述另一通讯模块还通讯连接于区块链网络或碳减排 碳资产管理云平台。常规电表300的电量计量模块计得的可再生能源 发电装置的发电量传输至所述常规电表的通讯模块，所述常规电表的 通讯模块传输至所述能源路由器的另一通讯模块，经过所述能源路由器的另一通讯模块传输至能源路由器400的碳减排量计算模块中作 为碳减排量的依据。计算得到的碳减排量则通过所述能源路由器的另 一通讯模块上传至区域服务器中，最终通过区域服务器上传至区块链 网络或碳减排碳资产管理云平台之中。

本实施例中，所述带碳减排量计算的智能电表系统还包括智能电 表100，所述智能电表100设有所述中央处理器、电量计量模块、碳 减排量计算模块和通讯模块，智能电表的电量计量模块、碳减排量计 算模块和通讯模块分别连接于中央处理器，所述智能电表的通讯模块 连接于区块链网络。智能电表的电量计量模块计量得到用电量后通过 智能电表的中央处理器传输至智能电表的碳减排量计算模块中作为 碳减排量的计算依据，计算得到的碳减排量经过中央处理器从智能电 表的通讯模块上传至区块链网络或碳减排碳资产管理云平台中。

本实施例中，所述通讯模块为RS485通讯模块、RFID射频模块、 蓝牙模块、WIFI模块、3G网络模块、4G网络模块、5G网络模块或电 力载波模块中的一种或几种组合。

其中，底层的建筑端的无线通信采用射频无线传输技术，其稳定 性、安全性和保密性更加可靠，是保证收费计量系统稳定运行的技术 前提。

进一步地，所述碳减排量计算模块可以采用区块链技术，利用分 布式的节点进行分布式碳减排记账，每个节点的减排量数据不可篡改 地分布式保存在区块链网络中，利用区块链技术与其他区块链节点进 行点对点的碳资产交易，交易价格和交易量根据区块链的智能合约自 动执行。

所述碳减排量计算模块也可以不采用区块链技术，利用中心化的 碳减排碳资产管理云平台，统一进行碳资产管理的功能。

进一步地，所述电量计量模块和碳减排计算模块通过配置加密管 理单元，采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户 的加密信息。

所述碳减排量计算模块采用区块链网络中的公有链、联盟链或私 有链技术；每个智能电表的碳减排量计算模块代表区块链网络中的一 个唯一ID。

另外，所述碳减排量计算模块103可以采用联合国UNFCCC制定 的CDM(清洁发展机制)中的可再生能源(例如风电、光伏发电等) 的碳减排量计算方法，也可以采用特定国家认可和当地碳市场认可的 碳减排量的计算方法。

本实施例的带碳减排量计算的智能电表系统的组成部件包括但 不限于上述各部件，还包括常规电表的必要组成部件。

实施例2

请参照图1、图2，本实施例与实施例1的结构、组成以及连接 关系与实施方式都相同，不同之处在于，本实施例还包括数字信号模 块105、协议接口模块106、电源模块107、显示模块108和时钟模 块109。

本实施例中，数字信号模块105，与中央处理器101连接。

协议接口模块106，与中央处理器101连接。

电源模块107，与中央处理器101连接。

显示模块108，与中央处理器101连接，包括液晶显示屏。但本 发明不以此为限制，显示屏还可以为其他类型。

时钟模块109，与中央处理器101连接。

本实施例的智能电表系统在运行时：

所述数字信号模块105收集计量模块102的数字信号或模拟信号， 并将模拟信号转换为数字信号；所述协议接口模块106管理通讯协议 接口和接收外部输入的数据；所述电源模块107为智能电表100提供 工作电源；所述显示模块108显示相关数据；所述时钟模块109为中 央处理器101提供运行时钟。

本实施例的带碳减排量计算的智能电表系统的组成部件包括但 不限于上述各部件，还包括常规电表的必要组成部件。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思， 作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在 本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带碳减排量计算的智能电表系统，其特征在于，包括中央处理器、电量计量模块、碳减排量计算模块和通讯模块，所述通讯模块、电量计量模块、所述碳减排量计算模块分别与所述中央处理器连接；其中：

所述中央处理器用于控制数据的运算和交换；

所述电量计量模块用于对可再生能源发电装置的发电量的单向或双向计量；

所述碳减排量计算模块用于根据电量计量模块所计算的可再生资源发电装置的发电量，计算出碳减排量，生成碳减排量数据；

所述通讯模块用于实现智能电表系统与区块链网络或碳减排碳资产管理云平台之间的数据传输。

2.根据权利要求1所述的带碳减排量计算的智能电表系统，其特征在于，包括常规电表和能源路由器，所述常规电表包括有所述中央处理器、电量计量模块和通讯模块，所述常规电表的电量计量模块和通讯模块分别与中央处理器连接；所述能源路由器包括有所述碳减排量计算模块和另一通讯模块，所述能源路由器的另一通讯模块和碳减排量计算模块连接，所述常规电表的通讯模块和能源路由器的另一通讯模块有线或无线通讯连接，所述能源路由器的另一通讯模块还通讯连接于区块链网络或碳减排碳资产管理云平台。

3.根据权利要求1所述的带碳减排量计算的智能电表系统，其特征在于，包括智能电表，所述智能电表包括有所述中央处理器、电量计量模块、碳减排量计算模块和通讯模块，所述智能电表的电量计量模块、碳减排量计算模块和通讯模块分别连接于中央处理器，所述智能电表的通讯模块通讯连接于区块链网络或碳减排碳资产管理云平台。

4.根据权利要求1所述的带碳减排计算的智能电表系统，其特征在于，所述碳减排量计算模块采用区块链技术时，所述碳减排量计算模块利用分布式的节点进行分布式碳减排记账，每个节点的减排量数据不可篡改地分布式保存在区块链网络中。

5.根据权利要求1所述的带碳减排量计算的智能电表系统，其特征在于，所述碳减排量计算模块不采用区块链技术时，所述碳减排量计算模块利用中心化的碳减排碳资产管理云平台，统一进行智能电表耦合碳减排量计算和碳资产管理的功能。

6.根据权利要求1所述的带碳减排量计算的智能电表系统，其特征在于，所述电量计量模块和碳减排量计算模块通过配置加密管理单元，采用硬件或软件加密方式对数据进行加密，并用于管理用户的加密信息。

7.根据权利要求4所述的带碳减排量计算的智能电表系统，其特征在于，所述碳减排量计算模块采用区块链网络中的公有链、联盟链或私有链技术；所述碳减排量计算模块利用区块链技术与其他区块链节点进行点对点的碳资产交易。

8.根据权利要求1所述的带轻钱包的智能电表系统，其特征在于，所述通迅模块为RS485通讯模块、RFID射频模块、蓝牙模块、WIFI模块、3G网络模块、4G网络模块、5G网络模块或电力载波模块中的一种或几种组合。

9.一种如权利要求1～8任一所述的带碳减排量计算的智能电表系统的运行方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1.选择可再生能源发电装置的类型；

S2.选择对应碳排放量计算的方法：1kWh电量＝X g CO2；

S3.所述中央处理器控制所述电量计量模块计量所述可再生能源发电装置在一段时间内的发电量Y kWh；

S4.所述中央处理器控制所述碳减排量计算模块计量所述可再生能源发电装置在一段时间内产生的碳减排量Z gCO2＝X*Y；

S5.同一园区或同一业主单位的可再生能源发电装置的碳排放量相加，并实时将碳排放量数据上链，形成碳资产记录；

Z总＝Z1+Z2+…+Zn，n表示可再生能源发电装置的数量；

S6.其他区块链网络节点通过所述带碳减排量计算的智能电表系统购买可再生能源发电产生的碳排放量，即形成碳资产的有偿转让。