一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法技术

本发明专利技术涉及电力系统运行技术领域，尤其涉及一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，包括：基于电力大数据的网络结构和运行数据，采用节点功率比例分配原则的碳流追踪算法，并考虑输电损耗，计算发电、输电和用电全环节各时段各节点碳排放数据；考虑区域内、外新能源及其能源类型，建立综合生产能力、消纳能力、转储能力和外部接入消纳能力四个方面的碳排放指标评估体系；计算碳排放评估指标，对区域内各地市进行评分和策略制定，实现区域碳排放精细化评估，完善发输用电力全环节，有效量化区域内各地市的用电碳排放量，分析和计算各类电源占比、清洁能源消纳情况、区外清洁能源接入点合理性、各地区碳排与消纳水平等碳排放问题。各地区碳排与消纳水平等碳排放问题。各地区碳排与消纳水平等碳排放问题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法


[0001]本专利技术涉及电力系统运行
，尤其涉及一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法。

技术介绍

[0002]科学全面地开展碳排放评估、指导减排决策显得愈发重要。电力碳排放约占能源行业碳排放的40％，主要产生自发电厂燃烧化石能源所排放的二氧化碳等温室气体，伴随着电力的传输，作为电力附加产物的碳排放也通过输电网发生流动。传统电力碳排放计算仅统计电源侧碳排放，然通过复杂互联的大电网传输，源端电力并不一定由其所在区域消费，导致区域碳排放评估缺乏公平性。从减排责任承担的角度来说，不仅发电企业理应作为减碳主体，利用自身技术改革降低单位电能生产碳排放水平，作为电力的最终消费者，电力用户也应承担相应的减排责任。同时如何科学地量化不同地区、不同时段的电力用户用电所产生的碳排放量目前尚缺乏实用可行的方法。火电、风电、光伏、水电、核电等各类电源发出的电力沿着何种路径去往何方，清洁能源输送通道是否存在容量不足造成传输阻塞，各地区清洁能源消纳水平是否存在较大差异，省内光伏、风电布局以及外来清洁能源接入点是否合理，不同地区之间从电力生产、电力消费两个维度来看，碳排放水平是否存在较大差异，碳排放生产中心与消费中心是否重合，不同地区碳排放排名如何从生产侧和消费侧进行综合考量，地区减排目标如何制定，如何“靶向”开展减排工作，这些问题缺乏相应的方法和数据支撑。
[0003]目前关于碳排放评估方面已经有了许多研究，如公开号为CN201710406692的中国专利技术专利《基于碳排放的网源荷调度评估系统及方法》，考虑电源
‑
负荷两侧的经济
‑
环境指标；如公开号为CN202111310294的中国专利技术专利《一种源网荷实时交互的电碳控制方法及其智能管理系统》，针对台区节点进行清洁指数评估；如公开号为CN202210546019的中国专利技术专利《一种基于碳足迹跟踪技术的隐形碳排放方法》，综合时空特性进行隐形碳的量化与分摊；如公开号为CN202210266937的中国专利技术专利《用电等效碳排放的潮流溯源追踪方法及装置》，基于节点平均原则分析用户至厂站，线路至厂站的碳追踪矩阵、碳排放来源信息；如公开号为CN202210319858的中国专利技术专利《一种基于图神经网络的碳排放流追踪方法》，通过图神经网络训练基于比例均分原则碳排放结果集，提高计算效率
[0004]然而上述研究对象主要集中于发
‑
用电两侧，数据计算方面主要采用基于电力潮流算法及其衍生方法，指标评估方面主要涉及电源规划、网架规划等方面，存在缺点为：
[0005]针对电源侧
‑
输电环节
‑
用电用户全环节的碳排放评估仍不完善，目前尚缺乏量化不同地区、不同时段的用电碳排放量实用可行的方法，尚不能有效量化和解答火、风、光、水、核等各类电源占比、区外清洁能源输送通道容量及接入消纳程度、不同地区碳排与消纳水平等碳排放评估问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，有效解决
技术介绍
中的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，包括：
[0008]步骤1、基于电力大数据的网络结构和运行数据，采用节点功率比例分配原则的碳流追踪算法，并考虑输电损耗，计算发电、输电和用电全环节各时段各节点碳排放数据；
[0009]步骤2、考虑区域内、外新能源及其能源类型，建立综合生产能力、消纳能力、转储能力和外部接入消纳能力四个方面的碳排放指标评估体系；
[0010]步骤3、计算碳排放评估指标，对区域内各地市进行评分和策略制定。
[0011]进一步地，所述步骤1中，发电、输电和用电全环节各时段各节点碳排放数据的计算过程为：
[0012]步骤1.1、计算用电汲取功率：
[0013]考察时间t(某一小时)，考察对象为区域内节点k，得到节点功率关系公式为：
[0014][0015]式中：为流入总功率，为用端负荷，为输电损耗，为流出总功率；
[0016]发电节点m发出有功为考虑节点k用端负荷和输电损耗，基于节点功率比例分配原则，节点k用端负荷从发电节点m获取功率比例计算公式为：
[0017][0018]各元素通过节点流动功率得到矩阵计算公式为：
[0019][0020]式中：P
ji
为节点j流向节点i的功率，P
j
为节点j的流入功率，U
j
为始于节点j的顺流跟踪节点集合；
[0021]求得，节点k用端负荷从发电节点m汲取的功率为：
[0022][0023]式中：e
m
分别为第k个、第m个元素为1，其它元素为0的单位行向量；
[0024]为考察断面t时的顺流跟踪矩阵，表示节点间关联关系；
[0025]步骤1.2、计算日发电量：
[0026]将考察周期由小时合并为日，考察对象为区域内各地市内N个节点k，其中有M个火电节点，带入式(4)计算用电汲取功率，并求得日电量：
[0027][0028]式中：t为小时编号；k为区域内各地市内用户节点编号，共N个节点；m为火电节点
编号，考虑电源类型，以火电为例，M个火电节点；
[0029]根据碳排放等值系数火力发电转换为碳排放量，并归并至发
‑
输
‑
用全环节，计算发电功率碳排放量CE
发碳
：
[0030]CE
发碳
＝P
发火
×
Q
ꢀꢀꢀ
(6)
[0031]CE
输碳
＝P
输火
×
Q
ꢀꢀ
(7)
[0032]CE
用碳
＝P
用火
×
Q
ꢀꢀꢀ
(8)
[0033]式中：Q为折算系数，取值为0.2。
[0034]进一步地，所述步骤2中，建立碳排放指标评估体系的具体过程为：
[0035]步骤2.1、数据准备；
[0036]步骤2.2、计算清洁能源基础比重，进行生产能力评估；
[0037]步骤2.3、计算清洁能源就地消纳度，评估清洁能源转移性质，进行消纳能力和转储能力评估；
[0038]步骤2.4、计算区外清洁能源消纳度与通道容量裕度，进行外受能力评估。
[0039]进一步地，所述步骤2.1中，所述数据准备具体为：
[0040]以区域内各地市为考察对象，统计已获取的数据，由区域内发
‑
输
‑
用总值恒定，且区域外已归并至各地市，则区域内各地市总发电量等于总用电量和总输电损耗之和，即：
[0041]∑P
发
＝∑P
用
+∑P
输
ꢀꢀ
(9)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，其特征在于，包括：步骤1、基于电力大数据的网络结构和运行数据，采用节点功率比例分配原则的碳流追踪算法，并考虑输电损耗，计算发电、输电和用电全环节各时段各节点碳排放数据；步骤2、考虑区域内、外新能源及其能源类型，建立综合生产能力、消纳能力、转储能力和外部接入消纳能力四个方面的碳排放指标评估体系；步骤3、计算碳排放评估指标，对区域内各地市进行评分和策略制定。2.根据权利要求1所述的考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，其特征在于，所述步骤1中，发电、输电和用电全环节各时段各节点碳排放数据的计算过程为：步骤1.1、计算用电汲取功率：考察时间t(某一小时)，考察对象为区域内节点k，得到节点功率关系公式为：式中：为流入总功率，为用端负荷，为输电损耗，为流出总功率；发电节点m发出有功为考虑节点k用端负荷和输电损耗，基于节点功率比例分配原则，节点k用端负荷从发电节点m获取功率比例计算公式为：各元素通过节点流动功率得到矩阵计算公式为：式中：P
ji
为节点j流向节点i的功率，P
j
为节点j的流入功率，U
j
为始于节点j的顺流跟踪节点集合；求得，节点k用端负荷从发电节点m汲取的功率为：式中：e
m
分别为第k个、第m个元素为1，其它元素为0的单位行向量；为考察断面t时的顺流跟踪矩阵，表示节点间关联关系；步骤1.2、计算日发电量：将考察周期由小时合并为日，考察对象为区域内各地市内N个节点k，其中有M个火电节点，带入式(4)计算用电汲取功率，并求得日电量：式中：t为小时编号；k为区域内各地市内用户节点编号，共N个节点；m为火电节点编号，考虑电源类型，以火电为例，M个火电节点；根据碳排放等值系数火力发电转换为碳排放量，并归并至发
‑
输
‑
用全环节，计算发电功率碳排放量CE
发碳
：
CE
发碳
＝P
发火
×
Q
ꢀꢀ
(6)CE
输碳
＝P
输火
×
Q
ꢀꢀ
(7)CE
用碳
＝P
用火
×
Q
ꢀꢀ
(8)式中：Q为折算系数，取值为0.2。3.根据权利要求1所述的考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，其特征在于，所述步骤2中，建立碳排放指标评估体系的具体过程为：步骤2.1、数据准备；步骤2.2、计算清洁能源基础比重，进行生产能力评估；步骤2.3、计算清洁能源就地消纳度，评估清洁能源转移性质，进行消纳能力和转储能力评估；步骤2.4、计算区外清洁能源消纳度与通道容量裕度，进行外受能力评估。4.根据权利要求3所述的考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，其特征在于，所述步骤2.1中，所述数据准备具体为：以区域内各地市为考察对象，统计已获取的数据，由区域内发
‑
输
‑
用总值恒定，且区域外已归并至各地市，则区域内各地市总发电量等于总用电量和总输电损耗之和，即：∑P
发
＝∑P
用
+∑P
输
ꢀꢀ
(9)同理，区域碳排放量有总发电碳排放等于总用电碳排放和总输电碳排放之和，即：∑CE
发
＝∑CE
用
+∑CE
输
ꢀꢀꢀ
(10)。5.根据权利要求3所述的考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，其特征在于，所述步骤2.2中，生产能力评估的具体步骤为：以单个地市为考察对象，计算考察对象在区域清洁能源发电占比，计算不同清洁能源发电占比指标结果：W
发内清
＝P
发内清
/∑P
发
ꢀꢀ
(11)W
发外清
＝P
发外清
/∑P
发
ꢀꢀ
(12)同理，计算清洁能源用电占比W
用内清
、W
用外清
，清洁能源输电占比W
输内清
、W
输外清
；根据能源类型计算清洁能源类型占比，获得发
‑
输
‑
用全环节的不同清洁能源类型的占比，其中以风电为例：W
发内清，风
＝P
发，内风
/∑P
发内清
ꢀꢀ
(13)W
发外清，风
＝P
发，外风
/∑P
发内清
ꢀꢀꢀ
(14)同理，计算光伏、水电和核电的发电占比，并计算不同清洁能源类型的输电、用电占比；以地市为考察角度，分析地市各类型的清洁能源占比，区域内、外清洁能源占比等基础占比指标数值，以此类推至区域内各地市，并计算该地市发出清洁能源在全区域发电清洁能源总值的占比：M1＝(P
发内清
+P
发外清
)/∑(P
发内清
+P
发外清
)
ꢀꢀ
(15)。6.根据权利要求3所述的考虑区外清洁能源的碳排放评估方法，其特征在于，所述步骤2.3中，计算清洁能源就...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦昊，陈锦铭，赵新冬，刘伟，许扬，徐春雷，韦磊，郭雅娟，陈烨，庄岭，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：