一种基于碳足迹跟踪技术的隐形碳排放方法

技术领域

本发明涉及一种基于碳足迹跟踪技术的隐形碳排放方法，属于电力系统碳追踪领域。

背景技术

为实现低碳目标，碳排放的量化和评估十分关键。电力作为当前能源转换、传输和利用的核心，需解析碳排放各个环节的流动过程，碳追踪技术也应运而生。碳追踪技术的目标是实现碳排放的量化以及分摊。现有碳的追踪技术基于碳足迹(CEF)，其核心方法可概括如下：将碳视为电力的某个函数，然后基于电力网络中的电力流动进行汇总、传输和分配。在该过程中，碳排放来自于发电侧电力生产，目标在于知晓电力负荷侧消耗电力的碳比例，进一步地还包含传输中电力损耗中的碳比例。由于其中碳的源头为当前时刻由于电力生产导致的碳排放，因此可以称之为显性碳追踪技术。

显性碳追踪技术虽然能够完成在当前时间断面上，解析网络的碳的产生、运输和分配路径。然而，不同于普通的物流网络，电力网络依赖于大量调节装置如火电、储能等，该类调节装置的建设、运行以及控制往往也会产生碳排放，由于其不是直接来源于发电侧的能量转换，且大多数时候不会实际干扰电力网络的运行，因此其碳排放不会被显性碳追踪所所捕捉。该类遗漏的碳排放往往构成了高比例新能源的主要碳排放，如果忽略将导致高碳排放的规划和运行方案产生，对新型电力系统的建设乃至双碳目标的实现产生不利影响。

因此，为了弥补现有本专利提出了一种基于碳足迹跟踪技术的隐形碳排放方法。将其称之为隐性碳是因为其碳来源不仅来源于当前时间时刻由于发电行为产生的碳排放，还包括了因发展为当前阶段的投资建设碳排放以及为维持当前电力系统安全运行的运行碳排放。显性碳排放只完成了基于电力网络的碳溯源，本专利所提出的隐性碳追踪将进一步增加基于时序因果逻辑的溯源。所述方法对能够为电力系统低碳化机制设计提供更全面的碳排放分析手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：当前碳追踪技术无法充分量化和分摊电力系统建设、运行及控制等非直接电力转换过程中的碳排放情况。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本专利提出了一种基于碳足迹跟踪技术的隐形碳排放方法，其特点在于，在基于碳足迹(CEF)跟踪技术之外，增加了基于时序因果逻辑的碳溯源方法。

作为本发明的进一步改进，所述基于时序因果逻辑的碳溯源方法，其将针对当前电力系统规划和运行方案给出碳排放的量化及分摊方法，将其输入基于碳足迹的碳跟踪技术后得到最终的时空碳排放量化和分摊方案。

作为本发明的进一步改进，所述基于时序因果逻辑的碳溯源方法，其具体包含两个关键内容：隐性碳的量化，以及隐性碳的分摊。

作为本发明的进一步改进，所述隐性碳的量化，在发电过程的碳排放之外，其增加了为增益新能源消纳的调节设备的生产至建设过程的碳排放；

作为本发明的进一步改进，所述隐性碳的分摊，其包含了时间维度的碳分摊、旋转备用碳排放分摊、动态控制碳排放分摊、以及电碳协同的碳分摊方案修正。

作为本发明的进一步改进，所述时间维度的碳分摊，其包含因对储能等调节装置的充放电行为导致的不同时刻碳排放的关联关系，依据谁受益谁承担的原则对碳排放的结算时段进行调整，以及对生产建设过程中的碳排放按照对应设备的使用寿命进行分摊；

作为本发明的进一步改进，所述旋转备用碳排放分摊，其为应对风险故障和满足电力系统安全稳定指标，依据新能源和负荷的运行特征对化石燃料机组的潜在需求，将化石燃料机组的碳排放进行分摊；

作为本发明的进一步改进，所述的动态控制碳排放分摊，其依据储能等调节装置因为充放电等控制行为导致的寿命减少程度，将最终储能报废处理过程中的碳排放分摊到对应时段；

作为本发明的进一步改进，所述电碳协同的碳分摊方案修正，其为满足电力系统安全稳定运行对平缓峰谷差的需求，对不同时刻的碳排放成本差异进行适度平缓。

作为本发明的进一步改进，所述该基于碳足迹的碳跟踪技术，应当满足等比例分摊原则和电力潮流方程约束。

作为本发明的进一步改进，所述的时空碳排放量化和分摊方案，其描述了电力系统每个电力节点用户的用电的包含时空特征的碳排放量。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：所述技术方案可以完成在多时段的电力调度或碳排放溯源场景中，对碳的产生、运输和分配的路径进行更为精确的刻画。弥补了现有技术无法解析电力调节装置的碳排放量化与归算的不足。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是所述实施例的新能源与负荷电力曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图2示，对于一个电力系统源侧高比例替换为新能源如光伏，其某日典型新能源发电曲线及负荷曲线。假设当前场景中配备的储能容量正巧可实现从②到①的电能转移，剩余的③部分需要使用火电机组解决。假设当前场景中火电机组的最高处理正好满足③中的峰值需求。储能的建设容量为γ，储能寿命为T，t表示图中的某一时刻。火电单位出力的碳排放为β。光伏的不确定性在本实施例中量化为光伏出力与预测即图中曲线的差异的平均值，记为ζ。当前系统峰值承载力为

所述隐性碳的量化，在发电过程的碳排放之外，其增加了为增益新能源消纳的调节设备的生产至建设过程的碳排放；

在本实施例中，因为火电机组在电力系统中通常已经存在，不需要额外建设，因此其生产建设碳排放不计。储能的生产建设碳排放成本为α

所述隐性碳的分摊，其包含了时间维度的碳分摊、旋转备用碳排放分摊、动态控制碳排放分摊、以及电碳协同的碳分摊方案修正。

所述时间维度的碳传递，其包含因对储能等调节装置的充放电行为导致的不同时刻碳排放的关联关系，依据谁受益谁承担的原则对碳排放的结算时段进行调整，以及对生产建设过程中的碳排放按照对应设备的使用寿命进行分摊；

在本实施例中，按照谁受益谁承担的原则对碳排放的结算时段进行调整，其方法为：①时段的碳排放需要加上②转移到①的电力的发电过程的碳排放，由于②时段为全光伏供电，因此其发电导致的碳排放为0，因此通过该路径分摊到①处的碳排放为0；

在本实施例中，对生产建设过程中的碳排放按照对应设备的使用寿命进行分摊，其方法为：每个时刻的碳排放增加α

所述旋转备用碳排放分摊，其为应对风险故障和满足电力系统安全稳定指标，依据新能源和负荷的运行特征对化石燃料机组的潜在需求，将化石燃料机组的碳排放进行分摊；

在本实施例中，将电力系统安全稳定指标具化为失负荷率小于∈，则火电机组的开机容量为(1-∈)p

在本实施例中，考虑新能源的潜在波动性ζ，由于该波动性无法预测，通常需要预留足够的储能或火电机组来平抑，因此其需要平摊储能的调度成本，假设单位时刻单位能量的储能调度成本为h。则在②调度时刻的碳排放成本增加h(1-ζ)p

所述的动态控制碳排放分摊，其依据储能等调节装置因为充放电等控制行为导致的寿命减少程度，将最终储能报废处理过程中的碳排放分摊到对应时段；

在本实施例中，储能报废处理的碳排放为单位容量b，显性的储能调度是发生在时刻②中，因此②中的碳排放成本每个时刻增加储能调度碳成本h＝bγ/(e

所述电碳协同的碳分摊方案修正，其为满足电力系统安全稳定运行对平缓峰谷差的需求，对不同时刻的碳排放成本差异进行适度平缓。

在本实施例中，由于③时刻全为火电供给，为抑制③负荷向②过多转移导致的峰谷问题，因此将③的时刻碳排放修正为：

②的时刻碳排放修正为：

①时刻的碳排放最终为：c

①②③的碳排放作为时序碳排放量化和分摊方案输入最终基于碳足迹的碳跟踪技术。

所述该基于碳足迹的碳跟踪技术，应当满足等比例分摊原则和电力潮流方程约束。

等比例分摊原则为，对于每个电力节点，其输入的碳排放c

假设所述案例为单机三节点，且电力系统网络阻抗可以被忽略，则所述时序碳排放量化和分摊方案为发电机侧的碳排放，需要通过基于碳足迹的碳跟踪技术完成向用户侧的分摊，假设该系统三个节点用户某时刻的用电量分别为p

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。