一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法技术

一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，包括：确定火力发电厂水足迹核算的生命周期边界；确定水足迹核算指标，建立水足迹核算模型；收集蓝水足迹核算模型所需数据，形成火力发电厂各生命周期阶段的蓝水足迹物质输入清单，根据物质输入清单和消耗系数计算各阶段相应的蓝水足迹；收集灰水足迹所需数据，核算各阶段灰水足迹；根据各生命周期阶段的水足迹计算结果，加和得到火力发电厂全生命周期的各类水足迹。的各类水足迹。的各类水足迹。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法


[0001]本专利技术涉及一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，属于水足迹核算


技术介绍

[0002]水足迹是在虚拟水概念的基础上，特定人群进行消费活动或者接受服务活动时，所占用的水资源总量。区别于传统的用水指标，它本质上是把水资源的消耗过程和污染过程，整合到人类的消费活动的或服务活动中去，定性分析并定量计算出产品或服务所包含的潜在的水资源占用状况，可以认为是对水资源占用的全面评价指标。
[0003]现有的水足迹核算多集中于农业领域，对工业水足迹研究主要集中在纺织品和其他少量工业品上，例如CN113408826A专利技术了一种基于生命周期的作物生产水足迹测算方法及系统，CN114565260A专利技术了一种基于区域压力指数的水上光伏发电材料水足迹确定方法。
[0004]目前针对火力发电厂的水足迹的相关专利仅有一例，该例与火力发电厂相关的水足迹专利CN108985661A更多的侧重于计算模块、软件的搭建，而采用的水足迹计算方法较为简单，且只关注了火力发电这一单一阶段的水足迹，并未体现出上游煤炭开采和洗选、运输等阶段产生的水足迹，因此并不能完全体现出火力发电厂全生命周期的水足迹，火力发电厂水足迹核算方法仍有待于完善。
[0005]综上所述，现有技术中缺少一种能包括全生命周期的针对火力发电厂的水足迹核算方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对以上问题提出了一种将火力发电厂水足迹涉及的全生命周期纳入核算范围的方法，完善了火力发电厂的水足迹核算边界。并且通过数据库、统计年鉴、实地调研等多种途径获取数据，数据获取途径较为简便，有利于该核算方法的推广应用。
[0007]本专利技术的一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：按照贡献度大于1％的原则确定核算边界，将火力发电厂的生命周期划分为煤炭开采和洗选阶段、运输阶段、火力发电阶段3个阶段。
[0009]步骤二：建立蓝水足迹和灰水足迹核算模型；蓝水足迹中的直接蓝水足迹核算模型为：
[0010][0011]式中：W
b,d,p
为生命周期中p阶段的直接水足迹，单位m3/GJ；
[0012]为每单位产品消耗矩阵；
[0013]T
‑1为投入材料矩阵；
[0014]为直接水足迹最终需求向量。
[0015]间接蓝水足迹核算模型为：
[0016]①
首先计算直接消耗系数，建立直接消耗系数矩阵：
[0017][0018]式中：A
ij
为部门j生产单位产品对部门i产品的直接消耗系数；
[0019]X
ij
为部门生产经营中所直接耗的第i产品部门的产品或服务的数量；
[0020]X
j
为j产品部门的总投入。
[0021]②
建立完全消耗系数矩阵：
[0022]B＝(I
‑
A)
‑1[0023]式中：B为完全消耗系数矩阵；
[0024]I为单位向量。
[0025]③
核算间接蓝水足迹：
[0026]W
b,in,p
＝R(I
‑
A)
‑1y
in
,p＝1,2...n
[0027]式中：W
b,in,p
为生命周期中p阶段的间接水足迹，单位m3/GJ；
[0028]R为直接用水系数矩阵；
[0029]y
in
为间接水足迹最终需求向量。
[0030]蓝水足迹的核算模型为直接水足迹与间接水足迹相加：
[0031]W
b,p
＝W
b,d,p
+W
b,in,p
,p＝1,2...n
[0032]式中：W
b,p
为生命周期中p阶段的蓝水足迹。
[0033]灰水足迹核算模型为：
[0034][0035]W
g,p
＝max(W
g,1
,W
g,1
,...,W
g,n
)
[0036]式中：W
g,i,p
为生命周期中煤炭开采和洗选阶段或运输阶段或火力发电阶段排放废水中第i种污染物产生的灰水足迹，单位m3/GJ；
[0037]W
g,p
为生命周期中煤炭开采和洗选阶段或运输阶段或火力发电阶段的灰水足迹，单位m3/GJ；
[0038]V
p
为生命周期中煤炭开采和洗选阶段或运输阶段或火力发电阶段排放的废水量，此处所指排放的废水量是指经自有废水处理设施处理后最终排放的废水量，单位m3/GJ；
[0039]C
p
为排放废水中的污染物浓度，此处采用计算时间节点某种污染物的最高浓度，单位mg/L；
[0040]C
max
为排污地区的水域中可接受的污染物的最高浓度，此处采用受纳水体对应水质类别污染物排放限值，相应污水水质标准的限定值，单位mg/L；
[0041]C
nat
为自然水体本底污染物浓度，此处设为0mg/L。
[0042]步骤三：根据Ecoinvent数据库、参考文献、统计年鉴等获取蓝水足迹核算所需数据，输入模型通过软件计算得到蓝水足迹各生命周期阶段的物质输入清单，结合物质消耗系数计算各阶段蓝水足迹。
[0043]步骤四：根据实地调研、排放标准等获取灰水足迹核算所需数据，通过模型计算得
到各阶段灰水足迹。
[0044]步骤五：将各阶段蓝水足迹、灰水足迹相加，分别得到火力发电厂全生命周期的蓝水足迹、灰水足迹。
【附图说明】
[0045]图1是本专利技术所涉及的水足迹核算方法的流程图；
【具体实施方式】
[0046]下面将结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0047]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0048]以我国北方地区某600MW湿冷机组为例，对本专利技术所涉及的水足迹核算方法进行说明：
[0049]步骤一：按照贡献度大于1％的原则确定核算边界，确定火力发电厂水足迹核算边界包括煤炭开采和洗选、运输、火力发电3个阶段，核算时间节点为2021年。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，其特征在于，该核算方法包括以下步骤：步骤一：按照贡献度大于设置值的原则，确定火力发电厂水足迹核算的生命周期边界；步骤二：确定水足迹核算指标，区分各类水足迹下的直接水足迹和间接水足迹，建立水足迹核算模型；步骤三：通过数据库、参考文献、统计年鉴收集蓝水足迹核算模型所需数据，将数据输入模型，通过软件运行计算形成火力发电厂不同生命周期阶段的蓝水足迹物质输入清单；根据各生命周期阶段物质输入和消耗系数计算各阶段相应的蓝水足迹；步骤四：通过电厂调研、排放标准收集灰水足迹核算模型所需数据，核算不同生命周期阶段灰水足迹；步骤五：根据各生命周期阶段的水足迹计算结果，加和得到火力发电厂全生命周期的蓝水足迹和灰水足迹。2.根据权利要求1所述一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，其特征在于，在所述步骤一中，按照贡献度大于1％的原则确定核算边界，最终将火力发电厂的生命周期划分为煤炭开采和洗选阶段、运输阶段、火力发电阶段，共计三个阶段。3.根据权利要求1所述一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，其特征在于，在所述步骤二中，核算的火力发电厂水足迹指标分为蓝水足迹和灰水足迹，蓝水足迹的核算包括各阶段生产过程的水足迹即直接水足迹和供应链流程的过程水足迹即间接水足迹；灰水足迹的核算包括火力发电阶段的废水排放。4.根据权利要求1所述一种基于生命周期的火力发电厂水足迹核算方法，其特征在于，在所述步骤二中，蓝水足迹中的直接水足迹核算模型为：式中：W
b,d,p
为生命周期中p阶段的直接水足迹，单位m3/GJ；为每单位产品消耗矩阵；T
‑1为投入材料矩阵；为直接水足迹最终需求向量；蓝水足迹中的间接水足迹核算模型为：
①
首先计算直接消耗系数，建立直接消耗系数矩阵：式中：A
ij
为部门j生产单位产品对部门i产品的直接消耗系数；X
ij
为部门生产经营中所直接耗的第i产品部门的产品或服务的数量X
j
为j产品部门的总投入；
②
建立完全消耗系数矩阵：B＝(I
‑
A)
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：B为完全消耗系数矩阵；
I为单位向量；
③
计算间接蓝水足迹：W
b,in,p
＝R(I
‑
A)
‑1y
in
,p＝1,2...n
ꢀꢀꢀꢀ
(4)式中：W
b,in,p
为生命周期中p阶段的间接水足迹，单位m3/GJ；R为直接用水系数矩阵；y
in
为间接水足迹最终需求向...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸慧，韩松，倪斌，李洪峰，
申请(专利权)人：国能南京电力试验研究有限公司，
类型：发明
国别省市：