CN114548819A - 碳排放计量方法、设备及碳计量系统 - Google Patents

碳排放计量方法、设备及碳计量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳排放计量方法、设备及碳计量系统，该方法包括：获取计量设备自身的设备定位信息；获取接入计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据；根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，并获取排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包；根据能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据。本发明采用计量设备根据设备定位信息及接收到的能源消耗活动数据确定设备归属信息及设备所在区域实时更新的排放因子，以实现在分布式计量设备完成碳排放核算，不依赖固定的设备类型及位置情况，提高数据实时性，避免数据集中汇聚造成网络负担，节约通信成本，提高系统可靠性。

Description

碳排放计量方法、设备及碳计量系统
技术领域
本发明涉及碳排放核算技术领域，尤其涉及一种碳排放计量方法、设备及碳计量系统。
背景技术
碳核算是以独立法人企业或者视同法人的独立核算单位为边界，核算和报告在运营商受其控制的所有生产场所和生产设备所产生的温室气体排放量。
在现有技术中，碳核算通常采用以下两种方式：方式一是采用人工方式完成控排企业的碳计量报告及核查；方式二是核算系统采用集中式的通信结构，通过底层设备采集排放数据，然后将底层排放数据集中汇总到企业级监控平台乃至区域级监管平台，通过系统顶层计算得到核算结果，最后再将核算结果下发到底层设备或者能量管理系统。
现有技术存在以下问题：底层计量设备无法直接获得控排测量结果，依赖人工方式工作量大，在大型集团企业或者虚拟实体中，不具备实用推广价值；依赖集中式通信结构执行碳核算，需要将海量数据集中汇总到顶层系统，容易造成巨大的网络通信负担，导致核算系统通信成本增加，系统可靠性下降。此外，在现有的集中式通信结构中，控排企业核查范围是通过底层固定安装的表计直接接入，在设备受考核地点或者考核计量标准发生变化时，无法对碳核算参数进行调整，导致碳计量的准确度及计量设备的利用率低，灵活性差。
发明内容
本发明提供了一种碳排放计量方法、设备及碳计量系统，通过计量设备的设备定位信息实时更新排放因子，且在计量设备执行碳核算，提高碳核算数据的实时性和准确性。
根据本发明的一方面，提供了一种碳排放计量方法，由边缘计量设备执行，所述方法包括以下步骤：获取计量设备自身的设备定位信息；获取接入所述计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据；根据所述设备定位信息及所述能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，并获取所述排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包；根据所述能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据。
根据本发明的另一方面，提供了一种碳排放计量设备，用于执行上述碳排放计量方法，所述设备包括：定位模块，用于获取计量设备的设备定位信息；南向通信模块，用于获取至少一个用能设备的能源消耗活动数据；数据处理模块，用于对所述能源消耗活动数据进行分类汇总，并根据所述设备定位信息及所述能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包；北向通信模块，用于将所述排放因子查询数据包发送至控排管理平台，并接收控排管理平台下发的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，以及将所述区域排放因子反馈数据包传输至所述数据处理模块，以使所述数据处理模块根据所述能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据；所述北向通信模块，还用于根据控排需求对所述碳排放计量数据进行数据打包和转发处理。
根据本发明的另一方面，提供了一种碳计量系统，包括：控排管理平台及上述碳排放计量设备，所述控排管理平台与至少一个所述碳排放计量设备通信连接；所述控排管理平台，用于根据所述碳排放计量设备上传的排放因子查询数据包对属于同一区域的计量设备进行归类汇总，并根据区域归类结果确定各计量设备所属区域的实时排放因子，以及根据所述实时排放因子和对应的所述计量设备所属区域确定所述区域排放因子反馈数据包，并将所述区域排放因子反馈数据包下发给所述碳排放计量设备；其中，所述区域排放因子反馈数据包与所述计量设备所属区域一一对应；所述碳排放计量设备，用于根据区域排放因子确定碳排放计量数据。
本发明实施例的技术方案，由边缘计量设备执行，通过获取计量设备自身的设备定位信息，及接入计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据；边缘计量设备根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，并获取排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，以及根据能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据，解决了现有的碳核算系统排放数据集中汇聚造成网络通信负担重、计量准确度和设备利用率低的问题，根据设备定位信息及接收到的能源消耗活动数据确定设备归属信息及设备所在区域实时更新的排放因子，以实现在分布式计量设备完成碳排放核算，不依赖固定的设备类型及位置情况，方便控排企业对所负责的设备进行就地核算及控排指导，有利于提高碳核算数据的实时性和准确性，同时避免数据集中汇聚造成网络负担，节约通信成本，提高系统可靠性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种碳排放计量方法的流程图；
图2是本发明实施例一提供的一种排放因子查询数据包格式的示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种区域排放因子反馈数据包的示意图；
图4是本发明实施例一提供的另一种碳排放计量方法的流程图；
图5是本发明实施例一提供的又一种碳排放计量方法的流程图；
图6是本发明实施例二提供的一种碳排放计量设备的结构示意图；
图7是本发明实施例二提供的另一种碳排放计量设备的结构示意图；
图8是本发明实施例二提供的又一种碳排放计量设备的结构示意图；
图9是本发明实施例二提供的又一种碳排放计量设备的结构示意图；
图10是本发明实施例三提供的一种碳计量系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
目前，碳核算普遍采用排放因子法计算温室气体排放量，由于不同区域碳排放的基本特征存在差异，为了确保地区经济增长的平稳性和相对公平性，可设置排放因子随着设备受考核地点或者考核计量标准变化而发生变化。但是，在现有技术中，控排企业核查范围是通过底层固定安装的表计直接接入，而非根据具体待考核地点实时确定的，导致碳计量的准确度及计量设备的利用率低，灵活性差。
为了解决上述问题，本发明提供了一种碳排放计量方法、设备及碳计量系统，通过计量设备根据自身的设备定位信息更新排放因子，并由计量设备执行碳核算，有利于提高碳核算数据的实时性和准确性，提升系统可靠性。
下面，结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种碳排放计量方法的流程图，本实施例可适用于在边缘计量设备端执行分布式排放数据汇总及碳核算的应用场景，该边缘计量设备可以采用硬件和/或软件的形式实现。
结合图1所示，该碳排放计量方法具体包括以下步骤：
步骤S1：获取计量设备自身的设备定位信息。
其中，设备定位信息包括但不限于边缘计量所在地区的经度、维度和海拔等信息。
示例性地，可采用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)接收器获取GPS卫星下发的设备定位信息，GPS将接收到的设备定位信息发送给计量设备，用于确定计量设备的定位信息。
步骤S2：获取接入计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据。
其中，能源消耗活动数据AD为导致温室气体排放的生产或消费活动的活动量，例如，活动数据AD可包括每种化石燃料的消耗量、石灰石原料的消耗量、净购入的电量、净购入的蒸汽量等。
一实施例中，可采用电力表、燃气表或者热力表等终端表计与计量设备通信连接，通过终端表计检测用能设备的能源消耗活动数据AD，并将检测到的数据传输至边缘计量设备。典型地，用能设备包括锅炉、发电机、生产设备、公务车等。
需要说明的是，用能设备的定位信息与用能设备所接入的计量设备的定位信息相同。
步骤S3：根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，并获取排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包。
其中，排放因子EF为与能源消耗活动数据AD对应的、用于表征单位生产或消费活动量的温室气体排放系数，例如，排放因子EF可包括单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等。
在本步骤中，排放因子查询数据包采用带有定位信息、用于查询设备排放因子EF的通信编码格式，区域排放因子反馈数据包采用携带特定区域的区域排放因子的通信编码格式，实现数据交互查询。
具体而言，排放因子查询数据包可整合计量设备定位信息、数据查询目的地址和数据源地址，计量设备通过通信技术发出排放因子查询数据包，并接收查询后返回的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，其中，设备归属信息及区域排放因子反馈数据包均与该设备定位信息一一对应。
区域排放因子反馈数据包包括边缘计量设备所在地区的最新排放因子EF，该排放因子EF可为监管平台基于实际情况设置的国家参数，或者，基于区域代表性测量数据推算得到的参数，对此不作限制。
设备归属信息包括设备所属企业的核查边界范围查询结果，可通过识别与企业组织的运行有关的温室气体排放或清除设备确定控排企业的核查边界范围。典型地，控排企业的核查边界范围可包括：范围一(直接温室气体排放)、范围二(能源间接温室气体排放)和范围三(其他间接温室气体排放)。根据设备定位信息进行地理定位，确定该计量设备所在区域是否处于控排机构(例如企业)的核查边界范围内，若计量设备所在区域处于控排机构(例如企业)的核查边界范围内，则计量设备及接入计量设备的用能设备属于控排机构的受控设备；否则，计量设备及接入计量设备的用能设备不属于控排机构的受控设备。
步骤S4：根据能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据。
在本实施例中，边缘计量设备将根据设备定位信息确定的区域排放因子，代入如公式一所示的温室气体排放量基本方程，计算温室气体(GHG)排放量：
GHG排放量＝ADi×EFi(公式一)
其中，ADi表示第i种供应能源的能源消耗活动数据；EFi表示ADi对应的单位生产或消费活动量的温室气体排放系数，i为大于等于1的正整数。
具体而言，在执行碳核算时，控排履约单位组织边界内可包括多个边缘计量设备，边缘计量设备接收不同终端表计上传的不同类型的能源消耗活动数据AD，并按照能源类型对能源消耗活动数据AD进行分类汇总，得到不同用能设备、不同供应能源对应的能源消耗活动数据，例如，第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j。进而，边缘计量设备将第j台用能设备的设备定位信息Gj与第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j进行打包处理，生成第j台用能设备中第i种供应能源的排放因子查询数据包。边缘计量设备通过网络通信技术获取与该排放因子查询数据包一一对应的区域排放因子EFi及用能设备所从属的控排企业的核查边界范围。边缘计量设备根据获得的第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j及对应的区域排放因子EFi计算接入计量设备的所有用能设备的碳排放量。
由此，本发明通过带有定位信息的通信编码格式，协助边缘计量设备完成排放数据源和汇的自动确定，解决了现有的碳核算系统排放数据集中汇聚造成网络通信负担重、计量准确度和设备利用率低的问题，实现分布式排放数据汇总及碳核算，不依赖固定的设备类型及位置情况，方便控排企业对所负责的设备进行就地核算及控排指导，根据设备定位信息对区域排放因子进行实时更新，有利于提高碳核算数据的实时性和准确性，同时避免数据集中汇聚造成网络负担，节约通信成本，提高系统可靠性。
一实施例中，排放因子查询数据包包括：设备定位信息数据、设备号数据及能源类型数据，其中，设备定位信息数据用于确定计量设备的设备归属信息；设备定位信息数据及能源类型数据用于确定计量设备的区域排放因子反馈数据包。
图2是本发明实施例一提供的一种排放因子查询数据包格式的示意图。
如图2所示，排放因子查询数据包采用帧头、数据域、帧尾的通信编码格式，其数据域包括设备定位信息数据、设备号数据及能源类型数据，设备定位信息数据可为与设备定位信息一一对应的一位或者多位数字编码，典型地，可将GPS接收器获取的经度、纬度和海拔数据转换为二进制编码形式作为设备定位信息数据；设备号数据可为与接入计量设备的用能设备一一对应的一位或者多位数字编码，典型地，可将用能设备的设备号均转换为二进制编码形式作为设备号数据；能源类型数据可为与接入计量设备的用能设备的能源类型一一对应的一位或者多位数字编码，典型地，能源类型可包括电力、热、蒸汽或者其他化石燃料能源。
一实施例中，区域排放因子反馈数据包包括：计量设备所属区域数据、设备号数据和区域排放因子，计量设备所属区域数据与区域排放因子一一对应。
可选地，图3是本发明实施例一提供的一种区域排放因子反馈数据包的示意图。
如图3所示，区域排放因子反馈数据包采用帧头、数据域、帧尾的通信编码格式，其数据域包括计量设备所属区域数据、设备号数据和区域排放因子，计量设备所属区域数据表示设备定位信息所在区域的编号，区域排放因子表示查表或者计算得到的设备所在区域最新的各排放源的排放因子。
结合图2和图3所示，在获取排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包时，计量设备采用图2所示的通信编码格式建立排放因子查询数据包，并将该排放因子查询数据包发送到服务器，例如，该服务器可为本地服务器或者云端服务器，对此不作限制。服务器接收该排放因子查询数据包，并对排放因子查询数据包进行解码，得到边缘计量设备的设备定位信息(即GPS信息)、用能设备号j及接入计量设备的能源类型i。进而，服务器根据设备定位信息判断计量设备是否属于控排机构的受控设备，并确定计量设备所在的区域号k(即计量设备所属区域数据)，通过查表或者代表性数据测量确定区域号k对应的区域排放因子EFi，k，其中，区域排放因子EFi，k表示在区域号为k的区域内，第i种供应能源的实时排放因子。在得到区域号k和区域排放因子EFi，k之后，服务器采用图3所示的通信编码格式建立区域排放因子反馈数据包，并将该区域排放因子反馈数据包下发到计量设备。
由此，本发明通过设置带有定位信息及设备归属的唯一通信编码格式，避免了计量设备依赖固定的设备类型及设备位置，有利于提高碳核算数据的实时性和准确性，便于将碳排查方案拓展至常规难以保证实时统计效果的间接排放源范围的碳排查活动，方便控排企业对所负责的设备进行就地核算及控排指导，实用性强。
可选地，图4是本发明实施例一提供的另一种碳排放计量方法的流程图，在图1的基础上，示例性地示出了一种生成排放因子查询数据包的具体实施方式。
如图4所示，该碳排放计量方法具体包括如下步骤：
步骤S1：获取计量设备自身的设备定位信息。
步骤S2：获取接入计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据。
步骤S301：对能源消耗活动数据进行分类汇总，根据分类汇总结果确定同类型能源活动数据及对应的能源类型数据。
步骤S302：基于第一预设数据帧格式对设备定位信息及能源类型数据进行数据封装，得到排放因子查询数据包。
其中，第一预设数据帧格式可采用图2所示的通信编码格式。
步骤S303：获取排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包。
步骤S4：根据能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据。
具体而言，上述步骤S301至步骤S303记载了一种根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包的具体方法。上述方法由边缘计量设备执行，在得到不同类型的能源消耗活动数据AD之后，边缘计量设备根据能源类型对能源消耗活动数据AD进行同类型能源的分类汇总，统计得到第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，将第i种供应能源的能源代码确定为能源类型数据。参考图2所示，边缘计量设备按照接入的用能设备的设备号和能源类型将接收到的对设备定位信息(GPS信息)、设备号及能源类型数据进行数据封装，得到带有定位信息的查询数据包，并获取与各查询数据包一一对应的区域排放因子反馈数据包。边缘计量设备根据获得的第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi及对应的区域排放因子EFi计算接入计量设备的所有用能设备的碳排放量。通过归类法，避免对单个用能设备进行排放因子匹配，减少分布式查询及核算的数据量，有利于提高碳核算效率，改善设备算力性能。
可选地，图5是本发明实施例一提供的又一种碳排放计量方法的流程图，在图1的基础上，示例性地示出了一种获取排放因子的具体实施方式。
如图5所示，该碳排放计量方法具体包括以下步骤：
步骤S1：获取计量设备自身的设备定位信息。
步骤S2：获取接入计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据。
步骤S310：根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包。
步骤S320：将排放因子查询数据包上传至控排管理平台。
其中，控排管理平台可为企业平台和/或区域平台。
步骤S330：控排管理平台对设备定位信息与预设控排边界范围数据库中的边界范围进行比对，根据比对结果确定设备归属信息。
其中，预设控排边界范围数据库可为表征控排机构(例如企业)的所有核查边界范围的数据的集合，其存储于控排管理平台中。若设备定位信息处于控排机构的任一核查边界范围内，则计量设备及接入计量设备的用能设备属于控排机构的受控设备；否则，计量设备及接入计量设备的用能设备不属于控排机构的受控设备。
步骤S340：控排管理平台对属于同一区域的计量设备进行归类汇总，并根据区域归类结果确定计量设备所属区域的实时排放因子。
步骤S350：控排管理平台基于第二预设数据帧格式对实时排放因子和对应的计量设备所属区域进行数据封装，得到区域排放因子反馈数据包。其中，区域排放因子反馈数据包与计量设备所属区域一一对应。
一实施例中，第二预设数据帧格式可采用图3所示的通信编码格式。
步骤S360：接收控排管理平台下发的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包。
步骤S4：根据能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据。
具体而言，上述步骤S310至步骤S360记载了一种利用控排管理平台与边缘计量设备之间的数据交互获取排放因子的具体方法，其中，步骤S330至步骤S350在控排管理平台完成，步骤S310、步骤S320及步骤S360在边缘计量设备端完成。计量设备按照图2所示的通信编码格式将设备定位信息及能源消耗活动数据转换为排放因子查询数据包，并将排放因子查询数据包发送至控排管理平台。
以控排管理平台包括企业平台和区域平台为例，企业平台将组织边界内所有边缘计量设备上传的排放因子查询数据包打包发送至区域平台，区域平台根据数据包解析得到的设备定位信息确定计量设备及接入其的用能设备是否属于控排机构的受控设备，并将属于同一区域的计量设备及接入计量设备的用能设备进行归类，确定计量设备所在的区域号k(即计量设备所属区域数据)，通过查表或者代表性数据测量确定区域号k最新的区域排放因子EFi，k，其中，区域排放因子EFi，k表示在区域号为k的区域内，第i种供应能源的实时排放因子。在得到区域号k和区域排放因子EFi，k之后，区域平台采用图3所示的通信编码格式，建立区域排放因子反馈数据包，并将该区域排放因子反馈数据包下发到企业平台。进而，企业平台将区域平台返回的区域排放因子EFi，k广播至企业平台组织边界内的隶属于区域k的边缘计量设备处。通过控排管理平台与边缘计量设备之间的数据交互，协助边缘计量设备完成分布式数据汇总及碳核算，通过定位信息自主确定计量设备接入碳排放实时数据的所属考核单位的边界范围，既方便对碳排放实时数据进行溯源，同时有利于提高分布式边缘计量设备的重复利用率。
一实施例中，该碳排放计量方法还包括：根据控排需求对碳排放计量数据进行周期性数据打包和转发处理。
其中，控排需求可包括但不限于控排管理平台(例如可为企业级管理平台或者区域级管理平台)及本级能量管理系统(Energy Managment System,EMS)下发的碳排查的时间需求、周期需求或者排查对象需求等数据。
具体而言，可将碳排放计量数据上传至企业管理平台、区域管理平台或者本地能量管理系统，通过周期性数据转发，提供用能设备排放量的实时状态数据，实现控排管理平台对每个控排履约单位所负责范围内的所有边缘计量设备进行碳排放量统计，实现实时优化调度。
实施例二
图6是本发明实施例二提供的一种碳排放计量设备的结构示意图，该计量设备用于执行上述碳排放计量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
如图6所示，该碳排放计量设备1包括：定位模块101，用于获取计量设备的设备定位信息；南向通信模块102，用于获取至少一个用能设备2的能源消耗活动数据；数据处理模块103，用于对能源消耗活动数据进行分类汇总，并根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包；北向通信模块104，用于将排放因子查询数据包发送至控排管理平台0，并接收控排管理平台0下发的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，以及将区域排放因子反馈数据包传输至数据处理模块103；数据处理模块103还用于根据能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据；北向通信模块104，还用于根据控排需求对碳排放计量数据进行数据打包和转发处理。
其中，南向通信模块102提供各种类型的电气I/O接口，与不同类型的终端能源采集装置通信连接，电气I/O接口包括但不限于：RS232、RS422和RS485等类型的串行接口及以太网数据接口。
北向通信模块104通过以太网数据接口与控排管理平台通信连接，一方面，北向通信模块104将数据处理模块103汇总的能源消耗活动数据，根据平台要求的数据格式进行打包和转发；另一方面，北向通信模块104还将数据处理模块103计算得到的碳排放计量数据传输给控排管理平台和/或本地能力管理系统，提供用能设备排放量的实时状态数据以实现实时优化调度。
具体而言，在执行碳核算时，南向通信模块102接收不同终端表计上传的不同类型的能源消耗活动数据AD，并将接收到的能源消耗活动数据AD传输至数据处理模块103。数据处理模块103接收各类型能源消耗活动数据AD，并按照能源类型对能源消耗活动数据AD进行分类汇总，得到不同用能设备、不同供应能源对应的能源消耗活动数据，例如，第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j。同时，数据处理模块103接收定位模块101传输的设备定位信息，并将第j台用能设备的设备定位信息Gj与第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j进行打包处理，生成第j台用能设备中第i种供应能源的排放因子查询数据包。边缘计量设备将排放因子查询数据包传输至北向通信模块104，北向通信模块104根据控排管理平台的控排需求将查询数据包转发至控排管理平台，并周期性接收控排管理平台下发的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包。数据处理模块103接收北向通信模块104发送的当地与各排放因子查询数据包一一对应的区域排放因子EFi，并根据获得的第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j及对应的区域排放因子EFi计算接入计量设备的所有用能设备的碳排放量。
在得到碳排放计量数据后，北向通信模块104还根据控排需求对碳排放计量数据进行周期性数据打包和转发处理，通过周期性数据转发，实现控排管理平台对每个控排履约单位所负责范围内的所有边缘计量设备的碳排放量进行统计。
由此，本发明通过带有定位信息的通信编码格式，协助边缘计量设备完成排放数据源和汇的自动确定，解决了现有的碳核算系统排放数据集中汇聚造成网络通信负担重、计量准确度和设备利用率低的问题，实现分布式排放数据汇总及碳核算，不依赖固定的设备类型及位置情况，方便控排企业对所负责的设备进行就地核算及控排指导，根据设备定位信息对区域排放因子进行实时更新，有利于提高碳核算数据的实时性和准确性，同时避免数据集中汇聚造成网络负担，节约通信成本，提高系统可靠性。
一实施例中，参考图2所示，排放因子查询数据包包括：设备定位信息数据、设备号数据及能源类型数据，设备定位信息数据用于确定计量设备的设备归属信息；设备定位信息数据及能源类型数据用于确定计量设备的区域排放因子反馈数据包。
一实施例中，参考图3所示，区域排放因子反馈数据包包括计量设备所属区域数据、设备号数据和区域排放因子，计量设备所属区域数据与区域排放因子一一对应。
可选地，图7是本发明实施例二提供的另一种碳排放计量设备的结构示意图，在图6的基础上，图7示例性地示出了一种具备协议转换功能的碳排放计量设备的具体实施方式，对协议转换功能模块及其连接关系不作具体限定。
如图7所示，该碳排放计量设备1还包括：通信协议转换模块105，通信协议转换模块105设置于南向通信模块102与数据处理模块103之间；通信协议转换模块105用于接收南向通信模块102上传的能源消耗活动数据，基于预设规约格式对能源消耗活动数据进行通信协议类型转换，并将预设规约格式的能源消耗活动数据发送至数据处理模块103。
其中，预设规约格式可为与数据处理模块103兼容的任一通信协议类型，例如，预设规约格式可采用与控排管理平台要求的规约格式。
具体而言，南向通信模块102与终端能源采集装置之间的接口不统一，导致南向通信模块102上传的能源消耗活动数据AD的通信协议类型不统一，典型地，能源消耗活动数据AD的通信协议包括但不限于：DLT645通信协议、modbus通信协议或者IEC103通信协议，在将能源消耗活动数据AD上传到数据处理模块103之前，通信协议转换模块105将所有南向通信模块102上传的能源消耗活动数据AD转换为统一的预设规约格式，并将提取的预设规约格式的能源消耗活动数据发送至数据处理模块103，以使数据处理模块103根据格式统一的能源消耗活动数据执行后续的数据加工。通过设置通信协议转换模块，实现计量设备兼容多种数据类型，简化处理器的数据处理量，有利于扩展计量设备的适用领域，提高设备利用率。
可选地，图8是本发明实施例二提供的又一种碳排放计量设备的结构示意图，在图6的基础上，图8示例性地示出了一种具备数据加密功能的碳排放计量设备的具体实施方式，对加密功能模块及其连接关系不作具体限定。
如图8所示，该碳排放计量设备1还包括：加密模块106，加密模块16设置于北向通信模块104与数据处理模块103之间；加密模块106用于分别对能源消耗活动数据和碳排放计量数据进行数据加密处理，并将得到的加密活动数据和加密计量数据传输至北向通信模块104。
其中，加密模块106可采用预设加密算法将对外传输的能源消耗活动数据及碳排放计量数据进行加密处理，并采用预设解密算法对控排管理平台下发的区域排放因子反馈数据包进行解密处理，实现数据双向传输，本实施例中对加密算法和解密算法不作具体限定。
具体而言，在数据交互过程中，一方面，加密模块106将数据处理模块103转发的南向通信模块102上传的能源消耗活动数据进行加密处理，得到加密活动数据，并将加密活动数据发送给北向通信模块104，以使北向通信模块104根据平台要求的数据格式进行活动数据打包和转发；另一方面，加密模块106将数据处理模块103计算得到的碳排放计量数据进行加密处理，得到加密计量数据，并将加密计量数据发送给北向通信模块104，北向通信模块104可将加密活动数据和加密计量数据上传到控排管理平台的云端服务器或者本地能源管理系统的服务器，提供用能设备排放量的实时状态数据，实现实时优化调度。通过增设加密模块，对设备上传平台的数据进行加密处理，有利于提高通信数据安全性和保密性，提高系统可靠性。
可选地，图9是本发明实施例二提供的又一种碳排放计量设备的结构示意图，在图6的基础上，图9示例性地示出了一种具备人机交互功能的碳排放计量设备的具体实施方式，对交互功能模块及其连接关系不作具体限定。
如图9所示，该碳排放计量设备1还包括：人机交互模块107，人机交互模块107与数据处理模块103连接，人机交互模块107用于获取并显示数据处理模块103汇总输出的能源消耗活动数据及碳排放计量数据，以及将调度人员下发的控排决策指令传输至数据处理模块103。
其中，人机交互模块107可为人机界面(Human Machine Interaction，HMI)模块，HMI模块可用于实现计量设备与用户之间的数据交互和信息交换。
具体而言，人机交互模块107将数据处理模块103汇总输出的能源消耗活动数据及计算得到的碳排放计量数据呈现给调度人员，供控排单位的调度人员进行运营决策或管理操作，以及将调度人员下发的控排决策指令传输至数据处理模块103，实现远程调度。通过增设人机交互模块，实现边缘计量设备的数据查询及功能扩展。
实施例三
基于上述任一实施例，本发明实施例三提供了一种碳计量系统，该系统包括上述任一实施例提供的碳排放计量设备，该计量设备用于执行上述碳排放计量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图10是本发明实施例三提供的一种碳计量系统的结构示意图。
如图10所示，该系统100包括：控排管理平台0及上述碳排放计量设备1，控排管理平台0与至少一个碳排放计量设备1通信连接；控排管理平台0，用于根据碳排放计量设备1上传的排放因子查询数据包对属于同一区域的计量设备进行归类汇总，并根据区域归类结果确定各计量设备所属区域的实时排放因子，以及根据实时排放因子和对应的计量设备所属区域确定区域排放因子反馈数据包，并将区域排放因子反馈数据包下发给碳排放计量设备；其中，区域排放因子反馈数据包与计量设备所属区域一一对应；碳排放计量设备，用于根据区域排放因子反馈数据包确定碳排放计量数据。
在本实施例中，控排管理平台0与碳排放计量设备1可通过网络连接线路或者无线通信连接，对此不作限制。
可选地，控排管理平台0可采用广播通信方式将区域排放因子反馈数据包下发至属于同一区域的计量设备1。
结合图10所示，控排管理平台0可包括企业平台01和区域平台02。在企业平台01的组织边界内，包括地理位置位于区域号为k的区域内的碳排放计量设备1及地理位置位于区域号为k+1的区域内的碳排放计量设备1，每台碳排放计量设备1接入一个或者多个用能设备2。
在执行碳核算时，碳排放计量设备1接收不同终端表计上传的不同类型的能源消耗活动数据AD，并按照能源类型对能源消耗活动数据AD进行分类汇总，得到不同用能设备、不同供应能源对应的能源消耗活动数据，例如，第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j，其中，i和j为大于等于1的正整数。进而，碳排放计量设备1将第j台用能设备的设备定位信息Gj与第j台用能设备中第i种供应能源的能源消耗活动数据ADi，j进行打包处理，生成第j台用能设备中第i种供应能源的排放因子查询数据包，并将能源消耗活动数据ADi，j及排放因子查询数据包上传至企业平台01。
在企业平台01端，企业平台01将组织边界内所有边缘计量设备上传的排放因子查询数据包打包发送至区域平台02。
在区域平台02端，区域平台02接收能源消耗活动数据ADi，j及排放因子查询数据包，并根据数据包解析得到的设备定位信息确定计量设备及接入其的用能设备是否属于控排机构的受控设备，并将属于同一区域的计量设备及接入计量设备的用能设备进行归类，确定计量设备所在的区域号k(即计量设备所属区域数据)，通过查表或者代表性数据测量确定区域号k最新的区域排放因子EFi，k，其中，区域排放因子EFi，k表示在区域号为k的区域内，第i种供应能源的实时排放因子。在得到区域号k和区域排放因子EFi，k之后，区域平台02采用图3所示的通信编码格式，建立区域排放因子反馈数据包，并将该区域排放因子反馈数据包下发到企业平台01。进而，企业平台01将区域平台02返回的区域排放因子EFi，k广播至企业平台01组织边界内的隶属于区域k的边缘计量设备处。
在碳排放计量设备1端，碳排放计量设备1根据获得的能源消耗活动数据ADi，j和区域排放因子EFi，k实时计算并统计本设备接入的用能设备的碳排放量。
一实施例中，碳排放计量设备1还可根据企业平台01或者本地能量管理系统的控排需求，周期性地将碳排放计量数据转发到企业平台01或者本地能量管理系统，由企业平台01统计每个控排履约单位所负责范围内的所有边缘计量设备进行碳排放量统计，实现实时优化调度。
综上，本发明实施例的碳排放计量方法、设备及碳计量系统，由边缘计量设备执行，该计量设备通过获取计量设备自身的设备定位信息，及接入计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据；根据设备定位信息及能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，并获取排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，以及根据能源消耗活动数据及区域排放因子反馈数据包确定碳排放计量数据，解决了现有的碳核算系统排放数据集中汇聚造成网络通信负担重、计量准确度和设备利用率低的问题，根据设备定位信息及接收到的能源消耗活动数据确定设备归属信息及设备所在区域实时更新的排放因子，以实现在分布式计量设备完成碳排放核算，不依赖固定的设备类型及位置情况，方便控排企业对所负责的设备进行就地核算及控排指导，有利于提高碳核算数据的实时性和准确性，同时避免数据集中汇聚造成网络负担，节约通信成本，提高系统可靠性。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (13)

1.一种碳排放计量方法，其特征在于，由边缘计量设备执行，所述方法包括以下步骤：
获取计量设备自身的设备定位信息；
获取接入所述计量设备的至少一个用能设备的能源消耗活动数据；
根据所述设备定位信息及所述能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，并获取所述排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包；
根据所述能源消耗活动数据及区域排放因子确定碳排放计量数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排放因子查询数据包包括：设备定位信息数据、设备号数据及能源类型数据，所述设备定位信息数据用于确定所述计量设备的设备归属信息；
所述设备定位信息数据及所述能源类型数据用于确定计量设备的区域排放因子反馈数据包。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域排放因子反馈数据包包括计量设备所属区域数据、设备号数据和区域排放因子，所述计量设备所属区域数据与所述区域排放因子一一对应。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述设备定位信息及所述能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包，包括：
对所述能源消耗活动数据进行分类汇总，根据分类汇总结果确定同类型能源活动数据及对应的能源类型数据；
基于第一预设数据帧格式对所述设备定位信息及所述能源类型数据进行数据封装，得到所述排放因子查询数据包。
5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，获取所述排放因子查询数据包对应的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，包括：
将所述排放因子查询数据包上传至控排管理平台；
采用所述控排管理平台对所述设备定位信息与预设控排边界范围数据库中的边界范围进行比对，根据比对结果确定所述设备归属信息；
所述控排管理平台还对属于同一区域的计量设备进行归类汇总，并根据区域归类结果确定计量设备所属区域的实时排放因子，以及基于第二预设数据帧格式对所述实时排放因子和对应的所述计量设备所属区域进行数据封装，得到所述区域排放因子反馈数据包；
其中，所述区域排放因子反馈数据包与所述计量设备所属区域一一对应；
接收所述控排管理平台下发的所述设备归属信息及所述区域排放因子反馈数据包。
6.一种碳排放计量设备，其特征在于，用于执行权利要求1-5任一所述的碳排放计量方法，所述设备包括：
定位模块，用于获取计量设备的设备定位信息；
南向通信模块，用于获取至少一个用能设备的能源消耗活动数据；
数据处理模块，用于对所述能源消耗活动数据进行分类汇总，并根据所述设备定位信息及所述能源消耗活动数据确定排放因子查询数据包；
北向通信模块，用于将所述排放因子查询数据包发送至控排管理平台，并接收控排管理平台下发的设备归属信息及区域排放因子反馈数据包，以及将所述区域排放因子反馈数据包传输至所述数据处理模块，以使所述数据处理模块根据所述能源消耗活动数据及所述区域排放因子确定碳排放计量数据；
所述北向通信模块，还用于根据控排需求对所述碳排放计量数据进行数据打包和转发处理。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：通信协议转换模块，所述通信协议转换模块设置于所述南向通信模块与所述数据处理模块之间；
所述通信协议转换模块用于接收所述南向通信模块上传的能源消耗活动数据，基于预设规约格式对所述能源消耗活动数据进行通信协议类型转换，并将预设规约格式的能源消耗活动数据发送至所述数据处理模块。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：加密模块，所述加密模块设置于所述北向通信模块与所述数据处理模块之间；
所述加密模块用于分别对所述能源消耗活动数据和所述碳排放计量数据进行数据加密处理，并将得到的加密活动数据和加密计量数据传输至所述北向通信模块。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述数据处理模块连接，所述人机交互模块用于获取并显示所述数据处理模块汇总输出的所述能源消耗活动数据及所述碳排放计量数据，以及将调度人员下发的控排决策指令传输至所述数据处理模块。
10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述排放因子查询数据包包括：设备定位信息数据、设备号数据及能源类型数据，所述设备定位信息数据用于确定所述计量设备的设备归属信息；
所述设备定位信息数据及所述能源类型数据用于确定所述计量设备的区域排放因子反馈数据包。
11.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述区域排放因子反馈数据包包括计量设备所属区域数据、设备号数据和区域排放因子，所述计量设备所属区域数据与所述区域排放因子一一对应。
12.一种碳计量系统，其特征在于，包括：控排管理平台及权利要求6-11任一所述的碳排放计量设备，所述控排管理平台与至少一个所述碳排放计量设备通信连接；
所述控排管理平台，用于根据所述碳排放计量设备上传的排放因子查询数据包对属于同一区域的计量设备进行归类汇总，并根据区域归类结果确定各计量设备所属区域的实时排放因子，以及根据所述实时排放因子和对应的所述计量设备所属区域确定所述区域排放因子反馈数据包，并将所述区域排放因子反馈数据包下发给所述碳排放计量设备；
其中，所述区域排放因子反馈数据包与所述计量设备所属区域一一对应；
所述碳排放计量设备，用于根据区域排放因子确定碳排放计量数据。
13.根据权利要求12所述的碳计量系统，其特征在于，所述控排管理平台采用广播通信方式将所述区域排放因子反馈数据包下发至属于同一区域的计量设备。
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