CN115693644A - 一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法 - Google Patents

一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法 Download PDF

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申冉
朱险峰
唐爱红
刘子伟
谢琼瑶
张宇
余文晗
王庆铭
杨惠源
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Yichang Power Supply Co of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，首先获得计算数据，对计算数据进行归一化处理，使得所有数据均可被系统识别；建立省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算模型；最后对已进行归一化处理的计算数据，代入计算模型中进行区域碳排放因子计算。此方法可以提高区域电网碳排放核算的精确度，为电网助力降碳、降碳提供依据。

Description

一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳 排放因子的计算方法
技术领域
本发明属于电力系统减碳、降碳领域，具体涉及一种省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，通过该方法，可以提高220kv及以下不可解耦区域电网碳排放核算的精确度，为电网助力降碳、降碳提供依据。
背景技术
当前我国开始对电力能源的结构进行调整，并大力发展风电、光伏与水电能源，逐步减少化石能源的燃烧发电。截至2020年底，我国电力能源组成中非化石能源的发电量与装机比重增量明显。
当前，我国社会经济仍依赖传统的煤、油、气等化石能源，且消费需求在持续增加，社会经济与消耗能源碳排放量之间耦合度高居不下。我国工业领域中，能源转换形式主要以燃烧为主，化石能源燃烧产生的占比高达88％，其中电力行业电能生产、传输和消费产生的排放量达41％。为应对全球温室效应及电力能源转型，电力系统开始大力发展风、光、水等清洁能源。
在我国，多数区域所消纳电量的发电类型和所交换电量的发电类型均未统计完备，且碳迹也不明晰，所以，目前省内220kv及以下不可解耦区域电网在进行供电碳排放量计算时，一般是采用供电大区统一碳排放因子进行计算，即根据相关部门公布的区域碳排放因子，乘上区域用电量以得到碳排放量。如我国有关部门在进行碳排放因子区域划定时，只是将全国电网划分成华北、东北、华东、华中、西北和南方六个大区域。各省在进行省级或省内区域电网碳排放量计算时，只能根据这六大区域的碳排放因子粗略估算其供电碳排放量。但各省市的发电资源差异较大，其碳排放因子也存在差异，利用这种粗略的估算方法得到的省内220kv及以下不可解耦区域电网的碳排放量与实际碳排放量存在较大误差。
发明内容
本发明拟依据省内220kv及以下不可解耦区域电网实际消纳的电量，结合与省级主网交换电量，区域内各地区的交换电量，发明一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，有望为形成分区域、分时段的大区域内各小区域碳排放定量核算提供理论依据，为形成电力碳足迹实时监测管理平台奠定研究基础，助力电力系统的减碳、降碳。
本发明采用入如下技术方案：
一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，其特征在于，将省内各地区电网分为一个500kV及以上的主网和多个可解耦的220kV 区域电网，将待求地区所在区域电网分为待求区域和非待求区域，具体包括
获得计算数据，包括所计算的时间尺度内解耦区域内待求区域的发电厂的发电类型、发电量、从500kV主网下网到可解耦的220kV区域电网的各类型电量、待求区域上网到主网的电量，待求区域流到各非待求区域和各非待求区域流到待求区域的电量之和；
对计算数据进行归一化处理，使得所有数据均可被系统识别；
建立省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算模型；
对已进行归一化处理的计算数据，代入计算模型中进行区域碳排放因子计算。
在上述的计算方法，
根据实际网架结构，将省内220kV电网解耦成若干个区域，且各个解耦电网之间的仅通过500kV主网进行电量交换，并将待求地区所在解耦区域分为待求区域和非待求区域，两部分之间存在电量交换。
在上述的计算方法，获得的计算数据为：
Figure RE-GDA0004038630400000021
式中，M表示主网；
Figure RE-GDA0004038630400000022
代表解耦区域i内第k个地区发电厂的发电量；
Figure RE-GDA0004038630400000023
代表主网流向待求地区的电量；
Figure RE-GDA0004038630400000024
代表解耦区域内各非待求地区流向待求地区的电量之和；
Figure RE-GDA0004038630400000025
代表待求地区流入主网的电量之和；
Figure RE-GDA0004038630400000026
代表解耦区域内待求区域流向各非待求区域的电量之和；b表示主网下网到待求区域的各类型发电量的比例。
在上述的计算方法，将所得数据归一化，即将式(1)、(2)中所有元素的单位均换算为MWh。
在上述的计算方法，模型的构建时，设定所有交换电量的电量成分均与其电量来源所属区域的消纳电量的成分相同，并且省内主网下网到区域内各地区的电量类型与下网到各区域的电量类型相同。
在上述的计算方法，各发电厂的发电碳排放因子；火力发电厂的单位综合发电量碳排放按0.78(tCO2/MWh)计算，清洁能源的发电按零碳排计算。
在上述的计算方法，模型的构建时，
待求区域的消纳各类型电量建模：
由图1所建立的模型可知，省级220kV及以下区域电网与本区域的发电厂的发电量，主网的交换电量和其他非待求区域电网的交换电量有关，即如式(2)所示，
Figure RE-GDA0004038630400000031
式中，
Figure RE-GDA0004038630400000036
代表解耦区域i内第k个地区消纳的第a类发电量；
待求区域流入非待求区域和主网的各类型电量计算建模：
待求区域经过500kV变压器上网的各类型电量和送入省内其他非待求区域的各类型电量仅与待求区域有关，可得出式(3)；
Figure RE-GDA0004038630400000032
非待求区域流入待求区域的各类型电量计算模型：
非待求区域流入待求区域的各类型电量和非待求区域有关。本发明提出非待求区域流入待求区域的各类型电量计算式如式(4)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000033
联立式(1)-式(4)，提出待求区域i消纳的第k种发电量的计算公式如式(5)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000034
由此，提出区域i内各地区消纳的第a类发电量
Figure RE-GDA0004038630400000035
的计算式如式(6)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000041
待求区域碳排放因子建模：
根据得出的待求区域的各类型的消纳电量，即可得出待求区域的碳排放总量，如式 (7)所示；
Figure RE-GDA0004038630400000042
式中，ρa表示第a种发电类型的单位碳排放量。
将区域i的碳排放总量除以该区域的总电能消耗量，即可求得区域i综合碳排放因子，即如式(8)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000043
在上述的计算方法，将经归一化处理后的计算数据代入到建立的碳排放因子计算模型中，得到省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子。
本发明提出了一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，通过分析各级电网供电排放因子的影响因素，建立220kv及以下不可解耦区域电网电量交换计算模型。在此基础上采用比例分配和电量守恒的思想，编制了省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电排放因子的计算方法，此方法可以提高区域电网碳排放核算的精确度，为电网助力降碳、降碳提供依据。
附图说明
图1是省内220kv及以下不可解耦区域电网的电量交换模型。
具体实施方式
本发明提出了一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，省级电网基本以500kV电压等级为主网，以500kV变电站为关口与其他省级电网进行电力交换，本发明提出将省内220kV及以下电网分为N个供电区域，各区域电网之间相互解环，区域间仅通过500kV变压器进行电量交换，区域内220kV及以下的电网不可解耦，为防止重复计算，并降低三级电网中各区域之间的耦合程度，本发明提出将220kV及以下的电网分为：待求区和非待求区两大部分。
所以，本发明提出如下图1所示的计算省内220kv及以下不可解耦区域电网不同发电类型的电量交换模型。
其中，M表示主网；i表示省内第i个已解环的区域电网；待求区域ji表示区域i 中第j个区域；非待求
Figure RE-GDA0004038630400000052
为区域i中除第j个区域外的其他区域的集合；EM-i表示主网经500kV变压器注入区域i的下网电量；Ei-M表示区域i经500kV变压器流入主网的上网电量；EM-为主网流向省外电量之和；EM+为省外注入该省主网电量之和；H、S、F、 G表示火电、水电、风电和光伏四种不同发电类型；
Figure RE-GDA0004038630400000053
分别代表主网中火、水、风、光四类电厂的发电量；
Figure RE-GDA0004038630400000054
分别代表区域i内火、水、风、光四类电厂的发电量；
Figure RE-GDA0004038630400000055
分别代表待求区域ji内火、水、风、光四类电厂的发电量；
Figure RE-GDA0004038630400000056
分别代表非待求区域
Figure RE-GDA0004038630400000057
内火、水、风、光四类电厂的发电量；
Figure RE-GDA0004038630400000058
代表待求区域ji流入非待求区域
Figure RE-GDA0004038630400000059
的电量；
Figure RE-GDA00040386304000000510
代表非待求区域
Figure RE-GDA00040386304000000511
流入待求区域的电量。
由图1所建立的模型可知，省级220kV及以下区域电网与本区域的发电厂的发电量，主网的交换电量和其他非待求区域电网的交换电量有关，所以，本发明提出式(1)计算待求区域的消纳电量。
Figure RE-GDA0004038630400000051
式中，
Figure RE-GDA00040386304000000512
代表解耦区域i内第k个地区发电厂的第a类发电量；
Figure RE-GDA00040386304000000513
表示解耦区域 i内第k个地区消纳的第a类发电量；
Figure RE-GDA00040386304000000514
表示非待求区域流入到待求区域的第a种发电量之和；
Figure RE-GDA0004038630400000065
表示待求区域域流出到非待求区的第a种发电量之和；
Figure RE-GDA0004038630400000066
表示主网下网到待求区域的第a种发电类型电量；
Figure RE-GDA0004038630400000067
表示待求区域上网到主网的第a种发电类型电量；b表示主网下网到待求区域的各类型发电量的比例。
1)待求区域流入非待求区域和主网的各类型电量计算
待求区域经过500kV变压器上网的各类型电量和送入省内其他非待求区域的各类型电量仅与待求区域有关，本发明提出待求区域流入非待求区域和主网的各类型电量计算公式如式(2)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000061
2)非待求区域流入待求区域的各类型电量计算
非待求区域流入待求区域的各类型电量和非待求区域有关。本发明提出非待求区域流入待求区域的各类型电量计算式如式(3)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000062
本发明提出待求区域i消纳的第k种发电量
Figure RE-GDA0004038630400000068
的计算公式如式(4)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000063
由此，本发明提出区域i内各地区消纳的第a类发电量
Figure RE-GDA0004038630400000069
的计算式如式(5)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000064
根据第a种发电类型的单位碳排放量，即可求得待求区域i的碳排放总量CEi，如式(6)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000071
式中，ρa表示第a种发电类型的单位碳排放量。
将区域i的碳排放总量除以该区域的总电能消耗量，即可求得区域i综合碳排放因子CEFi，即如式(7)所示：
Figure RE-GDA0004038630400000072
实施步骤如下：
①首先明确待求区域电网消纳电量的来源，待求区域的消纳电量与本区域内的发电量，区域通过500kv变压器上下主网的电量和与非待求区域交换的电量有关。
②统计本区域内的发电厂的发电总量，并明确发电类型。
③统计主网经500kV变压器下网到待求区域的电量和各类型电量的比例。
④本区域上网至主网的各类型电量和本区域消纳的各类型电量比例是相同的，因此，本区域上网至主网的各类型电量可与本区域消纳的各类型电量合并计算。
⑤本区域流至非待求区域的各类型电量和本区域消纳的各类型电量比例是相同的，因此，本区域流至非待求区域的各类型电量可与本区域消纳的各类型电量合并计算。
⑥非待求区域流入待求区域的各类型电量和非待求区域有关，将非待求区域消纳的各类型电量之和表示为待求区域所在区域消纳的各类型电量的总和减去待求区域各类型电量的形式。
⑦由步骤②、③、④、⑤、⑥得到省内各区域的各类型消纳电量后，将各类型的消纳电量乘以对应的碳排因子即可得到本区域的总碳排量。
⑧将本区域的总碳排放量除以本区域的总消纳电量，得出本区域的综合碳排放因子。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了芯无磁插针下端头1、中空保温瓶2、电信号极性变换板3、电源整流板4、二进四出250V变压器5、无磁工型柱状铝制芯架6、三端稳压源固定板7、无磁弹簧圈8、芯无磁插孔上端头9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法，其特征在于，
将省内各地区电网分为一个500kV及以上的主网和多个可解耦的220kV区域电网，将待求地区所在区域电网分为待求区域和非待求区域；
获得计算数据，包括所计算的时间尺度内解耦区域内待求区域的发电厂的发电类型、发电量、从500kV主网下网到可解耦的220kV区域电网的各类型电量、待求区域上网到主网的电量，待求区域流到各非待求区域和各非待求区域流到待求区域的电量之和；
对计算数据进行归一化处理，使得所有数据均可被系统识别；
建立省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算模型；
对已进行归一化处理的计算数据，代入计算模型中进行区域碳排放因子计算。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，
根据实际网架结构，将省内220kV电网解耦成若干个区域，且各个解耦电网之间的仅通过500kV主网进行电量交换，并将待求地区所在解耦区域分为待求区域和非待求区域，两部分之间存在电量交换。
3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，获得的计算数据为：
Figure FDA0003824870720000011
式中，M表示主网；
Figure FDA0003824870720000012
代表解耦区域i内第k个地区发电厂的发电量；
Figure FDA0003824870720000013
代表主网流向待求地区的电量；
Figure FDA0003824870720000014
代表解耦区域内各非待求地区流向待求地区的电量之和；
Figure FDA0003824870720000015
代表待求地区流入主网的电量之和；
Figure FDA0003824870720000016
代表解耦区域内待求区域流向各非待求区域的电量之和；b表示主网下网到待求区域的各类型发电量的比例。
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，将所得数据归一化，即将式(1)、(2)中所有元素的单位均换算为MWh。
5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，模型的构建时，设定所有交换电量的电量成分均与其电量来源所属区域的消纳电量的成分相同，并且省内主网下网到区域内各地区的电量类型与下网到各区域的电量类型相同。
6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，各发电厂的发电碳排放因子；火力发电厂的单位综合发电量碳排放按0.78(tCO2/MWh)计算，清洁能源的发电按零碳排计算。
7.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，模型的构建时，
待求区域的消纳各类型电量建模：
省级220kV及以下区域电网与本区域的发电厂的发电量，主网的交换电量和其他非待求区域电网的交换电量有关，即如式(2)所示，
Figure FDA0003824870720000021
式中，
Figure FDA0003824870720000022
代表解耦区域i内第k个地区消纳的第a类发电量；
待求区域流入非待求区域和主网的各类型电量计算建模：
待求区域经过500kV变压器上网的各类型电量和送入省内其他非待求区域的各类型电量仅与待求区域有关，可得出式(3)；
Figure FDA0003824870720000023
非待求区域流入待求区域的各类型电量计算模型：
非待求区域流入待求区域的各类型电量和非待求区域有关，提出非待求区域流入待求区域的各类型电量计算式如式(4)所示：
Figure FDA0003824870720000024
联立式(1)-式(4)，提出待求区域i消纳的第k种发电量的计算公式如式(5)所示：
Figure FDA0003824870720000025
由此，提出区域i内各地区消纳的第a类发电量
Figure FDA0003824870720000026
的计算式如式(6)所示：
Figure FDA0003824870720000031
待求区域碳排放因子建模：
根据得出的待求区域的各类型的消纳电量，即可得出待求区域的碳排放总量，如式(7)所示；
Figure FDA0003824870720000032
式中，ρa表示第a种发电类型的单位碳排放量。
将区域i的碳排放总量除以该区域的总电能消耗量，即可求得区域i综合碳排放因子，即如式(8)所示：
Figure FDA0003824870720000033
8.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，将经归一化处理后的计算数据代入到建立的碳排放因子计算模型中，得到省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子。
CN202211055811.2A 2022-08-31 2022-08-31 一种用于省内220kv及以下不可解耦区域电网的供电综合碳排放因子的计算方法 Pending CN115693644A (zh)

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CN116993854A (zh) * 2023-04-27 2023-11-03 国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司 一种碳排放量大数据可视化监控方法

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