本发明涉及一种电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法。
背景技术：
六氟化硫(sf6)气体因其具有优异的电气绝缘和灭弧性能，被广泛应用于电力输配系统的电气设备中。但sf6气体的温室效应是co2的23900倍，且能在大气中稳定存在3200年，是《京都协议书》中限制排放的六种温室气体之一。
政府间气候变化专门委员会(ipcc)编制了《2006年ipcc国家温室气体清单指南(ipcc2006)》，提出了国家层面的sf6排放量估算方法：排放因子法和质量平衡法。对于排放因子法，该指南仅提供了欧洲、日本和美国的排放因子默认值，而单一的排放因子默认值不宜应用到各类电气设备中，也无法准确计算实际排放量；而质量平衡法无法跟踪含sf6电气设备在生命周期的各个阶段的sf6排放数据，无法有针对性的建立sf6减排控制措施。
国家标准委制定了《温室气体排放核算与报告要求-电网企业(gb/t32151.2-2015)》，提出了含sf6电气设备的维修和退役过程的sf6排放估算方法。该方法未能涵盖含sf6电气设备的碳排放的各个环节，实际上sf6排放还存在于含sf6电气设备的安装过程、sf6回收后的净化过程和净化后的回充过程。此外，该方法简单的采用设备铭牌容量作为其中sf6含量也不准确。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法，能够对电网系统中含sf6电气设备在生命周期内的设施级碳排放量进行核算，完整的涵盖了电网系统内各阶段的含sf6电气设备的碳排放，从而对含sf6电气设备的碳排放量化和评价建立准则。
实现上述目的的技术方案是：一种电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法，包括以下步骤：
步骤s1，确定组织边界：组织边界为电网企业下属各级电网公司，以运行控制权法合并各级电网公司的六氟化硫排放量；
步骤s2，确定运行边界：为了完整的识别电网企业运行边界范围内的六氟化硫温室气体排放，电网企业六氟化硫排放核算的运行边界范围包括含六氟化硫电气设备的安装、运行、维修和退役过程，以及六氟化硫回收净化和回充过程；
步骤s3，建立量化方法：步骤s2确定的运行边界范围内的设施级六氟化硫排放产生的碳排放量按下式计算：
e＝(e安装+e维修+e充填+e处置+e净化)×gwp×10-3(式1)
式1中：
e为二氧化碳排放总量，单位为tco2e；
e安装为设备安装过程sf6的排放，单位为kgsf6；
e维修为设备维修时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放，单位为kgsf6；
e充填为设备维修后重新充填sf6的过程排放，单位为kgsf6；
e处置为设备处置时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放，单位为kgsf6；
e净化为sf6回收后的净化过程排放，单位为kgsf6；
gwp为sf6的全球变暖潜势，gwp＝23900。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，步骤s3中，设备安装过程sf6排放e安装按下式计算：
式2中：i充填,i为用于充填电气设备i的sf6量，单位为kgsf6；
i设备,i为充填后电气设备i中的sf6量，单位为kgsf6；
i充填,i通过称量气瓶在充气前后的重量确定；i设备,i通过beattie-bridgman经验公式计算，需记录环境温度、充气压力以及混合气压力比。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，步骤s3中，设备维修时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放e维修按下式计算：
式3中：r设备,i,j为电气设备i第j次维修时充填的sf6量，单位为kgsf6；
r回收,i,j+1为电气设备i第j+1次维修时回收气体量，单位为kg；
fi,j+1为电气设备i第j+1次维修时回收气中sf6含量w％；
r设备,i,j通过beattie-bridgman经验公式计算；r回收,i,i+1通过称量气瓶在回收前后的重量确定；fi,j+1通过气相色谱仪分析确定。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，步骤s3中，设备维修后重新充填sf6的过程排放e充填按下式计算：
式4中：r充填,i为维修后用于填充电气设备i的sf6量，单位为kgsf6；
r设备,i为维修后电气设备i中充填的sf6量，单位为kgsf6；
r充填,i通过称量气瓶在回收前后的重量确定；r设备,i通过beattie-bridgman经验公式计算。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，步骤s3中，设备处置时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放e处置按下式计算：
式5中：t设备,i为退役电气设备i中充填的sf6量，单位为kgsf6；
t回收,i为从退役电气设备i中回收气体量，单位为kg；
fi为电气设备i退役时回收气中sf6含量w％；
t设备,i通过beattie-bridgman经验公式计算；t回收,i通过称量气瓶在回收前后的重量确定；fi通过气相色谱仪分析确定。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，步骤s3中，sf6回收后的净化过程排放e净化按下式计算：
式6中：p入,i为进入净化处理设备i的气体量，单位为kg；
fi为进入净化处理设备i的气体中sf6含量w％；
p出,i为净化设备i净化后的sf6量，单位为kgsf6；
p入,i和p出,i均可通过称量净化前后气瓶重量确定；fi通过气相色谱仪分析确定。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，beattie-bridgman经验公式如下：
p＝56.2*10-6*ρ*t*(1+b)-ρ2*a(式7)
式7中：
a＝74.9*10-6*(1-0.727*10-3*ρ)；
b＝2.51*10-3*ρ*(1-0.846*10-3*ρ)；
p为气体的绝对压力mpa；
ρ为气体的密度kg/m3；
t为气体的绝对温度k；
对于纯sf6气体，首先将电气设备中气体的绝对压力和环境温度代入式7计算出电气设备中sf6的密度，然后根据电气设备的容积计算其中的sf6质量；
对于sf6混合气体，首先确定sf6气体的分压力p1＝pr×[p1/(p1+p2)]，其中：pr为额定绝对压力，p1/p2为sf6与另一气体的压力比；再将sf6的绝对分压力和环境温度代入式7计算出电气设备中sf6的密度，然后根据电气设备的容积计算其中的sf6质量。
上述的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法中，步骤s3中，为了准确计算电网企业的运行边界范围内电气设备的sf6排放情况，需为每台含sf6电气设备建立设备表单，正确记录每台电气设备的安装、维修和退役过程sf6的充填和回收量，以及记录回收气体在每次净化前后sf6量。
本发明的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法，与现有技术相比的有益效果是：建立了完整的含sf6电气设备的碳排放核算方法，有效避免了单一排放因子计算的不精确问题，解决了电气设备中重新充填后sf6含量的准确计算方法，完整的涵盖了电网系统内各阶段的含sf6电气设备的碳排放，为电网企业跟踪含sf6电气设备在生命周期阶段的排放数据建立精确核算方法，有助于建立sf6排放量的评价和管控措施，减少sf6排放对气候变化的影响。
附图说明
图1为本发明的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法的运行边界的架构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
本发明的实施例：一种电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法，包括以下步骤：
步骤s1，确定组织边界：组织边界为电网企业下属各级电网公司，以运行控制权法合并各级电网公司的六氟化硫排放量；组织边界确定的目的是选择一种合并温室气体排放量的方法，然后采用选定方法界定电网企业的业务活动和运营，从而对温室气体排放量即碳排放量进行核算和报告。
步骤s2，确定运行边界：请参阅图1，为了完整的识别电网企业运行边界范围内的六氟化硫温室气体排放，电网企业六氟化硫排放核算的运行边界范围包括含六氟化硫电气设备的安装、运行、维修和退役过程，以及六氟化硫回收净化和回充过程；
步骤s3，建立量化方法：电网企业六氟化硫排放核算的运行边界范围包括含六氟化硫电气设备的安装、运行、维修和退役过程，以及六氟化硫回收净化和回充过程，这些过程均以设施级为基础，因而电网企业的六氟化硫排放量的设施级物料平衡核算方法：
排放总量＝设备安装排放+设备维修和使用排放+设备回充排放+设备处置和使用排放+sf6净化排放
其中：
①设备安装过程的sf6排放
设备安装排放＝用于充填的sf6量－充填后设备中的sf6量
②设备维修时回收过程的sf6排放及该设备在运行期间的泄漏排放：
设备维修和使用排放＝维修设备中充填的sf6量－从维修设备中回收的sf6量；
③设备维修后重新回充过程的sf6排放：
设备回充排放＝用于回充的sf6量－回充后设备中的sf6量；
④设备处置时回收过程的sf6排放及该设备在运行期间的泄漏排放：
设备处置和使用排放＝退役设备中充填的sf6量－退役时从设备回收的sf6量；
⑤sf6回收后的净化过程排放：
sf6净化排放＝进入净化处理设备的sf6量－净化设备净化后的sf6量。
具体地，步骤s2确定的运行边界范围内的设施级六氟化硫排放产生的温室气体排放量即碳排放量按下式计算：
e＝(e安装+e维修+e充填+e处置+e净化)×gwp×10-3(式1)
式1中：
e为二氧化碳排放总量，单位为tco2e(吨二氧化碳当量)；
e安装为设备安装过程sf6的排放，单位为kgsf6(千克六氟化硫)；
e维修为设备维修时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放，单位为kgsf6；
e充填为设备维修后重新充填sf6的过程排放，单位为kgsf6；
e处置为设备处置时即退役时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放，单位为kgsf6；
e净化为sf6回收后的净化过程排放，单位为kgsf6；
gwp为sf6的全球变暖潜势，gwp＝23900。
以上各活动数据e安装、e维修、e充填、e处置、e净化按下述公式分别计算：
(1)设备安装过程sf6排放e安装按下式计算：
式2中：i充填,i为用于充填电气设备i的sf6量，单位为kgsf6；
i设备,i为充填后电气设备i中的sf6量，单位为kgsf6；
i充填,i通过称量气瓶在充气前后的重量确定；i设备,i通过beattie-bridgman经验公式计算，需记录环境温度、充气压力以及混合气压力比。
(2)设备维修时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放e维修按下式计算：
式3中：r设备,i,j为电气设备i第j次维修时充填的sf6量，单位为kgsf6；
r回收,i,j+1为电气设备i第j+1次维修时回收气体量，单位为kg(千克)；
fi,j+1为电气设备i第j+1次维修时回收气中sf6含量w％；
r设备,i,j通过beattie-bridgman经验公式计算；r回收,i,i+1通过称量气瓶在回收前后的重量确定；fi,j+1通过气相色谱仪分析确定。
r充填,i,j为电气设备上一次维修后设备中充填的sf6量，可通过beattie-bridgman经验公式计算；r回收,i,i+1为本次维修时回收气体量，可通过称量气瓶在回收前后的重量确定；fi,j+1为本次维修时回收气中sf6含量，可通过气相色谱仪分析确定。
(3)设备维修后重新充填sf6的过程排放e充填按下式计算：
式4中：r充填,i为维修后用于填充电气设备i的sf6量，单位为kgsf6；
r设备,i为维修后电气设备i中充填的sf6量，单位为kgsf6；
r充填,i通过称量气瓶在回收前后的重量确定；r设备,i通过beattie-bridgman经验公式计算。
(4)设备处置时即退役时回收sf6的过程排放及该设备在运行期间的泄漏排放e处置按下式计算：
式5中：t设备,i为退役电气设备i中充填的sf6量，单位为kgsf6；
t回收,i为从退役电气设备i中回收气体量，单位为kg；
fi为电气设备i退役时回收气中sf6含量w％；
t设备,i通过beattie-bridgman经验公式计算；t回收,i通过称量气瓶在回收前后的重量确定；fi通过气相色谱仪分析确定。
(5)sf6回收后的净化过程排放e净化按下式计算：
式6中：p入,i为进入净化处理设备i的气体量，单位为kg；
fi为进入净化处理设备i的气体中sf6含量w％；
p出,i为净化设备i净化后的sf6量，单位为kgsf6；
p入,i和p出,i均可通过称量净化前后气瓶重量确定；fi通过气相色谱仪分析确定。
beattie-bridgman经验公式如下：
p＝56.2*10-6*ρ*t*(1+b)-ρ2*a(式7)
式7中：
a＝74.9*10-6*(1-0.727*10-3*ρ)；
b＝2.51*10-3*ρ*(1-0.846*10-3*ρ)；
p为气体的绝对压力mpa；
ρ为气体的密度kg/m3；
t为气体的绝对温度k；
对于纯sf6气体，首先将电气设备中气体的绝对压力和环境温度代入式7计算出电气设备中sf6的密度，然后根据电气设备的容积计算其中的sf6质量；
对于sf6混合气体，首先确定sf6气体的分压力p1＝pr×[p1/(p1+p2)]，其中：pr为额定绝对压力，p1/p2为sf6与另一气体的压力比；再将sf6的绝对分压力和环境温度代入式7计算出电气设备中sf6的密度，然后根据电气设备的容积计算其中的sf6质量。
为了准确计算电网企业的运行边界范围内电气设备的sf6排放情况，需为每台含sf6电气设备建立设备表单，正确记录每台电气设备的安装、维修和退役过程sf6的充填和回收量，以及记录回收气体在每次净化前后sf6量。
本发明的电网系统中含六氟化硫电气设备的碳排放量核算方法，建立了完整的含sf6电气设备的碳排放核算方法，有效避免了单一排放因子计算的不精确问题，解决了电气设备中重新充填后sf6含量的准确计算方法，完整的涵盖了电网系统内各阶段的含sf6电气设备的碳排放，为电网企业跟踪含sf6电气设备在生命周期阶段的排放数据建立精确核算方法，有助于建立sf6排放量的评价和管控措施，减少sf6排放对气候变化的影响。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。