CN115965101A - 一种用于电网二氧化碳流量计量的方法及碳计量终端系统 - Google Patents

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卢达
李贺龙
陈昊
彭楚宁
王春雨
赵莎
王兴媛
于海波
刘佳
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Abstract

本发明公开了一种用于电网二氧化碳流量计量的方法及碳计量终端系统，属于电力碳计量技术领域。本发明方法包括：确定电网碳排放计量的基本指标；根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。本发明通过对电网各环节的二氧化碳流量计量，并将结果直观通过碳计量终端显示，为电网和电力用户分摊碳排放量提供依据。

Description

一种用于电网二氧化碳流量计量的方法及碳计量终端系统
技术领域
本发明涉及电力碳计量技术领域，并且更具体地，涉及一种用于电网二氧化碳流量计量的方法及碳计量终端系统。
背景技术
在碳达峰、碳中和战略下，我国可再生能源大力发展，构建以新能源为主体的新型电力系统，推动新能源成为电力供应主体，多措并举保障新能源高水平的消纳利用，是能源电力行业服务国家碳达峰、碳中和目标的核心任务。目前我国电力行业碳排放占比已经超过40％，若能率先实现对电力行业碳排放的精准计量，建立完善的电力碳计量体系，建设低碳型新型电力系统，可以有力推动我国“碳达峰碳中和”目标的如期实现。在电力系统中是用电量决定发电量，电力行业在发电侧产生的“直接碳排放”，基本均会转化为用电侧的“间接碳排放”。准确计量用电侧分摊的碳排放，以用户侧降碳需求倒逼发电侧节能降碳技术进步，是实现“双碳”目标的关键举措之一。但是，目前电力行业碳排放量主要通过对发电侧利用能源消耗量等统计数据，结合经验性的排放因子，按照固定的公式进行推算，无法体现电网中碳的时空分布不均匀性，不能可观的反映用户侧的用电需求带来的碳排放。电网作为电力系统中连接发电侧与用电侧的载体，最重要的碳计量工作是准确评估碳在电网中由发电侧向用电侧的流向和分布。
节点二氧化碳流量的提出将电网的特点与低碳发展的理念相结合，建立了一种从输变配用视角分摊发电侧碳排放责任的模型，即根据考虑电网输送电能损耗、各用户用电情况及网络拓扑，将发电侧产生的碳排放分摊给电网及用户(假设在不考虑变压器损耗和线损的前提下，电网中同一条支路上的节点二氧化碳排放因子相同)。节点二氧化碳流量的模型提出，将有效指导用户节能减排，为电网及用户参与碳交易市场提供数据支撑。
节点二氧化碳流量是依附于电量存在且随电量传输而流动的。节点二氧化碳流量技术的基本指标有节点电量、节点二氧化碳排放因子。电网节点二氧化碳流量的计算基于等比例共享原则，即流入节点的各条支路的碳流量按照该条支路的电量所占比例进行分摊。借助节点二氧化碳流量理论及其计算方法，可以实现对电网各环节碳排放及用户侧电量消耗对应的碳排放责任进行计量分摊。此外，借助数据采集、处理与显示系统，可以将节点二氧化碳流量结果直观的展示给用户。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于电网二氧化碳流量计量的方法，包括：
确定电网碳排放计量的基本指标；
根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；
根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。
可选的，基本指标，包括：节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子。
可选的，节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子使用碳计量终端系统采集。
本发明还提出了一种用于电网二氧化碳流量计量的碳计量终端系统，包括：
基本指标确定模块，确定电网碳排放计量的基本指标；
第一计算模块，根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；
第二计算模块，根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。
可选的，基本指标，包括：节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子。
可选的，节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子使用碳计量终端系统采集。
本发明通过对电网各环节的二氧化碳流量计量，并将结果直观通过碳计量终端显示，为电网和电力用户分摊碳排放量提供依据。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于电网二氧化碳流量计量的方法，如图1所示，包括：
确定电网碳排放计量的基本指标；
根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；
根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。
其中，基本指标，包括：节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子。
其中，节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子使用碳计量终端系统采集。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
本发明提出的一种用于电网二氧化碳流量计量的方法，具体包括以下步骤：
1)确定电网碳排放计量的基本指标：
电网碳排放计量的基本指标包括节点电量、节点二氧化碳流量、节点二氧化碳排放因子。各指标的具体定义分别为：
节点电量：电网节点处传输或用户使用的电量(输变配环节存在变压器损耗或与上一节点线路间存在不可忽略的线损时，节点电量＝电网节点处传输电量-损耗电量)，单位是kWh；
节点二氧化碳流量：节点处传输电量所附着的二氧化碳含量，单位是kgCO2。
节点二氧化碳排放因子：节点二氧化碳流量除以节点电量，单位是kgCO2/kWh；
2)计算上网关口节点二氧化碳流量和二氧化碳排放因子，计算方法如下：
a)上网关口节点二氧化碳流量计算方法；
EMi＝∑jEMj  (1)
式中：
EMi：上网关口节点i二氧化碳流量，tCO2；
EMj：上网关口节点i对应的发电机机发电产生的二氧化碳直接排放量(由公式(3)计算得到)；
b)上网关口节点二氧化碳排放因子计算方法；
Figure BDA0003591840710000051
式中：
EFi：上网关口节点i二氧化碳排放因子，kgCO2/kWh；
Ej:上网关口节点i对应的发电机j总发电量，MWh；
i:上网关口节点；
j:上网关口节点i对应的发电机j；
其中：
EMj＝∑m(FCm×NCVm×EFm/1000)  (3)
式中：
FCm：发电机j用于发电的化石燃料m的消费量，t或m3；
NCVm：化石燃料m的平均低位值，GJ/t或GJ/m3；
EFm：化石燃料m的二氧化碳排放因子；
m：发电消费的化石燃料种类；
其中：
Figure BDA0003591840710000052
式中：
CCm：化石燃料m的单位热值含碳量，tC/TJ；
OFm：化石燃料m的碳氧化率，％；
Figure BDA0003591840710000053
：碳到二氧化碳的换算系数；
注：对于无法获得发电机相关数据的情况，上网关口二氧化碳排放因子直接采用国家公布的该上网关口所在区域二氧化碳排放因子。
3)计算电网输变配节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算方法如下：
a)电网输变配节点二氧化碳流量计算方法；
EMa＝∑b(EFb×Qb,a)  (4)
式中：
EMa：电网输变配节点a的二氧化碳流量，tCO2；
EFb：电网输变配节点a对应的上网关口或上一节点b的二氧化碳排放因子，kgCO2/kWh；
Qb,a：电网输变配节点a对应的上网关口或上一节点b向节点a输送的电量，MWh；
a:电网输变配节点；
b:电网输变配节点a对应的上网关口或上一节点；
b)电网输变配节点网损导致的二氧化碳排放消耗计算方法；
EM损＝EFa*Q损  (5)
式中：
EFa：电网输变配节点a的二氧化碳排放因子，kgCO2/kWh；
Q损：电网输变配节点a产生的变压器损耗或分摊的线损，MWh；
4)计算用户节点二氧化碳消耗量，计算方法如下：
EMy＝EMy电+EMy非电  (6)
式中：
EMy：用户y消耗的二氧化碳总量，tCO2；
EMy电：用户y通过用电消耗的二氧化碳总量，tCO2；
EMy非电：用户y除用电外其他途径消耗的二氧化碳总量，tCO2；
其中：
EMy电＝EFx×Qy  (7)
式中：
EFx：向用户y配电的节点x二氧化碳排放因子，tCO2；
Qy：用户y消耗的电量；
根据以上所述方法可以得到整个电网中的二氧化碳流量分布；所述结果可以帮助电网公司和用户合理分摊碳排放量。
本发明还提出了一种用于电网二氧化碳流量计量的碳计量终端系统200，如图2所示，包括：
基本指标确定模块201，确定电网碳排放计量的基本指标；
第一计算模块202，根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；
第二计算模块203，根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。
其中，基本指标，包括：节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子。
其中，节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子使用碳计量终端系统采集。
本发明通过对电网各环节的二氧化碳流量计量，并将结果直观通过碳计量终端显示，为电网和电力用户分摊碳排放量提供依据。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种用于电网二氧化碳流量计量的方法，所述方法包括：
确定电网碳排放计量的基本指标；
根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；
根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。
2.根据权利要求1所述的方法，所述基本指标，包括：节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子。
3.根据权利要求2所述的方法，所述节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子使用碳计量终端系统采集。
4.一种用于电网二氧化碳流量计量的碳计量终端系统，所述系统包括：
基本指标确定模块，确定电网碳排放计量的基本指标；
第一计算模块，根据所述基本指标，确定电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量；
第二计算模块，根据所述电网上网关口节点二氧化碳流量、二氧化碳排放因子、输变电节点二氧化碳排放因子和二氧化碳流量，计算电网二氧化碳流量。
5.根据权利要求4所述的系统，所述基本指标，包括：节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子。
6.根据权利要求5所述的系统，所述节点电量、节点二氧化碳流量和节点二氧化碳排放因子使用碳计量终端系统采集。
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