CN113011640A - 一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统 - Google Patents
一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113011640A CN113011640A CN202110244033.0A CN202110244033A CN113011640A CN 113011640 A CN113011640 A CN 113011640A CN 202110244033 A CN202110244033 A CN 202110244033A CN 113011640 A CN113011640 A CN 113011640A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flight
- carbon dioxide
- dioxide emission
- airport
- stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 428
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 214
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 214
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 46
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/40—Business processes related to the transportation industry
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/80—Management or planning
- Y02P90/84—Greenhouse gas [GHG] management systems
- Y02P90/845—Inventory and reporting systems for greenhouse gases [GHG]
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明属于交通运输行业二氧化碳排放量核算技术领域,具体地说,涉及一种快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,包括:根据实时获取的某一城市的某一机场内的某个航班信息,获取与该航班信息对应的飞机机型参数;根据该飞机机型参数,核算航班飞机单程二氧化碳排放总量;基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总,得到该城市的某一机场内的航空二氧化碳排放总量。
Description
技术领域
本发明属于交通运输行业二氧化碳排放量核算技术领域,具体地说,涉及一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统。
背景技术
交通领域是全球能源消费的重要组成部分,同时也是温室气体排放量增长的主要贡献者,约四分之一的二氧化碳排放量来自交通运输领域,交通运输已成为仅次于电力生产及热力供应的第二大二氧化碳排放贡献部门。发掘交通减排潜力,实施交通减排措施,推动交通二氧化碳排放达峰是实现二氧化碳排放总量尽早达峰的前提,也是实现碳中和目标的重要保障。
在交通运输领域的四大部门中,道路交通、航空运输、船舶水运以及铁路运输对二氧化碳排放量的贡献率分别为71.7%、5.6%、6.8%和15.3%。近年来随着航空运输业的迅速发展和国民生活水平的不断提升,机场数量和航班线路逐年递增,当出行距离大于1000km时选乘飞机出行的比例逐年升高,航空部门成为交通领域二氧化碳排放量增长最快速的部门。同时,由于航空运输的特殊性,飞机飞行时发动机所产生的尾气会直接排入到高空对流层和平流层,由此引发的温室效应更加明显。控制航空二氧化碳排放量、降低单位能耗是减少交通二氧化碳排放量的有效途径。快速、准确、及时、详细地评估航空二氧化碳排放量、摸清不同城市的航空运输结构及排放量在城市排放总量中的占比、掌握航空排放量的变化规律是发掘减排潜力、实现精细化管控和制定管理措施的基础。
现阶段对于航空二氧化碳排放量的核算方法主要基于公开发布的宏观统计数据自上而下核算。例如,根据统计年鉴、能源统计年鉴、民航统计公报等宏观报告中对于油品消费量、民航客运/货运周转量、民航客运/货运量的统计,结合单位油品消费量的二氧化碳排放因子、单位客运、货运周转量的二氧化碳排放因子或单位客运、货运量的二氧化碳排放因子进行排放量的核算。
但是,现有的核算方法存在以下问题:
第一,对于城市航空二氧化碳排放量核算的时效性较低;由于官方统计年鉴的数据公布时间滞后一到两年,导致航空二氧化碳排放量的核算结果相应滞后,无法及时地掌握最新的航空排放量动态变化趋势,在面对突发事件时(例如新冠疫情导致航班大规模取消),难以掌握一手的排放量变化数据,即无法提供及时的航空二氧化碳排放核算数据;
第二,无法在微观层面详细评估不同机型的二氧化碳排放差异,无法对比不同机型的排放量变化规律。航空公司常用飞机类型超百余种,飞机的型号不同、尺寸不同、引擎类型不同会直接导致飞机的单位里程航空煤油消耗量不同,从而间接造成二氧化碳排放量差异显著。现有的核算方法难以考虑不同机型引擎参数差异,或仅选取极少量常用飞机作为典型机型核算,无法做到分机型核算二氧化碳排放量;
第三,难以评估飞机在不同运行阶段排放量差异,忽略了飞行过程中由于运行状态改变造成的排放量变化。飞机的飞行过程分为LTO循环与高空巡航两个阶段,LTO循环又进一步细分为起飞、爬升、下降和滑行四个子阶段。飞机在各阶段由于引擎推力的不同导致油耗速率有较大区别,且各阶段运行时间存在差异,直接导致各阶段的油耗量和二氧化碳排放量差异显著。目前的核算方法未考虑各飞行阶段由于引擎推力变化引起的油耗速率变化,无法准确评估不同阶段的二氧化碳排放量,降低了核算结果的准确性;
第四:尚无明确的航空排放量空间分配标准,用于将自上而下核算得到的排放总量进行空间分配。航空飞机的航行里程较远,且大多数航班航线跨越多个城市甚至多个省份,在核算城市层面的航空排放量时,需要确定跨区域排放量的空间分配标准。部分研究将排放量全部归于出发机场排放或降落机场排放,还有研究基于客运、货运量,客运货运周转量或机场吞吐量进行空间分配,降低了城市航空排放量评估的准确性;
第五:由于部分缺乏公开的宏观统计数据导致无法估算该城市航空二氧化碳排放量。宏观统计数据除了发布时间具有滞后性,部分城市由于不公布能源消费总量、机场周转量等统计数据,导致目前自上而下的方法无法快速、精确地核算该城市航空二氧化碳排放量。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷,本发明提出了一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法,是一种自下而上快速、精准核算城市航空运输二氧化碳排放量的方法,该方法能够解决以下技术问题:
第一,解决城市航空运输二氧化碳排放量评估时间滞后、时效性差问题;
第二,解决不同机型由于引擎功率不同导致的二氧化碳排放量差异问题;
第三,解决同一飞机在不同飞行阶段由于油耗速率变化导致的二氧化碳排放量差异问题;
第四,解决跨区域航空运输二氧化碳排放量的空间分配问题;
第五,解决城市层面航空运输二氧化碳排放量核算的完整性问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,该方法包括:
根据预先建立的航班信息数据库和飞机机型参数数据库,建立飞机机型参数与航班信息匹配函数关系;
根据实时获取的某一城市的某一机场内的某个航班信息,利用上述匹配函数关系,获取与该航班信息对应的飞机机型参数;
根据该飞机机型参数,核算单次航程中的各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机单程二氧化碳排放总量;
基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;
按照预先设定的核算周期,在该核算周期内,将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总,得到起飞机场排放总量和降落机场排放总量,并将二者累加汇总得到该城市的某一机场内的航空二氧化碳排放总量;
在该核算周期内,重复上述过程,得到该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量,并将该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量进行累加汇总,得到该城市航空二氧化碳排放总量。
作为上述技术方案的改进之一,所述航班信息包括:航空公司、航班号、飞机类型、起降城市、起降机场、起降时间、航班状态和行驶里程的全口径信息,作为核算航空二氧化碳排放量的活动水平。
作为上述技术方案的改进之一,所述机型参数包括:飞机名称、引擎类型、引擎个数、燃料类型、起飞-降落循环中起飞、爬升、下降和滑行的四个阶段,和巡航阶段的油耗速率与运行时间,以及正常巡航马赫数信息。
作为上述技术方案的改进之一,所述根据该机型参数,核算各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机全程二氧化碳排放总量;其具体过程为:
基于航班飞机在上述各个飞行阶段的航空煤油消耗量,再结合航空煤油二氧化碳排放因子,核算航班飞机在起飞、爬升、巡航、下降和滑行各阶段的二氧化碳排放量;
其中,为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的航空煤油消耗量;EF为航空煤油二氧化碳排放因子,优选为IPCC缺省排放因子3.16tCO2/t;
其中,
其中,为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的航空煤油消耗速率;Nt为引擎个数;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的飞行时间;t为第n个航班信息对应的飞机类型;
因此,第n个航班信息对应的航班飞机在LTO循环阶段的二氧化碳排放量En,LTO:
第n个航班信息对应的航班飞机还包括高空巡航阶段,则根据巡航阶段航空煤油消耗量,并结合IPCC油品排放因子,核算第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C:
En,C=Fn,C×EF
其中,
Fn,C=Rt,C×Nt×Tn,C/60
其中,Rt,C为第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的航空煤油消耗速率;Nt为第n个航班信息对应的飞机机型参数中的引擎个数;Tn,C为第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的巡航时间;
其中,
Tn,C=70%×Ln/VC,t
其中,Ln为第n个航班信息对应的航班飞机在该航班信息下的飞行总距离,即单位为km;VC,t为第n个航班信息对应的航班飞机的巡航速度;
其中,
VC,t=Mat×1224
其中,Mat为巡航马赫数;
则第n个航班信息对应的航班飞机单次全程二氧化碳排放总量,作为航班飞机单程二氧化碳排放总量En:
En=En,LTO+En,C。
作为上述技术方案的改进之一,所述基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;其具体过程为:
基于空间分配法则,将得到的航班飞机单程二氧化碳排放总量En分配至起飞机场与降落机场;
第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段和爬升阶段分配至起飞机场;第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段和下降阶段分配至降落机场;将第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C按照均分原则平均分配至起飞机场和降落机场:
则核算该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量:
其中,En,a为第n个航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量;En,l为第n个航班信息内的降落机场的二氧化碳排放总量。
本发明还提供了一种快速核算城市航空二氧化碳排放量的系统,该系统包括:
函数匹配模块,用于根据预先建立的航班信息数据库和飞机机型参数数据库,建立飞机机型参数与航班信息匹配函数关系;
机型参数获取模块,用于根据实时获取的某一城市的某一机场内的某个航班信息,利用上述匹配函数关系,获取与该航班信息对应的飞机机型参数;
单程排放量获取模块,用于根据该飞机机型参数,核算单次航程中的各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机单程二氧化碳排放总量;
空间分配模块,用于基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;
分类汇总模块,用于按照预先设定的核算周期,在该核算周期内,将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总,得到起飞机场排放总量和降落机场排放总量,并将二者累加汇总得到该城市的某一机场内的航空二氧化碳排放总量;和
核算模块,用于在该核算周期内,重复上述过程,将该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量进行累加汇总,得到该城市航空二氧化碳排放总量。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
1、本发明的核算方法利用实时动态更新的航班信息和对应的飞机机型参数,可快速、精准核算城市航空二氧化碳排放量,时间分辨率最高可提升至逐时,极大提高了城市航空二氧化碳排放量评估的时效性,满足在面对突发事件时,城市航空二氧化碳排放量变化的及时分析与预测;
2、本发明的核算方法建立飞机机型参数数据库,提供了航空公司使用频率最高的机型的详细参数,,基于不同的飞机类型与相匹配的引擎类型核算航空二氧化碳排放量,满足不同机型二氧化碳排放特性的对比分析,提高了排放量核算的准确性;
3、本发明的核算方法综合考虑飞机在LTO循环阶段和高空巡航阶段的推力、油耗速率和时间的差异,分阶段核算飞机在不同飞行阶段的二氧化碳排放量,提高了城市航空二氧化碳排放量核算的准确性;
4、本发明的核算方法提出跨区域航空二氧化碳排放量的空间分配,并自下而上地累加核算城市航空二氧化碳排放量,提高了城市航空二氧化碳排放量核算的准确性和完整性,丰富了城市交通运输温室气体排放评估体系。
附图说明
图1是本发明的一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法的流程图;
图2是本发明的一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法中的LTO循环阶段的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示,本发明提供了一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法,该方法包括:
根据预先建立的航班信息数据库和飞机机型参数数据库,建立机型参数与航班信息匹配函数关系;
其中,所述航班信息包括:航空公司、航班号、飞机类型、起降机场、起降时间、航班状态和行驶里程的全口径信息,作为核算航空二氧化碳排放量的活动水平;
机型参数包括:飞机名称、引擎类型、引擎个数、燃料类型、起飞-降落(LTO)循环中四个阶段(起飞、爬升、下降和滑行)和巡航阶段的油耗速率与运行时间、正常巡航马赫数信息。
根据实时获取的某一城市的某一机场内的某个航班信息,利用上述匹配函数关系,获取与该航班信息对应的机型参数;
根据该机型参数,核算单次航程中的各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机单次全程二氧化碳排放总量;
具体地,如图1和2所示,基于航班飞机在起飞、爬升、巡航、下降和滑行阶段的油耗速率和运行时间的不同,分别获取航班飞机在起飞、爬升、巡航、下降和滑行阶段的航空煤油消耗量;
并基于获取的航班飞机在上述各个飞行阶段的航空煤油消耗量,再结合航空煤油二氧化碳排放因子,核算航班飞机在起飞、爬升、巡航、下降和滑行各阶段的二氧化碳排放量;
其中,为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的航空煤油消耗量;EF为航空煤油二氧化碳排放因子,优选为IPCC缺省排放因子3.16tCO2/t;
其中,航班飞机在起飞、爬升、下降和滑行阶段的航空煤油消耗量等于各阶段油耗速率与引擎个数、花费时间的乘积。油耗速率与引擎个数均属于机型参数,且该机型参数基于机型参数与航班信息匹配函数关系进行选取,同时,航班飞机的起飞、爬升、下降和滑行阶段的花费时间也受航行标准限制分别为0.7min、22min、4min与26min。
其中,为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的航空煤油消耗速率,单位为t/h;Nt为引擎个数;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的飞行时间,其单位为min;t为第n个航班信息对应的飞机类型;
因此,第n个航班信息对应的航班飞机在LTO循环阶段(又细分为起飞、爬升、下降和滑行四个子阶段),LTO循环排放量等于起飞、爬升、下降和滑行阶段排放量之和,作为第n个航班信息对应的航班飞机在LTO循环阶段的二氧化碳排放量En,LTO:
其中,LTO1为起飞阶段、LTO2为爬升阶段、LTO3为下降阶段、LTO4为滑行阶段;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的二氧化碳排放量;
第n个航班信息对应的航班飞机还包括高空巡航阶段,则根据巡航阶段航空煤油消耗量,并结合IPCC油品排放因子,核算第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C:
En,C=Fn,C×EF
其中,高空巡航阶段的航空煤油消费量等于巡航时间与引擎个数、航班飞机在高空巡航阶段的油耗速率的乘积,不同机型的飞机巡航油耗速率是基于飞机机型参数选取的:
Fn,C=Rt,C×Nt×Tn,C/60
其中,Rt,C为第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的航空煤油消耗速率;Nt为第n个航班信息对应的飞机机型参数中的引擎个数;Tn,C为第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的巡航时间;
其中,巡航时间与航班的巡航里程、不同飞机的巡航速度是有关的。其中,LTO循环阶段飞机的飞行距离约占飞行总里程的30%,巡航里程约占飞行总里程的70%。
Tn,C=70%×Ln/VC,t
其中,Ln为第n个航班信息对应的航班飞机在该航班信息下的飞行总距离,即单位为km;VC,t为第n个航班信息对应的航班飞机的巡航速度,即单位为km/h;
其中,根据正常巡航马赫数,核算第n个航班信息对应的航班飞机的巡航速度VC,t:
VC,t=Mat×1224
其中,Mat为巡航马赫数;该巡航马赫数是基于飞机机型参数数据库结合飞机机型参数选取;
第n个航班信息对应的航班飞机从起飞机场起飞到降落机场着陆的单次航程的二氧化碳排放量,作为第n个航班信息对应的航班飞机全程二氧化碳排放总量En:
En=En,LTO+En,C
而该第n个航班信息对应的航班飞机全程二氧化碳排放总量等于第n个航班信息对应的航班飞机在LTO循环阶段的二氧化碳排放量En,LTO和第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C之和,作为航班飞机单次全程二氧化碳排放总量。
基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;
具体地,基于空间分配法则,将得到的航班飞机单程二氧化碳排放总量En分配至起飞机场与降落机场;
第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段和爬升阶段分配至起飞机场;第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段和下降阶段分配至降落机场;将第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C按照均分原则平均分配至起飞机场和降落机场:
则核算该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量:
其中,En,a为第n个航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量;En,l为第n个航班信息内的降落机场的二氧化碳排放总量。
按照预先设定的核算周期,在该核算周期内,将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总,得到起飞机场排放总量和降落机场排放总量,并将二者累加汇总得到该城市的某一机场内的航空二氧化碳排放总量;
具体地,将预先设定的核算周期内,将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总:
在该核算周期内,重复上述过程,得到该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量,并将该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量进行累加汇总,得到该城市航空二氧化碳排放总量,从而实现自下而上核算该城市航空二氧化碳排放量,具有及时性和更高的精确度;
具体地,在该核算周期内,重复上述过程,得到该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量,并将该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量进行累加汇总,得到该城市航空二氧化碳排放总量:
其中,Ey为该城市航空二氧化碳排放总量。
对该城市航空二氧化碳排放总量Ey进行校验核算,将该城市航空二氧化碳排放总量折算成航空煤油消耗量,并与各能源统计年鉴中的煤油消耗量对比,验证结果表明利用本发明的方法核算的城市航空二氧化碳排放总量具有更高的及时性和准确性。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,该方法包括:
根据预先建立的航班信息数据库和飞机机型参数数据库,建立飞机机型参数与航班信息匹配函数关系;
根据实时获取的某一城市的某一机场内的某个航班信息,利用上述匹配函数关系,获取与该航班信息对应的飞机机型参数;
根据该飞机机型参数,核算单次航程中的各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机单程二氧化碳排放总量;
基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;
按照预先设定的核算周期,在该核算周期内,将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总,得到起飞机场排放总量和降落机场排放总量,并将二者累加汇总得到该城市的某一机场内的航空二氧化碳排放总量;
在该核算周期内,重复上述过程,得到该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量,并将该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量进行累加汇总,得到该城市航空二氧化碳排放总量。
2.根据权利要求1所述的快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,其特征在于,所述航班信息包括:航空公司、航班号、飞机类型、起降城市、起降机场、起降时间、航班状态和行驶里程的全口径信息,作为核算航空二氧化碳排放量的活动水平。
3.根据权利要求1所述的快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,其特征在于,所述机型参数包括:飞机名称、引擎类型、引擎个数、燃料类型、起飞—降落循环中起飞、爬升、下降和滑行的四个阶段,和巡航阶段的油耗速率与运行时间,以及正常巡航马赫数信息。
4.根据权利要求1所述的快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,其特征在于,所述根据该机型参数,核算各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机全程二氧化碳排放总量;其具体过程为:
基于航班飞机在上述各个飞行阶段的航空煤油消耗量,再结合航空煤油二氧化碳排放因子,核算航班飞机在起飞、爬升、巡航、下降和滑行各阶段的二氧化碳排放量;
其中,为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的二氧化碳排放量;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的航空煤油消耗量;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的航空煤油消耗量;EF为航空煤油二氧化碳排放因子,优选为IPCC缺省排放因子3.16tCO22/t;
其中,
其中,为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的航空煤油消耗速率;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的航空煤油消耗速率;Nt为引擎个数;为第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在爬升阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段的飞行时间;为第n个航班信息对应的航班飞机在下降阶段的飞行时间;t为第n个航班信息对应的飞机类型;
因此,第n个航班信息对应的航班飞机在LTO循环阶段的二氧化碳排放量En,LTO:
第n个航班信息对应的航班飞机还包括高空巡航阶段,则根据巡航阶段航空煤油消耗量,并结合IPCC油品排放因子,核算第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C:
En,C=Fn,C×EF
其中,
Fn,C=Rt,C×Nt×Tn,C/60
其中,Rt,C为第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的航空煤油消耗速率;Nt为第n个航班信息对应的飞机机型参数中的引擎个数;Tn,C为第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的巡航时间;
其中,
Tn,C=70%×Ln/VC,t
其中,Ln为第n个航班信息对应的航班飞机在该航班信息下的飞行总距离,即单位为km;VC,t为第n个航班信息对应的航班飞机的巡航速度;
其中,
VC,t=Mat×1224
其中,Mat为巡航马赫数;
则第n个航班信息对应的航班飞机单次全程二氧化碳排放总量,作为航班飞机单程二氧化碳排放总量En:
En=En,LTO+En,C。
5.根据权利要求4所述的快速核算城市航空二氧化碳排放量的方法,其特征在于,所述基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;其具体过程为:
基于空间分配法则,将得到的航班飞机单程二氧化碳排放总量En分配至起飞机场与降落机场;
第n个航班信息对应的航班飞机在起飞阶段和爬升阶段分配至起飞机场;第n个航班信息对应的航班飞机在滑行阶段和下降阶段分配至降落机场;将第n个航班信息对应的航班飞机在高空巡航阶段的二氧化碳排放量En,C按照均分原则平均分配至起飞机场和降落机场:
则核算该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量:
其中,En,a为第n个航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量;En,l为第n个航班信息内的降落机场的二氧化碳排放总量。
6.一种快速核算城市航空二氧化碳排放量的系统,其特征在于,该系统包括:
函数匹配模块,用于根据预先建立的航班信息数据库和飞机机型参数数据库,建立飞机机型参数与航班信息匹配函数关系;
机型参数获取模块,用于根据实时获取的某一城市的某一机场内的某个航班信息,利用上述匹配函数关系,获取与该航班信息对应的飞机机型参数;
单程排放量获取模块,用于根据该飞机机型参数,核算单次航程中的各个飞行阶段的二氧化碳排放量,进而核算航班飞机单程二氧化碳排放总量;
空间分配模块,用于基于空间分配原则,将航班飞机单程二氧化碳排放总量分配至起飞机场和降落机场,从而获得该航班信息内的起飞机场的二氧化碳排放总量和降落机场的二氧化碳排放总量;
分类汇总模块,用于按照预先设定的核算周期,在该核算周期内,将该城市的某一机场内的所有航班信息的起飞机场二氧化碳排放总量与降落机场二氧化碳排放总量进行分类汇总,得到起飞机场排放总量和降落机场排放总量,并将二者累加汇总得到该城市的某一机场内的航空二氧化碳排放总量;和
核算模块,用于在该核算周期内,重复上述过程,将该城市的各个机场内的航空二氧化碳排放总量进行累加汇总,得到该城市航空二氧化碳排放总量。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110244033.0A CN113011640B (zh) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | 一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110244033.0A CN113011640B (zh) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | 一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113011640A true CN113011640A (zh) | 2021-06-22 |
CN113011640B CN113011640B (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=76406435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110244033.0A Active CN113011640B (zh) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | 一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113011640B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113962450A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-21 | 生态环境部环境规划院 | 一种核算城市道路交通逐日二氧化碳排放量的方法及其系统 |
JP2024029806A (ja) * | 2022-08-23 | 2024-03-07 | 三井倉庫ホールディングス株式会社 | 温室効果ガス排出量算定装置、温室効果ガス排出量算定装置の制御方法及びプログラム |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101533563A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-09-16 | 民航数据通信有限责任公司 | 获取计划航班四维航迹的方法 |
US20130087339A1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-04-11 | Iogen Bio-Products Corporation | Method to reduce ghg emissions of fuel production |
CN104881757A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-02 | 江苏中路工程技术研究院有限公司 | 一种公路生命周期能耗量及气体排放量的核算方法 |
CN106779389A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 南京擎天科技有限公司 | 一种温室气体核算标准管理模块 |
CN109657026A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-19 | 北京师范大学 | 一种基于空域尺度的航空大气污染物排放量测定方法 |
CN111143972A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-05-12 | 南京航空航天大学 | 考虑运行环境限制的航空器场面滑行油耗和排放评估方法 |
CN111198101A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-26 | 清华大学 | 一种飞行器发动机排放物排放量的测定方法和装置 |
CN111861797A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-30 | 生态环境部环境规划院 | 一种快速核算城镇和农村生活二氧化碳排放的方法及核算系统 |
CN112129887A (zh) * | 2019-06-24 | 2020-12-25 | 苏州五蕴明泰科技有限公司 | 城市温室气体排放量的核算方法和装置 |
CN112348411A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-09 | 天津大学 | 温室气体核算方法、装置、第一电子设备及存储介质 |
-
2021
- 2021-03-05 CN CN202110244033.0A patent/CN113011640B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101533563A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-09-16 | 民航数据通信有限责任公司 | 获取计划航班四维航迹的方法 |
US20130087339A1 (en) * | 2012-03-27 | 2013-04-11 | Iogen Bio-Products Corporation | Method to reduce ghg emissions of fuel production |
CN104881757A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-09-02 | 江苏中路工程技术研究院有限公司 | 一种公路生命周期能耗量及气体排放量的核算方法 |
CN106779389A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-05-31 | 南京擎天科技有限公司 | 一种温室气体核算标准管理模块 |
CN109657026A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-19 | 北京师范大学 | 一种基于空域尺度的航空大气污染物排放量测定方法 |
CN112129887A (zh) * | 2019-06-24 | 2020-12-25 | 苏州五蕴明泰科技有限公司 | 城市温室气体排放量的核算方法和装置 |
CN111143972A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-05-12 | 南京航空航天大学 | 考虑运行环境限制的航空器场面滑行油耗和排放评估方法 |
CN111198101A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-05-26 | 清华大学 | 一种飞行器发动机排放物排放量的测定方法和装置 |
CN111861797A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-10-30 | 生态环境部环境规划院 | 一种快速核算城镇和农村生活二氧化碳排放的方法及核算系统 |
CN112348411A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-09 | 天津大学 | 温室气体核算方法、装置、第一电子设备及存储介质 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
吴鹏: ""二氧化碳标准及其影响研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113962450A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-21 | 生态环境部环境规划院 | 一种核算城市道路交通逐日二氧化碳排放量的方法及其系统 |
CN113962450B (zh) * | 2021-10-12 | 2022-04-08 | 生态环境部环境规划院 | 一种核算城市道路交通逐日二氧化碳排放量的方法及其系统 |
JP2024029806A (ja) * | 2022-08-23 | 2024-03-07 | 三井倉庫ホールディングス株式会社 | 温室効果ガス排出量算定装置、温室効果ガス排出量算定装置の制御方法及びプログラム |
JP7627249B2 (ja) | 2022-08-23 | 2025-02-05 | 三井倉庫ホールディングス株式会社 | 温室効果ガス排出量算定装置、温室効果ガス排出量算定装置の制御方法及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113011640B (zh) | 2022-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
McCollum et al. | Greenhouse gas emissions from aviation and marine transportation: Mitigation potential and policies | |
CN113011640B (zh) | 一种快速核算航空二氧化碳排放量的方法及其系统 | |
CN112115571B (zh) | 基于绿色航空模型的中枢辐射式航线网络优化设计方法 | |
Kreimeier | Evaluation of on-demand air mobility concepts with utilization of electric powered small aircraft | |
CN107341620B (zh) | 基于bada燃油消耗率的短期天气下进场航班延误成本计算方法 | |
CN104156805A (zh) | 一种基于概率分布的航段运行时间计算方法 | |
Filippone | Analysis of carbon-dioxide emissions from transport aircraft | |
CN105825013A (zh) | 一种基于离散事件系统的航空指挥保障优化方法 | |
Duke et al. | Multifactor productivity change in the air transportation industry | |
Watterson et al. | Revision to the method of estimating emissions from aircraft in the UK greenhouse gas inventory | |
Dzikus et al. | The benefit of innovative taxi concepts: The impact of airport size, fleet mix and traffic growth | |
Jansen et al. | Coupled optimization of aircraft family design and fleet assignment for minimum cost and fuel burn | |
Reid et al. | Influence of Carbon Pricing on Regional Aircraft and Route Network Design | |
Freire Burgos et al. | Global demand model to estimate supersonic commercial services | |
Schuh et al. | Economically driven requirements for a hybrid-electric 19-passenger commuter aircraft | |
Chandra et al. | Establishing a benchmark of fuel efficiency for commercial airline operations | |
Hu et al. | Joint gate-runway scheduling considering carbon emissions, airport noise and ground-air coordination | |
Graver et al. | Estimation of air carrier emissions at Raleigh-Durham international airport | |
Peeters et al. | Fuel tankering in relation to a Dutch CO2 ceiling for aviation: Input to the working group on the development of a CO2 ceiling convened by the Ministry of Infrastructure and Water Management | |
Wu et al. | Enhancing the Traffic Management Advisor's Schedule by Time Advance | |
Li et al. | Airport energy conservation and runway configuration | |
El Alami Slimani | Development of a toolkit for flight emission estimation | |
Pilati | Airplane energy use and conservation strategies | |
Lattanzio | Holistic Planning Tool to Reduce Commercial Aircraft Fuel Consumption during Ground and Flight Operations | |
Miller et al. | Emissions reductions enabled by improved airport surface operations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |