CN115600798A - 一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法 - Google Patents

一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法 Download PDF

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CN115600798A CN202211184888.XA CN202211184888A CN115600798A CN 115600798 A CN115600798 A CN 115600798A CN 202211184888 A CN202211184888 A CN 202211184888A CN 115600798 A CN115600798 A CN 115600798A
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Abstract

本发明提供了一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，该方法包括以下步骤，S1，碳计量检测，包括碳排放的计量和碳排放的检测；S2，碳分析评价，包括碳效码的计算与碳规划；S3，能源管理。本发明实现碳排放的数据智能收集及计算问题，实现对企业的碳排放核算和智能管理，本发明使城市碳排放情况实现有效的监督与控制。

Description

一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法
技术领域
本发明属于能源管理领域，具体涉及一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法。
背景技术
气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。
为了达到上述目标，传统的解决方案是企业自行或通过碳排放核查机构进行现场调研和人工碳排放核算，在授权的第三方机构的核验通过后获得可信的碳排放报告。同时手工收集历年各企业碳排放报告数据，将可获得的能耗碳排放数据进行分类统计，分析各行业历年碳排放和碳减排量、结构占比等所需内容，编制分析报告等。目前技术主要存在着碳排放数据目前收集比较困难，碳排放核算数字化程度偏低，绿色金融参与度与碳排放信息披露透明度有待提高的问题。
现有技术中，专利申请号201610692074.5公开了一种城市智慧能源管理系统，通过设置一套模拟系统，提前对末端用户的负荷预测，设定整个系统最优的运行状态，再通过实时反馈控制系统在进行实时的优化调整，实现最优化、最节能的运行目的。专利申请号为201810994457.7的中国专利公开了一种城市能源数据管理与运行监测方法，其包括对城市能源数据进行挖掘，建立城市能源数据分层管理模型；通过选取评价指标，应用层次分析法建立指标评价模型等步骤。现有技术中没有高效智能收集碳排放数据和计算的技术，1、碳排放数据目前收集比较困难，同时数据往往和真实数据也有一定误差。2、碳排放核算数字化程度偏低，严重依赖人工，存在计算错误的风险。3、企业低碳化水平仍然较低，绿色金融参与度与碳排放信息披露透明度有待提高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，实现对企业碳排放的核算和智能管理。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其包括以下步骤，
S1，碳计量检测，包括碳排放的计量和碳排放的检测；
S2，碳分析评价，包括碳效码的计算与碳规划；
S3，能源管理。
进一步地，步骤S1中碳排放的计量的方法为：对于某一区域进行碳排放量进行计算，区域排放量计算式如下：
Figure BDA0003867095940000023
其中，Ec为区域排放量，α为终端电能替代率，Q为区域用电量，ω为度电排放系数，
Figure BDA0003867095940000024
为电力碳排占比，S为区域植被覆盖面积，σ为植被碳吸收系数。
进一步地，步骤S1中碳排放的检测的方法包括获取排放因子，所述排放因子为第i种的化石燃料排放因子、脱硫过程排放因子和电网电量温室气体排放量中的一种。
进一步地，所述第i种的化石燃料排放因子计算式为：
Figure BDA0003867095940000021
其中，EFi为第i种化石燃料的排放因子；
CCi为第i种化石燃料的单位热值含碳量；
OFi为第i种化石燃料的碳氧化率(％)；
Figure BDA0003867095940000022
为二氧化碳与碳的分子量之比。
进一步地，所述脱硫过程排放因子的计算式为：
EFk＝EFk,t*TR (3)；
其中，EFk为脱硫过程排放因子；
EFk,t完全转化时脱硫过程的排放因子；
TR为转化率；
脱硫过程中转化率取百分之百。
进一步地，电网电量温室气体排放量计算式为：
EFy＝wOM*EFOM+wBM*EFBM (4)；
其中，EFy为电网基准排放量，EFOM为电量边际排放因子，EFBM为容量边际排放因子，wOM，wBM为权重系数，默认值为0.5。
进一步地，步骤S2中，碳效码的计算方法为获取能源碳效值K，
K＝Em/EAv (6)；
其中，Em为单位产值碳排放量，K为能源碳效值，EAv为所处行业同期单位产值碳排放量的平均值。
进一步地，Em＝ET/M (5)；
其中，ET为企业某一周期内能耗产生的碳排放量，M为企业同一周期内的总产值。
进一步地，步骤S2中，根据能源的碳效值来划分碳效等级：
碳效等级1：当K≤0.6，代表单位产值碳耗低；
碳效等级2：当0.6＜K≤0.8，代表单位产值碳耗较低；
碳效等级3：当0.8＜K≤1.2，代表单位产值碳耗接近行业平均水平；
碳效等级4：当1.2＜K≤2，代表单位产值碳耗较高；
碳效等级5：当K＞2，代表单位产值碳耗高。
进一步地，步骤S3中，能源管理的方法为：K≤0.6时，对于相应企业进行表彰补贴；0.6＜K≤1.2，属于企业正常；1.2＜K≤2时进行警告与限期整改；K＞2，进行限期整改与适当处罚。
本发明的有益效果是：
本发明实现碳排放的数据智能收集及计算问题，实现对企业的碳排放核算和智能管理，本发明使城市碳排放情况实现有效的监督与控制。
附图说明
图1为本发明管理方法的流程示意图；
图2为本发明碳循环生命流程；
图3为本发明基于总量的碳排放权交易系统；
图4为本发明碳交易流程。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例
本发明提供了一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其包括以下步骤，
S1，碳计量检测，包括碳排放的计量和碳排放的检测。
碳排放的计量：
对于某一区域进行碳排放量进行计算，区域排放量计算式如下：
Figure BDA0003867095940000052
其中，Ec为区域排放量，α为终端电能替代率，Q为区域用电量，ω为度电排放系数，
Figure BDA0003867095940000053
为电力碳排占比，S为区域植被覆盖面积，σ为植被碳吸收系数。
同时由于企业年度测算得出的碳报告成本高、时效性不强，可开展“碳电因子”仿真模型研究对行业差异化碳排放因子与区域碳电因子进行测算，再通过大量数据仿真，构建不同品种能源与电之间的碳排放关系，用电的实时数据来推算出企业的碳排放实时数据。
行业差异化碳排放因子测算指通过分析发电企业、电网企业等24个行业温室气体排放核算方法，优先对电力(发电、电网)、钢铁行业开展差异化碳排放因子深入研究。汇集行业企业生产各环节能耗情况，结合行业碳排放因子测算模型，按年度、月度计算对应差异化碳排放因子。
区域碳电因子测算指针对全品类能源数据不能全量接入的地区，研究区域碳电因子。通过汇聚区域内电能生产、传输、使用等全链条数据，并综合考虑各省间电力调入调出情况，构建“电-煤”、“电-油”、“电-气”等差异化精准碳电因子模型，精准测算和科学推演区域碳排放。
具体排放因子计算如下。下面三个公式是并列关系，对于主要行业排放因子进行计算，从而带入模型，进行区域碳电因子计算。在计算过程中，获取其一即可，作用是对于区域碳排放进行估算。
第i种的化石燃料排放因子计算式为：
Figure BDA0003867095940000051
其中，EFi为第i种化石燃料的排放因子；
CCi为第i种化石燃料的单位热值含碳量；
OFi为第i种化石燃料的碳氧化率(％)；
Figure BDA0003867095940000061
为二氧化碳与碳的分子量之比。
脱硫过程排放因子的计算式为：
EFk＝EFk,t*TR (3)
其中，EFk为脱硫过程排放因子；
EFk,t完全转化时脱硫过程的排放因子；
TR为转化率。
脱硫过程中转化率取百分之百。
电网电量温室气体排放量计算式为：
EFy＝wOM*EFOM+wBM*EFBM (4)
其中，EFy为电网基准排放量，EFOM为电量边际排放因子，EFBM为容量边际排放因子，wOM，wBM为权重系数，默认值为0.5。
电量边际排放因子为服务于该电网系统的所有发电厂的按发电量加权平均的单位发电排放因子，其中排除零或低运行成本的电厂(水电、地热、风电、低成本生物质、核电和太阳能发电)。容量边际排放因子为对选定的有代表性的一组最近建成的电厂，可由5 个最近建成的电厂为代表或以最近新建的发电机组的前20％为代表，按其年发电量加权求平均的排放因子。
同时基于双碳平台，通过政府侧能源大数据中心、企业能耗数据接口或企业上报能耗数据等方式，获取全社会能耗情况，汇集区域内(全国、分部、省、市)煤、油、气等的能源消费以及用电量情况，并制定各类型数据标准规范及数据管理功能。
S2，碳分析评价，包括碳效码的计算与碳规划。
本发明通过构建“碳效码”指标，评价企业单位产值碳排放量,以及企业单位产值碳排放水平，进行精准统计并赋码，构建企业、碳画像支撑服务，为主管部门能源双控、节能减排工作、企业碳耗指数评级提供技术支撑。具体计算方法如下。
Em＝ET/M (5)；
K＝Em/EAv (6)；
其中，Em为单位产值碳排放量，ET为企业某一周期内能耗产生的碳排放量，M为企业同一周期内的总产值，K为能源碳效值，EAv为所处行业同期单位产值碳排放量的平均值。光伏等新能源发电量要从总能耗中准确核减相应碳排放量。K按四舍五入精确到小数点后两位。
碳规划为根据能源碳效值来划分碳效等级：
(1)碳效等级1：当K≤0.6，代表单位产值碳耗低。
(2)碳效等级2：当0.6＜K≤0.8，代表单位产值碳耗较低。
(3)碳效等级3：当0.8＜K≤1.2，代表单位产值碳耗接近行业平均水平。
(4)碳效等级4：当1.2＜K≤2，代表单位产值碳耗较高。
(5)碳效等级5：当K＞2，代表单位产值碳耗高。
针对一个企业，可以通过双碳平台，与同行业标杆企业的碳排放水平进行对比分析，评价该企业的碳排放水平，同时可结合已实施的碳减排方案，对企业实施后的效果进行评价。该功能构建以碳排放强度下降率、单位产品能源消耗下降率等指标的碳排放水平评价体系，实现对企业碳排放水平的综合评价。配合政府主管部门开展环评工作，辅助生成水平评价报告。为政府对企业提供可靠、有效、便捷的评价提供指导意见，提高管控效率。
同时通过追踪碳的生产、转化、运输、消费等全环节碳载存情况，构建碳循环模型，实现碳循环全生命周期评估，具体如图2，本图主要是碳在现有工业生产及生活中的循环流动方式。
S3，能源管理。
步骤S3中，能源管理的方法为：K≤0.6时，对于相应企业进行表彰补贴；0.6＜K ≤1.2，属于企业正常；1.2＜K≤2时进行警告与限期整改；K＞2，进行限期整改与适当处罚。
本发明通过K值的获取，可知单位产值碳耗和行业平均水平之间的差距，可以了解单位产值是偏高还是偏低，处在行业平均水平的上下哪个维度，进而通过本发明方法可以知道如果对该企业进行管理，获取K后通过碳效等级对于企业碳耗评价，再进行相应管理。对于K值的获取，本发明的方法为：通过公式(1)获取区域排放量Ec，再获取排放因子进行估算得到行业平均碳排放Eav，调查企业的周期能耗碳排放量ET，通过公式(5)算出Em，从获取K。
碳交易是为促进全球温室气体减排，减少全球二氧化碳排放所采用的市场机制。即把二氧化碳排放权作为一种商品，从而形成了二氧化碳排放权的交易，简称碳交易。即合同的一方通过支付另一方获得温室气体减排额，买方可以将购得的减排额用于减缓温室效应从而实现其减排的目标。
本发明利用基于总量控制的碳排放权交易系统，具体如图3，其交易模式如图4，图4主要是对于碳排放交易体系进行划分，同时对于交易流程机制进行说明。
同时可以结合上面的碳排放分析，盘查能耗企业的历史碳排情况，根据盘查情况以及碳核查标准,依托政府对能耗企业的控排要求，测算排放配额，通过碳排放核算标准以及认证，计算企业减排量后，可投入市场，具备碳买卖交易功能。并进行碳价分析，构建区域碳交易市场，衔接绿证交易市场。
具体实例如下：
某地当前电力构成比例为：
Figure BDA0003867095940000081
根据碳计量检测后推测行业用电与碳排量，如下：
Figure BDA0003867095940000091
政府进一步分配给重点排放单位指定时期内的碳排放额度，从而进行能源碳排放的管理，进一步实现“双碳”的目标。
1、本发明实现了通过碳排放因子智能测算碳排放量，减少了误差，本发明根据主要的排放因子综合推测区域碳电因子，从而得到碳排放量，比现有技术的根据不足具有更高的准确性，同时可以根据数据判断出误差减少。
2、通过碳分析进一步实现了碳排放能源管理的合理配分，同时促进碳交易。
3、本发明通过双碳平台，一体化的实现了智能能源管理，有利于“双碳”目标的实现。
目前，本发明的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的小规模实验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已经着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。
以上所述实施方式为本发明的优选实施例，而非本发明可行实施的穷举。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，做出的各种改进，都应当被认为包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，其包括以下步骤，
S1，碳计量检测，包括碳排放的计量和碳排放的检测；
S2，碳分析评价，包括碳效码的计算与碳规划；
S3，能源管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，步骤S1中碳排放的计量的方法为：对于某一区域进行碳排放量进行计算，区域排放量计算式如下：
Figure FDA0003867095930000012
其中，Ec为区域排放量，α为终端电能替代率，Q为区域用电量，ω为度电排放系数，
Figure FDA0003867095930000013
为电力碳排占比，S为区域植被覆盖面积，σ为植被碳吸收系数。
3.根据权利要求1所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，步骤S1中碳排放的检测的方法包括获取排放因子，所述排放因子为第i种的化石燃料排放因子、脱硫过程排放因子和电网电量温室气体排放量中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，所述第i种的化石燃料排放因子计算式为：
Figure FDA0003867095930000011
其中，EFi为第i种化石燃料的排放因子；
CCi为第i种化石燃料的单位热值含碳量；
OFi为第i种化石燃料的碳氧化率(％)；
Figure FDA0003867095930000014
为二氧化碳与碳的分子量之比。
5.根据权利要求3所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，所述脱硫过程排放因子的计算式为：
EFk＝EFk,t*TR (3)；
其中，EFk为脱硫过程排放因子；
EFk,t完全转化时脱硫过程的排放因子；
TR为转化率；
脱硫过程中转化率取百分之百。
6.根据权利要求3所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，电网电量温室气体排放量计算式为：
EFy＝wOM*EFOM+wBM*EFBM (4)；
其中，EFy为电网基准排放量，EFOM为电量边际排放因子，EFBM为容量边际排放因子，wOM，wBM为权重系数，默认值为0.5。
7.根据权利要求1所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，步骤S2中，碳效码的计算方法为获取能源碳效值K，
K＝Em/EAv (6)；
其中，Em为单位产值碳排放量，K为能源碳效值，EAv为所处行业同期单位产值碳排放量的平均值。
8.根据权利要求7所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，
Em＝ET/M (5)；
其中，ET为企业某一周期内能耗产生的碳排放量，M为企业同一周期内的总产值。
9.根据权利要求7所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，步骤S2中，根据能源的碳效值来划分碳效等级：
碳效等级1：当K≤0.6，代表单位产值碳耗低；
碳效等级2：当0.6＜K≤0.8，代表单位产值碳耗较低；
碳效等级3：当0.8＜K≤1.2，代表单位产值碳耗接近行业平均水平；
碳效等级4：当1.2＜K≤2，代表单位产值碳耗较高；
碳效等级5：当K＞2，代表单位产值碳耗高。
10.根据权利要求9所述的一种基于双碳平台的城市智慧能源管理方法，其特征在于，步骤S3中，能源管理的方法为：K≤0.6时，对于相应企业进行表彰补贴；0.6＜K≤1.2，属于企业正常；1.2＜K≤2时进行警告与限期整改；K＞2，进行限期整改与适当处罚。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117764416A (zh) * 2023-12-22 2024-03-26 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 基于电力大数据的城市碳排量监测系统及方法
CN117825640A (zh) * 2024-03-05 2024-04-05 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 实现电力行业源-网-荷-储全方位碳计量监测的方法

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