一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法与流程

1.本发明涉及能源转型技术领域，特别是涉及一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法。


背景技术：

[0002][0003]
中国现存煤电装机规模庞大，实现中长期煤电的有序转型成为统筹协调电力资源发展的有效手段。一方面，随着我国电气化水平不断提升，未来我国电力需求将保持较高的增长趋势；另一方面，可再生能源的大规模发展，使电力系统的稳定性面临着很大的挑战，近中期内仍需煤电提供一定的电力供应。因此，识别煤电的转型机组是实现中长期煤电的有序转型所亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法，以有效识别煤电的转型机组。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006]
一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法，所述方法包括：
[0007]
确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分，并按照从高到低的顺序对所有煤电机组的综合评价得分进行排序，获得综合得分序列；
[0008]
获取预测年煤电行业的碳配额；
[0009]
采用排放系数法计算研究区域内各煤电机组在预测年的累计碳排放量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计碳排放量为纵坐标建立煤电机组累计碳排放曲线；
[0010]
从所述煤电机组累计碳排放曲线中筛选出累计碳排放量小于所述碳配额的煤电机组，确定为第一待转型煤电机组；
[0011]
根据研究区域在预测年所需用电总量，利用电量平衡模型计算煤电应发电量；
[0012]
将研究区域内各煤电机组的装机容量与年利用小时数的乘积确定为各煤电机组在预测年的累计年发电量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计年发电量为纵坐标建立煤电机组累计发电量曲线；
[0013]
从所述煤电机组累计发电量曲线中筛选出累计年发电量小于所述煤电应发电量的煤电机组，确定为第二待转型煤电机组；
[0014]
若第一待转型煤电机组的数量大于或等于第二待转型煤电机组的数量，则将所有第一待转型煤电机组作为预测年的运行煤电机组；
[0015]
若第一待转型煤电机组的数量小于第二待转型煤电机组的数量，则对第二待转型煤电机组依照综合评价得分从高到低的顺序依次进行改造，直至所有第二待转型煤电机组的累计碳排放量小于所述碳配额。
[0016]
可选的，所述确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分，具体包括：
[0017]
收集各煤电机组的基础运行数据，构建煤电机组数据库；所述基础运行数据包括煤电机组运行时间、煤电机组的供电煤耗和利用效率；
[0018]
构建煤电机组综合评价体系；所述煤电机组综合评价体系包括目标层和准则层，所述目标层包括省级打分指标和机组打分指标；
[0019]
根据煤电机组数据库，利用煤电机组综合评价体系确定所述准则层中每个指标的得分；
[0020]
根据所述准则层中每个指标的得分，利用公式确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分；式中，sj为研究区域内第j个煤电机组的综合评价得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第i个指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第 i个指标的得分。
[0021]
可选的，所述采用排放系数法计算研究区域内各煤电机组在预测年的累计碳排放量的计算公式为
[0022]en
＝an×hn
×
sn×k[0023]
式中，en为研究区域内第n个煤电机组在预测年的累计碳排放量，an为研究区域内第n个煤电机组的机组容量，hn为研究区域内第n个煤电机组的年利用小时数，sn为研究区域内第n个煤电机组的供电煤耗，k为煤电机组的标煤碳排放系数。
[0024]
可选的，所述根据研究区域在预测年所需用电总量，利用电量平衡模型计算煤电应发电量的计算公式为
[0025][0026]
式中，为第y预测年r研究区域的煤电应发电量，为第y预测年r研究区域最大电力需求量预测值，为第y预测年第r研究区域第m 种煤电机组以外机组的发电量，为第y预测年从r研究区域向rr区域的传输电量，为第y预测年从rr区域向r研究区域的传输电量。
[0027]
可选的，所述改造为生物质掺烧、ccs改造或beccs改造。
[0028]
一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别系统，所述系统包括：
[0029]
综合评价得分确定模块，用于确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分，并按照从高到低的顺序对所有煤电机组的综合评价得分进行排序，获得综合得分序列；
[0030]
碳配额获取模块，用于获取预测年煤电行业的碳配额；
[0031]
累计碳排放量计算模块，用于采用排放系数法计算研究区域内各煤电机组在预测年的累计碳排放量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计
碳排放量为纵坐标建立煤电机组累计碳排放曲线；
[0032]
第一待转型煤电机组确定模块，用于从所述煤电机组累计碳排放曲线中筛选出累计碳排放量小于所述碳配额的煤电机组，确定为第一待转型煤电机组；
[0033]
煤电应发电量计算模块，用于根据研究区域在预测年所需用电总量，利用电量平衡模型计算煤电应发电量；
[0034]
累计年发电量确定模块，用于将研究区域内各煤电机组的装机容量与年利用小时数的乘积确定为各煤电机组在预测年的累计年发电量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计年发电量为纵坐标建立煤电机组累计发电量曲线；
[0035]
第二待转型煤电机组确定模块，用于从所述煤电机组累计发电量曲线中筛选出累计年发电量小于所述煤电应发电量的煤电机组，确定为第二待转型煤电机组；
[0036]
运行煤电机组筛选模块，用于若第一待转型煤电机组的数量大于或等于第二待转型煤电机组的数量，则将所有第一待转型煤电机组作为预测年的运行煤电机组；
[0037]
转型机组筛选模块，用于若第一待转型煤电机组的数量小于第二待转型煤电机组的数量，则对第二待转型煤电机组依照综合评价得分从高到低的顺序依次进行改造，直至所有第二待转型煤电机组的累计碳排放量小于所述碳配额。
[0038]
可选的，所述综合评价得分确定模块，具体包括：
[0039]
煤电机组数据库构建子模块，用于收集各煤电机组的基础运行数据，构建煤电机组数据库；所述基础运行数据包括煤电机组运行时间、煤电机组的供电煤耗和利用效率；
[0040]
煤电机组综合评价体系构建子模块，用于构建煤电机组综合评价体系；所述煤电机组综合评价体系包括目标层和准则层，所述目标层包括省级打分指标和机组打分指标；
[0041]
指标得分确定子模块，用于根据煤电机组数据库，利用煤电机组综合评价体系确定所述准则层中每个指标的得分；
[0042]
综合评价得分确定子模块，用于根据所述准则层中每个指标的得分，利用公式确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分；式中，sj为研究区域内第j个煤电机组的综合评价得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第i个指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第i个指标的得分。
[0043]
可选的，所述累计碳排放量计算模块的计算公式为
[0044]en
＝an×hn
×
sn×k[0045]
式中，en为研究区域内第n个煤电机组在预测年的累计碳排放量，an为研究区域内第n个煤电机组的机组容量，hn为研究区域内第n个煤电机组的年利用小时数，sn为研究区域内第n个煤电机组的供电煤耗，k为煤电机组的标煤碳排放系数。
[0046]
可选的，所述煤电应发电量计算模块的计算公式为
[0047][0048]
式中，为第y预测年r研究区域的煤电应发电量，为第y预测年r研究区域最大电力需求量预测值，为第y预测年第r研究区域第m 种煤电机组以外机组的发电量，为第y预测年从r研究区域向rr区域的传输电量，为第y预测年从rr区域向r研究区域的传输电量。
[0049]
可选的，所述改造为生物质掺烧、ccs改造或beccs改造。
[0050]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0051]
本发明公开一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法，采用排放系数法计算研究区域内各煤电机组在预测年的累计碳排放量，建立煤电机组累计碳排放曲线，从煤电机组累计碳排放曲线中筛选出累计碳排放量小于碳配额的煤电机组确定为第一待转型煤电机组，确定各煤电机组在预测年的累计年发电量并建立煤电机组累计发电量曲线，从煤电机组累计发电量曲线中筛选出累计年发电量小于煤电应发电量的煤电机组确定为第二待转型煤电机组，若第一待转型煤电机组的数量小于第二待转型煤电机组的数量，则对第二待转型煤电机组依照综合评价得分从高到低的顺序依次进行改造。本发明基于客观存在的各种煤电数据，基于碳配额约束与电量平衡约束对转型的机组进行有效识别。
附图说明
[0052]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0053]
图1为本发明提供的基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法的原理图；
[0054]
图2为本发明实施例提供的全国煤电机组累计碳排放量图；
[0055]
图3为本发明实施例提供的碳配额约束下机组合理规模筛选图；
[0056]
图4为本发明实施例提供的全国煤电机组累计发电量图；
[0057]
图5为本发明实施例提供的电量平衡约束下机组合理规模筛选图。
具体实施方式
[0058]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0059]
本发明的目的是提供一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法，以有效识别煤电的转型机组。
[0060]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0061]
本发明提供了一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别方法，如图 1所
示，方法包括：
[0062]
步骤1，确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分，并按照从高到低的顺序对所有煤电机组的综合评价得分进行排序，获得综合得分序列。
[0063]
根据省级煤电的平均属性包括：煤电运行时间，煤电机组的供电煤耗及利用效率等进行分析。基于煤电数据库，构建煤电机组综合评价体系，将机组的综合水平用数据直观呈现，评分角度涉及省级层面和机组层面。因此指标体系共设定两个一级指标：省级得分和机组得分，后再细化一级指标到二级指标，全面评价煤电机组的性能，具体指标如下表1所示。
[0064]
表1煤电机组评分指标体系
[0065][0066][0067]
对煤电机组的指标体系由目标层、标准层两个层级构成，即根据对省级层面(a1)和机组层面(a2)的各种因素进行衡量，得出综合得分。
[0068]
第一层级：目标层包含两个元素，省级打分指标a1、机组打分指标a2。
[0069]
第二层级：准则层包含以下元素，人均水资源b1、碳排放强度b2、供电煤耗b3、厂用电率b4、利用小时数b5、非可再生电力配额b6、单位发电量二氧化碳排放b7、机组容量水平
b8、机组容量b9、运行时间b10、是否热电联产b11、是否自备电厂b12、是否(省属)国有企业b13、机组类型b14、机组投产状态b15。其中b1—b6属于省级打分指标，b7—b15属于机组打分指标。
[0070]
通过机组所在省份的人均水资源(b1)，碳排放强度(b2)，供电煤耗(b3)，厂用电率(b4)，利用小时数(b5)和可再生能源发展潜力(b6)的这些指标来进行省级层面的打分；通过机组的单位发电量二氧化碳排放(b7)，机组容量等级 (b8)、机组容量(b9)、运行年份等级(b10)、是否热电联产(b11)、是否自备电厂(b12)、是否(省属)国有企业(b13)、机组类型等级(b14)、机组投产状态(b15) 这些指标来进行机组层面的打分。
[0071]
省级打分指标共涉及六个二级因素，得分区间为1-5分，对各项指标进行评分，取平均值。
[0072]
机组打分指标共涉及九个因素，得分区间为1-6分，对各项指标进行评分，取平均值。
[0073]
最终根据如下公式得到所有煤电机组的综合得分并进行排序。得分越低表示机组绩效水平越低，被搁浅的风险越大。得分越高说明机组性能越好，市场情景下的利用小时数会上升，若属于可改造范围内机组，也会优先考虑改造。
[0074]
根据省级打分以及机组打分，最终对机组有一个评估。
[0075]
在一个示例中，具体包括：
[0076]
收集各煤电机组的基础运行数据，构建煤电机组数据库；基础运行数据包括煤电机组运行时间、煤电机组的供电煤耗和利用效率；
[0077]
构建煤电机组综合评价体系；煤电机组综合评价体系包括目标层和准则层，目标层包括省级打分指标和机组打分指标；
[0078]
根据煤电机组数据库，利用煤电机组综合评价体系确定准则层中每个指标的得分；
[0079]
根据准则层中每个指标的得分，利用公式确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分；式中，sj为研究区域内第j个煤电机组的综合评价得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第i个指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第 i个指标的得分。和均为50％。
[0080]
步骤2，获取预测年煤电行业的碳配额。
[0081]
基于“自上而下”的温升目标来形成全球层面、国家层面及公司层面下的碳配额。基于ipccar5中实现2℃温升目标的总碳排放配额估算煤电行业碳配额
[0082]
步骤3，采用排放系数法计算研究区域内各煤电机组在预测年的累计碳排放量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计碳排放量为纵坐标建立
煤电机组累计碳排放曲线。
[0083]
以全国现役和计划煤电机组的供电煤耗为基础，采用排放系数法计算，计算公式为en＝an×hn
×
sn×
k。式中，en为研究区域内第n个煤电机组在预测年的累计碳排放量(mw)，an为研究区域内第n个煤电机组的机组容量(mw)， hn为研究区域内第n个煤电机组的年利用小时数(h)，sn为研究区域内第n 个煤电机组的供电煤耗(gtce/(千瓦
·
h))，k为煤电机组的标煤碳排放系数(k＝2.8)。
[0084]
参照图2，煤电机组累计碳排放曲线中现役机组综合得分为3.32对应的纵坐标为现役机组综合得分为3.74、3.53和3.32的累积co2排放量，煤电机组累计碳排放曲线中其他现役机组综合得分对应的纵坐标同理。即煤电机组累计碳排放曲线中每个现役机组综合得分对应的纵坐标计算公式为
[0085][0086]
式中：e表示年度co2排放量(mw)，an表示机组容量(mw)，hn表示机组的年利用小时数(h)，in表示机组的碳排放强度(g co2/(千瓦
·
h))，sn表示机组的供电煤耗(gtce/(千瓦
·
h))，k表示机组的标煤co2排放系数(k＝2.8)， n表示机组序号，m为机组数量。
[0087]
步骤4，从煤电机组累计碳排放曲线中筛选出累计碳排放量小于碳配额的煤电机组，确定为第一待转型煤电机组。
[0088]
基于自上而下的升温目标确定碳配额，再基于自下而上的个体碳资产计算 co2排放量，并且绘制累计碳排放曲线，依据碳配额的多少，对累计图进行划线，筛选出来在碳配额约束下合理规模的机组。
[0089]
步骤5，根据研究区域在预测年所需用电总量，利用电量平衡模型计算煤电应发电量。
[0090]
根据公开发布的规划装机数据，做区域用电量，传输电量的需求预测。
[0091]
根据区域非煤电机组发展潜力与发展趋势的情况分析，其中包含：以资源区等级核定风电、光伏等可再生资源的利用小时数，进一步得出各类机组的发电量；通过国家规划数据取得区域间电量传输通道的技术参数，通过资料查阅获得各通道使用情况的最新数据，核定各区域间交换电量等电力基础数据设定。
[0092]
构建电量平衡模型，以区域用电量需求预测为基础，煤电作为托底保障角色实现发用电量的平衡，得出煤电的实际应发电量，根据煤电利用小时数，最终得出煤电合理规模。利用电量平衡模型计算煤电应发电量的计算公式为
[0093][0094]
式中，为第y预测年r研究区域的煤电应发电量，为第y预测年r研究区域最大电力需求量预测值，为第y预测年第r研究区域第m 种煤电机组以外机组的发电量，为第y预测年从r研究区域向rr区域的传输电量，为第y预测年从rr区域向r研究区域的传输电量。
[0095]
步骤6，将研究区域内各煤电机组的装机容量与年利用小时数的乘积确定为各煤
电机组在预测年的累计年发电量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计年发电量为纵坐标建立煤电机组累计发电量曲线。
[0096]
步骤7，从煤电机组累计发电量曲线中筛选出累计年发电量小于煤电应发电量的煤电机组，确定为第二待转型煤电机组。
[0097]
步骤8，若第一待转型煤电机组的数量大于或等于第二待转型煤电机组的数量，则将所有第一待转型煤电机组作为预测年的运行煤电机组。
[0098]
根据碳配额和电量平衡的约束，两者煤电规模进行对比，若碳配额约束下机组合理规模大于或等于电量平衡约束下机组合理规模，则直接淘汰碳配额约束下合理规模以外的煤电机组。
[0099]
步骤9，若第一待转型煤电机组的数量小于第二待转型煤电机组的数量，则对第二待转型煤电机组依照综合评价得分从高到低的顺序依次进行改造，直至所有第二待转型煤电机组的累计碳排放量小于碳配额。
[0100]
若碳配额约束下机组合理规模小于电量平衡约束下机组合理规模，则直接淘汰电量平衡约束下机组合理规模以外的煤电机组，对于不属于碳配额约束下机组合理规模的范围，但属于电量平衡约束下机组合理规模的部分，可以选择生物质掺烧、ccs改造、beccs改造等其他路径，目的是为了降低被改造机组的碳排放属性。根据机组评分，从最高到最低进行选择，并且对选择出来的机组进行标记，保证各机组改造同一种改造只能进行一次。使得碳排放规模逐渐扩大，并且不断地进行改造，最终使得碳排放量规模扩大至发电量规模。
[0101]
将研究区域选为全国，以中国电网整体为研究对象来详细说明本发明的转型机组识别方法。
[0102]
1.输入各煤电机组基础信息，包括煤电煤电运行时间，煤电机组的供电煤耗及利用效率等。2021年我国共有5585个煤电机组。
[0103]
1.1输入煤电机组所在省份的人均水资源(b1)
[0104]
1.2输入煤电机组所在省份碳排放强度(b2)
[0105]
1.3输入煤电机组所在省份供电煤耗(b3)
[0106]
1.4输入煤电机组所在省份厂用电率(b4)
[0107]
1.5输入煤电机组所在省份利用小时数(b5)
[0108]
1.6输入煤电机组所在省份可再生能源发展潜力(b6)
[0109]
1.7输入煤电机组二氧化碳强度(b7)
[0110]
1.8输入煤电机组容量等级(b8)
[0111]
1.9输入煤电机组容量(b9)
[0112]
1.10输入煤电机组运行时间(b10)
[0113]
1.11输入煤电机组是否为热电联产(b11)
[0114]
1.12输入煤电机组是否自备电厂(b12)
[0115]
1.13输入煤电机组是否为(省属)国有企业(b13)
[0116]
1.14输入煤电机组类型等级(b14)
[0117]
1.15输入煤电机组投产状态(b15)
[0118]
2.建立各煤电机组的综合评价数据库，计算各煤电机组整体得分情况并排序。
[0119]
2.1对省级阶层进行评价打分，省级层面打分共有六个指标，得分区间为 1-5分，
对各项指标进行评分，取平均值
[0120]
各指标具体得分标准见下表2，表内的区间数值由所有指标的最大值以及最小值按照五个档次进行平均所得，省级指标打分公式如下。
[0121]sa1
＝(b1+b2+b3+b4+b5+b6)/6
[0122]
表2省级层面指标分析
[0123][0124]
2.2对“煤电数据库”中的基础信息进行机组层面的评价打分，共有九个机组打分指标，得分区间为1-6分，对各项指标进行评分，取平均值。
[0125]
各指标具体得分标准见下表3，表内的区间数值由所有指标的最大值以及最小值按照六个档次进行平均所得，机组指标打分公式具体如下。
[0126]sa2
＝(b7+b8+b9+b
10
+b
11
+b
12
+b
13
×
+b
14
×
+b
15
)/9
[0127]
表3机组层面指标分析
[0128]
[0129][0130]
2.3根据煤电机组打分与所属省份打分相加，使机组情况数字化，计算公式如下。
[0131][0132]
3.计算各场景年各煤电行业必须完成的温室所体减排指标，并以碳配额设定煤电机组累计碳排放量上限，筛选碳配额约束下的合理规模机组。
[0133]
3.1确定2022年煤电行业碳配额约束(即累计允许碳排放量)。
[0134]
根据ipccar5等相关文件，确定全球温升目标，进一步确定全球累积碳配额总量。从“自上而下”的角度，按照全球层面、国家层面、行业层面和电力层面逐层匡算碳配额，将全球层面的需求逐步分解目标至中国碳配额目标、能源行业碳配额目标、电力行业碳配额目标，最终分解至煤电行业的累计碳配额目标。
[0135]
在低碳情景下，预测2022年煤电行业的碳配额为3.9gt。其中低碳情景是煤电行业碳配额为53gt co2，2023年碳排放达到峰值4.17gt co2，2040年后实现净零排放，此情景已达到实现1.5℃的温升目标阈值。
[0136]
3.2计算机组碳排放量
[0137]
在计算机组co2排放量时，以全国现役和计划煤电机组的供电煤耗为基础，采用排放系数法计算，公式如下：
[0138][0139]
e表示年度co2排放量(mw)
[0140]an
表示机组容量(mw)
[0141]hn
表示机组的年利用小时数(h)
[0142]in
表示机组的碳排放强度(g co2/(千瓦
·
h))
[0143]
sn表示机组的供电煤耗(gtce/(千瓦
·
h))
[0144]
k表示机组的标煤co2排放系数(k＝2.8)
[0145]
n表示机组序号
[0146]
m为机组数量
[0147]
对数据库按照减排指标对机组是否属于在累计允许碳排放量下合理规模进行筛选。2021年运行煤电行业碳排放量为4.356gt，并绘制所有机组的累计碳排放曲线，如图2所示。
[0148]
3.3筛选煤电机组进而形成对煤电转型的碳配额约束目标，为煤电机组的筛选框定条件。
[0149]
基于自上而下的升温目标确定必须完成的温室所体减排指标，再基于自下而上的个体碳资产计算co2排放量，并且绘制累计碳排放曲线，依据减排指标的多少，对累计图进行划线，筛选出来在累计允许碳排放量下合理规模的机组。
[0150]
根据所建立的综合评价数据库进行排序及计算，分数为1.98以上的煤电机组二氧化碳排放量为3.8937gt，共3957个煤电机组，如图3所示。
[0151]
4.计算各场景年各煤电托底发电量，并以发电量设定煤电机组累计发电量下限，筛选电量约束下的合理规模机组；
[0152]
4.1获取研究区域内公开发布的规划装机数据(包括装机容量及利用小时数)，该地区所需用电量及传输电量；(参考电力部门碳排放大风路径与政策研究报告)并计算发电量。
[0153]
4.1.1设置加速电气化情景，此情景下2025、2030、2035年全社会用电量为9.6、11.3、12.8万亿千瓦时，“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速为5％、4％、3.1％。在加速电气化情景下，2022年中国所需用电量为83538 万千瓦时。由于例子为中国电网整体，故不含传输电量。其中各装机容量及利用小时数如表4所示：(参考电力部门碳排放达峰路径与政策研究报告)
[0154]
表4装机容量及利用小时数
[0155][0156]
4.1.2根据公式计算各机组发电量
[0157]
其中cm代表m类机组装机容量，tm代表m类机组利用小时数。
[0158]
为第m种机组(包含除煤电以外的所有发电机组)的发电量
[0159]
2022年除煤电以外的所有发电机组的发电量即为
[0160][0161]
4.2计算所需煤电发电量及装机容量。
[0162]
将步骤4.1中的计算数据及收集的数据使用电量平衡模型计算。得到2022 年该情景下所需煤电发电量电量平衡模型具体表达式如下：
[0163][0164]
4.3筛选煤电机组进而形成对煤电转型的电量平衡约束目标，为煤电机组的筛选框定条件。
[0165]
计算煤电累计发电量，绘制累计发电量曲线，2022年运行煤电机组煤电发电量为56740.55万千瓦时，如图4所示。
[0166]
根据所需煤电发电量划线，2022年所需煤电发电量为50095万千瓦时并且筛选出在电量平衡约束下合理规模的机组。
[0167]
根据步骤二中所建立的综合评价数据库计算，分数为1.95以上的煤电机组发电量为50160万千瓦时，共4066个煤电机组，如图5所示。
[0168]
5.根据排序及约束选择搁浅煤电机组及转型煤电机组
[0169]
5.1比较在碳配额约束下和发电量约束下机组机组是否属于合理规模的筛选情况
[0170]
根据步骤三及步骤四所筛选出的机组，煤电碳配额约束下煤电机组为 3957个煤电机组，煤电发电量约束下煤电发电量为4066个。此时累计允许碳排放量下机组合理规模小于发电量约束下机组合理规模。
[0171]
5.2识别煤电机组的分类
[0172]
5.2.1筛选淘汰机组
[0173]
首先直接淘汰被煤电发电量约束及碳配额约束都筛选掉的煤电机组。
[0174]
5.2.2筛选改造机组
[0175]
由于煤电发电量约束中保留机组累计碳排放量多于额定煤电碳配额，所以需要进行改造，可选择生物质掺烧、ccs改造、beccs改造等其他路径以降低煤电机组碳排放量。
[0176]
根据机组评分，从高到低进行选择，并对选择出来的机组进行标记，保证机组同种改造之后不会进行重复改造，使碳排放量降低，最终使满足电量平衡约束的煤电机组同时满足碳配额约束。
[0177]
本发明的方法包括如下步骤：根据省级煤电的平均属性包括煤电运行时间，煤电机组的供电煤耗及利用效率等进行分析。并且根据煤电数据，构建煤电机组综合评价体系，对机组进行打分；先基于“自上而下”的升温目标形成全球层面、国家层面及公司层面，分解碳配额目标获得我国煤电碳配额；再基于“自下而上”的个体碳资产来计算co2排放量。通过绘制co2的累计排放量图来筛选碳配额约束下的合理规模机组。根据公开发布的规划装机数据，预测用电量，传输电量，非煤电发电量，再根据电量平衡模型计算煤电发电量。通过绘制累计发电量图来筛选电量平衡约束下的合理规模机组。根据本发明基于客观存在的各种煤电数据，基于碳配额约束与电量平衡约束对转型的机组进行识别。
[0178]
本发明还提供了一种基于碳配额约束与电量平衡的转型机组识别系统，系统包括：
[0179]
综合评价得分确定模块，用于确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分，并按照从高到低的顺序对所有煤电机组的综合评价得分进行排序，获得综合得分序列；
[0180]
碳配额获取模块，用于获取预测年煤电行业的碳配额；
[0181]
累计碳排放量计算模块，用于采用排放系数法计算研究区域内各煤电机组在预测年的累计碳排放量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计碳排放量为纵坐标建立煤电机组累计碳排放曲线；
[0182]
第一待转型煤电机组确定模块，用于从煤电机组累计碳排放曲线中筛选出累计碳排放量小于碳配额的煤电机组，确定为第一待转型煤电机组；
[0183]
煤电应发电量计算模块，用于根据研究区域在预测年所需用电总量，利用电量平衡模型计算煤电应发电量；
[0184]
累计年发电量确定模块，用于将研究区域内各煤电机组的装机容量与年利用小时数的乘积确定为各煤电机组在预测年的累计年发电量，并以综合得分序列为横坐标，以研究区域内煤电机组在预测年的累计年发电量为纵坐标建立煤电机组累计发电量曲线；
[0185]
第二待转型煤电机组确定模块，用于从煤电机组累计发电量曲线中筛选出累计年发电量小于煤电应发电量的煤电机组，确定为第二待转型煤电机组；
[0186]
运行煤电机组筛选模块，用于若第一待转型煤电机组的数量大于或等于第二待转型煤电机组的数量，则将所有第一待转型煤电机组作为预测年的运行煤电机组；
[0187]
转型机组筛选模块，用于若第一待转型煤电机组的数量小于第二待转型煤电机组的数量，则对第二待转型煤电机组依照综合评价得分从高到低的顺序依次进行改造，直至所有第二待转型煤电机组的累计碳排放量小于碳配额。
[0188]
综合评价得分确定模块，具体包括：
[0189]
煤电机组数据库构建子模块，用于收集各煤电机组的基础运行数据，构建煤电机组数据库；基础运行数据包括煤电机组运行时间、煤电机组的供电煤耗和利用效率；
[0190]
煤电机组综合评价体系构建子模块，用于构建煤电机组综合评价体系；煤电机组综合评价体系包括目标层和准则层，目标层包括省级打分指标和机组打分指标；
[0191]
指标得分确定子模块，用于根据煤电机组数据库，利用煤电机组综合评价体系确定准则层中每个指标的得分；
[0192]
综合评价得分确定子模块，用于根据准则层中每个指标的得分，利用公式确定研究区域内各煤电机组的综合评价得分；式中，sj为研究区域内第j个煤电机组的综合评价得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标的得分，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第i个指标的打分占比，和分别为研究区域内第j个煤电机组的省级打分指标和机组打分指标对应的准则层中第 i个指标的得分。
[0193]
累计碳排放量计算模块的计算公式为
[0194]en＝an
×hn
×
sn×k[0195]
式中，en为研究区域内第n个煤电机组在预测年的累计碳排放量，an为研究区域内第n个煤电机组的机组容量，hn为研究区域内第n个煤电机组的年利用小时数，sn为研究区域内第n个煤电机组的供电煤耗，k为煤电机组的标煤碳排放系数。
[0196]
煤电应发电量计算模块的计算公式为
[0197][0198]
式中，为第y预测年r研究区域的煤电应发电量，为第y预测年r研究区域最大电力需求量预测值，为第y预测年第r研究区域第m 种煤电机组以外机组的发电量，为第y预测年从r研究区域向rr区域的传输电量，为第y预测年从rr区域向r研究区域的传输电量。
[0199]
改造为生物质掺烧、ccs改造或beccs改造。
[0200]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0201]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。