基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法、设备和介质技术

技术编号：41223155 阅读：2 留言：0更新日期：2024-05-09 23:42

本发明专利技术公开了一种基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法、设备和介质，属于燃料电池技术领域。所述核算方法包括以下步骤，S1：确定基于全生命周期的燃料电池碳排放核算边界；S2：分析燃料电池全生命周期中所有环节，确定碳排放源；S3：确定每一环节碳排放的核算方法；S4：构建燃料电池全生命周期的碳排放核算模型；S5：利用碳排放核算模型和碳排放源数据，计算碳排放量。本发明专利技术基于生命周期评价的概念，提出了一套详细完整的燃料电池CO<subgt;2</subgt;排放边界和排放源清单，以及碳排放的核算方法，可以科学、客观、综合的核算燃料电池全生命周期的碳排放量，帮助企业分析碳排放源，定量测算碳排放强度。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法、设备和介质。

技术介绍

1、燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置，燃料电池类型包含碱性燃料电池(afc)、固体氧化物燃料电池(sofc)、磷酸燃料电池(pafc)和质子交换膜电池(pemfc)等，燃料电池有发电效率高、噪音低、比能量高、燃料范围广、负荷调节灵活、可靠性高、易于建设以及对环境污染小等优点。且燃料电池可广泛应用于汽车、列车等交通工具以及固定电站等方面，燃料电池相比于传统的火力发电，对环境的污染程度更低，正因如此，在发电企业估算碳排放量时常常忽略燃料电池的影响。

2、1990年，由国际环境毒理学与化学学会(setac)首次主持召开了有关生命周期评价的国际研讨会，在该次会议上首次提出了生命周期评价(lifecycle assessment，lca)的概念。一种产品从原料开采开始，经过原料加工、产品制造、产品包装、运输和销售，然后由消费者使用、回用和维修，最终再循环或作为废弃物处理和处置，这一整个过程称为产品的生命周期。而关于燃料电池碳排放的核算，在现有已公开的文献或者相关的研究非常少，没有一套完整的能够对燃料电池全生命周期碳排放量进行核算的方法，缺乏相应的计算标准。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法、设备和介质，基于生命周期评价的概念，提出了一套详细完整的燃料电池co2排放边界和排放源清单，以及碳排放的核算方法。</p>

2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：

3、基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，包括以下步骤，

4、s1：确定基于全生命周期的燃料电池碳排放核算边界；

5、s2：分析燃料电池全生命周期中所有环节，确定碳排放源；

6、s3：确定每一环节碳排放的核算方法；

7、s4：构建燃料电池全生命周期的碳排放核算模型；

8、s5：利用碳排放核算模型和碳排放源数据，计算碳排放量。

9、进一步的，步骤s1中所述的燃料电池碳排放核算边界包括建造阶段、运行阶段和退役阶段；建造阶段包括燃料电池系统制造；运行阶段包括能源开采、能源运输、燃料制备、燃料预处理和燃料电池系统发电；退役阶段包括设备拆除。

10、进一步的，步骤s2中所述的碳排放源包括上游、中游和下游，上游包括能源开采和能源运输，中游包括燃料制备、燃料预处理和燃料电池系统中设备运行，下游包括燃料电池系统中燃料电池电堆发电。

11、进一步的，步骤s2中所述的碳排放源还包括燃料电池的再利用。

12、进一步的，步骤s4中燃料电池全生命周期的碳排放核算模型为

13、e总＝e开采+e运输+e燃料+k1*e燃料制备+e系统设备+k2*e系统发电+e再利用

14、其中，e总是燃料电池co2总排放量；e开采是能源开采过程的co2排放量；e运输是能源运输过程的co2排放量；e燃料是燃料预处理过程的co2排放量；e燃料制备是燃料制备过程发生化学反应产生的co2排放量，k1是无量纲系数，用来体现模型是否考虑燃料制备时产生碳排放，取1或0；e系统设备是燃料电池系统中设备运行的co2排放量；e系统发电是燃料电池电堆发电过程的co2排放量，k2为无量纲系数，用来体现燃料电池电堆化学反应是否产生co2，取1或0；e再利用是指燃料电池寿命耗尽后，会有流过电堆但未参与反应的燃料，把这一部分燃料再次循环利用产生的二氧化碳。

15、进一步的，所述燃料电池全生命周期的碳排放核算模型可进一步的表示为

16、

17、其中，mk是能源开采量；δk是能源开采过程的co2排放因子；α是能源开采过程中发生的耗电率；ey是运输工具的燃料能耗强度；δy是运输工具燃料燃烧产生co2的排放因子；l是运输工具运输里程，i表示不同种燃料；q1是燃料预处理过程的总耗电量；λr是燃料预处理中设备耗电量占比；cr代表燃料预处理过程单位电量产生的二氧化碳；m制是燃料制备过程中燃料进料量；λ制是燃料制备过程实际参与化学反应的燃料质量在进料量的占比；η制是燃料制备过程参与反应的燃料使用效率；x制是在燃料制备过程的化学反应式中，当燃料系数为1时，生成的co2的系数；m是燃料的摩尔质量；q2是燃料电池系统中设备运行的总耗电量；λs是燃料电池系统中所有设备耗电量占比；cs代表燃料电池系统中设备运行单位电量产生的二氧化碳；m阳是燃料电池电堆发电过程燃料进料量；λ阳是燃料电池电堆发电过程实际参与化学反应的燃料质量在进料量中的占比；η阳是燃料电池电堆发电过程参与反应的燃料使用效率；x阳是在燃料电池电堆发电过程化学反应式中，当燃料系数为1时，生成的co2的系数；qz为再利用过程的产电量；λz为燃料发电效率；ct为再利用过程单位电量产生的二氧化碳。

18、进一步的，本专利技术还包括基于全生命周期的燃料电池碳排放核算设备，包括至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行如前所述的核算方法。

19、进一步的，本专利技术还包括一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行如前所述的核算方法。

20、本专利技术的有益效果是：

21、本专利技术基于全生命周期的理论思想，提出了一套完整且详细的燃料电池co2排放核算边界和排放源清单，并提供了一种基于全生命周期的燃料电池碳排放量的核算方法，可以科学、客观、综合的核算燃料电池全生命周期的碳排放量，帮助企业分析碳排放源，定量测算碳排放强度。

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【技术保护点】

1.基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤S1中所述的燃料电池碳排放核算边界包括建造阶段、运行阶段和退役阶段；建造阶段包括燃料电池系统制造；运行阶段包括能源开采、能源运输、燃料制备、燃料预处理和燃料电池系统发电；退役阶段包括设备拆除。

3.根据权利要求2所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤S2中所述的碳排放源包括上游、中游和下游，上游包括能源开采和能源运输，中游包括燃料制备、燃料预处理和燃料电池系统中设备运行，下游包括燃料电池系统中燃料电池电堆发电。

4.根据权利要求3所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤S2中所述的碳排放源还包括燃料电池的再利用。

5.根据权利要求4所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤S4中燃料电池全生命周期的碳排放核算模型为

6.根据权利要求5所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：所述燃料电池全生

7.基于全生命周期的燃料电池碳排放核算设备，其特征在于：包括至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行权利要求1-6任一项所述的核算方法。

8.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6中任一项所述的核算方法。

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【技术特征摘要】

1.基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤s1中所述的燃料电池碳排放核算边界包括建造阶段、运行阶段和退役阶段；建造阶段包括燃料电池系统制造；运行阶段包括能源开采、能源运输、燃料制备、燃料预处理和燃料电池系统发电；退役阶段包括设备拆除。

3.根据权利要求2所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤s2中所述的碳排放源包括上游、中游和下游，上游包括能源开采和能源运输，中游包括燃料制备、燃料预处理和燃料电池系统中设备运行，下游包括燃料电池系统中燃料电池电堆发电。

4.根据权利要求3所述的基于全生命周期的燃料电池碳排放核算方法，其特征在于：步骤s2中所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田兵，徐振恒，韦杰，吕前程，林跃欢，刘胜荣，张伟勋，谭泽杰，马俭，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：

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