基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法技术

本发明专利技术公开了基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法，涉及二氧化碳排放核算方法技术领域，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳排放核算方法
，具体为基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法
。

技术介绍

[0002]电力基础设施是社会经济发展的基础，电力行业是最大的二氧化碳排放源，
2019
年电力行业碳排放占全球人为排放量的
37
％，其在能源经济体系和气候变化中的作用至关重要
。
如今持续增大的净零碳排放的压力和不断增长的火电行业矛盾日益加剧
。1990
年至
2010
年，全球电力部门的化石燃料燃烧进行了前所未有的扩张，全球化石能源产量增长了
94
％
。
在气候变化背景下，电力基础设施在未来几十年内将面临剧烈低碳转型挑战
。
因此，迫切需要依据区域特征，基于燃料类型的发电机组层面的二氧化碳排放核算方法
。
然而，目前的电力行业的二氧化碳排放计算方法大多局限于国家层面或极个别具有特定工艺的假设工厂
。
鉴于世界范围内电力行业燃料类型和发展阶段的空间差异，这样的电力行业的二氧化碳排放核算方法将产生很大的不确定性，无法推广，不足以支持全球化电力行业精准碳减排工作
。
因此，迫切需要依据区域特征，基于发电机组燃料类型的厂级层面的二氧化碳排放核算方法
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法，解决了
技术介绍
中所提出的问题
。
[0004]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法，包括以下步骤：
[0005]S1
：基础数据采集，包括采集发电机组数据及电力行业数据，获取所述发电机组数据及电力行业数据后，需要对所述数据进行预处理；
[0006]S2
：利用降尺度手段，根据国家级发电量估算基于机组的发电数据，国家级发电量数据来自各国电网运营商
、IEA、BP
世界能源统计评论；发电量由装机容量和年运行小时数决定，其中机组年发电量通过从
eGRID
和
ICPD
的区域数据库中收集机组年运行小时数信息
(
即容量因子
)
，再根据数据可用性将其应用于其他年份，对于区域数据库中未包含的其余发电机组，简化假设燃烧相同燃料
(65
种燃料类型
)
的发电机组的年运行小时数在国家层面是一致的，最终使用公式
(1)
计算单位级发电量；
[0007]S3
：以电力行业年度燃料消耗数据作为基准，以国家或地区为单位，按照所述发电机组的发电量与电力效率比值对国家级燃料消耗数据进行分配，进一步估算各发电机组年度活动水平数据即机组级的燃料消耗量；对于电力效率，首先采用现有数据库中基于机组的电力效率信息，当现有数据库无法提供剩余发电机组的详细燃料消耗信息
(
即电力效率
)
时，使用上述的开发函数估算发电机组装机容量与不同燃料类型的电力效率之间的非线性关系，最终根据国家级燃料消耗估算无法获得的机组级燃料消耗年度活动水平数据；
[0008]S4
：
CO2
排放因子根据
《
气候公约
》、
政府间气候变化专门委员会
(IPCC
，
2006
年
)
的指南使用公式
(3)
进行量化；
[0009](3)
[0010]其中代表
CO2排放因子，单位为
g/kg
；
CA
代表碳含量，单位为
kg
‑
C/GJ
；
O
代表碳氧化因子；
44/12
是
CO2与碳的分子量比；代表固体和液体燃料的热值，单位为
kJ/g
，气体燃料的单位为
kJ/m3，
j、k
和
m
分别代表燃料类型
、
国家和运行年份；在本方法中，假设碳氧化因子为1，碳含量数据来自
IPCC
指南，每种燃料类型和国家的热值来自
IEA
；
[0011]S5
：采用排放因子方法，利用步骤
S4
中获得的不同国家的分燃料类型的燃料燃烧碳排放因子数据，以及步骤
S3
中获得的发电机组年度活动水平数据，获得基于燃料类型
、
高精度的全球发电机组二氧化碳排放数据；发电机组二氧化碳排放主要包含燃料燃烧排放部分，各发电机组的燃料燃烧碳排放量计算方式如下：
[0012](4)
[0013]其中，
E
代表每个发电机组的
CO2排放量
(
单位为
kg)
；
A
代表每个发电机组的燃料消耗量
(
固体或液体燃烧类型单位为
kg
，燃气燃料类型单位为
m3)
，
EF
代表各国家特定能源相关的
CO2排放因子
(t CO2/t
燃料消耗
)
；
i、j、k、m
分别代表发电机组
、
燃料类型
、
所在国家和年份；
[0014]S6
：按照上述各步骤，计算出基于燃料类型的高精度
、
高覆盖的全球发电机组二氧化碳排放量，依据全球发电机组的二氧化碳排放量，提炼出国家
、
区域
、
全球不同空间尺度的发电机组二氧化碳排放强度
、
空间分布
、
年龄结构等特征，明确发电机组的运营特征与其二氧化碳排放之间的联系，提供精确到工厂层面的全球发电机组产能和相关二氧化碳排放的详细情况
。
[0015]优选的，所述
S2
中公式
(1)
为：
[0016](1)
[0017]其中，
G
代表发电量；
C
代表发电机组的装机容量；
T
代表年运行小时数；代表各发电机组按运营年份和退役年份确定的运行状态，如果正在运行，＝1；否则，＝0；
i、j、k、m
分别代表发电机组
、
燃料类型
、
所在国家
、
年份
。
[0018]优选的，所述
S3
中，对于国家级燃料消耗数据，首先从各国官方能源平衡表获取国家级用于发电的燃料消耗数据，当各国官方能源平衡表数据缺失时，从
IEA
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：基础数据采集，包括采集发电机组数据及电力行业数据，获取所述发电机组数据及电力行业数据后，需要对所述数据进行预处理；
S2
：利用降尺度手段，根据国家级发电量估算基于机组的发电数据，国家级发电量数据来自各国电网运营商
、IEA、BP
世界能源统计评论；发电量由装机容量和年运行小时数决定，其中机组年发电量通过从
eGRID
和
ICPD
的区域数据库中收集机组年运行小时数信息
(
即容量因子
)
，再根据数据可用性将其应用于其他年份，对于区域数据库中未包含的其余发电机组，简化假设燃烧相同燃料
(65
种燃料类型
)
的发电机组的年运行小时数在国家层面是一致的，最终使用公式
(1)
计算单位级发电量；
S3
：以电力行业年度燃料消耗数据作为基准，以国家或地区为单位，按照所述发电机组的发电量与电力效率比值对国家级燃料消耗数据进行分配，进一步估算各发电机组年度活动水平数据即机组级的燃料消耗量；对于电力效率，首先采用现有数据库中基于机组的电力效率信息，当现有数据库无法提供剩余发电机组的详细燃料消耗信息
(
即电力效率
)
时，使用上述的开发函数估算发电机组装机容量与不同燃料类型的电力效率之间的非线性关系，最终根据国家级燃料消耗估算无法获得的机组级燃料消耗年度活动水平数据；
S4
：
CO2
排放因子根据
《
气候公约
》、
政府间气候变化专门委员会
(IPCC
，
2006
年
)
的指南使用公式
(3)
进行量化；
(3)
其中代表
CO2排放因子，单位为
g/kg
；
CA
代表碳含量，单位为
kg
‑
C/GJ
；
O
代表碳氧化因子；
44/12
是
CO2与碳的分子量比；代表固体和液体燃料的热值，单位为
kJ/g
，气体燃料的单位为
kJ/m3，
j、k
和
m
分别代表燃料类型
、
国家和运行年份；在本方法中，假设碳氧化因子为1，碳含量数据来自
IPCC
指南，每种燃料类型和国家的热值来自
IEA
；
S5
：采用排放因子方法，利用步骤
S4
中获得的不同国家的分燃料类型的燃料燃烧碳排放因子数据，以及步骤
S3
中获得的发电机组年度活动水平数据，获得基于燃料类型
、
高精度的全球发电机组二氧化碳排放数据；发电机组二氧化碳排放主要包含燃料燃烧排放部分，各发电机组的燃料燃烧碳排放量计算方式如下：
(4)
其中，
E
代表每个发电机组的
CO2排放量
(
单位为
kg)
；
A
代表每个发电机组的燃料消耗量
(
固体或液体燃烧类型单位为
kg
，燃气燃料类型单位为
m3)
，
EF
代表各国家特定能源相关的
CO2排放因子
(t CO2/t
燃料消耗
)
；
i、j、k、m
分别代表发电机组
、
燃料类型
、
所在国家和年份；
S6
：按照上述各步骤，计算出基于燃料类型的高精度
、
高覆盖的全球发电机组二氧化碳排放量，依据全球发电机组的二氧化碳排放量，提炼出国家
、
区域
、
全球不同空间尺度的发电机组二氧化碳排放强度
、
空间分布
、
年龄结构等特征，明确发电机组的运营特征与其二氧化碳排放之间的联系，提供精确到工厂层面的全球发电机组产能和相关二氧化碳排放的详细情况
。2.
根据权利要求1所述基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法，其特征在于：所述
S2
中公式
(1)
为：
(1)
其中，
G
代表发电量；
C
代表发电机组的装机容量；
T
代表年运行小时数；代表各发电机组按运营年份和退役年份确定的运行状态，如果正在运行，＝1；否则，＝0；
i、j、k、m
分别代表发电机组
、
燃料类型
、
所在国家
、
年份
。3.
根据权利要求1所述基于发电机组层面的全球电力行业二氧化碳排放核算方法，其特征在于：所述
S3
中，对于国家级燃料消耗数据，首先从各国官方能源平衡表获取国家级用于发电的燃料消耗数据，当各国官方能源平衡表数据缺失时，从
...

【专利技术属性】
技术研发人员：关大博，温全，
申请(专利权)人：关大博，
类型：发明
国别省市：