一种四维四分的企业碳计量与分析方法技术

本发明专利技术公开了一种四维四分的企业碳计量与评价方法，从时间、空间、效率、成本四个维度组织企业碳排放数据的标准化计量，并从设备空间、拓扑空间、可调空间、减排空间四个方面进行企业用能碳排放的精细化分析。旨在通过建立标准化企业碳排放计量与分析体系，明确企业碳排放用能的边界，为国家开展碳排放评价、审计，企业合理开展技术改造、用能结构优化，降低社会碳排放水平提供理论支撑。碳排放水平提供理论支撑。碳排放水平提供理论支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种四维四分的企业碳计量与分析方法


[0001]本专利技术涉及电力系统及其自动化
，具体涉及一种四维四分的企业碳计量与分析方法。

技术介绍

[0002]2018年联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发文指出，全球升温控制在1.5℃范围内，才能避免因气候变化带来的大量损失和风险。要实现上述目标须在本世纪中叶实现全球范围内净零碳排放，即碳中和。作为化石燃料消耗的主要部分，电力系统碳排放占能源系统总排放的约37％，其低碳化转型具有十分重要的意义。
[0003]目前，世界各国政府都在加强对用户侧碳排放的统计，提出了包括居民、商业楼宇、大型能耗企业等领域的碳排放计量标准和统计原则，主要包括宏观统计法和全寿命周期法等。典型的代表包括IPCC发布的《IPCC》《IPCC国家温室气体清单》、ISO
‑
14064和ISO
‑
14067系列。
[0004]已有的用能计量方法较少考虑负荷的时序特征，并且侧重于对统计结果数量的评价和统计，较少考虑碳排放质量、成本和价值等因素，在制定节能策略时往往不区分负荷节能的代价，在精细化计量与分析方面存在不足。

技术实现思路

[0005]为了解决或部分解决相关技术中存在的问题，本专利技术提供了一种四维四分的企业碳计量与分析方法，从时间、空间、效率、成本四个维度组织企业碳排放数据的标准化计量(四维)，并从设备空间、拓扑空间、可调空间、减排空间四个方面进行企业用能碳排放的精细化分析(四分)。旨在通过建立标准化企业碳排放计量与分析体系，明确企业碳排放用能的边界，为国家开展碳排放评价、审计，企业合理开展技术改造、用能结构优化，降低社会碳排放水平提供理论支撑。
[0006]本专利技术提供了一种四维四分的企业碳计量与分析方法，包括：
[0007]梳理能源系统拓扑结构，采集关口电表、企业内部各环节能耗的时序特征；
[0008]基于地区政府碳排放计量规则，对企业碳排放总量进行计算；
[0009]企业能源系统碳排放水平四维指标计算；
[0010]从设备空间、拓扑空间、可调空间、减排空间四个方面进行企业用能碳排放的分析；
[0011]以边际减排成本最小为目标制定减排实施建议路径。
[0012]可选地，所述梳理能源系统拓扑结构，采集关口电表、企业内部各环节能耗的时序特征，包括：
[0013]企业用能结构为ψ，其中包含M种能源类型，N个用能设备，则能源系统和关口表采集的不同能源类型的时序特征为：
[0014][0015]式中，G为能源系统中供给侧电源集合，B为企业内部能源系统的支路，R为支路与用能设备的连接关系，R
m
为第m种能源系统的连接关系综合，由该能源类型中N
m
个负荷节点和B
m
条支路安装给定的拓扑结构f
R
组成；由M定义可知，这种关系存在M种；Q
M,N
(T)为研究周期T内第m种能源中第n个用能设备的负荷时序特征，单位为焦耳(J)；E
m,n
(t)为t时段设备的能耗。
[0016]可选地，所述基于地区政府碳排放计量规则，对企业碳排放总量进行计算，包括：
[0017]第m中能源类型的计量方法为H
m
，则企业总体碳排放量为：
[0018][0019]式中，Γ
i
为第i种能源类型的总碳排放量；由N个设备时序特征通过评价方法H计算得到；其中电力负荷的碳排放H
e
评价方法需要考虑大电网消纳负荷ω
out
和本地新能源消纳负荷ω
in
碳排放，以负荷对新能源消纳贡献为标准分别评价得到；其他能源类型H
o
则由外部供给系统Q
o,in
和本地供给系统Q
o,out
共同组成；ρ
in
和ρ
out
分别为内部和外部能耗的碳排放因子。
[0020]可选地，所述企业能源系统碳排放水平四维指标计算，包括：
[0021]从时间、空间、能效、成本四个维度计算企业能源系统碳排放水平，其中时间特征一级关口表、二级装置、三级用能设备以及各馈线支路的碳排放时序特征；空间特征包括逻辑区域、物理区域碳排放指标；能效特征包括购入存储、加工转换输送分配、最终利用各环节的碳排放特征；成本则对应不同时间段碳排放经济特征。计算方法如式(3)
‑
(6)：
[0022][0023][0024][0025][0026]式中，Γ(1)、Γ(2)和Γ(3)分别为一级关口总表、二级装置、三级用能设备的碳排放量，计算方法如式(2)，H
i,j
表示第j个装置的i种能源碳排放评价方法，Q
i,j
(2)为对应的二级装置时序特征；H
i,j,k
为第j个装置的第i种能源的第k个设备的碳排放评价方法，Q
i,j,k
(3)为对应的三级用能设备；Γ
L
(α)和Γ
P
(α)分别为企业逻辑区域和物理区域碳排放量评价值，其中逻辑区域是指根据能源网络系统中馈线划分的区域，物理区域是指厂房、楼宇等企业划分的区域；和分别为第L
i
和P
i
片逻辑区域和物理区域的碳排放评价方法，R和S为对应的片区集合；和为片区能耗统计值。和分别为购入存储、加工转换、输送分配、最终利用四个环节碳排放与能效水平的耦合度评价值，其中购入存储对应一级能效，加工转换和输送分配对应二级能效，最终利用对应三级能效，η
g
、η
j
、η
s
和η
z
分别为购入存储、加工转换、输送分配、最终利用四个环节的能源转换效率；γ
i
为第i种能源碳排放与能源成本的耦合度评价值，其中C
i,g
(t)和Q
i,g
(t)分别为第i种能源中第g个对象t时段的能源成本和用能量。
[0027]可选地，所述从设备空间、拓扑空间、可调空间、减排空间四个方面进行企业用能碳排放的分析，包括：
[0028]基于四维指标的统计值，采用自下而上的方法对企业碳排放水平进行分析与评价。其中，设备空间主要分析其碳排放在总体碳排放中的占比，与同类设备相比，其碳排放
‑
成本评价水平的优劣度等；拓扑空间主要分析区域碳排放
‑
能效水平与同类能源系统相比的先进值；可调空间在考虑用能设备时序灵活性基础上，评价其总碳排放的变化区间；减排空间则是在最低用能需求约束条件下，企业理论最大的减排潜力值；
[0029][0030][0031][0032][0033]式中，θ
g
和θ
g
'分别为第g个用能设备碳排放成本与同行业平均水平的比值和最优水平的比值，其中γ
i,S
和γ
i,A...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四维四分的企业碳计量与分析方法，其特征在于，包括：梳理能源系统拓扑结构，采集关口电表、企业内部各环节能耗的时序特征；基于地区政府碳排放计量规则，对企业碳排放总量进行计算；企业能源系统碳排放水平四维指标计算；从设备空间、拓扑空间、可调空间、减排空间四个方面进行企业用能碳排放的分析；以边际减排成本最小为目标制定减排实施建议路径。2.如权利要求1所述的四维四分的企业碳计量与分析方法，其特征在于，所述梳理能源系统拓扑结构，采集关口电表、企业内部各环节能耗的时序特征，包括：企业用能结构为ψ，其中包含M种能源类型，N个用能设备，则能源系统和关口表采集的不同能源类型的时序特征为：式中，G为能源系统中供给侧电源集合，B为企业内部能源系统的支路，R为支路与用能设备的连接关系，R
m
为第m种能源系统的连接关系综合，由该能源类型中N
m
个负荷节点和B
m
条支路安装给定的拓扑结构f
R
组成；由M定义可知，这种关系存在M种；Q
M,N
(T)为研究周期T内第m种能源中第n个用能设备的负荷时序特征，单位为焦耳(J)；E
m,n
(t)为t时段设备的能耗。3.如权利要求1所述的四维四分的企业碳计量与分析方法，其特征在于，所述基于地区政府碳排放计量规则，对企业碳排放总量进行计算，包括：第m中能源类型的计量方法为H
m
，则企业总体碳排放量为：式中，Γ
i
为第i种能源类型的总碳排放量；由N个设备时序特征通过评价方法H计算得到；其中电力负荷的碳排放H
e
评价方法需要考虑大电网消纳负荷ω
out
和本地新能源消纳负荷ω
in
碳排放，以负荷对新能源消纳贡献为标准分别评价得到；其他能源类型H
o
则由外部供给系统Q
o,in
和本地供给系统Q
o,out
共同组成；ρ
in
和ρ
out
分别为内部和外部能耗的碳排放因子。4.如权利要求1所述的四维四分的企业碳计量与分析方法，其特征在于，所述企业能源系统碳排放水平四维指标计算，包括：从时间、空间、能效、成本四个维度计算企业能源系统碳排放水平，其中时间特征一级关口表、二级装置、三级用能设备以及各馈线支路的碳排放时序特征；空间特征包括逻辑区域、物理区域碳排放指标；能效特征包括购入存储、加工转换输送分配、最终利用各环节的碳排放特征；成本则对应不同时间段碳排放经济特征；计算方法如式(3)
‑
(6)：
式中，Γ(1)、Γ(2)和Γ(3)分别为一级关口总表、二级装置、三级用能设备的碳排放量，计算方法如式(2)，H
i,j
表示第j个装置的i种能源碳排放评价方法，Q
i,j
(2)为对应的二级装置时序特征；H
i,j,k
为第j个装置的第i种能源的第k个设备的碳排放评价方法，Q
i,j,k
(3)为对应的三级用能设备；Γ...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家晖，刘凯，夏烨峰，谢邦鹏，曹伟斌，邱名义，余建平，周欢，季鹏，田济源，刘展鹏，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：