一种基于生命周期评估的需求响应碳减排量计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)的需求响应碳减排量计算方法。所述方法包括：确定基于LCA的电力系统碳排放系统边界和传导路径；结合需求响应在用户侧、发电侧以及电网侧所产生的影响，以及电力系统建设和运行阶段各不同因素的影响，根据所确定的电力系统碳排放传导路径计算基于LCA的需求响应碳减排量。本发明专利技术所提方法能够带动电网实施需求响应的积极性，提高电力系统的整体社会经济效益，并促进电力行业进一步参与碳交易市场，提高碳交易市场活性。提高碳交易市场活性。提高碳交易市场活性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生命周期评估的需求响应碳减排量计算方法


[0001]本专利技术涉及碳减排与需求响应的
，更具体地，涉及一种基于生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)的需求响应碳减排量计算方法，可应用于计算需求响应过程中实现的碳减排量及可以转化成的中国核证自愿减排量 (Chinese Certified Emission Reduction,CCER)。

技术介绍

[0002]随着全球范围内温室气体排放量的不断增加和气温的持续上升，节能减排的重要性日益凸显。电力行业作为中国最大的碳排放行业，其碳排放量占全国总量的40％以上，而目前电力系统中的有效措施种类还较少，例如碳捕获技术、储能技术和清洁能源等，尚无法满足当前的节能减排需要。需求响应作为实现电力系统平衡的重要方法，能够减少线路网损、降低发电厂标准煤耗和延缓电网改造升级，在节能减排和提高社会经济效益等方面有着较大的潜力。而LCA是指对某一项目或系统全生命周期内的输入和输出及其对环境所产生的影响所进行的一系列统计与评估活动，涵盖了从项目建设初期多种原材料生产加工到项目寿命结束不同废弃物回收处理的各类相关因素。利用LCA可以实现对需求响应过程中所产生环境效益的分析，并且有效计算需求响应过程中的碳排放量，更有助于量化需求响应所能实现的CCER。

技术实现思路

[0003]本专利技术为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种基于生命周期评估的需求响应碳减排量计算方法，尤其是应用于碳减排与需求响应领域，能够有效计算需求响应减排量，带动电网实施需求响应的积极性，提高电力系统的整体社会经济效益，并促进电力行业进一步参与碳交易市场，提高碳交易市场活性。
[0004]本专利技术采用以下的技术方案：
[0005]确定基于LCA的电力系统碳排放系统边界和传导路径；
[0006]结合需求响应在用户侧、发电侧以及电网侧所产生的影响，以及电力系统建设和运行阶段各不同因素的影响，根据所确定的电力系统碳排放传导路径，计算基于LCA的需求响应碳减排量。
[0007]具体的，确定基于LCA的电力系统碳排放系统边界和传导路径，包括：
[0008]该方法首先基于LCA确定了电力系统碳排放的系统边界，即能源输入和碳排放输出等项目与电力系统之间的边界。电力系统的全生命周期可以分为原材料开采与加工、运输、建设及运行阶段这四部分，其中，原材料开采与加工阶段是指利用电能或燃料对电力系统中的建材进行开采与加工。运输阶段是通过公路、铁路或水路等交通工具将加工完毕的材料运输到建设地点。电力系统中设备建材组装与进一步的加工集中在建设阶段。运行阶段包含了机组正常运行、检修维护和各类故障处理等。上述电力系统生命周期中的四个阶段中都存在电能或燃料的输入，并都会输出二氧化碳等温室气体，由于电力行业体量庞大，
因此其对环境的影响也不容忽视，存在着节能减排迫切要求。
[0009]为了进一步明确电力系统中碳排放量的计算方法，本专利技术提出基于LCA的电力系统碳排放传导路径。根据电力系统中不同项目之间的碳排放量从属关系，将传导路径设为逐级传递的四层。其中，第一层是电力系统总体碳排放量，也是该传导路径的最终目标。电力系统是由发电厂、电网以及用户所组成的整体，由于用户作为终端用电单位，在用电过程中本身不产生碳排放量，因此，第二层可以分成电网总体碳排放量与发电厂总体碳排放量两项。第三层则可以分成电力系统建设和运行两个部分。对于电网而言，其在运行阶段不直接产生碳排放量，因而不存在相应的碳排放传导关系。第四层则包含了材料开采加工、材料运输、化石能源燃烧和电能损耗这四项直接产生碳排放量的行为。
[0010]进一步的，分析需求响应在用户侧、发电侧以及电网侧所产生的影响，包括：
[0011]计算需求响应在用户侧、发电侧以及电网侧产生的环境效益，可根据降低发电侧能耗、降低电网损耗和延缓电网改造升级三点进行计算。目前发电侧的调峰机组多为火力燃煤机组，且燃煤机组对于因出力变化而导致的能耗变化较为明显，因此将发电侧的能耗降低等效为火力燃煤机组的能耗降低。电网主要涵盖了输电线路和变电站等设施，所以进一步将电网损耗分为输电线路损耗和变电站损耗两项。延缓电网改造升级是指需求响应在延缓变电站、储能以及调峰或备用机组等电力系统设备建设方面所能实现的效益。
[0012]进一步的，计及电力系统建设和运行阶段各不同因素的影响，根据电力系统碳排放传导路径提出基于LCA的需求响应碳减排量计算方法，包括：
[0013]对需求响应碳减排量的计算，实质上就是对需求响应前后的电力系统碳排放量差值进行计算，而根据电力系统碳排放传导路径，可以将电力系统总体碳排放量S1表示为：
[0014]S1＝S2+S3＝S4+S5[0015]＝(S
6c
+S
7c
+S
9c
)+(S
6o
+S
7o
+S
8o
+S
9o
)
[0016]式中，S1、S2、S3、S4和S5分别为需求响应前(即基准情况下)的电力系统总体、电网、发电厂、建设和运行碳排放量；S
6c
、S
7c
和S
9c
分别为电力系统建设阶段的材料加工、材料运输和电能损耗碳排放量；S
6o
、S
7o
、S
8o
和S
9o
分别为电力系统运行阶段的材料加工、材料运输、化石能源燃烧和电能损耗碳排放量；
[0017]因此，需求响应碳减排量E
re
可以表示为：
[0018]E
re
＝ΔS1＝S1‑
S1'＝ΔS4+ΔS5[0019]＝(S4‑
S'4)+(S5‑
S5')
[0020]式中，S1'、S'4和S5'分别为需求响应后的电力系统总体、建设和运行碳排放量。ΔS1、ΔS4和ΔS5分别为需求响应中总体、建设和运行碳减排量的碳减排量。
[0021]ΔS4为需求响应在减缓电网改造升级方面所实现的碳减排量，主要由延缓发电机组、变电站等电力系统设备建设所带来的碳减排量组成，其表达式为：
[0022]ΔS4＝ΔS
6c
+ΔS
7c
+ΔS
9c
[0023]式中，ΔS
6c
、ΔS
7c
和ΔS
9c
分别表示在电力系统建设阶段中材料加工、材料运输和电能损耗这三个过程的碳减排量。
[0024]该方法采用材料碳排放因子的形式来表示在建设和运输阶段中的碳排放量，并综合考虑了年均综合能耗下降对需求响应建设阶段碳减排量的影响，即：
[0025][0026][0027]式中，E
m
和I
m
分别为电力系统中设施e的种类及其建设过程中所需材料i的种类；M
ie
为设施e中所耗费的材料i的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)的需求响应碳减排量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：确定基于LCA的电力系统碳排放系统边界和传导路径；结合需求响应在用户侧、发电侧以及电网侧所产生的影响，以及电力系统建设和运行阶段各不同因素的影响，根据所确定的电力系统碳排放传导路径，计算基于LCA的需求响应碳减排量。2.根据权利要求1所述的基于生命周期评估的需求响应碳减排量计算方法，其特征在于：电力系统的全生命周期分为原材料开采与加工、运输、建设及运行阶段四部分，上述电力系统生命周期中的四个阶段中都存在电能或燃料的输入，并都会输出二氧化碳等温室气体；根据电力系统中不同项目之间的碳排放量从属关系，将传导路径设置成逐级传递的四层；其中，第一层是电力系统总体碳排放量，也是该传导路径的最终目标；电力系统是由发电厂、电网以及用户所组成的整体，由于用户作为终端用电单位，在用电过程中本身不产生碳排放量，因此，将第二层分成电网总体碳排放量与发电厂总体碳排放量两项；第三层则分成电力系统建设和运行两个部分，对于电网而言，其在运行阶段不直接产生碳排放量，因而不存在相应的碳排放传导关系；第四层为材料开采加工、材料运输、化石能源燃烧和电能损耗这四项直接产生碳排放量的行为。3.根据权利要求1所述的基于生命周期评估的需求响应碳减排量计算方法，其特征在于：结合需求响应对用户侧、发电侧以及电网侧的影响，包括：计算发电侧能耗降低、电网损耗降低和延缓电网改造升级；其中，将发电侧的能耗降低等效为火力燃煤机组的能耗降低，将电网损耗分为输电线路损耗和变电站损耗两项，延缓电网改造升级是指需求响应在延缓电力系统设备建设方面所能实现的效益。4.根据权利要求1所述的基于生命周期评估的需求响应碳减排量计算方法，其特征在于，所述计算基于LCA的需求响应碳减排量，具体包括：对需求响应碳减排量的计算，实质上就是对需求响应前后的电力系统碳排放量差值进行计算，而根据电力系统碳排放传导路径，可以将电力系统总体碳排放量S1表示为：S1＝S2+S3＝S4+S5＝(S
6c
+S
7c
+S
9c
)+(S
6o
+S
7o
+S
8o
+S
9o
)式中，S1、S2、S3、S4和S5分别为需求响应前(即基准情况下)的电力系统总体、电网、发电厂、建设和运行碳排放量；S
6c
、S
7c
和S
9c
分别为电力系统建设阶段的材料加工、材料运输和电能损耗碳排放量；S
6o
、S
7o
、S
8o
和S
9o
分别为电力系统运行阶段的材料加工、材料运输、化石能源燃烧和电能损耗碳排放量；因此，需求响应碳减排量E
re
可以表示为：E
re
＝ΔS1＝S1‑
S
′1＝ΔS4+ΔS5＝(S4‑
S'4)+(S5‑
S
′5)式中，S
′1、S'4和S
′5分别为需求响应后的电力系统总体、建设和运行碳排放量，ΔS1、ΔS4和ΔS5分别为需求响应中总体、建设和运行碳减排量的碳减排量；ΔS4为需求响应在减缓电网改造升级方面所实现的碳减排量，主要由延缓发电机组、变

【专利技术属性】
技术研发人员：林振智，周高锋，章天晗，颜拥，邱伟强，周自强，韩嘉佳，孙歆，姚影，吕挺，杨莉，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：