CN114372729A - 基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法 - Google Patents

基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法 Download PDF

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牛羿恒
胡斌
侯慧娜
刘珂
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Abstract

本发明公开了一种基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，包括如下步骤：采集参评企业数据并计算指标数值；消除数据间不同核算单位及量级，对各指标数据进行标准化处理；对标准化后的数据进行归一化处理；计算指标的信息熵；计算第j个指标的差异系数；计算各指标权重wj；对处理后的数据进行向量规范化处理；构建加权规范化矩阵；观察正负理想解数值，并计算各样本到达正负理想解的距离；计算每个评价对象i的综合评价指数Ci值。

Description

基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法
技术领域
本发明涉及碳排放评估方法技术领域，尤其涉及一种基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法。
背景技术
热电企业作为高碳排企业，因各企业机组效率、化石燃料使用结构、碳减排技术研发、工艺革新进度、企业规模等因素不尽相同，难以对不同企业进行横向碳排放水平评价。目前对于热电企业间的碳排放水平横向评价理论与方法较少，比较被广泛应用的是碳排放总量、单位供电碳排放强度与单位供热碳排放强度等指标。但碳排放总量的评价方法受热电企业规模影响较大，不同规模的企业不具有可比性。而单位供电碳排放强度与单位供热碳排放强度的评价维度较单一，未对热电企业的低碳行为、碳排放量变化幅度、碳排放效益等方面进行评估。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够多维角度综合评价热电企业碳排放水平，识别高碳排放企业的热电企业碳排放水平评价方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于包括如下步骤：
采集参评企业数据并计算指标数值；
消除数据间不同核算单位及量级，对各指标数据进行标准化处理；
对标准化后的数据进行归一化处理；
计算指标的信息熵；
计算第j个指标的差异系数；
计算各指标权重wj
对处理后的数据进行向量规范化处理；
构建加权规范化矩阵；
观察正负理想解数值，并计算各样本到达正负理想解的距离；
计算每个评价对象i的综合评价指数Ci值。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所述方法基于熵权-TOPSIS法，从单位产量强度、碳排放强度变化幅度、化石燃料选用、碳排放效益、低碳行为五个维度设计热电企业碳排放水平评价方法，每个维度下设二级企业经营指标。该方法为解决当前热电企业碳排放评价标准缺失的问题提供一种思路，从多维角度综合评价热电企业碳排放水平，识别高碳排企业，促进低碳转型发展。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述方法的流程图；
具体实施方式
下面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的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，所述方法具体包括如下步骤：
步骤1：采集参评企业数据并计算指标数值，所述指标数值包括单位供电碳排放强度、单位供热碳排放强度、单位供电碳排放强度对标率、单位供热碳排放强度对标率、单位供电碳排放强度年度变化率、单位供热碳排放强度年度变化率、碳排放总量年度变化率、年平均低位发热量、单位热值含碳量、碳氧化率、采购区域、单位产值碳排放强度、单位利税总额碳排放强度、企业拥有绿化程度、低碳技术研发支出比例、CCUS投运情况以及其他低碳行为。涉及到的计算公式如下：
Figure BDA0003478011860000031
Figure BDA0003478011860000032
Figure BDA0003478011860000033
Figure BDA0003478011860000034
Figure BDA0003478011860000035
Figure BDA0003478011860000036
Figure BDA0003478011860000037
年平均低位发热量测算方式：(1)燃煤：由企业每日测量日均值(测量方法、实验室、仪器标准遵循GB/T213相关规定)，并根据日平均低位发热量加权平均计算得到年度均值，权重为燃煤日消耗量；
(2)燃油：由企业每批次测量(测量方法、实验室、仪器标准遵循DL/T567.8相关规定)或采用与供应商交易结算合同中的年度平均低位发热量，并根据每批次燃油平均低位发热量加权平均计算得到年度均值，权重为每批次燃油消耗量；
(3)天然气：由企业每月测量(测量方法、实验室、仪器标准遵循GB/T11062相关规定)或由化石燃料供应商提供，若某月有几个低位发热量数据，则取加权平均值作为月度低位发热量，将各月低位发热量加权平均计算得到年平均值，权重为天然气消耗量；
(4)生物质混合燃料发电机组、垃圾焚烧发电机组参照燃煤、燃油、天然气的测算方式。
对于燃煤的单位热值含碳量，企业应每天采集入炉煤的缩分样品，每月的最后一天将该月的每天获得的缩分样品混合，测量其元素碳含量与低位发热量。(入炉煤的缩分样品制备应符合GB474要求；燃煤元素碳含量的具体测量标准应符合GB/T476要求；燃煤低位发热量的具体测量标准应符合GB/T213要求)。燃煤年平均单位热值含碳量通过燃煤每月的单位热值含碳量加权平均计算得出，权重为入炉煤的月活动水平。燃油和燃气的单位热值含碳量采用相关推荐值，生物质混合燃料发电机组以及垃圾焚烧发电机组中化石燃料的单位热值含碳量，应参考上述单位热值含碳量的测量和计算方法。
碳氧化率测算方法为：
Figure BDA0003478011860000041
式中，OF煤表示燃煤的碳氧化率(％)；G渣代表全年炉渣产量(t)；C渣代表炉渣的平均含碳量(％)；G灰代表全年的飞灰产量(t)；C灰代表飞灰的平均含碳量(％)；η除尘代表除尘系统平均除尘效率(％)；FC煤代表燃煤的消耗量(t)；NCV煤代表燃煤的平均低位发热量；CC煤代表燃煤的单位热值含碳量(tC/GJ)。
采购区域根据燃料采购地按照以下规则计算该项得分：市域内采购-4分；市域外省域内采购-3分；省域外采购且运输距离小于企业所在地距离省内各市的平均距离-2分；省域外采购且运输距离大于企业所在地距离省内各市的平均距离-1分。
Figure BDA0003478011860000051
Figure BDA0003478011860000052
厂区拥有绿化程度：企业拥有其厂区面积50％以上的绿化面积-4分；企业拥有其厂区面积30％-50％的绿化面积-3分；企业拥有其厂区面积10％-30％的绿化面积-2分；企业拥有其厂区面积10％以下的绿化面积-1分。
低碳技术研发支出比例：企业年度低碳技术研发支出占预算总额10％以上-4分；企业年度低碳技术研发支出占预算总额5％-10％-3分；企业年度低碳技术研发支出占预算总额5％以下但大于零-2分；企业未设置低碳技术研发专项支出-1分。
CCUS投运情况：企业具有成熟有效的CCUS设备-4分；企业处于CCUS试运行期-3分；企业未投运CCUS但有投运计划-2分；企业未投运CCUS且不具有投运计划-1分。
其他低碳行为：企业具有其他有效的低碳行为-2分；企业不具有其他低碳行为-1分。
步骤2：消除数据间不同核算单位及量级，对各指标数据进行标准化处理，对于正向指标和负向指标的处理分别为：
Figure BDA0003478011860000053
Figure BDA0003478011860000054
xij表示第i个样本的第j项指标，xij’表示第i个样本的第j项指标的无量纲化结果；max(xij)表示第i个样本的第j项指标的最大值；min(xij)表示第i个样本的第j项指标的最小值。
各指标方向为：单位供电碳排放强度(负向)、单位供热碳排放强度(负向)、单位供电碳排放强度对标率(负向)、单位供热碳排放强度对标率(负向)、单位供电碳排放强度年度变化率(负向)、单位供热碳排放强度年度变化率(负向)、碳排放总量年度变化率(负向)、年平均低位发热量(负向)、单位热值含碳量(负向)、碳氧化率(负向)、采购区域(正向)、单位产值碳排放强度(负向)、单位利税总额碳排放强度(负向)、企业拥有绿化程度(正向)、低碳技术研发支出比例(正向)、CCUS投运情况(正向)、其他低碳行为(正向)。
步骤3：对标准化后的数据进行归一化处理：
Figure BDA0003478011860000061
yij表示第i个样本的第j项指标的归一化数据。
步骤4：计算指标的信息熵：
Figure BDA0003478011860000062
ej表示第j个指标的信息熵。
步骤5：计算第j个指标的差异系数：
gj＝1-ej
gj表示第j个指标的差异系数
步骤6：计算各指标权重wj：
Figure BDA0003478011860000063
wj表示第j项指标的权重。
步骤7：对进行处理后的数据进行向量规范化处理，向量规范化均用下式进行变换：
Figure BDA0003478011860000071
Bij为第i个样本的第j项指标的向量规范化结果。
步骤8：构建加权规范化矩阵：
Cij＝ωjbij
Cij表示i个样本的第j项指标的矩阵数据
步骤9：观察正负理想解数值，并计算各样本到达正负理想解的距离。
Cj *＝maxCij，j＝1，2，…n
Cj 0＝minCij，j＝1，2，…n
Cj*表示正理想解C*的第j个属性值为，Cj 0表示负理想解C0的第j个属性值。
Figure BDA0003478011860000072
Figure BDA0003478011860000073
di *、di 0表示各样本i离正理想解和负理想解的欧氏距离。
步骤10：计算每个评价对象i的综合评价指数Ci值
Figure BDA0003478011860000074
通过计算综合评价指数Ci，能够基于上述列示的所有指标，并赋予各指标以合适的权重，加权计算参与评价的热电企业的碳排放水平，能够从多维度指标综合体现碳排放水平的优劣情况。
综上，本发明所述方法基于熵权-TOPSIS法，从单位产量强度、碳排放强度变化幅度、化石燃料选用、碳排放效益、低碳行为五个维度设计热电企业碳排放水平评价方法，每个维度下设二级企业经营指标。该方法为解决当前热电企业碳排放评价标准缺失的问题提供一种思路，从多维角度综合评价热电企业碳排放水平，识别高碳排企业，促进低碳转型发展。

Claims (10)

1.一种基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于包括如下步骤：
采集参评企业数据并计算指标数值；
消除数据间不同核算单位及量级，对各指标数据进行标准化处理；
对标准化后的数据进行归一化处理；
计算指标的信息熵；
计算第j个指标的差异系数；
计算各指标权重wj
对处理后的数据进行向量规范化处理；
构建加权规范化矩阵；
观察正负理想解数值，并计算各样本到达正负理想解的距离；
计算每个评价对象i的综合评价指数Ci值。
2.如权利要求1所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，所述步骤采集参评企业数据并计算指标数值的具体实现方法如下：
所述指标数值包括单位供电碳排放强度、单位供热碳排放强度、单位供电碳排放强度对标率、单位供热碳排放强度对标率、单位供电碳排放强度年度变化率、单位供热碳排放强度年度变化率、碳排放总量年度变化率、年平均低位发热量、单位热值含碳量、碳氧化率、采购区域、单位产值碳排放强度、单位利税总额碳排放强度、企业拥有绿化程度、低碳技术研发支出比例、CCUS投运情况以及其他低碳行为，涉及到的计算公式如下：
Figure FDA0003478011850000011
Figure FDA0003478011850000012
Figure FDA0003478011850000013
Figure FDA0003478011850000021
Figure FDA0003478011850000022
Figure FDA0003478011850000023
Figure FDA0003478011850000024
年平均低位发热量测算方式：
(1)燃煤：由企业每日测量日均值，并根据日平均低位发热量加权平均计算得到年度均值，权重为燃煤日消耗量；
(2)燃油：由企业每批次测量或采用与供应商交易结算合同中的年度平均低位发热量，并根据每批次燃油平均低位发热量加权平均计算得到年度均值，权重为每批次燃油消耗量；
(3)天然气：由企业每月测量或由化石燃料供应商提供，若某月有几个低位发热量数据，则取加权平均值作为月度低位发热量，将各月低位发热量加权平均计算得到年平均值，权重为天然气消耗量；
(4)生物质混合燃料发电机组、垃圾焚烧发电机组参照燃煤、燃油、天然气的测算方式；
对于燃煤的单位热值含碳量，企业应每天采集入炉煤的缩分样品，每月的最后一天将该月的每天获得的缩分样品混合，测量其元素碳含量与低位发热量；燃煤年平均单位热值含碳量通过燃煤每月的单位热值含碳量加权平均计算得出，权重为入炉煤的月活动水平；燃油和燃气的单位热值含碳量采用相关推荐值，生物质混合燃料发电机组以及垃圾焚烧发电机组中化石燃料的单位热值含碳量，应参考上述单位热值含碳量的测量和计算方法；
碳氧化率测算方法为：
Figure FDA0003478011850000031
式中，OF煤表示燃煤的碳氧化率(％)；G渣代表全年炉渣产量(t)；C渣代表炉渣的平均含碳量(％)；G灰代表全年的飞灰产量(t)；C灰代表飞灰的平均含碳量(％)；η除尘代表除尘系统平均除尘效率(％)；FC煤代表燃煤的消耗量(t)；NCV煤代表燃煤的平均低位发热量；CC煤代表燃煤的单位热值含碳量(tC/GJ)；
采购区域根据燃料采购地按照以下规则计算该项得分：市域内采购-4分；市域外省域内采购-3分；省域外采购且运输距离小于企业所在地距离省内各市的平均距离-2分；省域外采购且运输距离大于企业所在地距离省内各市的平均距离-1分；
Figure FDA0003478011850000032
Figure FDA0003478011850000033
厂区拥有绿化程度：企业拥有其厂区面积50％以上的绿化面积-4分；企业拥有其厂区面积30％-50％的绿化面积-3分；企业拥有其厂区面积10％-30％的绿化面积-2分；企业拥有其厂区面积10％以下的绿化面积-1分；
低碳技术研发支出比例：企业年度低碳技术研发支出占预算总额10％以上-4分；企业年度低碳技术研发支出占预算总额5％-10％-3分；企业年度低碳技术研发支出占预算总额5％以下但大于零-2分；企业未设置低碳技术研发专项支出-1分；
CCUS投运情况：企业具有成熟有效的CCUS设备-4分；企业处于CCUS试运行期-3分；企业未投运CCUS但有投运计划-2分；企业未投运CCUS且不具有投运计划-1分；
其他低碳行为：企业具有其他有效的低碳行为-2分；企业不具有其他低碳行为-1分。
3.如权利要求2所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，所述消除数据间不同核算单位及量级，对各指标数据进行标准化处理的方法如下：
对于正向指标和负向指标的处理分别为：
Figure FDA0003478011850000041
Figure FDA0003478011850000042
xij表示第i个样本的第j项指标，xij’表示第i个样本的第j项指标的无量纲化结果；max(xij)表示第i个样本的第j项指标的最大值；min(xij)表示第i个样本的第j项指标的最小值；
各指标方向为：单位供电碳排放强度为负向、单位供热碳排放强度为负向、单位供电碳排放强度对标率为负向、单位供热碳排放强度对标率为负向、单位供电碳排放强度年度变化率为负向、单位供热碳排放强度年度变化率为负向、碳排放总量年度变化率为负向、年平均低位发热量为负向)、单位热值含碳量为负向、碳氧化率为负向、采购区域为正向、单位产值碳排放强度为负向、单位利税总额碳排放强度为负向、企业拥有绿化程度为正向、低碳技术研发支出比例为正向、CCUS投运情况为正向、其他低碳行为为正向。
4.如权利要求3所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，对标准化后的数据进行归一化处理的方法如下：
Figure FDA0003478011850000043
yij表示第i个样本的第j项指标的归一化数据。
5.如权利要求3所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，计算指标的信息熵的方法如下：
Figure FDA0003478011850000051
ej表示第j个指标的信息熵。
6.如权利要求5所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，计算第j个指标的差异系数：
gj＝1-ej
gj表示第j个指标的差异系数。
7.如权利要求6所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，计算各指标权重wj的方法如下：
Figure FDA0003478011850000052
wj表示第j项指标的权重。
8.如权利要求7所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，对进行处理后的数据进行向量规范化处理，向量规范化均用下式进行变换的方法如下：
Figure FDA0003478011850000053
Bij为第i个样本的第j项指标的向量规范化结果。
9.如权利要求8所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，构建加权规范化矩阵的方法如下：
Cij＝ωjbij
Cij表示i个样本的第j项指标的矩阵数据；
观察正负理想解数值，并计算各样本到达正负理想解距离的方法如下：
Cj *＝maxCij，j＝1，2，...n
Cj 0＝minCij，j＝1，2，...n
Cj*表示正理想解C*的第j个属性值为，Cj 0表示负理想解C0的第j个属性值；
Figure FDA0003478011850000061
Figure FDA0003478011850000062
di *、di 0表示各样本i离正理想解和负理想解的欧氏距离。
10.如权利要求9所述的基于多维度的热电企业碳排放水平评价方法，其特征在于，计算每个评价对象i的综合评价指数Ci值的方法如下：
Figure FDA0003478011850000063
通过计算综合评价指数Ci，能够基于上述列示的所有指标，并赋予各指标以合适的权重，加权计算参与评价的热电企业的碳排放水平，能够从多维度指标综合体现碳排放水平的优劣情况。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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