一種區域碳排放特性分析方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種區域碳排放特性分析方法，屬于機械制造及其自動化技術領域。
【背景技術】
[0002] 碳排放是關于溫室氣體（GreenhouseGas,GHG)排放的一個總稱或簡稱。聯合國 政府間氣候變化專門委員會（IPCC)研究表明：工業革命后，人類社會工業化活動導致的大 氣中碳儲量增加是所觀測到的氣候變化的主要驅動力。而《哥本哈根協議》則預示：減少 碳排放、應對全球氣候變化已成為世界各國工業化發展不得不面對的一項中長期戰略性挑 戰。2010年1月10日，中國工程院院長徐匡迪在"低碳經濟與綠色制造（LowCarbonEconomy andGreenManufacturing)"寧波國際研討會上對我國碳排放數據進行了分析：2007年中 國二氧化碳的排放量為59. 6億噸，超過了美國的58. 2億噸，居世界第一；在過去8年的時 間里，全球碳排放量增長了三分之一，其中的三分之二來自中國；2006年我國單位GDP碳排 放強度是1.03kg/$l，美國是0. 45kg/$l，日本為0. 33kg/$l。可見，我國二氧化碳排放形 勢非常嚴峻。2007年國家統計局數據表明，制造業的能源消耗占我國能源消費總量的60% 左右。同時，制造業又是米礦、電力等尚能耗工業廣出廣品（電能、材料等）的消費者。因此 制造業的快速發展是造成我國整個工業領域的能源消耗與碳排放激增的主要源頭。我國在 2009年12月舉行的哥本哈根《聯合國氣候變化框架公約》締約方第15次會議上率先提出了 到2020年碳排放強度相對于2005年減少40~45%的承諾指標。顯然，制造業將成為我國實 現2020年減排任務的主戰場之一。因此積極推進制造業低碳化進程，實現低碳制造與產業 轉型是在應對全球氣候變化新形勢下對我國制造業提出的新要求與新挑戰。面向綠色制造 的工藝問題，即產品加工過程中的廢物流及其影響問題是綠色制造中急需解決的關鍵技術 之一，在國際上受到了研究機構、高校以及政府部門的高度重視。英國Brunei大學先進制 造與工業工程系S.Tridech及K.Cheng教授對低碳制造進行了定義，并認為實現低碳制 造的途徑包括：減少加工機床和相關設備的能量損耗；提高工藝能量效率；減少制造過程 因空閑、等待和排隊而發生的碳排放浪費；提高原材料利用效率并減少供應鏈庫存等[8]。 美國國家標準與技術研究院（NIST)正在進行一項制造過程碳排放分析研究，旨在探索和開 發一項計算零部件及裝配體制造過程碳排放的新方法，該項研究采用了零部件工藝鏈的概 念并將其用于分析零部件制造過程的碳排放，將"公差"的概念引入用于描述碳排放數據的 統計值，并試圖將碳排放計算值集成到產品設計中，成為BOM表中的一項技術參數，但該項 研究目前主要集中在切削加工，以電能消耗作為碳排放考慮的唯一要素，忽略了物料消耗 導致的間接碳排放以及工廠車間的其他設施的能耗，研究方法上側重具體工藝的能耗計算 方法研究，忽略了制造系統能耗及碳排放的系統特性。在全球氣候變化壓力以及各國紛紛 提出碳排放減排具體承諾指標的背景下，低碳制造的研究已成為新的學術熱點并受到國內 外學術界的關注，關于工藝過程的能效及碳排放的定量計算、碳排放減量化理論及技術的 研究尤為受到關注。未來區域內碳排放特性及排放狀況將可能成為產品及制造系統的一項 重要決策指標。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種區域碳排放特性分析方法，系統準確地確定區域中的電力和熱力 碳排放情況，對于碳排放分析、低碳工藝改進及節能減排都有著至關重要的作用，有利于減 少工業生產中溫室氣體的排放，改善環境。 為解決以上技術問題，本發明提供如下技術方案：將區域中的電力和熱力碳排放分 為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，建立碳排放廣義特性函數：
式（1沖，Clt為區域i在時間t的二氧化碳排放量，Zljt、Dljt、Rljt分別為區域i第j種 終端能源消費在時間t的碳排放量、能源加工轉換中火力發電產生的碳排放量、能源加工 轉換中供熱產生的的碳放量，〇lt、Ilt分別為區域i在時間t的電力本省調出量的碳排放量、 電力外省調入量的碳排放量；ZE1jt、DEljt、REljt分為區域i在時間t第j種終端能源消費 量、能源加工轉換中火力發電能源消費量、能源加工轉換中供熱能源消費量，SZ1jt、SD1 jt、 sRljt為相應的能源消費標準量轉換系數，nzljt、nDljt、nRljt為相應的能源消費碳排 放系數；〇Elt、IElt分別為區域i在時間t的電力本省調出量、電力外省調入量，SEt、nEtS 在時間t我國電力消費的標準量轉換系數和碳排放系數；其數值根據具體工藝而定；運用 上述碳排放廣義特性函數，通過過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面相結合來確 定區域中的電力和熱力中每個單工序的碳排放量，從而確定區域中的電力和熱力整體的碳 排放量。
[0004] 所述過程碳排放是指生產過程中直接產生的碳排放，包括生產過程中燃料燃燒產 生的碳排放和生產中采用的輔助材料相互作用后產生的碳排放。
[0005] 所述物料碳排放是指與生產沒有直接關系的物料生產過程中產生的碳排放，包括 工件原材料生產過程產生的碳排放和輔助材料生產過程產生的碳排放。
[0006] 所述能源碳排放是指在工藝生產中所消耗的各種能源在自身的制造過程中產生 的碳排放，包括一次能源和二次能源。
[0007] 本發明涉及的這種區域碳排放特性分析方法，主要優點是將區域中的電力和熱力 碳排放分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，通過碳排放廣義特性 函數系統并精確地確定區域中的電力和熱力碳排放情況，是區域中的電力和熱力碳排放分 析和低碳工藝改進的基礎，對節約能源和減少工業生產中溫室氣體的排放都有著重要的意 義。
【具體實施方式】
[0008] -種區域碳排放特性分析方法，將區域中的電力和熱力碳排放分為過程 碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，建立碳排放廣義特性函數：
式（1沖，Clt為區域i在時間t的二氧化碳排放量，Zljt、Dljt、Rljt分別為區域i第j種 終端能源消費在時間t的碳排放量、能源加工轉換中火力發電產生的碳排放量、能源加工 轉換中供熱產生的的碳放量，〇lt、Ilt分別為區域i在時間t的電力本省調出量的碳排放量、 電力外省調入量的碳排放量；ZE1jt、DEljt、REljt分為區域i在時間t第j種終端能源消費 量、能源加工轉換中火力發電能源消費量、能源加工轉換中供熱能源消費量，SZ1jt、SD1 jt、 sRljt為相應的能源消費標準量轉換系數，nzljt、nDljt、nRljt為相應的能源消費碳排 放系數；〇Elt、IElt分別為區域i在時間t的電力本省調出量、電力外省調入量，SEt、nEtS 在時間t我國電力消費的標準量轉換系數和碳排放系數；其數值根據具體工藝而定；運用 上述碳排放廣義特性函數，通過過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面相結合來確 定區域中的電力和熱力中每個單工序的碳排放量，從而確定區域中的電力和熱力整體的碳 排放量。
[0009] 所述過程碳排放是指生產過程中直接產生的碳排放，包括生產過程中燃料燃燒產 生的碳排放和生產中采用的輔助材料相互作用后產生的碳排放。
[0010] 所述物料碳排放是指與生產沒有直接關系的物料生產過程中產生的碳排放，包括 工件原材料生產過程產生的碳排放和輔助材料生產過程產生的碳排放。
[0011] 所述能源碳排放是指在工藝生產中所消耗的各種能源在自身的制造過程中產生 的碳排放，包括一次能源和二次能源。
[0012] 本發明涉及的這種區域碳排放特性分析方法，主要優點是將區域中的電力和熱力 碳排放分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，通過碳排放廣義特性 函數系統并精確地確定區域中的電力和熱力碳排放情況，是區域中的電力和熱力碳排放分 析和低碳工藝改進的基礎，對節約能源和減少工業生產中溫室氣體的排放都有著重要的意 義。
[0013] 本發明所述的【具體實施方式】并不構成對本申請范圍的限制，凡是在本發明構思的 精神和原則之內，本領域的專業人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進等均應包含在 本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種區域碳排放特性分析方法，其特征在于，將區域中的電力和熱力碳排放分 為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，建立碳排放廣義特性函數：式中，Clt為區域i在時間t的二氧化碳排放量，Z jt、R ljt分別為區域i第j種終 端能源消費在時間t的碳排放量、能源加工轉換中火力發電產生的碳排放量、能源加工轉 換中供熱產生的的碳放量，〇lt、I lt分別為區域i在時間t的電力本省調出量的碳排放量、電 力外省調入量的碳排放量；ZEljt AE1 jt、R Eljt分為區域i在時間t第j種終端能源消費量、 能源加工轉換中火力發電能源消費量、能源加工轉換中供熱能源消費量，S Zljt、δ Dljt、δ Rljt為相應的能源消費標準量轉換系數，η Z ljt、η Dljt、η Rljt為相應的能源消費碳排放 系數；〇Elt、IElt分別為區域i在時間t的電力本省調出量、電力外省調入量，δ E t、η Et為在 時間t我國電力消費的標準量轉換系數和碳排放系數；其數值根據具體工藝而定；運用上 述區域碳排放廣義特性函數，通過過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面相結合來 確定區域中的電力和熱力中每個單工序的碳排放量，從而確定區域中的電力和熱力整體的 碳排放量。2. 根據權利要求1所述一種區域碳排放特性分析方法，其特征在于：所述過程碳排放 是指生產過程中直接產生的碳排放，包括生產過程中燃料燃燒產生的碳排放和生產中采用 的輔助材料相互作用后產生的碳排放。3. 根據權利要求1所述一種區域碳排放特性分析方法，其特征在于：所述物料碳排放 是指與生產沒有直接關系的物料生產過程中產生的碳排放，包括工件原材料生產過程產生 的碳排放和輔助材料生產過程產生的碳排放。4. 根據權利要求1所述一種區域碳排放特性分析方法，其特征在于：所述能源碳排放 是指在工藝生產中所消耗的各種能源在自身的制造過程中產生的碳排放，包括一次能源和 二次能源。
【專利摘要】本發明提供一種區域碳排放特性分析方法，將區域中的電力和熱力碳排放分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，建立碳排放廣義特性函數；運用上述碳排放廣義特性函數，通過過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面相結合來確定區域中的電力和熱力中每個單工序的碳排放量，從而確定區域中的電力和熱力整體的碳排放量。本發明提供的這種區域碳排放特性分析方法，對于碳排放分析、低碳工藝改進及節能減排都有著至關重要的作用，有利于減少工業生產中溫室氣體的排放，改善環境。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105069273
【申請號】CN201510352197
【發明人】黃曉霜
【申請人】黃曉霜
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月24日