本发明公开的一种用电侧碳排放确定方法、系统、设备及介质，属于碳排放确定技术领域，包括：获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率；根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子；根据电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量。实现了对各节点碳排放量和碳排放因子的准确
1.一种用电侧碳排放确定方法，其特征在于，包括：获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率；
根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子；
根据节点处火电机组的发电功率 ，确定节点处火电机组的度电煤耗，其中：式中，wi为节点i处火电机组的度电煤耗， 为节点i处火电机组的发电功率，λ为火电机组的度电煤耗修正系数，其取值与火电机组运行状态有关；ai、bi、ci分别为节点i处火电机组的燃煤耗量特性参数；
根据各节点处火电机组的度电煤耗，确定各节点处火电机组的度电排放因子，其中：式中：EGi为节点i处火电机组的度电排放因子，μi、ηi、ξi分别为节点i处火电机组的碳捕集率、燃煤含碳率以及碳氧化率；MC、MCO2分别为碳和二氧化碳的摩尔质量，各取12g/mol、
根据电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；
其中， 为分摊网损后支路潮流比例矩阵， 为无网损的节点注入功率矩阵，由无网损的各节点注入功率构成， 为节点处发电机组的发电功率矩阵， 为与节点i相连的节点的集合；
其中， 为分摊网损后节点负荷矩阵，由分摊网损后各节点负荷构成， 为构成的对角矩阵；
根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量；
式中，EL为节点的碳排放量矩阵，由各节点的碳排放量构成，CG为发电机组的度电排放因子向量，由各节点处发电机组的度电排放因子构成；
将各节点的碳排放量除以分摊网损后各节点负荷，获得各节点的碳排放因子，具体为：其中， 为节点i的碳排放因子，ELi为节点i的碳排放量， 为分摊网损后节点i负荷。
2.如权利要求1所述的一种用电侧碳排放确定方法，其特征在于，获取电力系统调度运行数据；
根据电力系统调度运行数据，计算考虑网损时的电网潮流分布；
根据考虑网损时的电网潮流分布，确定电网中分摊网损后各节点注入功率和各节点负荷。
3.如权利要求2所述的一种用电侧碳排放确定方法，其特征在于，采用牛顿‑拉夫逊算法计算获得电网潮流分布。
4.如权利要求2所述的一种用电侧碳排放确定方法，其特征在于，根据考虑网损时的电网潮流分布，确定考虑网损时的支路潮流比列矩阵；根据考虑网损时的支路潮流比列矩阵，确定电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率。
5.如权利要求1所述的一种用电侧碳排放确定方法，其特征在于，各节点处发电机组的发电功率包括各火电机组发电功率、各企业自身发电功率和各可再生能源机组发电功率；
根据节点处火电机组发电功率，确定节点处火电机组的度电排放因子，为节点处发电机组的度电排放因子。
6.如权利要求1所述的一种用电侧碳排放确定方法，其特征在于，将各节点的碳排放量除以分摊网损后各节点负荷，获得各节点的碳排放因子。
7.一种用电侧碳排放确定系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率；
各节点处发电机组的度电排放因子确定模块，用于根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子；
根据节点处火电机组的发电功率 ，确定节点处火电机组的度电煤耗，其中：式中，wi为节点i处火电机组的度电煤耗， 为节点i处火电机组的发电功率，λ为火电机组的度电煤耗修正系数，其取值与火电机组运行状态有关；ai、bi、ci分别为节点i处火电机组的燃煤耗量特性参数；
根据各节点处火电机组的度电煤耗，确定各节点处火电机组的度电排放因子，其中：式中：EGi为节点i处火电机组的度电排放因子，μi、ηi、ξi分别为节点i处火电机组的碳捕集率、燃煤含碳率以及碳氧化率；MC、MCO2分别为碳和二氧化碳的摩尔质量，各取12g/mol、
节点碳排放量确定模块，用于根据电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；
其中， 为分摊网损后支路潮流比例矩阵， 为无网损的节点注入功率矩阵，由无网损的各节点注入功率构成， 为节点处发电机组的发电功率矩阵， 为与节点i相连的节点的集合；
其中， 为分摊网损后节点负荷矩阵，由分摊网损后各节点负荷构成， 为构成的对角矩阵；
根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量；
式中，EL为节点的碳排放量矩阵，由各节点的碳排放量构成，CG为发电机组的度电排放因子向量，由各节点处发电机组的度电排放因子构成；
将各节点的碳排放量除以分摊网损后各节点负荷，获得各节点的碳排放因子，具体为：其中， 为节点i的碳排放因子，ELi为节点i的碳排放量， 为分摊网损后节点i负荷。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1‑6任一项所述的一种用电侧碳排放确定方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1‑6任一项所述的一种用电侧碳排放确定方法的步骤。
一种用电侧碳排放确定方法、系统、设备及介质
技术领域
[0001] 本发明涉及碳排放计量技术领域，尤其涉及一种用电侧碳排放确定方法、系统、设备及介质。
背景技术
[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
[0003] 排放因子法是一种碳排放估算方法，它用于核算购入使用电力产生的二氧化碳排放。电力供应排放因子等于电力生产的直接温室气体排放量除以供电量。作为连接电力消费量与碳排放量的重要参数，电网碳排放因子的使用是否合理、取值是否恰当，极大程度影响着温室气体排放的核算质量，对于能否精准评估各地区、各企业、各项目的碳排放量（或碳减排量）具有重要意义。
[0004] 当前方法确定的碳排放因子为一个区域的碳排放因子，没有考虑企业用电在不同地区、不同时间时的差异，也没有考虑企业自身的用电特性，使得运用当前方法确定的碳排放因子不能准确确定各节点的碳排放量。
发明内容
[0005] 本发明为了解决上述问题，提出了一种用电侧碳排放确定方法、系统、设备及介质，实现了对各节点碳排放量的准确计算。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 第一方面，提出了一种用电侧碳排放确定方法，包括：
[0008] 获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率；
[0009] 根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子；
[0010] 根据电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；
[0011] 根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量。
[0012] 第二方面，提出了一种用电侧碳排放确定系统，包括：
[0013] 数据获取模块，用于获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率；
[0014] 各节点处发电机组的度电排放因子确定模块，用于根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子；
[0015] 节点碳排放量确定模块，用于根据电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量。
[0016] 第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种用电侧碳排放确定方法所述的步骤。
[0017] 第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种用电侧碳排放确定方法所述的步骤。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0019] 1、本发明对电网中每个节点进行单独分析，确定了每个节点的碳排放量，而不是基于区域的碳排放因子，提高了节点碳排放量确定的准确性。
[0020] 2、本发明在确定碳排放量时，考虑了网损对碳排放量的影响，使用分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率来确定各节点碳排放量，有效保证了各节点碳排放量确定的准确性，进而保证了各节点碳排放因子的准确性。
[0021] 3、本发明在确定各节点碳排放量时，将各企业自身发电功率和可再生能源机组发电功率考虑在内，进一步提高了各节点碳排放量和碳排放因子确定的准确性。
[0022] 本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0023] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0024] 图1为实施例公开方法的流程图；
[0025] 图2为实施例公开的潮流图；
[0026] 图3为实施例公开的考虑行业特性和不考虑行业特性时确定的各节点碳排放因子。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0028] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0029] 实施例1
[0030] 在该实施例中，公开了一种用电侧碳排放确定方法，如图1‑图3所示，包括：
[0031] S1：获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率。
[0032] 具体的，获取电力系统调度运行数据；
[0033] 根据电力系统调度运行数据，计算考虑网损时的电网潮流分布；
[0034] 根据考虑网损时的电网潮流分布，确定电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率。
[0035] 优选的，根据电力系统调度运行数据，采用牛顿‑拉夫逊算法计算获得电网潮流分布。
[0036] 根据考虑网损时的电网潮流分布，确定考虑网损时的支路潮流比列矩阵；根据考虑网损时的支路潮流比列矩阵，确定电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率。
[0037] 其中，分摊网损后各节点注入功率为：
[0038]
[0039] 其中， 为分摊网损后节点i注入功率， 为分摊网损后从节点j注入节点i的功率， 为节点i处发电机组的发电功率，包括各火电机组发电功率 、各企业自身发电功率和各可再生能源机组发电功率，αi为与节点i相连的节点集合，注：以下所有注释中，上标为0表示该量为未分摊网损时的量，上标为'表示该量为分摊网损后的量。
[0040] 令 则：
[0041]
[0042] 其中，i、j为相连的两个节点， 为未分摊网损时节点j的注入功率， 为用上述公式估算近似的节点i注入功率。
[0043] 将上式变形为：
[0044]
[0045] 其中， 为与节点i相连的节点的集合， 为由 构成的矩阵， 为由 构成的矩阵， 为考虑网损时的支路潮流比例矩阵：
[0046]
[0047] 根据未分摊网损时从节点j注入节点i的功率 和未分摊网损时节点j的注入功率 ，确定考虑网损时的支路潮流比例矩阵 。
[0048] 若 是一个可逆矩阵，则有：
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] 其中， 为未分摊网损时节点i负荷， 为未分摊网损时从节点j注入节点i的功率， 为未分摊网损时节点i注入功率， 为分摊网损后节点i负荷。 、 和 均能够从考虑网损时的电网潮流分布中获得。
[0053] 根据未分摊网损时从节点j注入节点i的功率 和未分摊网损时节点j的注入功率 ，确定考虑网损时的支路潮流比例矩阵 ；根据考虑网损时的支路潮流比例矩阵和节点i处发电机组的发电功率 ，确定近似的节点i注入功率 ；根据近似的节点i注入功率 ，确定分摊网损后从节点j注入节点i的功率 和分摊网损后节点i负荷 ；根据分摊网损后从节点j注入节点i的功率 和节点i处发电机组的发电功率 ，确定分摊网损后节点i注入功率 。
[0054] 本实施例计算得出 和 后，实现将网络损耗分摊到电力系统的各个负荷，使网络等效为无损网络。
[0055] S2：根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子。
[0056] 考虑各企业自身发电的影响，如水泥厂、钢铁厂利用生产过程中产生的利用余热余能、副产煤气等废料进行发电，相当于在本负荷节点处增加度电排放因子为0，发电功率为企业自发电功率。
[0057] 由于各企业自身发电的度电排放因子和可再生能源机组的度电排放因子均为0，故根据节点处火电机组发电功率，确定节点处火电机组的度电排放因子，为节点处发电机组的度电排放因子。
[0058] 根据火电机组相关参数，确定各火电机组的度电排放因子的过程为：
[0059] 根据节点处火电机组的发电功率 ，确定节点处火电机组的度电煤耗，其中：
[0060]
[0061] 式中，wi为节点i处火电机组的度电煤耗， 为节点i处火电机组的发电功率，λ为火电机组的度电煤耗修正系数，其取值与火电机组运行状态有关。ai、bi、ci分别为节点i处火电机组的燃煤耗量特性参数。
[0062] 将各节点处火电机组的发电功率代入上式中，计算获得各节点处火电机组的度电煤耗。
[0063] 根据各节点处火电机组的度电煤耗，确定各节点处火电机组的度电排放因子，其中：
[0064]
[0065] 式中：EGi为节点i处火电机组的度电排放因子，μi、ηi、ξi分别为节点i处火电机组的碳捕集率、燃煤含碳率以及碳氧化率；MC、MCO2分别为碳和二氧化碳的摩尔质量，各取12g/mol、44g/mol。
[0066] 将各节点处各火电机组的度电煤耗代入上式中，计算获得各节点处火电机组的度电排放因子，即为各节点处发电机组的度电排放因子。
[0067] S3：根据分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量。
[0068] 其中，根据分摊网损后各节点负荷，计算无网损的电网潮流，获得无网损的各线路功率。
[0069] 在将网损分摊到电力系统的各个负荷，使电网等效为无损网络后，根据分摊网损后各节点负荷和各节点发电机组的发电功率，重新计算电网潮流，并在重新计算电网潮流时忽略网损，获得无网损的各线路功率。
[0070] 根据无网损的节点j注入节点i的线路功率 ，及节点i处发电机组的发电功率，确定无网损的节点i注入功率 ，节点i注入功率 具体的：
[0071]
[0072] 令 ，则：
[0073]
[0074] 将其变形为：
[0075]
[0076] 其中， 为分摊网损后支路潮流比例矩阵， 为无网损的节点j注入功率； 为无网损的节点注入功率矩阵，由无网损的各节点注入功率构成， 为节点处发电机组的发电功率矩阵，由各节点处发电机组的发电功率构成， 为与节点i相连的节点的集合，则：
[0077]
[0078] 若 是一个可逆矩阵，则有
[0079]
[0080] 确定分摊网损后节点i的负荷比例矩阵 为：
[0081]
[0082] 其中， 为分摊网损后节点i负荷。
[0083] 则
[0084]
[0085] 其中， 为分摊网损后节点负荷矩阵，由分摊网损后各节点负荷构成，为 构成的对角矩阵。
[0086] 分摊网损后节点负荷矩阵 ：
[0087]
[0088] 根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量为：
[0089]
[0090] 式中，EL为节点的碳排放量矩阵，由各节点的碳排放量构成，CG为发电机组的度电排放因子向量，由各节点处发电机组的度电排放因子构成。
[0091] S4：将各节点的碳排放量除以分摊网损后各节点负荷，获得各节点的碳排放因子，具体为：
[0092]
[0093] 其中， 为节点i的碳排放因子，ELi为节点i的碳排放量， 为分摊网损后节点i负荷。
[0094] 如图2所示，为考虑新能源机组和企业自身发电在内的IEEE30节点框图，各发电机功率、各节点负荷及度电排放因子如下表所示：
[0095] 表1机组参数
[0096]
[0097] 表2负荷参数
[0098]
[0099] 根据是否考虑企业自身发电，设置两个场景分别计算电网各节点的碳排放因子。
[0100] 当不考虑企业自身发电时，将网损分摊至各个负荷，获得分摊网损后各节点负荷如表3所示。
[0101] 表3 不考虑企业自身发电时分摊网损后各节点负荷
[0102]
[0103] 当考虑企业自身发电时，假设节点15为水泥厂，其余热发电电量为3.5MW，节点30为钢铁厂，其自发电电量为6MW。将网损分摊至各个节点负荷后，分摊网损后各节点负荷如表4所示。
[0104] 表4 考虑企业自身发电时分摊网损后各节点负荷
[0105]
[0106] 不考虑企业自身发电和考虑企业自身发电两个场景下，最终计算获得的各节点的碳排放因子如图3所示。
[0107] 图中右侧条形为未考虑企业自身发电的各节点的碳排放因子，左侧条形为考虑水泥厂、钢铁厂等企业自身发电的各节点的碳排放因子。可以看出，当考虑到企业自发电时，位于节点15的水泥厂和位于节点30的钢铁厂的碳排放因子明显减小，这说明本实施例公开方法可以反映企业废气、废热回收利用发电对碳减排的贡献，从而提高企业技术创新参与碳减排的积极性。
[0108] 图中除节点15、节点30之外，其他大部分节点的碳排放因子也有所减小，说明企业的余热余能回收发电对于降低火电机组的发电压力、减少整个网络的碳排放也起到一定的作用。
[0109] 采用潮流追踪法确定网络碳排放因子有利于充分反应碳排放因子的时间和空间特性，具体实施例中节点11为风电，一个地区在一天当中不同时段、一年当中不同季节的新能源在发电侧的占比是不同的；不同地区的能源结构也有较大差异，这会导致电网碳排放因子在核算时收到较大影响，上述未考虑企业自身发电的电网平均碳排因子为420.2596，而当风电功率减小至12.5MW时，按照上述方法计算，其电网平均碳排放因子为499.4723；这说明潮流追踪法可以求解考虑到时空特性的碳排放因子，本实施例在此基础上提出考虑企业自发电的碳排放因子的计算方法，可以进一步考虑负荷的用电特性，将企业的生产行为纳入排放因子的核算中，更精确地实现碳排放因子的确定。进而实现碳排放量的准确确定。
[0110] 实施例2
[0111] 在该实施例中，公开了一种用电侧碳排放确定系统，包括：
[0112] 数据获取模块，用于获取电网中分摊网损后各节点负荷、各节点注入功率和各节点处发电机组的发电功率；
[0113] 各节点处发电机组的度电排放因子确定模块，用于根据各节点处发电机组的发电功率，确定各节点处发电机组的度电排放因子；
[0114] 节点碳排放量确定模块，用于根据电网中分摊网损后各节点负荷和各节点注入功率，确定分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵；根据各节点处发电机组的度电排放因子、各节点处发电机组的发电功率、分摊网损后节点负荷比例矩阵和支路潮流比例矩阵，确定各节点的碳排放量。
[0115] 实施例3
[0116] 在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种用电侧碳排放确定方法所述的步骤。
[0117] 实施例4
[0118] 在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种用电侧碳排放确定方法所述的步骤。
[0119] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
