一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法
【專利摘要】一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，所述方法應用全壽命周期理念，將電力看做一種商品，將電力低碳效益分解至其在電網企業產生至消費所涉及的各個環節中，實現了碳流與電網企業業務流的統一；所述電網企業業務流分成調度、運檢、營銷和微網四個環節，在企業業務流鏈條上實行低碳效益評價，分析電網的規劃設計、調度運行、運維檢修、營銷環節的碳排放情況，分析結果再指導這些環節，從而形成一套電網企業低碳效益閉環評價系統。
【專利說明】一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，屬電力經濟管理技術領域。
【背景技術】
[0003]全壽命周期(LCA):可通俗理解為“從搖籃到墳墓”(Cradle-to-Grave)的整個過程。
[0004]全壽命周期評價最早出現于二十世紀60年代末、70年代初，當時也被稱為資源與環境狀況分析(REPA)。作為全壽命周期評價研究開始的標志是1969年由美國中西部資源研究所(MRI)針對可口可樂公司的飲料包裝瓶進行的評價研究，該研究使可口可樂公司拋棄了過去長期使用的玻璃瓶，轉而采用塑料瓶包裝。隨后，美國ILLINOIS大學、富蘭克林研究會、斯坦福大學的生態局研究所以及歐洲、日本的一些研究機構也相繼開展了一系列針對其它包裝品的類似研究。這一時期的研究結果作為企業內部產品開發與管理決策支持工具。
[0005]隨著70年代末到80年代中期出現的全球性固體廢棄物問題，使得REPA的研究方法又逐漸稱為一種資源分析工具。歐洲和美國的一些咨詢機構依據REPA的思想發展了有關廢棄物管理的一系列方法論，更深入地研究環境排放和資源消耗的潛在影響。
[0006]1993年SETAC根據在葡萄牙的一次學術會議的主要結論，出版了一本綱領性報告“生命周期理論綱要:實用指南”。該報告為LCA方法提供了一個基本技術框架，成為生命周期評價方法研究起步的一個里程碑。
[0007]IS014040對LCA的定義是:匯總和評價一個產品、過程(或服務)體系在其整個生命周期的所有及產出對環境造成的和潛在的影響方法。LCA突出強調產品的生命周期，有時也稱為生命周期分析、生命周期方法、搖籃到墳墓、生態衡算等。產品的生命周期有4個階段:生產(包括原料的利用)、銷售/運輸、使用和后處理，在每個階段產品以不同的方式和程度影響著環境。
[0008]資產全壽命周期管理是一種源于社會需求而產生的全新技術交易理念和理論，在中心的實踐探索中應運而生。這就是:在市場經濟條件下，經濟創新服務體系是以市場為基礎的資源配置系統。雖然國際與國內技術交易的劃分形式不同，但技術交易存在著“機會判斷、合作方案策劃、談判、項目建設、經營”的“全壽命周期”，在該壽命周期的各個階段，技術交易者使用中介服務所要解決的問題是不相同的。于是對于企業來講，應當從系統的整體優化目標出發，統籌考慮資產的規劃、設計、采購、建設、運行、檢修、技改、報廢的全過程，在滿足安全、效能的前提下追求資產全壽命周期成本最優。
[0009]低碳效益:在智能配電網中，分布式電源產生的電能替代了一部分主網輸送過來的電能，由于分布式電源普遍是零碳排放或低碳排放機組，因此分布式電源的使用會使得配電網用電碳排放量相比于直接由主網供電有所減少，將此減少的碳排放量稱為分布式電源的低碳效益。同樣，由于電能的利用效率比汽油等燃料的利用效率高，相比傳統的燃油汽車，電動汽車行駛相同距離的碳排放量通常比燃油汽車要少，將這部分減少的碳排放量稱為電動汽車的低碳效益。綜上所述，低碳效益可以定義為因某一項技術的使用而相比于不使用該技術所造成的碳減排量。
[0010]電網公司作為資金密集型企業，具有資產分布廣泛、管理鏈條長、設備壽命周期長、實物變動與價值變動不一致等特點，給電網資產運行、維護與管理帶來了極大壓力。因此加強電網資產管理、實現資產全壽命周期管理將成為電網企業未來的必然選擇。
[0011]除了資產的全壽命周期管理外，碳排放也應當成為全壽命周期的管理內容之一。目前對于全壽命周期碳排放研究多用于配電變壓器以及電動汽車等相關設備中。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是，針對電力全壽命周期低碳管理方面的不足，本發明提供一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法。
[0013]實現本發明的技術方案是，一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，所述方法應用全壽命周期理念，將電力看做一種商品，將電力低碳效益分解至其在電網企業產生至消費所涉及的各個環節中，實現了碳流與電網企業業務流的統一。
[0014]所述電網企業業務流分成調度、運檢、營銷和微網四個主要環節，在企業業務流鏈條上實行低碳效益評價，分析電網的規劃設計、調度運行、運維檢修、營銷環節的碳排放情況，分析結果再指導這些環節，從而形成一套電網企業低碳效益閉環評價系統。
[0015]所述企業低碳效益閉環評價系統根據當前電網運行狀態進行碳排放指標及實時線損計算，在接收到調度環節提交的仿真數據后同步進行碳排放指標及線損計算，并形成減碳及降損計算結果;在接收到優化調整后的電網運行狀態數據后再次進行上述計算，最終驗證低碳優化調度正確性及減碳效果，并將驗證結果反饋回調度環節，實現閉環低碳管理流程;閉環低碳管理流程減少二氧化碳排放量可用下式表示:
A C02=調度環節Δ C02+運檢環節Δ C02+營銷環節Δ C02+微網環節Δ C02；
其中，△ CO2為減少二氧化碳排放總量;調度環節A CO2為調度環節減少二氧化碳排放量;運檢環節△ CO2為運檢環節減少二氧化碳排放量;營銷環節A CO2為營銷環節減少二氧化碳排放量;微網環節A CO2為微網環節減少二氧化碳排放量。
[0016]所述低碳管理流程由電網調度環節發起，電網調度根據當前電網運行狀態，綜合電網實時數據，建立電網企業業務流各環節減碳量估算模型，制定電網運行、光伏發電系統、電動汽車充放電系統和儲能系統的優化調度策略，并以此為基礎，進行在線仿真，生成滿足運行需求的電網工況仿真數據，包括三相潮流、網損、功率，并將仿真數據提供給運維檢修環節。
[0017]所述電網企業業務流各環節減碳量估算模型包括調度環節減碳量估算模型、運維檢修環節減碳量估算模型、營銷環節減碳量估算模型和微網系統環節減碳量估算模型。
[0018]調度環節減碳量估算模型:
調度環節△ CO2=集中清潔能源調度環節△ CO2+分布式清潔能源調度環節△ CO2;
其中，集中清潔能源調度環節△ C02為集中清潔能源調度環節減少的二氧化碳排放量；分布式清潔能源調度A CO2為分布式清潔能源調度環節減少的二氧化碳排放量。
[0019]運維檢修環節減碳量估算模型:
運檢環節Δ C02=提升供電可靠性環節Δ C02+提升電能質量環節Δ C02；
其中，提升供電可靠性環節A CO2為提升供電可靠性環節減少的二氧化碳排放量;提升電能質量環節△ C02為提升電能質量環節減少的二氧化碳排放量。
[0020]營銷環節減碳量估算模型:
營銷環節Δ C02=電動汽車環節Δ C02+降網損環節Δ C02+延投資環節Δ C02，
其中，電動汽車環節△ C02為電動汽車環節減少的二氧化碳排放量;降網損環節A C02為降網損環節減少的二氧化碳排放量;延投資環節△ CO2為延投資環節減少的二氧化碳排放量。
[0021]微網系統環節減碳量估算模型:
微網環節Δ C02=分布式電源環節Δ C02，
其中，分布式電源環節△ CO2為分布式電源環節減少的二氧化碳排放量。
[0022]運維檢修環節在接收到調度環節提交的電網運行工況后進行電網運行風險評估，并將評估結果提交至調度環節。同時運維檢修環節根據當前電網運行狀態，評估電網全網整體配變、線路、負荷等等的風險情況，并將評估結果提供給規劃設計環節。
[0023]調度環節收到運維檢修環節反饋的評估結果后，如果結果為不合格，不能滿足電網安全運行條件，調度需重新制定優化調整策略，并重復上述流程。如果提交結果合格，調度環節將根據優化調整策略發送相應調整指令至微網系統，調整微網運行狀態、光伏發電量、接入負荷量，調整電動汽車充放電狀態、電流、電壓、功率等，發送指令至營銷環節，動態調節用戶實時電價。
[0024]微網系統在接收到調度調整指令后，相應調整光伏發電量、儲能裝置和微網運行狀態，并將運行工況信息回送至調度環節。
[0025]營銷環節在接收到調度環節調整指令后，相應調整電動汽車充放策略，進行電動汽車有序充電控制，并將運行工況信息回送至調度環節。
[0026]調度環節把根據優化調整策略調整后的電網運行狀態數據提供給低碳評估系統。
[0027]本發明的有益效果是，本發明把電力看做一種商品，利用全壽命周期的理念分析它從產生、運輸、消費整個環節中碳排放的情況，從而得出一種低碳效益評估方法。具體來說也就是在輸電、變電、配電和用電環節貫穿碳排放分析。為了提升電力全壽命周期低碳管理機制，我們又可以在電網生產環節將輸、變、配、用等技術鏈條對應至電網企業的業務流鏈條，即規劃設計、調度運行、運維檢修、營銷等管理鏈條，如規劃設計與設備選型階段，分析各類設備生產過程中的碳排放，以便于實現節能型、低碳型的設備選型，建造與設備裝配調試階段，分析施工建設過程中的能耗以及排放，正常運行與技改維護階段，分析電網不同用能方式對于全壽命周期低碳效益的影響，電網設備服役期滿后的退役、更換、回收與處理的階段，分析設備回收利用可帶來的低碳效益，以科學的管理手段提高設備回收率等，從而形成基于全壽命周期的電網企業低碳效益閉環評價及管理方法。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明電網企業低碳效益閉環評價及管理方法示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本發明【具體實施方式】如圖1所示。
[0030]本發明實施例應用全壽命周期理念，將電力低碳效益分解至其在電網企業產生至消費所涉及的各個環節中，實現了碳流與電網企業業務流的統一。
[0031]本實施例將電網企業業務流分成調度、運檢、營銷和微網四個主要環節。
[0032]本實施例分別按電網企業業務流的四個環節對減碳估算模型進行評估:
1、調度環節減碳量估算模型可通過兩部分內容實現:
(I)集中清潔能源調度優化
電網范圍內如有水電廠、風電場及大型光伏等清潔能源電廠，可通過集中清潔能源調度進行優化，以清潔能源最大吸納為約束條件，考慮電網結構與負荷分布，按照碳流分析方法，在潮流計算基礎上開展碳流分布計算，從而實現低碳最優調度運行方式。
[0033](2)分布式清潔能源調度優化
根據國家電網公司《Q/GDW370-2009城市配電網技術導則》，分布式電源容量不應超過接入公用線路安全容量的10%—30%進行定量估算。
[0034]分布式清潔能源調度優化方法應綜合考慮地區電網上級電源情況，輸配電線路型號及載流量，分布式電源位置，地區負荷分布情況，輸配電設備技術參數，配電自動化配置等情況，從而確定分布式電源接入容量，盡量按照公用線路安全容量上限接入。
[0035]調度環節減少二氧化碳排放量估算模型如下式:
調度環節△ CO2=集中清潔能源調度環節△ CO2+分布式清潔能源調度環節△ CO2;
其中，調度環節A CO2為調度環節減少二氧化碳排放量;集中清潔能源調度環節△ CO2為集中清潔能源調度環節減少的二氧化碳排放量;分布式清潔能源調度A CO2為分布式清潔能源調度環節減少的二氧化碳排放量。
[0036]2、運維檢修環節通過提升供電可靠性和電能質量減碳運維檢修環節通過提高供電可靠性和質量，可實現減碳效益。
[0037](I)提高供電可靠性
提高供電可靠性可以減少停電時間。工業停電將導致工廠停產，影響工業總產值，進而降低GDP ο提高的GDP，按單位GDP能耗折算為減碳量，計算過程如下:
每小時工業產值=工業產值/工業生產時長提高工業產值=每小時工業產值X減少停電時長減碳量=提高工業產值X單位GDP能耗X碳排放因子
注:按規模以上工業產值計算工業產值、工業用電量，工業生產按每天工作12小時計算，每年按300個工作日計算。
[0038](2)提高電能質量
電壓合格率對工業產品質量有影響，通過提高供電質量可降低不合格產品率，提高工業總產值。據統計，電能質量擾動造成的損失，歐洲的平均值約為60美元/kVA，美國約為40美元/kVA，國內按50元/kVA(取折中值)。電能質量改善可避免敏感負荷遭受擾動損失，按單位GDP能耗折算為減碳量。
[0039]運檢環節減少二氧化碳排放量估算模型如下:
運檢環節Δ C02=提升供電可靠性環節Δ C02+提升電能質量環節Δ C02，
其中，運檢環節△ CO2為運檢環節減少二氧化碳排放量;提升供電可靠性環節△ 0)2為提升供電可靠性環節減少的二氧化碳排放量;提升電能質量環節A CO2為提升電能質量環節減少的二氧化碳排放量。
[0040 ] 3、營銷環節通過需求側能效協調優化減碳
營銷環節目前主要從以下3個方面計算減碳量:(I)電動汽車降低交通能源的碳排放；
(2)消峰填谷、用戶用能智能控制、三相平衡、優化電路等技術降低輸電損耗形成的減碳；
(3)削峰填谷對延緩投資新建、擴容電廠的作用。
[0041](I)電動汽車降低交通能源的碳排放
電動汽車減碳量可將某一型號行使一定里程的耗電量折算為碳排放量與其耗油量折算的碳排放量進行比較從而得出降低的碳排放值。
[0042]以某純電動公交車為例進行計算，該純電動公交車百公里耗電量大約為120千瓦時，按照公共汽車平均油耗30升/百公里(汽油比重為0.725公斤/升)、每年2萬公里測算。該純電動公共汽車年耗汽油量:
20000/100 X 30 X0.725=4350 公斤.4 噸，折合 4.4X1.47=6.5 噸標煤。
[0043]改用電動力后，該純電動公交車年用電量:
20000/100 X 120=24000千瓦時=2.4 萬千瓦時，折合2.4X1.229X0.6=1.77 噸標煤(0.6為引入清潔能源后，火力在電網中的占比)。
[0044]每輛該純電動公交車合計減少4.73噸標煤，30輛純電動每年可減少349噸CO2排放量。
[0045](2)降低電網損耗形成的減碳
目前電網企業可通過削峰填谷、用戶用能智能控制、三相平衡、優化網架結構、使用節能設備等方法降低電網損耗，直接體現為電網企業綜合網損的下降，因此可通過網損降低轉化為節碳量:
(3)削峰填谷對延緩電網投資的作用
電網企業能通過需求側管理，儲能技術等措施進行削峰填谷，從而延緩電網投資:a)需求側管理。使用分時電價、可中斷負荷、尖峰電價等激勵機制配合需求響應、有序用電等控制手段達到削峰填谷;b)儲能技術。低谷儲電峰值放電。
[0046]營銷環節減少二氧化碳排放量估算模型如下:
營銷環節Δ C02=電動汽車環節Δ C02+降網損環節Δ C02+延投資環節Δ C02，
其中，其中，營銷環節△ CO2為營銷環節減少二氧化碳排放量;電動汽車環節A CO2為電動汽車環節減少的二氧化碳排放量；降網損環節A CO2為降網損環節減少的二氧化碳排放量;延投資環節A CO2為延投資環節減少的二氧化碳排放量。
[0047]4、微網系統實現的減碳
微網系統由分布式電源、儲能系統、可控負載構成。簡化計算直接取分布式電源發電量按照地區平均發電煤耗轉化為減碳量。
[0048]微網環節減少二氧化碳排放量估算模型如下:
微網環節Δ C02=分布式電源環節Δ C02，
其中，微網環節A CO2為微網環節減少二氧化碳排放量;分布式電源環節△ CO2為分布式電源環節減少的二氧化碳排放量。
【主權項】
1.一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，其特征在于，所述方法應用全壽命周期理念，將電力看做一種商品，將電力低碳效益分解至其在電網企業產生至消費所涉及的各個環節中，實現了碳流與電網企業業務流的統一； 所述電網企業業務流分成調度、運檢、營銷和微網四個環節，在企業業務流鏈條上實行低碳效益評價，分析電網的規劃設計、調度運行、運維檢修、營銷環節的碳排放情況，分析結果再指導這些環節，從而形成一套電網企業低碳效益閉環評價系統。2.根據權利要求1所述一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，其特征在于，所述企業低碳效益閉環評價系統根據當前電網運行狀態進行碳排放指標及實時線損計算，在接收到調度環節提交的仿真數據后同步進行碳排放指標及線損計算，并形成減碳及降損計算結果;在接收到優化調整后的電網運行狀態數據后再次進行上述計算，最終驗證低碳優化調度正確性及減碳效果，并將驗證結果反饋回調度環節，實現閉環低碳管理流程;閉環低碳管理流程減少二氧化碳排放量可用下式表示: A C02=調度環節Δ C02+運檢環節Δ C02+營銷環節Δ C02+微網環節Δ C02； 其中，△ CO2為減少二氧化碳排放總量；調度環節A CO2為調度環節減少二氧化碳排放量;運檢環節△ CO2為運檢環節減少二氧化碳排放量;營銷環節A CO2為營銷環節減少二氧化碳排放量;微網環節A CO2為微網環節減少二氧化碳排放量。3.根據權利要求2所述一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，其特征在于，所述低碳管理流程由電網調度環節發起，電網調度根據當前電網運行狀態，綜合電網實時數據，建立電網企業業務流各環節減碳量估算模型，制定電網運行、光伏發電系統、電動汽車充放電系統和儲能系統的優化調度策略，并以此為基礎，進行在線仿真，生成滿足運行需求的電網工況仿真數據，包括三相潮流、網損、功率，并將仿真數據提供給運維檢修環節。4.根據權利要求3所述一種電網企業低碳效益閉環評價及管理方法，其特征在于，所述電網企業業務流各環節減碳量估算模型包括調度環節減碳量估算模型、運維檢修環節減碳量估算模型、營銷環節減碳量估算模型和微網系統環節減碳量估算模型； 調度環節減碳量估算模型: 調度環節△ CO2=集中清潔能源調度環節△ CO2+分布式清潔能源調度環節△ CO2; 其中，集中清潔能源調度環節△ C02為集中清潔能源調度環節減少的二氧化碳排放量；分布式清潔能源調度A CO2為分布式清潔能源調度環節減少的二氧化碳排放量； 運維檢修環節減碳量估算模型: 運檢環節Δ C02=提升供電可靠性環節Δ C02+提升電能質量環節Δ C02； 其中，提升供電可靠性環節A CO2為提升供電可靠性環節減少的二氧化碳排放量;提升電能質量環節△ C02為提升電能質量環節減少的二氧化碳排放量； 營銷環節減碳量估算模型: 營銷環節Δ C02=電動汽車環節Δ C02+降網損環節Δ C02+延投資環節Δ C02， 其中，電動汽車環節△ C02為電動汽車環節減少的二氧化碳排放量;降網損環節A C02為降網損環節減少的二氧化碳排放量;延投資環節△ C02為延投資環節減少的二氧化碳排放量； 微網系統環節減碳量估算模型: 微網環節Δ C02=分布式電源環節Δ C02，其中，分布式電源環節△ CO2為分布式電源環節減少的二氧化碳排放量。
【文檔編號】G06Q50/06GK105930970SQ201610249320
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】鄭蜀江, 王華云, 安義, 蔡木良, 李博江, 劉蓓, 潘建兵, 涂湛
【申請人】國網江西省電力科學研究院, 國家電網公司