CN114912749A - 一种变电站碳排放效果的经济量化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站碳排放效果的经济量化方法，克服了现有技术中计算从变电站从建造到报废过程中的碳排放效果时，计算量大的问题，包括以下步骤：S1：选择与变电站建设碳排放相关的经济指标；S2：确定各项经济指标的权重系数；S3：计算各经济指标预计消耗值与实际消耗值；S4：根据经济指标计算碳排放效果经济量化指数；S5：根据计算结果，判断碳排放效果。利用经济指标，评价变电站整个建筑过程中的碳排放效果，不需要计算碳排放量，计算量小，结果准确，直观清晰。
Description
技术领域
本发明涉及低碳电力技术领域，特别涉及了一种变电站碳排放效果的经济量化方法。
背景技术
为了应对全球气候变化及能源危机等一系列问题，人类社会需要对二氧化碳排放和化石燃料的使用进行限制，即谓低碳发展。低碳发展的核心是技术创新、制度创新和发展观的改变，这将涉及生产模式、生活方式、价值观念的重新调整，与国家权益密切相关。
电力行业作为我国基础性的能源部门，同时也是二氧化碳排放量最大的行业。电力系统中碳排放的主要来源为建筑和电气两部分，建筑部分包括建材生产、建材运输、施工建造、运行维护、拆除废弃回收五个阶段，各阶段都涉及资源能源消耗、废气废水和固体废弃物的排出。电气部分包括各类电力设备，电力设备包括包含生产、运输、安装、运行、报废等5个阶段。
但现有技术中大都是直接判断电力系统中低碳化水平，如国家知识产权局2018年10月2日授权了一种名称为一种电力系统低碳化水平的评价方法的发明，其公开号为CN105046353B，该方法包括：选择能全面描述电力系统低碳化水平的评价指标为：电力系统在设定的规划方案下的年度碳排放总量和单位用电碳排放强度；通过构建的对年度电力系统的低碳运行进行模拟，根据运行模拟计算得到电力系统在特定规划方案下的年度碳排放总量和单位用电碳排放强度用于对电力系统低碳化水平的评价。该发明可以实现对电力系统绝对碳排放水平的量化把握，实现不同电力系统规划方案低碳化水平的对比评价。一方面是缺少对建筑部分碳排放的评价，另一方面，采用通过碳排放量来评判碳排放效果，计算量大，且容易出现错误。如何将碳排放效果用经济量化的方式表示出来，以经济指标表现碳排放效果，目前还缺少研究。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中计算变电站从建造到报废过程中的碳排放效果时，计算量大的问题，提供了一种变电站碳排放效果的经济量化方法，利用经济指标，评价变电站整个建筑过程中的碳排放效果，不需要计算碳排放量，计算量小。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，它包括下列步骤：
S1：选择与变电站建设碳排放相关的经济指标；
S2：确定各项经济指标的权重系数；
S3：计算各经济指标预计消耗值与实际消耗值；
S4：根据经济指标计算碳排放效果经济量化指数；
S5：根据计算结果，判断碳排放效果。
在变电站建筑过程中，包括生产建筑材料以及设备的生产阶段，运输设备和材料到变电站场地的运输阶段，变电站施工以及设备、安装调试的安装阶段，变电站运行、维护以及检修的运行阶段，变电站拆除与处置的报废阶段。每一个各阶段都涉及资源能源消耗、废气废水和固体废弃物的排出，如果分别计算各个阶段的消耗和碳排放量，计算量较大。因此，本发明采用计算各个阶段经济指标的方法，确定每项经济指标的权重系数，通过计算各项经济指标的实际消耗值与预计消耗之的比值，再利用权重系数，得到碳排放效果经济量化指数，依次来评判建筑过程中的碳排放效果。计算量小，不会产生错漏，结果直观清晰。
作为优选，所述的步骤S1中，具体表现为：将变电站建设分为五个阶段：
生产阶段A，主要为设备生产、购置，经济指标主要包括：建材生产消耗(建材包括钢材、油漆、铁件、石灰以及实质材料等)，设备生产消耗(设备包括照明配电箱、潜水排污泵、雨水排污泵以及风机控制箱等)。
运输阶段B，主要为设备运输至变电站场地，经济指标包括运输消耗，采用的车型不同，运输的消耗也不同，如电力机车和纯电动重卡消耗电能，碳排放较少，但混合动力重卡和天然气重卡、柴油重卡相对于纯电能小号的，碳排放较多。但选择时应该综合考虑低碳、远距以及经济性的问题。
安装阶段C，主要为构筑物施工、设备安装、调试，经济指标包括汽油消耗、柴油消耗以及电能消耗；施工时需要用到施工机器，包括压缩机、推土机以及起重机等，这些机器进行工作时，有些需要汽油，有些需要燃油、有些需要电能，因为机器种类太多，所以将其转化为能源消耗。
运行阶段D，主要为设备的运行、维护以及检修，经济指标包括运行消耗(包括空调、照明、报警系统以及辅助控制系统等等)以及维护消耗(包括门窗、油漆以及石灰等等)。
报废阶段E，主要为拆除施工、运输以及废弃物处置，经济指标包括拆除施工消耗、废弃回收消耗(回收的包括钢材、门窗以及木材等)。
作为优选，所述的步骤S3进一步表示为：
S3.1：获取各经济指标下的各材料预计消耗值，可以直接根据变电站建设规划获取预计消耗值，计算各经济指标预计消耗值；
S3.2：根据变电站建筑情况，获取各经济指标下的各材料实际消耗值，计算各经济指标实际消耗值；
S3.3：计算各经济指标实际消耗值与预计消耗值的差值，即用实际消耗值减去预计消耗值，并根据差值计算实际消耗值与预计消耗值的增长比值，即用差值除以预计消耗值。
需要注意的是，在报废阶段，计算废弃回收消耗这一经济指标时，因为回收的越多，碳排放量就越少，为使计算统一，在计算差值时，计算的是预计消耗值与实际消耗的差值，即用预计消耗值减去实际消耗值。
作为优选，所述的步骤S3进一步表示为：确定变电站建设过程中每一个阶段的权重系数以及每一个阶段中各经济指标所占的权重系数，由此计算碳排放效果经济量化指数M。
作为优选，所述的步骤S3中，确定权重系数的具体方式为：
对指标进行一致化处理，利用层次分析法进行权重计算，层次分析法是一种现有方法，主要步骤包括建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序及一致性检验、层次组合排序及一次性检验。还可以利用因子分析法或主成分分析法进行权重计算。
作为优选，所述的步骤S4具体包括：
计算各阶段的指数：
生产阶段：A＝A1*权重系数+A2*权重系数；
运输阶段：B＝B1，因为运输阶段只有一个指标，所以运输阶段的消耗即为该指标的值；
安装阶段：C＝C1*权重系数+C2*权重系数+C3*权重系数；
运行阶段：D＝D1*权重系数+D2*权重系数；
报废阶段：E＝E1*权重系数+E2*权重系数；
计算碳排放效果经济量化指数M：
M＝A*h1+B*h2+C*h3+D*h4+E*h5
式中，A1表示建材生产消耗增长比值，A2表示设备生产消耗增长比值， B1表示运输消耗增长比值，C1表示汽油消耗增长比值，C2表示柴油消耗增长比值；C3表示电能消耗增长比值，D1表示运行消耗增长比值，D2表示维护消耗增长比值，E1表示拆除施工消耗增长比值，E2表示废弃回收消耗增长比值，h1是生产阶段的权重系数，h2是运输阶段的权重系数，h3是安装阶段的权重系数，h4是运行阶段的权重系数，h5是报废阶段的权重系数。
作为优选，步骤S5中，建立经济量化模型的具体步骤包括：以各经济指标的预计消耗值与实际消耗值作为输入，各指标权重作为不变量，碳排放效果经济量化指数M作为输出，建立经济量化模型；对模型参数进行调整，确定最佳模型。之后就可以直接在模型中输入各经济指标的预计消耗值与实际消耗值，得到碳排放效果经济量化指数M，方便快捷。
作为优选，所述的步骤S6，判断碳排放效果：
若碳排放效果经济量化指数M为正数，说明各经济指标实际消耗值大于预计消耗值，即说明碳排放增多，不符合低碳目标；若碳排放效果经济量化指数M为(-k)-0，碳排放效果经济量化指数M为负数，说明相比各经济指标预计消耗值，实际消耗减少，碳排放也相对减少，说明碳排放效果良好，k 为证书，表示阈值，根据用户实际情况选定；若碳排放效果经济量化指数M 小于-k，说明各经济指标实际消耗值远小于预计消耗值，碳排放效果优秀，符合当前绿色低碳发展目标。对碳排放效果做了定性分析，不需要定量计算碳排放量，减少了计算量。
因此，本发明具有如下有益效果：1、对碳排放效果进行定性分析，不需要计算碳排放量，利用经济指标即可获得，计算量小；2、利用经济指标，评价变电站整个建筑过程中的碳排放效果，不需要计算碳排放量，结果准确，直观清晰。
附图说明
图1为本发明方法的具体操作流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示的实施例中，可以看到一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其操作流程为：步骤一，选择与变电站建设碳排放相关的经济指标；步骤二，计算各经济指标预计消耗值与实际消耗值的差值；步骤三，确定各项经济指标的权重系数；步骤四，根据经济指标差值计算碳排放效果经济量化指数M；步骤五，重复步骤2-步骤4，获取多组经济指标以及根据经济指标得到的碳排放效果经济量化指数M，建立经济量化模型；步骤六，将待测变电站碳排放效果的经济指标输入经济量化模型，得到经济量化指数，判断碳排放效果。本发明采用计算各个阶段经济指标的方法，确定每项经济指标的权重系数，通过计算各项经济指标的实际消耗值与预计消耗之的比值，再利用权重系数，得到碳排放效果经济量化指数，依次来评判建筑过程中的碳排放效果。计算量小，不会产生错漏，结果直观清晰。
下面继续通过具体的例子，进一步说明本发明的技术方案和技术效果。
第一步：选择与变电站建设碳排放相关的经济指标
将变电站建设分为五个阶段：
生产阶段A，主要为设备生产、购置，经济指标主要包括：建材生产消耗(建材包括钢材、油漆、铁件、石灰以及实质材料等)，设备生产消耗(设备包括照明配电箱、潜水排污泵、雨水排污泵以及风机控制箱等)。
运输阶段B，主要为设备运输至变电站场地，经济指标包括运输消耗，采用的车型不同，运输的消耗也不同，如电力机车和纯电动重卡消耗电能，碳排放较少，但混合动力重卡和天然气重卡、柴油重卡相对于纯电能小号的，碳排放较多。但选择时应该综合考虑低碳、远距以及经济性的问题。
安装阶段C，主要为构筑物施工、设备安装、调试，经济指标包括汽油消耗、柴油消耗以及电能消耗；施工时需要用到施工机器，包括压缩机、推土机以及起重机等，这些机器进行工作时，有些需要汽油，有些需要燃油、有些需要电能，因为机器种类太多，所以将其转化为能源消耗。
运行阶段D，主要为设备的运行、维护以及检修，经济指标包括运行消耗(包括空调、照明、报警系统以及辅助控制系统等等)以及维护消耗(包括门窗、油漆以及石灰等等)。
报废阶段E，主要为拆除施工、运输以及废弃物处置，经济指标包括拆除施工消耗、废弃回收消耗(回收的包括钢材、门窗以及木材等)。
第二步：计算各经济指标预计消耗值与实际消耗值的差值
获取各经济指标下的各材料预计消耗值，可以直接根据变电站建设规划获取预计消耗值，计算各经济指标预计消耗值；根据变电站建筑情况，获取各经济指标下的各材料实际消耗值，计算各经济指标实际消耗值；计算各经济指标实际消耗值与预计消耗值的差值，即用实际消耗值减去预计消耗值，并根据差值计算实际消耗值与预计消耗值的增长比值，即用差值除以预计消耗值。
需要注意的是，在报废阶段，计算废弃回收消耗这一经济指标时，因为回收的越多，碳排放量就越少，为使计算统一，在计算差值时，计算的是预计消耗值与实际消耗的差值，即用预计消耗值减去实际消耗值。
第三步：确定各项经济指标的权重系数
需要确定变电站建设过程中每一个阶段的权重系数以及每一个阶段中各经济指标所占的权重系数。首先需要对计算得到的差值比例进行一致化处理，然后利用层次分析法、因子分析法或主成分分析法中的一种进行权重计算，便于之后计算碳排放效果经济量化指数M。
第四步：根据经济指标差值计算碳排放效果经济量化指数M
首先计算各阶段的指数：
生产阶段：A＝A1*权重系数+A2*权重系数；
运输阶段：B＝B1；
安装阶段：C＝C1*权重系数+C2*权重系数+C3*权重系数；
运行阶段：D＝D1*权重系数+D2*权重系数；
报废阶段：E＝E1*权重系数+E2*权重系数；
计算碳排放效果经济量化指数M：
M＝A*h1+B*h2+C*h3+D*h4+E*h5
式中，A1表示建材生产消耗增长比值，A2表示设备生产消耗增长比值， B1表示运输消耗增长比值，C1表示汽油消耗增长比值，C2表示柴油消耗增长比值；C3表示电能消耗增长比值，D1表示运行消耗增长比值，D2表示维护消耗增长比值，E1表示拆除施工消耗增长比值，E2表示废弃回收消耗增长比值，h1是生产阶段的权重系数，h2是运输阶段的权重系数，h3是安装阶段的权重系数，h4是运行阶段的权重系数，h5是报废阶段的权重系数。
第五步：重复第二步到第四步，获取多组经济指标以及根据经济指标得到的碳排放效果经济量化指数M，建立经济量化模型
以各经济指标的预计消耗值与实际消耗值作为输入，各指标权重作为不变量，碳排放效果经济量化指数M作为输出，建立经济量化模型；对模型参数进行调整，确定最佳模型。之后就可以直接在模型中输入各经济指标的预计消耗值与实际消耗值，得到碳排放效果经济量化指数M，方便快捷。
第六步：将待测变电站碳排放效果的经济指标输入经济量化模型，得到经济量化指数，判断碳排放效果
若碳排放效果经济量化指数M为正数，说明各经济指标实际消耗值大于预计消耗值，即说明碳排放增多，不符合低碳目标；若碳排放效果经济量化指数M为(-k)-0，碳排放效果经济量化指数M为负数，说明相比各经济指标预计消耗值，实际消耗减少，碳排放也相对减少，说明碳排放效果良好，k 为证书，表示阈值，根据用户实际情况选定；若碳排放效果经济量化指数M 小于-k，说明各经济指标实际消耗值远小于预计消耗值，碳排放效果优秀，符合当前绿色低碳发展目标。对碳排放效果做了定性分析，不需要定量计算碳排放量，减少了计算量。
在变电站建筑过程中，包括生产建筑材料以及设备的生产阶段，运输设备和材料到变电站场地的运输阶段，变电站施工以及设备、安装调试的安装阶段，变电站运行、维护以及检修的运行阶段，变电站拆除与处置的报废阶段。每一个各阶段都涉及资源能源消耗、废气废水和固体废弃物的排出，如果分别计算各个阶段的消耗和碳排放量，计算量较大。本发明将碳排放量转化为经济指标，对碳排放效果进行定性分析，不需要计算碳排放量，利用经济指标即可获得，相比计算碳排放量，本发明只需要知道各经济指标的预计消耗与实际消耗，即可判断碳排放效果，计算量小。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (8)
1.一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，它包括下列步骤：
S1：选择与变电站建设碳排放相关的经济指标；
S2：计算各经济指标预计消耗值与实际消耗值的差值；
S3：确定各项经济指标的权重系数；
S4：根据经济指标差值计算碳排放效果经济量化指数M；
S5：重复步骤S2-S4，获取多组经济指标以及根据经济指标得到的碳排放效果经济量化指数M，建立经济量化模型；
S6：将待测变电站碳排放效果的经济指标输入经济量化模型，得到经济量化指数，判断碳排放效果。
2.根据权利要求1所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S1中，具体表现为：将变电站建设分为五个阶段：
生产阶段A，经济指标主要包括：建材生产消耗、设备生产消耗；
运输阶段B，经济指标包括运输消耗；
安装阶段C，经济指标包括汽油消耗、柴油消耗以及电能消耗；
运行阶段D，经济指标包括运行消耗以及维护消耗；
报废阶段E，经济指标包括拆除施工消耗、废弃回收消耗。
3.根据权利要求3所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S3进一步表示为：
S3.1：获取各经济指标下的各材料预计消耗值，计算各经济指标预计消耗值；
S3.2：根据变电站建筑情况，获取各经济指标下的各材料实际消耗值，计算各经济指标实际消耗值；
S3.3：计算各经济指标实际消耗值与预计消耗值的差值，并根据差值计算实际消耗值与预计消耗值的增长比值。
4.根据权利要求1或2所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S3进一步表示为：
S3.1：确定变电站建设过程中每一个阶段的权重系数；
S3.2：确定每一个阶段中各经济指标所占的权重系数。
5.根据权利要求3所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S3中，确定权重系数的具体方式为：
对指标进行一致化处理，利用层次分析法、因子分析法或主成分分析法进行权重计算。
6.根据权利要求3所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S4，根据经济指标计算碳排放效果经济量化指数：
计算各阶段的指数：
生产阶段：A＝A1*权重系数+A2*权重系数；
运输阶段：B＝B1；
安装阶段：C＝C1*权重系数+C2*权重系数+C3*权重系数；
运行阶段：D＝D1*权重系数+D2*权重系数；
报废阶段：E＝E1*权重系数+E2*权重系数；
计算碳排放效果经济量化指数M：
M＝A*h1+B*h2+C*h3+D*h4+E*h5
式中，A1表示建材生产消耗增长比值，A2表示设备生产消耗增长比值，B1表示运输消耗增长比值，C1表示汽油消耗增长比值，C2表示柴油消耗增长比值；C3表示电能消耗增长比值，D1表示运行消耗增长比值，D2表示维护消耗增长比值，E1表示拆除施工消耗增长比值，E2表示废弃回收消耗增长比值，h1是生产阶段的权重系数，h2是运输阶段的权重系数，h3是安装阶段的权重系数，h4是运行阶段的权重系数，h5是报废阶段的权重系数。
7.根据权利要求5所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S5中，建立经济量化模型的具体步骤为：
S5.1：以各经济指标的预计消耗值与实际消耗值作为输入，各指标权重作为不变量，碳排放效果经济量化指数M作为输出，建立经济量化模型；
S5.2：对模型参数进行调整，确定最佳模型。
8.根据权利要求4所述的一种变电站碳排放效果的经济量化方法，其特征在于，所述的步骤S6，判断碳排放效果：
若碳排放效果经济量化指数M为正数，说明碳排放增多，不符合低碳目标；若碳排放效果经济量化指数M为(-k)-0，说明碳排放效果良好；若碳排放效果经济量化指数M小于-k，说明碳排放效果优秀，符合当前绿色低碳发展目标。
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