【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳排放计算方法，特别涉及一种电缆支架全生命周期碳排放计算方法，属于电缆支架搭建。
技术介绍
1、电缆支架是支撑电缆的部件，在电缆沟和电缆隧道中广泛应用。q235普通碳素结构钢(碳钢)具有强度高、可设计性好、耐腐蚀性好的优点，电缆支架普遍采用q235碳钢。但是大交变电流流过电缆时，碳钢支架的涡流损耗不容忽视。为了降低涡流损耗，部分电缆隧道工程中开始采用304l奥氏体不锈钢材质(不锈钢)的电缆支架。在我国大力实施“碳达峰”和“碳中和”战略背景下，电缆支架的材料选型不仅要考虑机械性能、抗腐蚀能力、涡流损耗，还应考虑二氧化碳排放(碳排放)的影响。电缆支架在原料获取阶段、加工生产阶段、运输阶段、使用阶段和废弃阶段直接或间接的产生了不同程度的碳排放；
2、目前对电缆支架的研究主要集中在力学性能、涡流损耗和经济成本，但是未考虑电缆支架，缺乏电缆支架的碳排放，导致计算数据不准确。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电缆支架全生命周期碳排放计算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的不便于精确计算出电缆支架在全寿命中的碳排放的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电缆支架全生命周期碳排放计算方法，包括以下步骤：
3、s1：建立电缆支架全生命周期碳排放核算模型；确定碳排放系统核算边界；包括原料获取阶段的碳排放、加工生产阶段的碳排放、运输阶段的碳排放、使用阶段的碳排放以及废弃阶段的碳排放；确定各个阶段的碳排放因子；
5、电缆支架碳排放活动数据包括：电缆支架总耗材质量、电缆支架涡流损耗电量；计算电缆支架总耗材质量；
6、电缆支架全生命周期消耗的总钢铁质量计算公式为：
7、ad钢铁＝ρ×v×num×(1+ts)×10-3
8、式中，ad钢铁为电缆支架消耗的总钢铁质量，t；ρ为材料密度，kg/m3，v为支架的体积，m3，num为支架数量，ts为全生命周期内更换支架的次数；
9、ts的计算公式为:
10、ts＝[n/y]-1
11、式中，n为电缆支架的生命周期年限，a(年)，取电缆隧道的设计年限，y为电缆支架使用寿命，a，为向上取整函数。
12、y＝[(t0-t1)/d]
13、式中，t0为电缆支架截面的初始厚度，t1为电缆支架的发生破坏的截面厚度，mm，d为腐蚀速率，mm/a，[]为向下取整函数；
14、计算电缆支架涡流损耗电量；
15、电缆支架全生命周期消耗的涡流损耗电量计算公式为：
16、ad涡流损耗电量＝ploss×num×8760×n×10-6
17、式中，ploss为涡流损耗功率，w，num为支架数量，8760为一年的运行时长，n为电缆支架的全生命周期年限，取电缆隧道设计年限；
18、时谐场中，单个电缆支架上的涡流损耗功率ploss(w)计算公式为：
19、
20、式中，ω为支架区域，σ为材料的电导率，为电流密度模；
21、s3：将电缆支架全生命周期阶段的基础数据输入至碳排放计算模型中，得到各阶段的碳排放量；
22、s4、汇总各阶段碳排放量得到电缆支架全生命周期的碳排放总量；
23、s5、计算单位面积碳排放强度和平均每年碳排放强度。
24、作为本专利技术的一种技术方案，原料获取阶段的碳排放包括铁矿石、石灰石和白云石等原料的开采所产生的碳排放，以及大宗物料运输到钢铁生产厂的碳排放；加工生产阶段的碳排放包括生产钢铁所需能源的燃烧、工艺过程、以及外购电力和热力的碳排放；运输阶段的碳排放是指钢铁运输到工程项目中交通工具产生的碳排放；使用阶段的碳排放包括电缆支架涡流损耗电量折算的间接碳排放；废弃阶段的碳排放包括废钢铁从产生地运输到废钢铁加工厂能源燃烧的碳排放，以及废钢剪切加工过程中设备运行所消耗的电量的碳排放。
25、作为本专利技术的一种技术方案，电缆支架全生命周期碳排放计算公式为：
26、emissions＝ad×ef
27、原料获取、加工生产、运输、废弃阶段的碳排放计算公式为：
28、
29、
30、
31、
32、式中，α表示原材料种类，oj表示原材料碳排放因子，mj表示原料消耗量，μ表示大宗物料运输方式，aji表示第j类物料用i种运输方式的运输距离，mji表示第j类物料用i种运输方式的运输量，di表示所选运输工具的碳排放因子，t为空车修正系数，取1.67；n表示化石能源种类，ej、fj分别表示能源j的用量和碳排放因子，β表示熔剂种类，uj、vj分别表示溶剂j的用量和对应溶剂的碳排放因子，b表示粗钢产量，b表示固碳产品的碳排放因子，h电、h电分别表示外购电量和电量碳排放因子，h电、h电分别表示外购热量和热量碳排放因子；γ表示运输方式类别，gi、ji、di分别表示第i类运输方式钢材运输量、运输距离和所选运输方式的碳排放因子；mi、ki分别表示第i类运输方式废钢运输量和对应的运输距离，m为废钢量，p电、h电分别表示加工废钢消耗的电量和电量碳排放因子。
33、作为本专利技术的一种技术方案，在精度要求不高时，近似认为每吨钢铁在原料获取、加工生产、运输、废弃过程中的碳排放量是相同的，因此可选取钢铁行业的碳排放强度作为碳排放因子，单位为tco2/t钢铁；碳排放强度计算公式为：
34、efk＝ek/钢产量
35、式中，k分别表示原料获取、加工生产、运输、废弃阶段；
36、简化后，原料获取、加工生产、运输、废弃阶段的碳排放计算公式为：
37、e原料获取＝ad钢铁×ef原料获取
38、e加工生产＝ad钢铁×ef加工生产
39、e运输＝ad钢铁×ef运输
40、e废弃＝ad钢铁×ef废弃
41、式中，ad钢铁为钢铁的消耗量，t，ef原料、ef加工、ef运输、ef废弃分别为钢铁原材料获取阶段、加工阶段、运输阶段、废弃阶段的碳排放强度，tco2/t钢铁；
42、使用阶段的碳排放计算公式为：
43、e使用＝ad涡流损耗电量×ef电
44、式中，ad涡流损耗电量为支架涡流损耗的总电量，单位为mwh，ef电为电量碳排放因子，tco2/mwh；
45、电缆支架生命周期碳排放核算模型为：
46、elc＝e原料获取+e加工生产+e运输+e使用+e废弃
47、式中，elc为全生命周期碳排放量，tco2，右式分别为原料获取、加工生产、运输、使用、废弃阶段的碳排放量，tco2。
48、作为本专利技术的一种技术方案，电缆支架结构力学有限元分析的计算公式为：
49、
50、式中，σe为mises应力，是一个标量，σ1、σ2、σ3分别为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，原料获取阶段的碳排放包括铁矿石、石灰石和白云石等原料的开采所产生的碳排放，以及大宗物料运输到钢铁生产厂的碳排放；加工生产阶段的碳排放包括生产钢铁所需能源的燃烧、工艺过程、以及外购电力和热力的碳排放；运输阶段的碳排放是指钢铁运输到工程项目中交通工具产生的碳排放；使用阶段的碳排放包括电缆支架涡流损耗电量折算的间接碳排放；废弃阶段的碳排放包括废钢铁从产生地运输到废钢铁加工厂能源燃烧的碳排放，以及废钢剪切加工过程中设备运行所消耗的电量的碳排放。
3.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，电缆支架全生命周期碳排放计算公式为：
4.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，在精度要求不高时，近似认为每吨钢铁在原料获取、加工生产、运输、废弃过程中的碳排放量是相同的，因此可选取钢铁行业的碳排放强度作为碳排放因子，单位为tCO2/t钢铁。
5.根据权利要求4所述
6.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，电缆支架全生命周期消耗的总钢铁质量计算公式为：
7.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，电缆支架全生命周期消耗的涡流损耗电量计算公式为：
8.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，为了得到电缆支架发生破坏的截面厚度，需要对电缆支架进行结构力学有限元分析，电缆支架结构力学有限元分析的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，为了得到支架在大气中的腐蚀速率，需要对电缆支架材料进行电化学腐蚀特性分析，大气腐蚀速率取决于金属表面电解液膜中的电化学反应，大气腐蚀与温度、湿度以及大气污染物中的SO2和Cl-有关。
10.根据权利要求9所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，电缆支架电化学腐蚀特性分析的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，原料获取阶段的碳排放包括铁矿石、石灰石和白云石等原料的开采所产生的碳排放，以及大宗物料运输到钢铁生产厂的碳排放；加工生产阶段的碳排放包括生产钢铁所需能源的燃烧、工艺过程、以及外购电力和热力的碳排放；运输阶段的碳排放是指钢铁运输到工程项目中交通工具产生的碳排放；使用阶段的碳排放包括电缆支架涡流损耗电量折算的间接碳排放；废弃阶段的碳排放包括废钢铁从产生地运输到废钢铁加工厂能源燃烧的碳排放，以及废钢剪切加工过程中设备运行所消耗的电量的碳排放。
3.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，电缆支架全生命周期碳排放计算公式为：
4.根据权利要求1所述的电缆支架全生命周期碳排放计算方法，其特征在于，在精度要求不高时，近似认为每吨钢铁在原料获取、加工生产、运输、废弃过程中的碳排放量是相同的，因此可选取钢铁行业的碳排放强度作为碳排放因子，单位为tco2/t钢铁。...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭垚，张立群，魏占宁，袁建新，董广广，刘增炜，孙青松，陈永旺，张宇娇，黄雄峰，李宏松，
申请(专利权)人：河北电力工程监理有限公司，
类型：发明
国别省市：
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