一种碳中和度性能指标CN的分析方法

一种碳中和度性能指标cn的分析方法
技术领域
1.本发明涉及碳中和的评价领域，具体涉及一种碳中和度性能指标cn的分析方法。


背景技术：

2.大气中co2浓度的增加不可否认是人类面临的最关键问题之一，因为co2的排放通过温室气体的影响明显加剧了气候变化。目前大气中的co2含量已经超过400ppm，并且还在持续上升。由温室气体积累导致的全球变暖问题越来越成为国际社会关注的焦点。预计到2100年，大气中的co2含量将达到570
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，导致全球气温升高1.9℃，海平面升高38cm。尽管做出了许多努力来改变能源和载体的结构，化石燃料仍然在大型单点能源中发挥着主导作用，例如发电厂，其产生的co2排放总量的三分之一是在相对较高的浓度(5-20％)的废气中，排放温度为313-343k。因此，最重要的挑战之一是满足不断增长的世界人口的能源需求，同时根据历次气候峰会达成的协议减少co2排放量。2018年10月，政府间气候变化专门委员会报告称，将全球气温上升限制在1.5k而不是2k，可以确保更可持续和公平的社会齐头并进。
3.在此背景下，碳中和的评价方法受到人们广泛关注。
4.碳中和的评价方法因主要受限于空间尺度与时间尺度，有关碳中和的相关发明主要有以下特征：
5.如公开号cn110577284a的发明专利涉及一种序批式碳中和潮汐生物接触氧化反应器。所述反应器包括进水箱、综合反应器和生物接触氧化反应器。可以实现一体化装配，运行维护简单，可实现无人值守运行，且节能。如公开号cn112916213a的发明专利所涉及的一种碳中和矿物加工工艺方法，采用石灰作为ph调整剂的多金属硫化矿矿物加工过程中，将焙烧炉设置于多金属硫化矿矿物加工现场进行石灰石焙烧，并采用该石灰石焙烧产生的石灰作为ph调整剂进行多金属硫化矿矿物加工，同时将该石灰石焙烧产生的二氧化碳替代硫酸通入到矿浆中进行碳中和，使二氧化碳转化为碳酸钙。
6.综上所述，现有专利中并无涉及碳中和度的评价指标的的先例。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种碳中和度性能指标cn的计算方法和图示方法，用以判断一个系统能否达到碳中和。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
9.一种碳中和度性能指标cn的分析方法，具体步骤如下：
10.步骤一、明确具体研究对象的空间尺度和时间尺度；
11.步骤二、基于步骤一确定研究系统；
12.步骤三、计算研究系统的碳中和度，即碳固定量与碳排放量之比，得到碳中和度数据点；
13.步骤四、将步骤三计算的数据点描绘在碳中和度图上；
14.步骤五、将步骤三中所计算的碳固定量与碳排放量之比与1作比较，判断该研究系统为负碳系统、碳中和系统还是正碳系统；或者将步骤四中的数据点与碳中和线比较，判断该研究系统为负碳系统、碳中和系统还是正碳系统。
15.进一步的，碳中和度cn的计算表达式如下：
[0016][0017]
式中，f为碳固定量，d为碳排放量，cn为碳中和度；∫
time
dt表示在时间尺度上的积分；∫
space
ds表示在空间尺度上的积分；是时间尺度与空间尺度二元函数，为强度量碳中和度；表示在时间和空间尺度上的二重积分。
[0018]
进一步的，当cn＞1时，研究系统为负碳系统；当cn＝1时，研究系统为碳中和系统；当cn＜1时，研究系统为正碳系统。
[0019]
进一步的，步骤四中的碳中和度图为一直角坐标系，碳中和度图的横坐标为碳排放量d，纵坐标为碳固定量f；碳中和度图中的点表示碳中和度cn，虚线表示非均匀的刻度；与横坐标轴成45
°
角的线为碳中和线cn＝1，碳中和线以下为正碳区域cn＜1，碳中和线以上为负碳区域cn＞1。
[0020]
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
[0021]
1.本发明根据碳固定量和碳排放量提供了一种碳中和度的性能指标cn。
[0022]
2.本发明给出了碳中和度的性能指标的计算方法，即固碳量与碳排放量之比，也是强度量碳中和度在时间尺度与空间尺度上的二重积分。当给定好时间尺度与空间尺度，第一种计算方法是：如果已知碳固定量与碳排放量则可以直接做比例得到碳中和度cn；第二种计算方法是：如果知道强度量碳中和度函数则可以在时间与空间尺度上进行二重积分。第一种方法简单快捷，第二种方法精准并且可以计算不同的时间尺度与空间尺度下的碳中和度。
[0023]
3.本发明还给出了碳中和度性能指标的图示方法，对系统的碳固定量和碳排放量进行图示化，对碳中和度这一性能指标进行更为直观清楚的图形定义。数形结合，有利于对系统的碳中和性能进行更为准确的评价，利于“3060”双碳目标的实现。
附图说明
[0024]
图1为本发明碳中和度cn的示意图。
[0025]
图2为本发明的举例示意图。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]
本发明提供一种碳中和度性能指标cn计算方法，用于在某空间尺度和某个时间尺度内，研究系统的碳固定量与碳排放量之比。
[0028]
碳中和度性能指标cn的计算方法为：
[0029][0030]
其中，f(fixed)为碳固定量，d(discharge)为碳排放量，cn(carbon neutralization)为碳中和度；∫
time
dt表示在时间尺度上的积分，时间尺度可以为系统的运行周期，全生命周期等；∫
space
ds表示在空间尺度上的积分，空间尺度可以为本址系统或局部系统，本址系统与附加系统等；是时间尺度与空间尺度二元函数，为强度量碳中和度；表示在时间和空间尺度上的二重积分；当cn＞1时，系统为负碳系统，当cn＝1时，系统为碳中和系统，当cn＜1时，系统为正碳系统。
[0031]
本发明还提供一种碳中和度性能指标cn的图示方法，见图1，通过建立一直角坐标系，设置横坐标为碳排放量d，纵坐标为碳固定量f；图像上的点表示碳中和度cn，虚线表示刻度，是类似于欧姆表的非均匀刻度；与横坐标轴成45
°
角的线为碳中和线cn＝1，碳中和线以下为正碳区域cn＜1，碳中和线以上为负碳区域cn＞1。
[0032]
具体的，以对传统的化石燃料电厂改进作为研究系统。
[0033]
实施方案一：空间尺度选取为传统化石燃料电厂，该案例电厂未配备碳捕集装置，故碳固定量f1＝0。时间尺度选取为一天，该电厂一天能发电x mwh，碳排放量为d1＝at co2，强度量碳中和度为
[0034]
此时，
[0035][0036]
对应于图2上1点。
[0037]
实施方案二：空间尺度选取为传统化石燃料电厂，该案例电厂相比于案例一电厂应用减排技术，因此同样选取时间尺度为一天，发电x mwh，碳排放量d2＝(a-b)t co2。碳固碳量f2＝0，强度量碳中和度为
[0038]
此时，
[0039][0040]
对应于图2上2点。
[0041]
实施方案三：空间尺度在案例二的基础上选取为传统化石燃料电厂和可再生能源发电厂，在总发电量x mwh不变的情况下，减少化石燃料的使用。时间尺度选取为一天，这种情况下碳排放量d3＝(a-b-c)t co2，碳固定量为f3＝0，强度量碳中和度为
[0042]
此时，
[0043][0044]
对应于图2上3点。
[0045]
实施方案四：空间尺度在实施步骤三的基础上引入主动固碳技术直接空气碳捕集，时间尺度选取为一天，在总发电量x mwh不变的情况下，碳排放量d4＝(a-b-c)t co2，碳固定量f4＝d t co2，强度量碳中和度为
[0046]
此时，
[0047][0048]
对应于图2上4点。
[0049]
实施方案五：随着碳捕集技术的发展于革新，在未来空间尺度在案例四的基础上采用更先进的固碳技术，时间尺度为一天，在总发电量x mwh不变的情况下，碳排放量d5＝(a-b-c)t co2，，碳固定量f5＝e t co2，(e＞(a-b-c)或e＝(a-b-c))强度量碳中和度为
[0050]
此时，
[0051][0052]
对应于图2上5点或者5’点。
[0053]
本发明并不限于上文描述的实施方案。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。