一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法技术

本发明专利技术属于电气设备故障诊断技术领域，提供了一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，在本发明专利技术中，对变压器全生命周期碳足迹分析与碳排放过程中主要因素敏感分析，建立多目标的改进遗传算法寻优，包括变压器碳足迹模型建立、敏感性分析与F和R检验和改进遗传算法寻优。本发明专利技术旨在为变压器减少碳排放提供思路，本发明专利技术基于全生命周期的方法是自下而上计算碳足迹的一种方法，分析结果具有针对性，适合于微观系统的碳足迹核算，不存在现有常用方法的缺点。法的缺点。法的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法


[0001]本专利技术属于电气设备故障诊断
，具体涉及一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法。

技术介绍

[0002]根据世界各国、各地区的政策要求，越来越多的行业企业需要提供有关其产品和投资的二氧化碳排放量的信息，例如在我国，电力行业被要求按照企业温室气体排放核算方法与报告指南，核算并报告其年度温室气体排放量及相关数据。变压器的碳排放在电力行业中占比比较高，现有的常用碳足迹核算方法有过程分析法和投入产出法，过程分析法允许在无法获知原始数据的情况下采用次级数据，因此可能会影响到碳足迹分析结果的可信度，且碳足迹分析没有对原材料生产以及产品供应链中的非重要环节进行更深入思考，因无法具体获悉产品在各自零售过程中的碳排放，所以零售阶段的碳排放结果只能取平均值。投入产出法依据货币价值和物质单元之间的联系而建立起来的，但相同价值量产品在生产过程中所隐含的碳排放可能差别很大，由此造成结果估算的偏差，而且该方法是分部门来计算CO2排放量，而同一部门内部存在很多不同的产品，这些产品的CO2排放可能千差万别，因此在计算时采用平均化方法进行处理很容易产生误差，投入产出分析方法核算结果只能得到行业数据，无法获悉产品的情况，因此只能用于评价某个部门或产业的碳足迹，而不能计算单一产品的碳足迹。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，为了能减少变压器的碳排放，本专利技术提供了一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，本专利技术对变压器全生命周期碳足迹分析与碳排放过程中主要因素敏感分析，建立多目标的改进遗传算法寻优，包括变压器碳足迹模型建立、敏感性分析与F和R检验和改进遗传算法寻优。
[0004]本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，包括以下步骤：
[0006]S1：建立变压器碳足迹模型，所述变压器碳足迹模型包括原材料碳模型、生产制造碳模型、运输销售碳模型、使用碳模型和回收碳模型；设碳足迹模型为P，原材料碳足迹为P1，生产制造碳足迹为P2，运输销售碳足迹为P3，使用碳足迹为P4，回收碳足迹为P5，则变压器碳足迹模型为:
[0007]P＝P1+P2+P3+P4+P5；
[0008]S2：对建立的变压器碳足迹模型进行敏感性分析；
[0009]S3：采用改进的遗传算法对建立的变压器碳足迹模型进行寻优，目标函数为变压器碳足迹P最小，得出设计参数为运输销售阶段第i种运输产品的质量Z
i
，运输销售阶段第i种运输方式运输距离D
i
以及使用阶段第j类温室气体的全球升温潜能值g
4j
。
[0010]优选地，所述原材料碳模型如下所示：
[0011][0012]其中，n1为在原材料阶段获取的原材料种类，m1为在原材料阶段获取的能源种类，η
ij
为材料使用率；
[0013]M
i
为原材料阶段第i类材料量，k
i
为原材料阶段第i类材料生产的碳排放因子，E
1j
为原材料阶段第j类能源量，f
1j
为原材料阶段第j类能源生产的碳排放因子。
[0014]优选地，所述生产制造碳模型如下所示：
[0015][0016]其中，n2为在生产制造阶段消耗的能源种类，m2为排放的温室气体种类；E
2i
为生产制造阶段第i类能源量，f
2i
为生产制造阶段第i类能源生产的碳排放因子,O
2j
为生产制造阶段排放的第j类温室气体量，g
2j
为生产制造阶段第j类温室气体的全球升温潜能值。
[0017]优选地，所述运输销售碳模型如下所示：
[0018][0019]其中，b为交通工具的种类，Z
i
为运输销售阶段第i种运输产品的质量，D
i
为运输销售阶段第i种运输方式运输距离，q
3i
为第i种交通工具运输产品的碳排放因子，O
3i
为运输销售阶段排放的第i类温室气体量，g
3i
为运输销售阶段第i类温室气体的全球升温潜能值。
[0020]优选地，所述使用碳模型具体如下所示：
[0021][0022]其中，W为日耗电量，t为运行时间，q4是电力的碳排放因子，O
4j
为使用阶段排放的第j类温室气体量，g
4j
为使用阶段第j类温室气体的全球升温潜能值。
[0023]优选地，所述回收碳模型如下式所示：
[0024][0025]其中，E
5i
为回收阶段第i类能源量，q
5i
为回收阶段第i种能量的碳排放因子，Z
j
为回收阶段第j类运输产品的质量，k
5j
为回收阶段第j类材料生产的碳排放因子。
[0026]优选地，所述步骤S2中对建立的变压器碳足迹模型进行敏感性分析具体为：通过变压器碳足迹所需收集的数据信息及其影响因素进行敏感性分析，计算全生命周期内全部影响因素对变压器碳足迹的敏感数据，求出敏感性矩阵如下所示：
[0027][0028]其中，F
1i
、F
2i
、F
3i
、F
4i
、F
5i
分别为原材料碳模型、生产制造碳模型、运输销售碳模型、使用碳模型和回收碳模型的第i个因素对变压器碳足迹的敏感性程度；
[0029]各生命周期因素会发生单位极小变化，碳足迹变化矩阵如下所示：
[0030][0031]ΔR
1i
、ΔR
2i
、ΔR
3i
、ΔR
4i
、ΔR
5i
别为原材料碳模型、生产制造碳模型、运输销售碳模型、使用碳模型和回收碳模型的第i个因素单位极小变化内的碳足迹变化值，则敏感性矩阵求解如下：
[0032][0033]其中，S为所有影响因素目前的碳足迹，V
i
为第i个碳排放影响因素的现有值，ΔV
i
为第i个碳排放影响因素的变化值。
[0034]优选地，在对变压器碳足迹模型进行敏感性分析后还包括采用F和R检验的方式对敏感性分析结果进行检验。
[0035]优选地，所述目标函数的约束条件为：
[0036]0.5<f
2i
<1；
[0037]O
3i
<2000；
[0038]0.7<g
4i
<0.95；
[0039]其中，f
2i
为生产制造阶段第i类能源生产排放因子，O
3i
为运输销售阶段排放的第i类温室气体量，g
4j
为使用阶段第j类温室气体的全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立变压器碳足迹模型，所述变压器碳足迹模型包括原材料碳模型、生产制造碳模型、运输销售碳模型、使用碳模型和回收碳模型；设碳足迹模型为P，原材料碳足迹为P1，生产制造碳足迹为P2，运输销售碳足迹为P3，使用碳足迹为P4，回收碳足迹为P5，则变压器碳足迹模型为:P＝P1+P2+P3+P4+P5；S2：对建立的变压器碳足迹模型进行敏感性分析；S3：采用改进的遗传算法对建立的变压器碳足迹模型进行寻优，目标函数为变压器碳足迹P最小，得出设计参数为运输销售阶段第i种运输产品的质量Z
i
，运输销售阶段第i种运输方式运输距离D
i
以及使用阶段第j类温室气体的全球升温潜能值g
4j
。2.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，其特征在于：所述原材料碳模型如下所示：其中，n1为在原材料阶段获取的原材料种类，m1为在原材料阶段获取的能源种类，η
ij
为材料使用率；M
i
为原材料阶段第i类材料量，k
i
为原材料阶段第i类材料生产的碳排放因子，E
1j
为原材料阶段第j类能源量，f
1j
为原材料阶段第j类能源生产的碳排放因子。3.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，其特征在于：所述生产制造碳模型如下所示：其中，n2为在生产制造阶段消耗的能源种类，m2为排放的温室气体种类；E
2i
为生产制造阶段第i类能源量，f
2i
为生产制造阶段第i类能源生产的碳排放因子,O
2j
为生产制造阶段排放的第j类温室气体量，g
2j
为生产制造阶段第j类温室气体的全球升温潜能值。4.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，其特征在于：所述运输销售碳模型如下所示：其中，b为交通工具的种类，Z
i
为运输销售阶段第i种运输产品的质量，D
i
为运输销售阶段第i种运输方式运输距离，q
3i
为第i种交通工具运输产品的碳排放因子，O
3i
为运输销售阶段排放的第i类温室气体量，g
3i
为运输销售阶段第i类温室气体的全球升温潜能值。5.根据权利要求1所述的一种基于全生命周期的变压器低碳优化设计方法，其特征在于：所述使用碳模型具体如下所示：
其中，W为日耗电量，t为运行时间，q4是电力的碳排放因子，O
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，黎大健，韩方源，张磊，芦宇峰，苏毅，饶夏锦，陈梁远，潘绍明，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：