CN114280237A - 一种碳中和度性能指标cn的分析方法 - Google Patents

一种碳中和度性能指标cn的分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114280237A
CN114280237A CN202111549929.6A CN202111549929A CN114280237A CN 114280237 A CN114280237 A CN 114280237A CN 202111549929 A CN202111549929 A CN 202111549929A CN 114280237 A CN114280237 A CN 114280237A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
neutralization degree
carbon neutralization
neutralization
performance index
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.)
Pending
Application number
CN202111549929.6A
Other languages
English (en)
Inventor
邓帅
张琦
赖茜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202111549929.6A priority Critical patent/CN114280237A/zh
Publication of CN114280237A publication Critical patent/CN114280237A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

本发明公开一种碳中和度性能指标CN的分析方法，CN用于表示某系统在某个时空尺度内，碳固定量与碳排放量之比；提供了CN的计算方法，包括碳固定量，碳排放量以及强度量碳中和度
Figure DDA0003416887430000011
本发明同时提供了图示方法，对系统的碳固定量和碳排放量进行图示化，对碳中和度这一性能指标进行更为直观清楚的图形定义。有利于对系统的碳中和性能进行更为准确的评价，利于“3060”双碳目标的实现。

Description

一种碳中和度性能指标CN的分析方法
技术领域
本发明涉及碳中和的评价领域，具体涉及一种碳中和度性能指标CN的分析方法。
背景技术
大气中CO2浓度的增加不可否认是人类面临的最关键问题之一，因为CO2的排放通过温室气体的影响明显加剧了气候变化。目前大气中的CO2含量已经超过400ppm，并且还在持续上升。由温室气体积累导致的全球变暖问题越来越成为国际社会关注的焦点。预计到2100年，大气中的CO2含量将达到570×10-6，导致全球气温升高1.9℃，海平面升高38cm。尽管做出了许多努力来改变能源和载体的结构，化石燃料仍然在大型单点能源中发挥着主导作用，例如发电厂，其产生的CO2排放总量的三分之一是在相对较高的浓度(5-20％)的废气中，排放温度为313-343K。因此，最重要的挑战之一是满足不断增长的世界人口的能源需求，同时根据历次气候峰会达成的协议减少CO2排放量。2018年10月，政府间气候变化专门委员会报告称，将全球气温上升限制在1.5K而不是2K，可以确保更可持续和公平的社会齐头并进。
在此背景下，碳中和的评价方法受到人们广泛关注。
碳中和的评价方法因主要受限于空间尺度与时间尺度，有关碳中和的相关发明主要有以下特征：
如公开号CN110577284A的发明专利涉及一种序批式碳中和潮汐生物接触氧化反应器。所述反应器包括进水箱、综合反应器和生物接触氧化反应器。可以实现一体化装配，运行维护简单，可实现无人值守运行，且节能。如公开号CN112916213A的发明专利所涉及的一种碳中和矿物加工工艺方法，采用石灰作为pH调整剂的多金属硫化矿矿物加工过程中，将焙烧炉设置于多金属硫化矿矿物加工现场进行石灰石焙烧，并采用该石灰石焙烧产生的石灰作为pH调整剂进行多金属硫化矿矿物加工，同时将该石灰石焙烧产生的二氧化碳替代硫酸通入到矿浆中进行碳中和，使二氧化碳转化为碳酸钙。
综上所述，现有专利中并无涉及碳中和度的评价指标的的先例。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种碳中和度性能指标CN的计算方法和图示方法，用以判断一个系统能否达到碳中和。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种碳中和度性能指标CN的分析方法，具体步骤如下：
步骤一、明确具体研究对象的空间尺度和时间尺度；
步骤二、基于步骤一确定研究系统；
步骤三、计算研究系统的碳中和度，即碳固定量与碳排放量之比，得到碳中和度数据点；
步骤四、将步骤三计算的数据点描绘在碳中和度图上；
步骤五、将步骤三中所计算的碳固定量与碳排放量之比与1作比较，判断该研究系统为负碳系统、碳中和系统还是正碳系统；或者将步骤四中的数据点与碳中和线比较，判断该研究系统为负碳系统、碳中和系统还是正碳系统。
进一步的，碳中和度CN的计算表达式如下：
Figure BDA0003416887410000021
式中，F为碳固定量，D为碳排放量，CN为碳中和度；∫timedt表示在时间尺度上的积分；∫spaceds表示在空间尺度上的积分；
Figure BDA0003416887410000022
是时间尺度与空间尺度二元函数，为强度量碳中和度；
Figure BDA0003416887410000023
表示
Figure BDA0003416887410000024
在时间和空间尺度上的二重积分。
进一步的，当CN＞1时，研究系统为负碳系统；当CN＝1时，研究系统为碳中和系统；当CN＜1时，研究系统为正碳系统。
进一步的，步骤四中的碳中和度图为一直角坐标系，碳中和度图的横坐标为碳排放量D，纵坐标为碳固定量F；碳中和度图中的点表示碳中和度CN，虚线表示非均匀的刻度；与横坐标轴成45°角的线为碳中和线CN＝1，碳中和线以下为正碳区域CN＜1，碳中和线以上为负碳区域CN＞1。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明根据碳固定量和碳排放量提供了一种碳中和度的性能指标CN。
2.本发明给出了碳中和度的性能指标的计算方法，即固碳量与碳排放量之比，也是强度量碳中和度
Figure BDA0003416887410000025
在时间尺度与空间尺度上的二重积分。当给定好时间尺度与空间尺度，第一种计算方法是：如果已知碳固定量与碳排放量则可以直接做比例得到碳中和度CN；第二种计算方法是：如果知道强度量碳中和度函数则可以在时间与空间尺度上进行二重积分。第一种方法简单快捷，第二种方法精准并且可以计算不同的时间尺度与空间尺度下的碳中和度。
3.本发明还给出了碳中和度性能指标的图示方法，对系统的碳固定量和碳排放量进行图示化，对碳中和度这一性能指标进行更为直观清楚的图形定义。数形结合，有利于对系统的碳中和性能进行更为准确的评价，利于“3060”双碳目标的实现。
附图说明
图1为本发明碳中和度CN的示意图。
图2为本发明的举例示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种碳中和度性能指标CN计算方法，用于在某空间尺度和某个时间尺度内，研究系统的碳固定量与碳排放量之比。
碳中和度性能指标CN的计算方法为：
Figure BDA0003416887410000031
其中，F(Fixed)为碳固定量，D(Discharge)为碳排放量，CN(Carbonneutralization)为碳中和度；∫timedt表示在时间尺度上的积分，时间尺度可以为系统的运行周期，全生命周期等；∫spaceds表示在空间尺度上的积分，空间尺度可以为本址系统或局部系统，本址系统与附加系统等；
Figure BDA0003416887410000032
是时间尺度与空间尺度二元函数，为强度量碳中和度；
Figure BDA0003416887410000033
表示
Figure BDA0003416887410000034
在时间和空间尺度上的二重积分；当CN＞1时，系统为负碳系统，当CN＝1时，系统为碳中和系统，当CN＜1时，系统为正碳系统。
本发明还提供一种碳中和度性能指标CN的图示方法，见图1，通过建立一直角坐标系，设置横坐标为碳排放量D，纵坐标为碳固定量F；图像上的点表示碳中和度CN，虚线表示刻度，是类似于欧姆表的非均匀刻度；与横坐标轴成45°角的线为碳中和线CN＝1，碳中和线以下为正碳区域CN＜1，碳中和线以上为负碳区域CN＞1。
具体的，以对传统的化石燃料电厂改进作为研究系统。
实施方案一：空间尺度选取为传统化石燃料电厂，该案例电厂未配备碳捕集装置，故碳固定量F1＝0。时间尺度选取为一天，该电厂一天能发电x MWh，碳排放量为D1＝at CO2，强度量碳中和度为
Figure BDA0003416887410000035
此时，
Figure BDA0003416887410000041
对应于图2上1点。
实施方案二：空间尺度选取为传统化石燃料电厂，该案例电厂相比于案例一电厂应用减排技术，因此同样选取时间尺度为一天，发电x MWh，碳排放量D2＝(a-b)t CO2。碳固碳量F2＝0，强度量碳中和度为
Figure BDA0003416887410000042
此时，
Figure BDA0003416887410000043
对应于图2上2点。
实施方案三：空间尺度在案例二的基础上选取为传统化石燃料电厂和可再生能源发电厂，在总发电量x MWh不变的情况下，减少化石燃料的使用。时间尺度选取为一天，这种情况下碳排放量D3＝(a-b-c)t CO2，碳固定量为F3＝0，强度量碳中和度为
Figure BDA0003416887410000044
此时，
Figure BDA0003416887410000045
对应于图2上3点。
实施方案四：空间尺度在实施步骤三的基础上引入主动固碳技术直接空气碳捕集，时间尺度选取为一天，在总发电量x MWh不变的情况下，碳排放量D4＝(a-b-c)t CO2，碳固定量F4＝d t CO2，强度量碳中和度为
Figure BDA0003416887410000046
此时，
Figure BDA0003416887410000047
对应于图2上4点。
实施方案五：随着碳捕集技术的发展于革新，在未来空间尺度在案例四的基础上采用更先进的固碳技术，时间尺度为一天，在总发电量x MWh不变的情况下，碳排放量D5＝(a-b-c)t CO2，，碳固定量F5＝e t CO2，(e＞(a-b-c)或e＝(a-b-c))强度量碳中和度为
Figure BDA0003416887410000048
此时，
Figure BDA0003416887410000049
对应于图2上5点或者5’点。
本发明并不限于上文描述的实施方案。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳中和度性能指标CN的分析方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、明确具体研究对象的空间尺度和时间尺度；
步骤二、基于步骤一确定研究系统；
步骤三、计算研究系统的碳中和度，即碳固定量与碳排放量之比，得到碳中和度数据点；
步骤四、将步骤三计算的数据点描绘在碳中和度图上；
步骤五、将步骤三中所计算的碳固定量与碳排放量之比与1作比较，判断该研究系统为负碳系统、碳中和系统还是正碳系统；或者将步骤四中的数据点与碳中和线比较，判断该研究系统为负碳系统、碳中和系统还是正碳系统。
2.根据权利要求1所述的一种碳中和度性能指标CN的分析方法，其特征在于，碳中和度CN的计算表达式如下：
Figure FDA0003416887400000011
式中，F为碳固定量，D为碳排放量，CN为碳中和度；∫timedt表示在时间尺度上的积分；∫spaceds表示在空间尺度上的积分；
Figure FDA0003416887400000012
是时间尺度与空间尺度二元函数，为强度量碳中和度；
Figure FDA0003416887400000013
表示
Figure FDA0003416887400000014
在时间和空间尺度上的二重积分。
3.根据权利要求2所述的一种碳中和度性能指标CN的分析方法，其特征在于，当CN>1时，研究系统为负碳系统；当CN＝1时，研究系统为碳中和系统；当CN<1时，研究系统为正碳系统。
4.根据权利要求1所述的一种碳中和度性能指标CN的分析方法，其特征在于，步骤四中的碳中和度图为一直角坐标系，碳中和度图的横坐标为碳排放量D，纵坐标为碳固定量F；碳中和度图中的点表示碳中和度CN，虚线表示非均匀的刻度；与横坐标轴成45°角的线为碳中和线CN＝1，碳中和线以下为正碳区域CN<1，碳中和线以上为负碳区域CN>1。
CN202111549929.6A 2021-12-17 2021-12-17 一种碳中和度性能指标cn的分析方法 Pending CN114280237A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111549929.6A CN114280237A (zh) 2021-12-17 2021-12-17 一种碳中和度性能指标cn的分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111549929.6A CN114280237A (zh) 2021-12-17 2021-12-17 一种碳中和度性能指标cn的分析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114280237A true CN114280237A (zh) 2022-04-05

Family

ID=80873018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111549929.6A Pending CN114280237A (zh) 2021-12-17 2021-12-17 一种碳中和度性能指标cn的分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114280237A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060224410A1 (en) * 2005-02-18 2006-10-05 Masaharu Kimoto Carbon dioxide emission trade system
JP2009279530A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 二酸化炭素の中和
KR20160129394A (ko) * 2015-04-30 2016-11-09 경북대학교 산학협력단 Un redd/ar-cdm 동시 등록을 통한 탄소크레딧 증진 기법
CN110796581A (zh) * 2019-10-21 2020-02-14 天津大学 一种碳捕集系统能效指标copco2的概念与表达方法
CN111210154A (zh) * 2020-01-10 2020-05-29 天津大学 用于区域碳排放特征的类型识别及分类治理的方法及系统
CN113158119A (zh) * 2021-02-09 2021-07-23 北京康居认证中心有限公司 一种基于碳收支平衡分析的区域碳中和计算方法
CN113269668A (zh) * 2021-06-10 2021-08-17 中国科学院地理科学与资源研究所 一种碳平衡状态确定方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060224410A1 (en) * 2005-02-18 2006-10-05 Masaharu Kimoto Carbon dioxide emission trade system
JP2009279530A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 二酸化炭素の中和
KR20160129394A (ko) * 2015-04-30 2016-11-09 경북대학교 산학협력단 Un redd/ar-cdm 동시 등록을 통한 탄소크레딧 증진 기법
CN110796581A (zh) * 2019-10-21 2020-02-14 天津大学 一种碳捕集系统能效指标copco2的概念与表达方法
CN111210154A (zh) * 2020-01-10 2020-05-29 天津大学 用于区域碳排放特征的类型识别及分类治理的方法及系统
CN113158119A (zh) * 2021-02-09 2021-07-23 北京康居认证中心有限公司 一种基于碳收支平衡分析的区域碳中和计算方法
CN113269668A (zh) * 2021-06-10 2021-08-17 中国科学院地理科学与资源研究所 一种碳平衡状态确定方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
龚炯波: "湖南省碳排放核算与碳中和能力评估研究", 《能源与节能》, no. 7, pages 71 - 74 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ravikumar et al. The environmental opportunity cost of using renewable energy for carbon capture and utilization for methanol production
Albino et al. Understanding the development trends of low-carbon energy technologies: A patent analysis
Shi et al. A prompt decarbonization pathway for shipping: green hydrogen, ammonia, and methanol production and utilization in marine engines
Feng et al. The energy and water nexus in Chinese electricity production: a hybrid life cycle analysis
Sun et al. Decomposition of carbon emission reduction efficiency and potential for clean energy power: Evidence from 58 countries
Simoes et al. The jrc-eu-times model
de Miranda Hydrogen energy: sustainable and perennial
Sekoai et al. Biohydrogen production as a potential energy fuel in South Africa
Rumayor et al. Prospective life cycle assessment of hydrogen production by waste photoreforming
Cai et al. Construction and analysis of photovoltaic directly coupled conditions in PEM electrolyzer
Zhao et al. Regional variation of urban air quality in China and its dominant factors
Zhen et al. Hydrogen production paths in China based on learning curve and discrete choice model
Marini et al. How solar energy and electrochemical technologies may help developing countries and the environment
Do Sacramento et al. A hydrogen energy system and prospects for reducing emissions of fossil fuels pollutants in the Ceará state—Brazil
Karayel et al. Green hydrogen production potential of Canada with solar energy
CN114897860A (zh) 一种一氧化碳污染受土地利用影响下的推演方法及装置
CN114280237A (zh) 一种碳中和度性能指标cn的分析方法
Thanapalan et al. An overview of renewable energy technologies and hydrogen economy
CN104966131B (zh) 季风气候明显区域的平坦地形风机优化布置方法
Endiz et al. Assessing the potential of solar power generation in Turkey: A PESTLE analysis and comparative study of promising regions using PVsyst software
Minardi et al. Carbon recovery from biogas through upgrading and methanation: A techno-economic and environmental assessment
Małek et al. Strategic Model for Yellow Hydrogen Production Using the Metalog Family of Probability Distributions
Nguyen et al. Renewable energy role in low-carbon economy and net-zero goal: Perspectives and prospects
Pengchen et al. CCUS development in China and forecast its contribution to emission reduction
Aresta et al. Merging the Green-H2 production with Carbon Recycling for stepping towards the Carbon Cyclic Economy

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