CN113554289A - 一种电力系统碳排放流实时计算系统及计算方法 - Google Patents

一种电力系统碳排放流实时计算系统及计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力系统碳排放流实时计算系统及计算方法，包括数据计算平台、电厂平台和用户平台，所述数据计算平台的内部设置有中央处理单元，所述中央处理单元的输出端电性连接有第一数据存储单元和碳排放流计算单元，所述电厂平台的内部设置有第一数据处理单元，所述用户平台的内部设置有第二数据处理单元，本发明通过设置电厂平台与用户平台，并设置数据计算平台，同时通过通信单元保持各平台间的实时数据互通，从而保证在对电力系统碳排放流进行实时计算时，系统能够整合两侧数据，进行全方位的碳排放流计算，从而极大的提高了数据计算的准确性，降低了与实际数值之间的误差，有利于实际的应用。

Description

一种电力系统碳排放流实时计算系统及计算方法
技术领域
本发明属于碳排放流实时计算领域，具体为一种电力系统碳排放流实时计算系统及计算方法。
背景技术
现有生活中，电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统，它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户，为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能，而电力系统常常会产生一定的碳排放，随着人类文明的不断进步，环保的理念逐渐深入人心，因此碳减排工作就成为了电力系统中较为重要的一项工作环节，而碳排放量的计量是开展一切碳减排工作的基础。
但是，目前在电力工业内常用的碳排放计量方法大都缺乏整套完善的系统，无法将电厂平台与用户平台得到的碳排放数据进行实时的互通，同时无法将得到的两侧数据进行整合处理，从而导致工作人员对于碳排放的计算往往是偏向于其中一侧进行实际处理的，进而容易导致计算结果不够准确，严重的影响了电力系统对碳排放流的实时计算的准确性，不利于实际的应用。
发明内容：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电力系统碳排放流实时计算系统及计算方法，解决了背景技术中提到的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：
一种电力系统碳排放流实时计算系统，包括数据计算平台、电厂平台和用户平台，所述数据计算平台的内部设置有中央处理单元，所述中央处理单元的输出端电性连接有第一数据存储单元和碳排放流计算单元，所述电厂平台的内部设置有第一数据处理单元，所述用户平台的内部设置有第二数据处理单元；
所述数据计算平台，用于将所述电厂平台与所述用户平台收集的碳排放数据进行整合、处理与计算；
所述电厂平台，用于在电厂侧收集数据，并将数据传输至所述数据计算平台；
所述用户平台，用于在用户侧收集数据，并将数据传输至所述数据计算平台；
所述中央处理单元，用于对所述数据计算平台接收的数据进行整合与处理；
所述第一数据存储单元，用于对所述数据计算平台接收的数据进行存储；
所述碳排放流计算单元，用于根据所述数据计算平台接收的数据对碳排放流进行实时计算；
所述第一数据处理单元，用于对所述电厂平台收集的数据进行处理，并控制所述电厂平台的运作；
所述第二数据处理单元，用于对所述用户平台收集的数据进行处理，并控制所述用户平台的运作。
作为优选，所述中央处理单元的输入端双向电性连接有第一通信单元，所述第一数据处理单元的输入端双向电性连接有第二通信单元，所述第二数据处理单元的输入端双向电性连接有第三通信单元，所述第二通信单元、第三通信单元均与第一通信单元保持实时数据互通；
所述第一通信单元，用于对所述数据计算平台进行数据传输与接收；
所述第二通信单元，用于对所述电厂平台进行数据传输与接收；
所述第三通信单元，用于对所述用户平台进行数据传输与接收。
作为优选，所述第一数据处理单元的输出端电性连接有第二数据存储单元和第一数据采集模块，所述第二数据处理单元的输出端电性连接有第三数据存储单元和第二数据采集模块；
所述第二数据存储单元，用于对所述电厂平台收集的数据进行存储；
所述第一数据采集模块，用于采集所述电厂平台的实时碳排放数据；
所述第三数据存储单元，用于对所述用户平台收集的数据进行存储；
所述第二数据采集模块，用于采集所述用户平台的实时碳排放数据。
作为优选，所述碳排放流计算单元的内部设置有强度向量计算模块、矩阵建立模块、数据判断模块、节点碳势向量计算模块、支路碳流流率分布矩阵计算模块、负荷碳流率向量计算模块和网损碳流率分布矩阵计算模块；
所述强度向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对强度向量进行计算；
所述矩阵建立模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据进行矩阵建立操作；
所述数据判断模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对节点有功通量矩阵进行判断；
所述节点碳势向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对节点探势向量进行计算；
所述支路碳流流率分布矩阵计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对支路碳流流率分布矩阵进行计算；
所述负荷碳流率向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对负荷碳流率向量进行计算；
所述网损碳流率分布矩阵计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对网损碳流率分布矩阵进行计算。
一种电力系统碳排放流实时计算方法，包括以下步骤：
S1、首先按电压等级建立网络拓扑，按实际并列运行的网络将电网分成若干子网络；
S2、然后对每个子网络建立节点表与支路表；
S3、接着根据电源采集信息，为电源节点设置节点碳势，对中低压上送变电站，若中低压全部为风光新能源，可直接设置电源节点碳势为0；
S4、最后以电源节点为起点，依照支路表潮流方向依次计算支路碳流密度，然后按照计算过程进行计算，直到节点表与支路表碳流密度全部计算完成。
作为优选，所述步骤S2中建立节点表与支路表是以变电站母线或用户终端作为节点，线路作为支路，并根据调度信息初始化表格内容。
作为优选，所述步骤S2中建立节点表与支路表的过程中低压存在上送的变电站需增加中低压电源点，同时上级变电站低压侧也作为电源点。
作为优选，所述步骤S3中若存在其他发电模式的情况下，需要先计算中低压对应子网络碳流分布，并将结果填入对应电源节点。
作为优选，所述步骤S4中的计算过程包括以下步骤：
S41、在节点表中选出输入支路为0的点，即电源点；
S42、将首端为电源点的支路的碳流密度设置为上述节点碳流密度；
S43、检查上述支路末端是否为输入支路数为1；
S44、若为1，则该节点碳流密度与支路相同；
S45、若不为1，先不计算该节点；
S46、检查新增已知碳流密度节点的输出支路，若存在未计算支路，则支路碳流密度等于节点碳流密度，并循环至步骤S43，直至不存在未计算支路与节点；
S47、在节点表中选出输入支路为2的点；
S48、将输入支路的碳流以潮流有功为依据做加权平均数作为节点碳流密度；
S49、再次进入步骤S43-S46循环计算出所有能计算的支路与节点；
S410、在节点表中选出输入支路为3的点，……，直至所有支路与点全部计算完成。
本发明的有益效果是：本发明通过设置电厂平台与用户平台，并设置数据计算平台，同时通过通信单元保持各平台间的实时数据互通，从而保证在对电力系统碳排放流进行实时计算时，系统能够整合两侧数据，进行全方位的碳排放流计算，从而极大的提高了数据计算的准确性，降低了与实际数值之间的误差，有利于实际的应用。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1是本发明电力系统碳排放流实时计算系统框图；
图2是本发明碳排放流计算单元内部模块图；
图3是本发明电力系统碳排放流实时计算方法整体流程图；
图4是本发明计算过程流程图。
具体实施方式：
如图1-4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
实施例：
一种电力系统碳排放流实时计算系统，包括数据计算平台、电厂平台和用户平台，所述数据计算平台的内部设置有中央处理单元，所述中央处理单元的输出端电性连接有第一数据存储单元和碳排放流计算单元，所述电厂平台的内部设置有第一数据处理单元，所述用户平台的内部设置有第二数据处理单元；
所述数据计算平台，用于将所述电厂平台与所述用户平台收集的碳排放数据进行整合、处理与计算；
所述电厂平台，用于在电厂侧收集数据，并将数据传输至所述数据计算平台；
所述用户平台，用于在用户侧收集数据，并将数据传输至所述数据计算平台；
所述中央处理单元，用于对所述数据计算平台接收的数据进行整合与处理；
所述第一数据存储单元，用于对所述数据计算平台接收的数据进行存储；
所述碳排放流计算单元，用于根据所述数据计算平台接收的数据对碳排放流进行实时计算；
所述第一数据处理单元，用于对所述电厂平台收集的数据进行处理，并控制所述电厂平台的运作；
所述第二数据处理单元，用于对所述用户平台收集的数据进行处理，并控制所述用户平台的运作。
其中，所述中央处理单元的输入端双向电性连接有第一通信单元，所述第一数据处理单元的输入端双向电性连接有第二通信单元，所述第二数据处理单元的输入端双向电性连接有第三通信单元，所述第二通信单元、第三通信单元均与第一通信单元保持实时数据互通；
所述第一通信单元，用于对所述数据计算平台进行数据传输与接收；
所述第二通信单元，用于对所述电厂平台进行数据传输与接收；
所述第三通信单元，用于对所述用户平台进行数据传输与接收。
其中，所述第一数据处理单元的输出端电性连接有第二数据存储单元和第一数据采集模块，所述第二数据处理单元的输出端电性连接有第三数据存储单元和第二数据采集模块；
所述第二数据存储单元，用于对所述电厂平台收集的数据进行存储；
所述第一数据采集模块，用于采集所述电厂平台的实时碳排放数据；
所述第三数据存储单元，用于对所述用户平台收集的数据进行存储；
所述第二数据采集模块，用于采集所述用户平台的实时碳排放数据。
其中，所述碳排放流计算单元的内部设置有强度向量计算模块、矩阵建立模块、数据判断模块、节点碳势向量计算模块、支路碳流流率分布矩阵计算模块、负荷碳流率向量计算模块和网损碳流率分布矩阵计算模块；
所述强度向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对强度向量进行计算；
所述矩阵建立模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据进行矩阵建立操作；
所述数据判断模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对节点有功通量矩阵进行判断；
所述节点碳势向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对节点探势向量进行计算；
所述支路碳流流率分布矩阵计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对支路碳流流率分布矩阵进行计算；
所述负荷碳流率向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对负荷碳流率向量进行计算；
所述网损碳流率分布矩阵计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对网损碳流率分布矩阵进行计算。
一种电力系统碳排放流实时计算方法，包括以下步骤：
S1、首先按电压等级建立网络拓扑，按实际并列运行的网络将电网分成若干子网络；
S2、然后对每个子网络建立节点表与支路表；
表格内容如下：
节点表
节点名称 节点性质 节点碳流密度 节点输入支路数 节点输出支路数
变电站A 负荷 2 2
电厂A 电源 0 2
变电站A低 电源 0 1
……
支路表
支路首段 支路末端 支路潮流 支路碳流密度
变电站A 变电站B 200MW
……
S3、接着根据电源采集信息，为电源节点设置节点碳势，对中低压上送变电站，若中低压全部为风光新能源，可直接设置电源节点碳势为0；
S4、最后以电源节点为起点，依照支路表潮流方向依次计算支路碳流密度，然后按照计算过程进行计算，直到节点表与支路表碳流密度全部计算完成。
其中，所述步骤S2中建立节点表与支路表是以变电站母线或用户终端作为节点，线路作为支路，并根据调度信息初始化表格内容。
其中，所述步骤S2中建立节点表与支路表的过程中低压存在上送的变电站需增加中低压电源点，同时上级变电站低压侧也作为电源点。
其中，所述步骤S3中若存在其他发电模式的情况下，需要先计算中低压对应子网络碳流分布，并将结果填入对应电源节点。
其中，所述步骤S4中的计算过程包括以下步骤：
S41、在节点表中选出输入支路为0的点，即电源点；
S42、将首端为电源点的支路的碳流密度设置为上述节点碳流密度；
S43、检查上述支路末端是否为输入支路数为1；
S44、若为1，则该节点碳流密度与支路相同；
S45、若不为1，先不计算该节点；
S46、检查新增已知碳流密度节点的输出支路，若存在未计算支路，则支路碳流密度等于节点碳流密度，并循环至步骤S43，直至不存在未计算支路与节点；
S47、在节点表中选出输入支路为2的点；
S48、将输入支路的碳流以潮流有功为依据做加权平均数作为节点碳流密度；
S49、再次进入步骤S43-S46循环计算出所有能计算的支路与节点；
S410、在节点表中选出输入支路为3的点，……，直至所有支路与点全部计算完成。
具体的，在实际运作中，首先建立数据计算平台、电厂平台和用户平台，然后通过第一通信单元、第二通信单元和第三通信单元之间的配合，保持实时数据互通，然后通过第一数据采集模块采集电厂平台的实时碳排放数据，通过第二数据采集模块采集用户平台的实时碳排放数据，然后经过中央处理单元对数据计算平台接收的数据进行整合与处理，同时控制碳排放流计算单元进行计算操作，根据数据计算平台接收的数据对碳排放流进行实时计算，计算步骤如下：
首先按电压等级建立网络拓扑，按实际并列运行的网络将电网分成若干子网络，然后对每个子网络建立节点表与支路表，表格内容如下：
节点表
节点名称 节点性质 节点碳流密度 节点输入支路数 节点输出支路数
变电站A 负荷 2 2
电厂A 电源 0 2
变电站A低 电源 0 1
……
支路表
支路首段 支路末端 支路潮流 支路碳流密度
变电站A 变电站B 200MW
……
接着根据电源采集信息，为电源节点设置节点碳势，对中低压上送变电站，若中低压全部为风光新能源，可直接设置电源节点碳势为0；
最后以电源节点为起点，依照支路表潮流方向依次计算支路碳流密度，然后按照计算过程进行计算，直到节点表与支路表碳流密度全部计算完成。
同时计算过程如下：
在节点表中选出输入支路为0的点，即电源点；
将首端为电源点的支路的碳流密度设置为上述节点碳流密度；
检查上述支路末端是否为输入支路数为1；
若为1，则该节点碳流密度与支路相同；
若不为1，先不计算该节点；
检查新增已知碳流密度节点的输出支路，若存在未计算支路，则支路碳流密度等于节点碳流密度，并循环至步骤S43，直至不存在未计算支路与节点；
在节点表中选出输入支路为2的点；
将输入支路的碳流以潮流有功为依据做加权平均数作为节点碳流密度；
再次进入步骤S43-S46循环计算出所有能计算的支路与节点；
在节点表中选出输入支路为3的点，……，直至所有支路与点全部计算完成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种电力系统碳排放流实时计算系统，其特征在于，包括数据计算平台、电厂平台和用户平台，所述数据计算平台的内部设置有中央处理单元，所述中央处理单元的输出端电性连接有第一数据存储单元和碳排放流计算单元，所述电厂平台的内部设置有第一数据处理单元，所述用户平台的内部设置有第二数据处理单元；
所述数据计算平台，用于将所述电厂平台与所述用户平台收集的碳排放数据进行整合、处理与计算；
所述电厂平台，用于在电厂侧收集数据，并将数据传输至所述数据计算平台；
所述用户平台，用于在用户侧收集数据，并将数据传输至所述数据计算平台；
所述中央处理单元，用于对所述数据计算平台接收的数据进行整合与处理；
所述第一数据存储单元，用于对所述数据计算平台接收的数据进行存储；
所述碳排放流计算单元，用于根据所述数据计算平台接收的数据对碳排放流进行实时计算；
所述第一数据处理单元，用于对所述电厂平台收集的数据进行处理，并控制所述电厂平台的运作；
所述第二数据处理单元，用于对所述用户平台收集的数据进行处理，并控制所述用户平台的运作。
2.根据权利要求1所述的一种电力系统碳排放流实时计算系统，其特征在于，所述中央处理单元的输入端双向电性连接有第一通信单元，所述第一数据处理单元的输入端双向电性连接有第二通信单元，所述第二数据处理单元的输入端双向电性连接有第三通信单元，所述第二通信单元、第三通信单元均与第一通信单元保持实时数据互通；
所述第一通信单元，用于对所述数据计算平台进行数据传输与接收；
所述第二通信单元，用于对所述电厂平台进行数据传输与接收；
所述第三通信单元，用于对所述用户平台进行数据传输与接收。
3.根据权利要求1所述的一种电力系统碳排放流实时计算系统，其特征在于，所述第一数据处理单元的输出端电性连接有第二数据存储单元和第一数据采集模块，所述第二数据处理单元的输出端电性连接有第三数据存储单元和第二数据采集模块；
所述第二数据存储单元，用于对所述电厂平台收集的数据进行存储；
所述第一数据采集模块，用于采集所述电厂平台的实时碳排放数据；
所述第三数据存储单元，用于对所述用户平台收集的数据进行存储；
所述第二数据采集模块，用于采集所述用户平台的实时碳排放数据。
4.根据权利要求1所述的一种电力系统碳排放流实时计算系统，其特征在于，所述碳排放流计算单元的内部设置有强度向量计算模块、矩阵建立模块、数据判断模块、节点碳势向量计算模块、支路碳流流率分布矩阵计算模块、负荷碳流率向量计算模块和网损碳流率分布矩阵计算模块；
所述强度向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对强度向量进行计算；
所述矩阵建立模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据进行矩阵建立操作；
所述数据判断模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对节点有功通量矩阵进行判断；
所述节点碳势向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对节点探势向量进行计算；
所述支路碳流流率分布矩阵计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对支路碳流流率分布矩阵进行计算；
所述负荷碳流率向量计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对负荷碳流率向量进行计算；
所述网损碳流率分布矩阵计算模块，用于根据所述数据计算平台接收的碳排放数据对网损碳流率分布矩阵进行计算。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种电力系统碳排放流实时计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、首先按电压等级建立网络拓扑，按实际并列运行的网络将电网分成若干子网络；
S2、然后对每个子网络建立节点表与支路表；
S3、接着根据电源采集信息，为电源节点设置节点碳势，对中低压上送变电站，若中低压全部为风光新能源，可直接设置电源节点碳势为0；
S4、最后以电源节点为起点，依照支路表潮流方向依次计算支路碳流密度，然后按照计算过程进行计算，直到节点表与支路表碳流密度全部计算完成。
6.根据权利要求5所述的一种电力系统碳排放流实时计算方法，其特征在于，所述步骤S2中建立节点表与支路表是以变电站母线或用户终端作为节点，线路作为支路，并根据调度信息初始化表格内容。
7.根据权利要求5所述的一种电力系统碳排放流实时计算方法，其特征在于，所述步骤S2中建立节点表与支路表的过程中低压存在上送的变电站需增加中低压电源点，同时上级变电站低压侧也作为电源点。
8.根据权利要求5所述的一种电力系统碳排放流实时计算方法，其特征在于，所述步骤S3中若存在其他发电模式的情况下，需要先计算中低压对应子网络碳流分布，并将结果填入对应电源节点。
9.根据权利要求5所述的一种电力系统碳排放流实时计算方法，其特征在于，所述步骤S4中的计算过程包括以下步骤：
S41、在节点表中选出输入支路为0的点，即电源点；
S42、将首端为电源点的支路的碳流密度设置为上述节点碳流密度；
S43、检查上述支路末端是否为输入支路数为1；
S44、若为1，则该节点碳流密度与支路相同；
S45、若不为1，先不计算该节点；
S46、检查新增已知碳流密度节点的输出支路，若存在未计算支路，则支路碳流密度等于节点碳流密度，并循环至步骤S43，直至不存在未计算支路与节点；
S47、在节点表中选出输入支路为2的点；
S48、将输入支路的碳流以潮流有功为依据做加权平均数作为节点碳流密度；
S49、再次进入步骤S43-S46循环计算出所有能计算的支路与节点；
S410、在节点表中选出输入支路为3的点，……，直至所有支路与点全部计算完成。
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