WO2024037576A1 - 变电站碳排放量的计算方法及终端 - Google Patents
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Definitions
- This application relates to the technical field of carbon emission calculation, for example, to a method and terminal for calculating carbon emissions in a substation.
- This application provides a method and terminal for calculating carbon emissions in substations, which can improve the accuracy of carbon emission calculations in substations.
- the embodiment of this application provides a method for calculating carbon emissions of a substation, including:
- the carbon emissions of construction are calculated based on resource usage
- the carbon emissions generated during the operation and maintenance phase are calculated based on power transmission and distribution losses and fuel consumption;
- the carbon emissions generated during the waste recycling stage are calculated based on the basic materials consumed by the equipment and materials and their recycling ratio;
- Embodiments of the present application also provide a calculation terminal for carbon emissions of a substation, including a memory, a processor, and a computer program stored on the memory and executable on the processor.
- a calculation terminal for carbon emissions of a substation including a memory, a processor, and a computer program stored on the memory and executable on the processor.
- the carbon emissions of construction are calculated based on resource usage
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- the carbon emissions generated during the waste recycling stage are calculated based on the basic materials consumed by the equipment and materials and their recycling ratio;
- Figure 1 is a flow chart of a method for calculating carbon emissions of a substation according to an embodiment of the present application
- Figure 2 is a schematic diagram of a substation carbon emission calculation terminal according to an embodiment of the present application.
- Figure 3 is a flow chart of a method for calculating carbon emissions of a substation according to an embodiment of the present application
- Label description 1. Computing terminal; 2. Memory; 3. Processor.
- This embodiment of the present application provides a method for calculating carbon emissions of a substation, including the steps:
- the carbon emissions of construction are calculated based on resource usage
- the carbon emissions generated during the operation and maintenance phase are calculated based on power transmission and distribution losses and fuel consumption;
- the carbon emissions generated during the waste recycling stage are calculated based on the basic materials consumed by the equipment and materials and their recycling ratio;
- x i (x i1 ;
- the carbon emissions generated during the production stage of equipment and materials include:
- ne represents the number of equipment in the substation.
- the carbon emissions from operation and maintenance calculated based on transmission and distribution losses and fuel consumption include:
- the carbon emissions generated during the operation and maintenance phase are obtained by accumulating the first operation and maintenance carbon emissions, the second operation and maintenance carbon emissions and the third operation and maintenance carbon emissions.
- the carbon emissions generated during the waste recycling stage include:
- m i represents the quantity of the i-th equipment or material
- M ij represents the j-th basis in the i-th equipment or material.
- the amount of basic materials used ⁇ r j represents the recovery rate of the jth basic material
- C j represents the carbon emission factor of the jth basic material
- ne represents the number of equipment in the substation
- mm represents the number of basic materials required for the equipment in the substation.
- the processor The following steps are performed when executing the computer program:
- the carbon emissions of construction are calculated based on resource usage
- the carbon emissions generated during the operation and maintenance phase are calculated based on power transmission and distribution losses and fuel consumption;
- the carbon emissions generated during the waste recycling stage are calculated based on the basic materials consumed by the equipment and materials and their recycling ratio;
- the carbon emissions in the production stage of the equipment and materials, the carbon emissions in the construction stage, the carbon emissions in the operation and maintenance stage, and the carbon emissions in the waste recycling stage are accumulated to obtain the full life cycle of the substation. of carbon emissions.
- x i (x i1 ;
- the carbon emissions generated in the production stage of equipment and materials are indirectly calculated, including:
- ne represents the number of equipment in the substation.
- the carbon emissions generated during the operation and maintenance phase are calculated based on power transmission and distribution losses and fuel consumption, including:
- the carbon emissions generated during the operation and maintenance phase are obtained by accumulating the first operation and maintenance carbon emissions, the second operation and maintenance carbon emissions and the third operation and maintenance carbon emissions.
- the carbon emissions generated during the waste recycling stage include:
- m i represents the quantity of the i-th equipment or material
- M ij represents the amount of the j-th basic material in the i-th equipment or material
- ⁇ r j represents the recovery rate of the j-th basic material
- C j represents the j-th basic material.
- the carbon emission factor of a basic material ne represents the number of equipment in the substation
- mm represents the quantity of basic materials required for the equipment in the substation.
- the method and terminal for calculating carbon emissions of a substation in the embodiment of this application are suitable for the calculation of carbon emissions in substation construction, operation and recycling, thereby achieving accurate calculation of carbon emissions throughout the life cycle of the substation.
- the equipment in the substation generally includes main transformers, gas-insulated fully enclosed electrical appliances, circuit breakers, isolation switches, current transformers, voltage transformers, switch cabinets, etc.; materials include concrete, masonry, steel bars, copper bars, etc. , aluminum row, etc.
- the proportions and components of different materials and equipment manufacturers are different. This embodiment is calculated based on the carbon emission factors of commonly used equipment manufacturers and material types. In addition, in this embodiment, it is assumed that the same equipment and materials produced by the same manufacturer have the same carbon emission factors, and the influence of other personalized factors is not considered.
- a general model trained by a machine learning algorithm is used to predict carbon emissions.
- the equipment parameters that can be obtained during the production stage of equipment and materials are mainly performance parameters, appearance parameters and attribute parameters.
- Performance parameters include voltage level and impedance level; appearance parameters include overall dimensions and equipment weight; attribute parameters include equipment manufacturer and equipment manufacturing year. .
- Carbon emissions during the construction phase of the substation are mainly caused by the resources required during the construction phase of the substation.
- the resources required include fuel, electricity, and water for production and domestic use.
- m i represents the demand for the i-th resource
- C i represents the carbon emission factor of the i-th resource
- nc represents the number of resources required for construction in the substation.
- the substation there are a large number of equipment that use sulfur hexafluoride gas for insulation. Gas leakage is inevitable during normal operation. According to the gas filling volume of sulfur hexafluoride gas, the annual leakage rate and the life cycle of the substation, the use of sulfur hexafluoride gas is determined. The carbon emission factor is introduced to measure the sulfur hexafluoride emissions caused by leakage of sulfur equipment and the impact of converting sulfur hexafluoride gas into standard greenhouse gas emissions.
- Substation operation and maintenance personnel need to combine the local meteorology, environment, equipment conditions and operating rules to formulate the unit's monthly, quarterly, and annual maintenance plans or a maintenance periodic table arranged by month throughout the year.
- Operation and maintenance need to go from the operation and maintenance station to the target substation. Fuel needs to be consumed. Based on the operation and maintenance plan, average operation and maintenance distance, fuel consumption per unit distance and substation life cycle, the total fuel required for substation operation and maintenance is obtained, and a fuel-related carbon emission factor is introduced. In the embodiment of this application, it is assumed that fuels of the same type and composition have the same carbon emission factors, and the influence of other individual factors is not considered.
- the operation and maintenance phase mainly considers the losses during the operation and maintenance phase of the substation. On the one hand, it is the carbon dioxide emissions generated by the power production link corresponding to the power transmission and distribution losses and the sulfur hexafluoride emissions generated by the leakage of sulfur hexafluoride equipment. On the other hand, It is the carbon emissions from fuel consumption generated during the operation and maintenance phase.
- p i represents the power loss in the entire life cycle of the i-th power transmission and distribution equipment
- C elec represents the power grid baseline emission factor
- ne represents the number of equipment in the substation. It is generally used to calculate the energy loss due to factors such as iron loss and copper loss in the substation. Main transformer, station transformer and other related equipment losses.
- V i represents the SF6 volume of the i-th power transmission and distribution equipment
- eta i represents the annual leakage rate of SF6 gas from the i-th power transmission and distribution equipment
- C SF6 represents the carbon emission factor of SF6 gas
- ⁇ SF6 represents the Density
- T represents the design service life of the substation.
- ⁇ i represents the number of times the i-th operation and maintenance team has carried out operation and maintenance
- S i represents the distance from which the i-th operation and maintenance team has carried out operation and maintenance
- F ij represents the distance within the unit path that the i-th operation and maintenance team has carried out operation and maintenance.
- the quality of the jth fuel required C j represents the carbon emission factor of the jth fuel
- nms represents the number of substation operation and maintenance teams
- nmf represents the type of fuel required for substation operation and maintenance.
- Carbon emissions during the operation and maintenance phase are mainly considered based on the frequency of operation and maintenance in the region and the scope of operation and maintenance stations.
- the average annual operation and maintenance consumption of a 220kV substation in Fujian is about 300L of No. 95 gasoline. The results can be calculated based on this.
- E m represents the total carbon emissions in the entire life cycle of the operation and maintenance stage
- E m1 represents the carbon emissions generated by the power production link corresponding to the power transmission and distribution losses in the entire life cycle of the operation and maintenance stage
- E m2 represents the operation The carbon emissions caused by the leakage of sulfur hexafluoride equipment during the entire life cycle of the maintenance phase
- E m3 represents the carbon emissions from fuel consumption.
- the carbon emission calculation formula for the equipment and material recycling stage is:
- m i represents the quantity of the i-th equipment or material
- M ij represents the amount of the j-th basic material in the i-th equipment or material
- ⁇ r j represents the recovery rate of the j-th basic material
- C j represents the j-th basic material.
- the recyclable materials in the substation are mainly based on basic materials such as aluminum, copper, and steel. According to the amount of basic materials used in the equipment and material production stage, multiplied by the corresponding recovery rate of each basic material, and accumulated, we can get The carbon emission reduction in the waste recycling stage. Therefore, the carbon footprint of waste recycling should be negative.
- S5. Accumulate the carbon emissions in the production stage of the equipment and materials, the carbon emissions in the construction stage, the carbon emissions in the operation and maintenance stage, and the carbon emissions in the waste recycling stage to obtain the full picture of the substation. Life cycle carbon emissions.
- E represents the total carbon emissions in the entire life cycle of the substation
- E p represents the total carbon emissions in the production stage of equipment and materials
- E c represents the total carbon emissions in the construction stage
- E m represents the total carbon emissions in the operation and maintenance stage.
- E r represents the total carbon emission reduction during the waste recycling stage.
- a substation carbon emission calculation terminal 1 includes a memory 2, a processor 3 and a computer program stored in the memory 2 and executable on the processor 3.
- the processor 3 executes The computer program described above implements multiple steps of a method for calculating carbon emissions of a substation in Embodiment 1.
- this application provides a method and terminal for calculating carbon emissions of substations.
- the calculation of carbon emissions of substations needs to consider the four stages of equipment and material production, construction, operation and maintenance, and waste recycling. Carbon emissions or carbon emission reductions; sorting out the basic materials and corresponding carbon emission factors required in the equipment and material production stage; sorting out the fuel and resources required in the construction stage and corresponding carbon emission factors; sorting out equipment in the operation and maintenance stage Loss of electric energy, SF6 leakage and corresponding carbon emission factors; sort out the substation material recycling situation and corresponding carbon emission factors in the waste recycling stage; calculate the carbon emissions of the entire life cycle of the substation based on the material and energy consumption at each stage of the substation. This quantifies the full life cycle carbon emissions of the substation and achieves clean and low-carbon goals.
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Abstract
一种变电站碳排放量的计算方法及终端，在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量；在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到所述变电站的全生命周期的碳排放量。
Description
本申请要求在2022年08月17日提交中国专利局、申请号为202210988014.3的中国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及碳排放计算技术领域，例如涉及一种变电站碳排放量的计算方法及终端。
随着低碳(Low Carbon)的概念在国际社会得到广泛认同，它逐渐从社会经济层面延伸至城市、社区和建筑等物质空间层面，碳排放的计算、控制与预测逐渐引起广泛重视。
建筑行业已提出相应的碳排放计算方法，然而对于电力行业而言，变电站建设、运行、回收等环节均对碳排放有所影响，影响因素众多，如何权衡关联因素、选取目标数值，如何准确计算变电站碳排放是亟需攻克的难题。
发明内容
本申请提供了一种变电站碳排放量的计算方法及终端，能够提升变电站碳排放量测算的准确性。
本申请实施例提供了一种变电站碳排放量的计算方法，包括：
在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；
在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量；
在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；
在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；
累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到所
述变电站的全生命周期的碳排放量。
本申请实施例还提供了一种变电站碳排放量的计算终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；
在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量；
在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；
在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；
累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到所述变电站的全生命周期的碳排放量。
图1为本申请实施例的一种变电站碳排放量的计算方法的流程图；
图2为本申请实施例的一种变电站碳排放量的计算终端的示意图；
图3为本申请实施例的一种变电站碳排放量的计算方法的流程图；
标号说明：
1、计算终端；2、存储器；3、处理器。
1、计算终端；2、存储器；3、处理器。
为说明本申请的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本申请实施例提供了一种变电站碳排放量的计算方法，包括步骤：
在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；
在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量；
在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；
在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；
累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到所述变电站的全生命周期的碳排放量。
在变电站的生产阶段中，考虑到设备及材料的用量难以获取，因此使用变电站的设备参数，根据设备参数建立的线性回归模型计算设备及材料生产的碳排放量，能够提高对设备及材料的生产阶段产生的碳排放量计算的准确性；在变电站的运行维护中，通过计算输配电损失和燃料消耗，能够得到运行和维护过程中的碳排放量；在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，能够准确计算出废弃回收的碳排放量。因此，结合上述计算到的四个阶段的碳排放量，能够计算出变电站全生命周期的碳排放量，提升变电站碳排放量测算的准确性。
根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型：
根据所述设备参数建立设备参数矩阵X：
式中，xi＝(xi1；xi2；...；xiif)，i∈m，xi表示变电站设备参数，所述设备参数包括设备的性能参数、外观参数和属性参数，m表示变电站设备碳排放数据的组数，if表示每组的属性个数；
令x′i＝(xi，1)，得到线性回归模型
由上述描述可知，通过设备参数建立矩阵和线性回归模型，便于借助多元线性回归算法进行变电站设备的碳排放量的预测。
根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量包括：
计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量：
式中，ne表示变电站内的设备数量。
由上述描述可知，根据设备参数建立的线性回归模型间接计算设备及材料生产的碳排放量，能够提高设备及材料生产的碳排放量计算的准确性。
所述根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护的碳排放量包括：
计算输配电损失对应的电力生产环节产生的碳排放量，得到第一运行维护碳排放量；
计算六氟化硫设备泄露产生的碳排放量，得到第二运行维护碳排放量；
结合运维团队的运维次数、距离以及使用的燃料，计算燃料消耗的碳排放量，得到第三运行维护碳排放量；
累加第一运行维护碳排放量、第二运行维护碳排放量和第三运行维护碳排放量，得到运行维护阶段产生的碳排放量。
由上述描述可知，结合运维团队的运维数据计算运维过程中的损耗，能够提高运行维护的碳排放量计算精度。
所述根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量包括：
计算设备及材料回收阶段产生的碳排放量：
式中，mi表示第i种设备或材料的数量，Mij表示第i种设备或材料中第j种基
础材料的用量，ηrj表示第j种基础材料的回收率，Cj表示第j种基础材料的碳排放因子，ne表示变电站内的设备数量，mm表示变电站内的设备所需的基础材料数量。
由上述描述可知，考虑到回收材料和回收比例，能够保证仅对用于回收阶段的材料及其用量进行碳排放量的计算，提高碳排放量计算的准确度。
请参照图2，本申请另一实施例提供了一种变电站碳排放量的计算终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；
在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量；
在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；
在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；
累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到变电站的全生命周期的碳排放量。
在变电站的生产阶段中，考虑到设备及材料的用量难以获取，因此使用变电站的设备参数，根据设备参数建立的线性回归模型间接计算设备及材料生产的碳排放量，能够提高对设备及材料的生产阶段产生的碳排放量计算的准确性；在变电站的运行维护中，通过计算输配电损失和燃料消耗，能够得到运行和维护过程中的碳排放量；在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，能够准确计算出废弃回收的碳排放量。因此，结合上述计算到的四个阶段的碳排放量，能够计算出变电站全生命周期的碳排放量，提升变电站碳排放量测算的准确性。
根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型：
根据所述设备参数建立设备参数矩阵X：
式中，xi＝(xi1；xi2；...；xiif)，i∈m，xi表示变电站设备参数，所述设备参数包括设备的性能参数、外观参数和属性参数，m表示变电站设备碳排放数据的组数，if表示每组的属性个数；
令x′i＝(xi，1)，得到线性回归模型
由上述描述可知，通过设备参数建立矩阵和线性回归模型，便于借助多元线性回归算法进行变电站设备的碳排放预测。
根据所述设备参数线性回归模型间接计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量包括：
计算设备及材料生产的碳排放量：
式中，ne表示变电站内的设备数量。
由上述描述可知，根据设备参数建立的线性回归模型间接计算设备及材料生产的碳排放量，能够提高设备及材料生产的碳排放量计算的准确性。
所述根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量包括：
计算输配电损失对应的电力生产环节产生的碳排放量，得到第一运行维护碳排放量；
计算六氟化硫设备泄露产生的碳排放量，得到第二运行维护碳排放量；
结合运维团队的运维次数、距离以及使用的燃料，计算燃料消耗的碳排放量，得到第三运行维护碳排放量；
累加第一运行维护碳排放量、第二运行维护碳排放量和第三运行维护碳排放量，得到运行维护阶段产生的碳排放量。
由上述描述可知，结合运维团队的运维数据计算运维过程中的损耗，能够提高运行维护的碳排放量计算精度。
所述根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量包括：
计算设备及材料回收阶段产生的碳排放量：
式中，mi表示第i种设备或材料的数量，Mij表示第i种设备或材料中第j种基础材料的用量，ηrj表示第j种基础材料的回收率，Cj表示第j种基础材料的碳排放因子，ne表示变电站内的设备数量，mm表示变电站内的设备所需的基础材料数量。
由上述描述可知，考虑到回收材料和回收比例，能够保证仅对用于回收阶段的材料及其用量进行碳排放量的计算，提高碳排放量计算的准确度。
本申请实施例中的一种变电站碳排放量的计算方法及终端，适用于变电站建设、运行回收等环节碳排放量的计算，从而实现变电站全生命周期碳排放量的准确计算，通过以下的实施方式进行说明：
实施例一
请参照图1和图3，一种变电站碳排放量的计算方法，包括步骤：
S1、在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量。
本实施例中，变电站内的设备一般包括主变压器、气体绝缘全封闭组合电器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、开关柜等；材料包括混凝土、砖石、钢筋、铜排、铝排等。不同材料的比例成分以及设备生产厂家均不同，本实施例结合常用设备厂家及材料类型的碳排放因子进行计算。另外，本实施例中假设相同厂家制备相同设备及相同材料具有相等的碳排放因子，不考虑其他个性化因素影响。
S11、通过数据采集模块根据决算书、设备资产运维精益管理系统(ProductionManagement System，PMS)等获取变电站设备及材料数量，运维次数等所需数据。
S12、根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型：
考虑到设备材料用量难以获取，因此本实施例中利用机器学习算法训练的通用模型预测碳排放量，本实施例中以变压器为例，设变压器的碳排放量数据有m组(m∈N)，对应的碳排放量为Epm，每组碳排放量数据存在if个属性，变压器的碳排放量数据集D＝{(x1,Ep1),(x2,Ep2),…,(xm,Epm)}，变压器的设备参数数据集xi＝(xi1；xi2；...；xiif)，i∈m。
设备及材料的生产阶段能够获取的设备参数主要为性能参数、外观参数与属性参数，性能参数包括电压等级、阻抗水平；外观参数包括外形尺寸、设备重量；属性参数包括设备制造厂商、设备制造年份。
借助多元线性回归算法，形成m×(if+1)的矩阵X：
S13、得到变压器的碳排放量预测模型，令x′i＝(xi，1)，得到线性回归模型：
S2、在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量。
本实施例中，根据工程决算书所提供的变电站施工阶段相应的资源用量，引入每种资源生产产生的温室气体排放的碳排放因子。
变电站施工建设阶段的碳排放主要由变电站施工建设阶段所需要的资源引起，所需要的资源包括燃料、电力以及生产生活用水。
施工建设阶段的碳排放量的计算为：
式中，mi表示第i种资源的需求量，Ci表示第i种资源的碳排放因子，nc表示变电站内施工建设所需要的资源数量。
S3、在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量。
本实施例中，在输配电过程中，由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损耗及电阻损耗，输电线路及变电设备通常存在损耗，根据设备损耗、线损及变电站生命周期，得到输配电损失所对应的电力生产环节种产生的二氧化碳排放，引入碳排放因子。
在变电站内，有大量使用六氟化硫气体用以绝缘的设备，在正常运行时不可避免存在气体泄露，根据六氟化硫气体充气量、年泄漏率及变电站生命周期，得到使用六氟化硫设备泄露所产生的六氟化硫排放量，并将六氟化硫气体转化为标准温室气体排放所产生的影响，引入碳排放因子。
变电站运行维护人员需要结合本地区气象、环境、设备情况及运行规律制订本单位的月、季、年维护计划或全年按月份安排的维护周期表，运行维护需要从运维站前往目标变电站，需要消耗燃料，根据运维维护计划、运行维护平均距离、单位距离燃料消耗及变电站生命周期得到变电站运行维护所需要的总燃料，引入与燃料相关的碳排放因子。本申请实施例中假设同一类型同一成分的燃料具有相同的碳排放因子，不考虑其他个性因素的影响。
运行维护阶段主要考虑变电站运行及维护阶段的损耗，一方面是输配电损失所对应的电力生产环节产生的二氧化碳排放和使用六氟化硫设备泄露所产生的六氟化硫排放，另一方面是运维阶段所产生的燃料消耗的碳排放。
S31、计算输配电损失对应的电力生产环节产生的碳排放量，得到第一运行维护碳排放量。
输配电损失所对应的电力生产环节产生的二氧化碳排放的计算公式为：
式中，pi表示第i种输配电设备全生命周期的电量损失，Celec表示电网基准线排放因子，ne表示变电站内设备数量，一般用于计算变电站内因铁损、铜损等因素带来的主变压器、站用变压器等相关设备的损耗。
S32、计算六氟化硫设备泄露产生的碳排放量，得到第二运行维护碳排放量。
六氟化硫设备泄露所产生的二氧化碳排放的计算公式为：
式中，Vi表示第i种输配电设备的SF6体积，ηi表示第i种输配电设备SF6气体的年泄漏率，CSF6表示SF6气体的碳排放因子，ρSF6表示SF6气体的密度，T表示变电站的设计使用寿命。
S33、结合运维团队的运维次数、距离以及使用的燃料，计算燃料消耗的碳排放量，得到第三运行维护碳排放量。
运维阶段所产生的燃料消耗的碳排放的计算公式为：
式中，νi表示第i个运维团队开展运维的次数，Si表示第i个运维团队开展运维的距离，Fij表示第i个运维团队开展运维在单位路径内所需要的第j种燃料的质量，Cj表示第j种燃料的碳排放因子，nms表示变电站运维团队数量，nmf表示变电站运维所需燃料的种类。
运维阶段的碳排放主要根据本地区运维频次及运维站设立范围考量，例如：福建地区220kV变电站平均每年运维消耗95号汽油约300L，据此可计算得出结果。
S34、累加第一运行维护碳排放量、第二运行维护碳排放量和第三运行维护碳排放量，得到运行维护的碳排放量。
运行维护阶段的碳排放计算公式为：Em＝Em1+Em2+Em3；
式中，Em表示运行维护阶段的全生命周期总的碳排放量，Em1表示运行维护阶段的全生命周期中输配电损失所对应的电力生产环节产生的碳排放量，Em2表示运行维护阶段的全生命周期中六氟化硫设备泄露所产生的碳排放量，Em3表示燃料消耗的碳排放量。
S4、在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量。
本实施例中，根据设备及材料的生产所消耗的基础材料、基础材料的回收价值及回收比例，引入每种基础材料生产产生的温室气体排放的碳排放因子。
设备及材料回收阶段的碳排放计算公式为：
式中，mi表示第i种设备或材料的数量，Mij表示第i种设备或材料中第j种基础材料的用量，ηrj表示第j种基础材料的回收率，Cj表示第j种基础材料的碳排放因子；
本实施例中，变电站可回收利用的材料主要集中在铝、铜和钢铁等基础材料上，根据设备及材料生产阶段的基础材料用量，乘上每种基础材料对应的回收率，累加即可得出废弃回收阶段的碳减排量。因此，废弃回收的碳排放量应为负数。
S5、累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到变电站的全生命周期的碳排放量。
变电站的全生命周期碳排放量为E＝Ep+Ec+Em+Er；
式中，E表示变电站的全生命周期总的碳排放量，Ep表示设备及材料的生产阶段总的碳排放量，Ec表示施工建设阶段总的碳排放量，Em表示运行维护阶段的全生命周期总的碳排放量，Er表示废弃回收阶段总的碳减排量。
实施例二
请参照图2，一种变电站碳排放量的计算终端1，包括存储器2、处理器3以及存储在所述存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一的一种变电站碳排放量的计算方法的多个步骤。
综上所述，本申请提供的一种变电站碳排放量的计算方法及终端，变电站碳排放计算需考虑设备及材料生产、施工建设、运行维护及废弃回收四个阶段
的碳排放量或碳减排量；梳理设备及材料生产阶段所需的基础材料及相应的碳排放因子；梳理施工建设阶段所需要的燃料及资源及相应的碳排放因子；梳理运行维护阶段设备损耗电能及SF6泄露量及相应的碳排放因子；梳理废弃回收阶段变电站材料回收情况及相应的碳排放因子；根据变电站每个阶段材料、能源消耗，计算变电站全生命周期碳排放量。从而量化变电站的全生命周期碳排放量，实现清洁低碳的目标。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
- 一种变电站碳排放量的计算方法，包括：在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；在变电站的施工建设阶段，根据资源的使用量计算施工建设的碳排放量；在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到所述变电站的全生命周期的碳排放量。
- 根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型包括：根据所述设备参数建立设备参数矩阵X：
式中，xi＝(xi1；xi2；…；xiif)，i∈m，xi表示变电站设备参数，所述设备参数包括设备的性能参数、外观参数和属性参数，m表示变电站设备碳排放数据的组数，if表示每组的属性个数；令x′i＝(xi，1)，得到线性回归模型 - 根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量包括：计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量：
式中，ne表示变电站内的设备数量。 - 根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护的碳排放量包括：计算输配电损失对应的电力生产环节产生的碳排放量，得到第一运行维护碳排放量；计算六氟化硫设备泄露产生的碳排放量，得到第二运行维护碳排放量；结合运维团队的运维次数、距离以及使用的燃料，计算燃料消耗的碳排放量，得到第三运行维护碳排放量；累加所述第一运行维护碳排放量、所述第二运行维护碳排放量和所述第三运行维护碳排放量，得到所述运行维护阶段产生的碳排放量。
- 根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量包括：计算设备及材料回收阶段产生的碳排放量：
式中，mi表示第i种设备或材料的数量，Mij表示第i种设备或材料中第j种基础材料的用量，ηrj表示第j种基础材料的回收率，Cj表示第j种基础材料的碳排放因子，ne表示变电站内的设备数量，mm表示变电站内的设备所需的基础材料数量。 - 一种变电站碳排放量的计算终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：在变电站的设备及材料的生产阶段，获取变电站设备的设备参数，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量；在变电站的施工建设阶段，根据资源使用量计算施工建设的碳排放量；在变电站的运行维护阶段，根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量；在变电站的废弃回收阶段，根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量；累加所述设备及材料的生产阶段的碳排放量、所述施工建设阶段的碳排放量、所述运行维护阶段的碳排放量以及所述废弃回收阶段的碳排放量，得到所述变电站的全生命周期的碳排放量。
- 根据权利要求6所述的终端，其中，根据所述设备参数建立设备参数线性回归模型包括：根据所述设备参数建立设备参数矩阵X：
式中，xi＝(xi1；xi2；…；xiif)，i∈m，xi表示变电站设备参数，所述设备参数包括设备的性能参数、外观参数和属性参数，m表示变电站设备碳排放数据的 组数，if表示每组的属性个数；令x′i＝(xi，1)，得到线性回归模型 - 根据权利要求6所述的终端，其中，根据所述设备参数线性回归模型计算设备及材料生产阶段产生的碳排放量包括：计算设备及材料生产的碳排放量：
式中，ne表示变电站内的设备数量。 - 根据权利要求6所述的终端，其中，所述根据输配电损失和燃料消耗计算运行维护阶段产生的碳排放量包括：计算输配电损失对应的电力生产环节产生的碳排放量，得到第一运行维护碳排放量；计算六氟化硫设备泄露产生的碳排放量，得到第二运行维护碳排放量；结合运维团队的运维次数、距离以及使用的燃料，计算燃料消耗的碳排放量，得到第三运行维护碳排放量；累加所述第一运行维护碳排放量、所述第二运行维护碳排放量和所述第三运行维护碳排放量，得到所述运行维护阶段产生的碳排放量。
- 根据权利要求6所述的终端，其中，所述根据设备及材料所消耗的基础材料及其回收比例，计算废弃回收阶段产生的碳排放量包括：计算设备及材料回收阶段产生的碳排放量：
式中，mi表示第i种设备或材料的数量，Mij表示第i种设备或材料中第j 种基础材料的用量，ηrj表示第j种基础材料的回收率，Cj表示第j种基础材料的碳排放因子，ne表示变电站内的设备数量，mm表示变电站内的设备所需的基础材料数量。
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