动力电池工厂选址方法及装置与流程

1.本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种动力电池工厂选址方法及装置。


背景技术：

2.近年来，新能源汽车的快速增长带动了我国动力电池产业快速发展，导致动力电池市场快速扩大，越来越多的企业加入了自主生产动力电池材料的队伍，建设起动力电池生产项目。
3.在建设动力电池生产项目时，其中要确定的一个问题是动力电池材料的建厂地址问题。现有的动力电池材料工厂地址的选择大多是从建设成本层面出发考虑，忽视了工厂选址位置对于碳排放的影响，且随着全球能源危机和环境污染问题的日益加剧，实现节能减排、绿色低碳发展，促进资源、环境与经济可持续发展已成为全人类的共同目标。因此，如何实现低碳动力电池厂址建设成为一个需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明多个方面提供一种动力电池工厂选址方法及装置，以解决现有技术在对动力电池工厂的建厂地址选择时未能从低碳优化的角度去考虑的技术问题，本发明从电力结构、地理位置、气候这些因素综合考虑建设低碳动力电池工厂选址，以在一定程度上减少碳排放。
5.本发明第一方面提供一种动力电池工厂选址方法，包括：
6.基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型；其中，所述建厂地址参数包括动力电池建厂地址的地理位置参数及所在区域的电力结构参数和气候参数；
7.获取预先选择的至少一可行建厂地址，根据每一所述可行建厂地址的地理位置及所在区域的电力结构和气候，结合所述动力电池工厂碳排放模型，分别计算每一可行建厂地址对应的动力电池工厂所产生的碳排放总量，并选择碳排放总量最少的可行建厂地址作为动力电池建厂的最终选址。
8.本发明第二方面提供一种动力电池工厂选址装置，包括：
9.模型建立模块，用于基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型；其中，所述建厂地址参数包括动力电池建厂地址的地理位置参数及所在区域的电力结构参数和气候参数；
10.选址模块，用于获取预先选择的至少一可行建厂地址，根据每一所述可行建厂地址的地理位置及所在区域的电力结构和气候，结合所述动力电池工厂碳排放模型，分别计算每一可行建厂地址对应的动力电池工厂所产生的碳排放总量，并选择碳排放总量最少的可行建厂地址作为动力电池建厂的最终选址。
11.与现有技术相比，本发明提供的动力电池工厂选址方法基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型；获取预先选择的至少一可行建厂地址，并根据每一所述可行建厂地址的地理位置及所在区域的电力结构和气候，结合所述动力电池工厂碳排放模型，分别计算每一可行建厂地址对应的动力电池工厂所产生的碳排放总量，从而选择碳排放总量最少的可行建厂地址作为动力电池建厂的最终选址，本发明从电力结构、地理位置、气候这些因素综合考虑建设低碳动力电池工厂选址，能在一定程度上减少碳排放。相应地，本发明还提供一种动力电池工厂选址装置。
附图说明
12.图1是本发明实施例提供的动力电池工厂选址方法的流程示意图。
具体实施方式
13.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作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。
14.参见图1，图1是本发明实施例提供的动力电池工厂选址方法的流程示意图，本发明实施例提供的动力电池工厂选址方法包括：
15.s11，基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型；其中，所述建厂地址参数包括动力电池建厂地址的地理位置参数及所在区域的电力结构参数和气候参数；
16.s12，获取预先选择的至少一可行建厂地址，根据每一所述可行建厂地址的地理位置及所在区域的电力结构和气候，结合所述动力电池工厂碳排放模型，分别计算每一可行建厂地址对应的动力电池工厂所产生的碳排放总量，并选择碳排放总量最少的可行建厂地址作为动力电池建厂的最终选址。
17.具体的，所述动力电池生产规划方案包括动力电池生产计划量及对应所需的原材料的质量。在具体实施时，在确定待生产的动力电池数量后，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，从而建立动力电池碳排放模型。
18.其中，所述可行建厂地址可以通过如下方式选取：首先，选择满足建厂政策、气候地理环境等因素的可选择区域(省份)，然后在可选择的区域内选择符合要求的地块，得到至少一个可行建厂地址。
19.可以理解的是，不同区域(省份)电力结构并不相同，考虑清洁能源占比较高的省份可以有效减少动力电池工厂生产产生的碳排放，其次地理位置影响原材料运输距离及运输方式，一般来看海运《铁路运输《公路运输，最后所在区域(省份)气候影响动力电池工厂为工作人员提供供冷供热的需求，对整体能源消耗产生一定影响，因此本发明实施例从电力结构、地理位置、气候等因素进行综合考虑，建设低碳动力电池材料生产工厂。
20.本发明实施例提供的技术方案基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型；获取预先选择的至少一可行建厂地址，并根据每一所述可行建厂地址的地理位置及所在区域的电力结构和气候，结合所述动力电池工厂碳排放模型，分别计算每一可行建厂地址对应的动力电池工厂所产生的碳排放总量，从而选择碳排放总量最少的可行建厂地址作为动力电池建厂的最终选址，本发明从电力结构、地理位置、气候这些因素综合考虑建设低碳动力电池工厂选址，能在一定程度上减少碳排放。
21.在一种实施方式中，所述s11“基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型”，具体包括：
22.基于预设的动力电池生产规划方案，对动力电池建厂地址所在区域的电力结构参数与动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第一碳排放模型；
23.对动力电池建厂地址的地理位置参数和所需原材料运输过程中产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第二碳排放模型；其中，所述所需原材料由所述动力电池生产规划方案确定；
24.对动力电池建厂地址所在区域的气候参数和动力电池工厂供冷供热所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第三碳排放模型；
25.综合所述第一碳排放模型、所述第二碳排放模型和所述第三碳排放模型，建立动力电池工厂碳排放模型。
26.在具体实施时，由动力电池生产规划方案得到动力电池的生产计划量及对应所需原材料的质量，企业在建立动力电池工厂之前，根据成熟的工艺对生产该批计划的动力电池产量所需消耗的产能和电力消耗等进行测算，考虑到各个区域的电力结构不同，生产中使用的各类电力消耗占比也不一样，如区域a的火力发电占a％，水力发电占b％，则火力发电使用量为总产能*a％，水力发电为总产能*b％，而不同发电方式单位时间内所产生的碳排放也不同，因此，需要对动力电池建厂地址所在区域的电力结构参数与动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放之间的关系进行分析，以准确评估不同建厂地址导致的碳排放差异。其中，动力电池工厂运行所需能源应当理解为：动力电池工厂在运行生产线所需要的电力消耗和燃油燃气、热力等能源的消耗。
27.在一种实施方式中，所述基于预设的动力电池生产规划方案，对动力电池建厂地址所在区域的电力结构参数与动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第一碳排放模型，具体包括：
28.基于预设的动力电池生产规划方案和动力电池建厂地址所在区域的电力结构参数，得到动力电池工厂生产动力电池过程中所需消耗的各类电力使用量参数；
29.对各类电力使用量参数和动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放之间的关系进行分析，建立第一碳排放模型如下：
30.e
能源
＝∑adi×
efi+∑k
×
efj×
gwpj31.其中，e
能源
表示动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放量，adi表示第i类电力使用量参数，efi表示第i类电力的碳排放因子，k为天然气使用量，efj为天然气燃烧产生的
第j种气体排放因子，单位为tco2/t，gwpj为天然气燃烧产生的第j种气体的温室气体潜值。
32.由上式可知，当动力电池工厂所在区域的电力结构不同时，adi也不同，从而导致e
能源
的差异。一般而言，在确定待计划生产的动力电池的基础上，不同地址的动力电池工厂运行时所需的天然气使用量k，及天然气燃烧产生的气体排放因子组分都是一样的，因此，对于不同地址的动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放差异主要是由∑adi×
efi这一项决定。
33.在一种实施方式中，所述对动力电池建厂地址的地理位置参数和所需原材料运输过程中产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第二碳排放模型，具体包括：
34.根据动力电池建厂地址的地理位置参数和材料供货商的地理位置，得到所需原材料运输过程中所使用的交通工具类型和各种交通工具所对应的运输距离参数；
35.并根据如下公式建立第二碳排放模型：
[0036][0037]
其中，e
运输
表示运输所需原材料过程中产生的碳排放，表示向上取整，ai表示需要采用第i种交通工具运输的原材料质量，mi表示第i种交通工具的运载量，li表示第i种交通工具的运输距离参数，rki表示第i种交通工具运输单位距离所产生的碳排放，单位为tco2/km。
[0038]
在具体实施时，企业在建立动力电池工厂前，先确定好获取原材料的供货商，以得到材料供货商的地址位置，由于所需原材料可能无法从一家供货商全部获取，材料供货商可能有多个。设动力电池建厂地址的地理位置到材料供货商的运输距离为l，并预计运输距离l的路段中有运输时采用第i种交通工具的运输距离为li，所有li的总和为l，进而可以分析不同交通方式、不同运输距离对所需原材料运输过程中产生的碳排放之间的影响，得到第二碳排放模型。
[0039]
在一种实施方式中，所述对动力电池建厂地址所在区域的气候参数和动力电池工厂供冷供热所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第三碳排放模型，具体包括：
[0040]
根据动力电池建厂地址所在区域的气候参数，得到动力电池工厂的空调运行时长参数；
[0041]
并根据如下公式建立第三碳排放模型：
[0042]e气候
＝el
δ
×mδ
×
ef
δ
[0043]
其中，e
气候
表示动力电池工厂供冷供热所产生的碳排放，el
δ
表示空调平均能耗，m
δ
表示动力电池工厂的空调运行时长参数，ef
δ
表示空调运行所产生的碳排放。
[0044]
在具体实施时，设动力电池建厂地址所在区域的气候参数为wi，其对应于空调运行时长参数m
δ
＝f(wi)，f(wi)为预先建立的，例如wi表示第i种气候，则f(wi)为对应于第i种气候的空调运行时长，该关系式可以由数据统计得来，例如广东省和福建省归类为第1种气候类型w1，并从相关权威网站获取广东省和福建省每年的空调运行时长，对两者的空调运行时长取平均，得到第1种气候类型对应的空调运行时长f(w1)。
[0045]
进而，在一种可选的实施方式中，建立的动力电池工厂碳排放模型为e＝e
能源
+e
运输
+e
气候
。
[0046]
在一种实施方式中，所述s11在建立动力电池工厂碳排放模型之前，还包括：
[0047]
对动力电池建厂地址的地理位置参数和员工从动力电池工厂差旅到计划目的地乘坐交通所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第四碳排放模型；
[0048]
则，所述综合所述第一碳排放模型、所述第二碳排放模型和所述第三碳排放模型，建立动力电池工厂碳排放模型，具体为：
[0049]
综合所述第一碳排放模型、所述第二碳排放模型、所述第三碳排放模型和所述第四碳排放模型，建立动力电池工厂碳排放模型。
[0050]
在一种实施方式中，所述对动力电池建厂地址的地理位置参数和员工从动力电池工厂差旅到计划目的地乘坐交通所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第四碳排放模型，具体包括：
[0051][0052]
其中，βi为每年计划乘坐第i种交通工具的出差员工数，ni为第i种交通工具载客人数，hi为从动力电池工厂乘坐第i种交通工具到计划目的地的参考距离，rki为第i种交通工具运输单位距离所产生的碳排放。
[0053]
在本发明实施例中，还考虑员工从动力电池工厂出发到计划目的地乘坐交通所产生的碳排放。进而，在另一种可选的实施方式中，综合所述第一碳排放模型、所述第二碳排放模型、所述第三碳排放模型和所述第四碳排放模型，建立动力电池工厂碳排放模型为：e＝e
能源
+e
运输
+e
气候
+e
差旅
。
[0054]
在一种实施方式中，在建立动力电池工厂碳排放模型时还考虑了动力电池原辅料间接碳排放、动力电池生产产生的废物导致的碳排放和动力电池生产过程中的直接碳排放。
[0055]
其中，动力电池原辅料间接碳排放应当理解为材料本身释放的碳排放，其与生产过程无关；动力电池生产产生的废物导致的碳排放指的是动力电池在生产过程中所产生的废物所释放的碳排放；所述动力电池生产过程中的直接碳排放指的是动力电池在生产过程中产生的碳排放。
[0056]
在一种实施方式中，所述动力电池原辅料间接碳排放通过如下公式计算：
[0057]e间接
＝∑cdi×
efi[0058]
其中，e
间接
为原辅料生产过程中的碳排放，cdi为第i类原辅料的计划使用量，其由动力电池生产规划方案决定，efi表示单位质量的第i类原辅料所产生的温室气体排放量；
[0059]
且，所述动力电池生产产生的废物导致的碳排放通过如下公式计算：
[0060][0061]
其中，e
废物
为动力电池生产产生的废物导致的碳排放，towi为废物中第i种可降解有机物总含量，si为废物中第i种可清除固化的部分，bi为第i种可降解有机物的ch4产生能力，mcf为ch4修正系数，ef
′i为单位质量的第i种可降解有机物所产生的温室气体碳排放量，为转化系数；
[0062]
动力电池生产过程中的直接碳排放通过如下公式计算：
[0063]e直接
＝(c1-c2)
×v×mε
[0064]
其中，e
直接
表示动力电池生产过程中的直接碳排放，c1、c2分别为动力电池生成过程中排放的尾气的co2浓度和空气中co2浓度，v为尾气产生体积，m
ε
为尾气排放时间。
[0065]
可以理解的是，在确定好所要生产的动力电池的计划生产量的基础上，对于不同建厂地址的动力电池工厂，其对应的动力电池原辅料间接碳排放结果均是一样的。所述动力电池生产产生的废物导致的碳排放和所述动力电池生产过程中的直接碳排放也是如此。
[0066]
本发明实施例另一方面提供一种动力电池工厂选址装置，包括：
[0067]
模型建立模块，用于基于预设的动力电池生产规划方案，分析建厂地址参数和动力电池工厂执行所述动力电池生产规划方案所产生的碳排放总量之间的关系，以建立动力电池工厂碳排放模型；其中，所述建厂地址参数包括动力电池建厂地址的地理位置参数及所在区域的电力结构参数和气候参数；
[0068]
选址模块，用于获取预先选择的至少一可行建厂地址，根据每一所述可行建厂地址的地理位置及所在区域的电力结构和气候，结合所述动力电池工厂碳排放模型，分别计算每一可行建厂地址对应的动力电池工厂所产生的碳排放总量，并选择碳排放总量最少的可行建厂地址作为动力电池建厂的最终选址。
[0069]
在一种实施方式中，所述模型建立模块，具体包括：
[0070]
第一碳排放模型建立单元，用于基于预设的动力电池生产规划方案，对动力电池建厂地址所在区域的电力结构参数与动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第一碳排放模型；
[0071]
第二碳排放模型建立单元，用于对动力电池建厂地址的地理位置参数和所需原材料运输过程中产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第二碳排放模型；其中，所述所需原材料由所述动力电池生产规划方案确定；
[0072]
第三碳排放模型建立单元，用于对动力电池建厂地址所在区域的气候参数和动力电池工厂供冷供热所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第三碳排放模型；
[0073]
碳排放模型建立单元，综合所述第一碳排放模型、所述第二碳排放模型和所述第三碳排放模型，建立动力电池工厂碳排放模型。
[0074]
在一种实施方式中，所述第一碳排放模型建立单元具体用于：
[0075]
基于预设的动力电池生产规划方案和动力电池建厂地址所在区域的电力结构参数，得到动力电池工厂生产动力电池过程中所需消耗的各类电力使用量参数；
[0076]
对各类电力使用量参数和动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放之间的关系进行分析，建立第一碳排放模型如下：
[0077]e能源
＝∑adi×
efi+∑k
×
efj×
gwpj[0078]
其中，e
能源
表示动力电池工厂运行所需能源所产生的碳排放量，adi表示第i类电力使用量参数，efi表示第i类电力的碳排放因子，k为天然气使用量，efj为天然气燃烧产生的第j种气体排放因子，gwpj为天然气燃烧产生的第j种气体的温室气体潜值。
[0079]
在一种实施方式中，所述第二碳排放模型建立单元具体用于：
[0080]
根据动力电池建厂地址的地理位置参数和材料供货商的地理位置，得到所需原材料运输过程中所使用的交通工具类型和各种交通工具所对应的运输距离参数；
[0081]
并根据如下公式建立第二碳排放模型：
[0082][0083]
其中，e
运输
表示运输所需原材料过程中产生的碳排放，表示向上取整，ai表示需要采用第i种交通工具运输的原材料质量，mi表示第i种交通工具的运载量，li表示第i种交通工具的运输距离参数，rki表示第i种交通工具运输单位距离所产生的碳排放。
[0084]
在一种实施方式中，所述第三碳排放模型建立单元具体用于：
[0085]
根据动力电池建厂地址所在区域的气候参数，得到动力电池工厂的空调运行时长参数；
[0086]
并根据如下公式建立第三碳排放模型：
[0087]e气候
＝el
δ
×mδ
×
ef
δ
[0088]
其中，e
气候
表示动力电池工厂供冷供热所产生的碳排放，el
δ
表示空调平均能耗，m
δ
表示动力电池工厂的空调运行时长参数，ef
δ
表示空调运行所产生的碳排放。
[0089]
在一种实施方式中，所述碳排放模型建立模块还包括第四碳排模型建立单元，且所述第四碳排模型建立单元，用于：
[0090]
对动力电池建厂地址的地理位置参数和员工从动力电池工厂差旅到计划目的地乘坐交通所产生的碳排放之间的关系进行分析，得到第四碳排放模型；
[0091]
则，所述碳碳排放模型建立单元，具体用于：
[0092]
综合所述第一碳排放模型、所述第二碳排放模型、所述第三碳排放模型和所述第四碳排放模型，建立动力电池工厂碳排放模型。
[0093]
在一种实施方式中，所述第四碳排模型建立单元具体用于通过如下公式建立第四碳排放模型：
[0094][0095]
其中，βi为每年计划乘坐第i种交通工具的出差员工数，ni为第i种交通工具载客人数，hi为从动力电池工厂乘坐第i种交通工具到计划目的地的参考距离，rki为第i种交通工具运输单位距离所产生的碳排放。
[0096]
在一种实施方式中，在建立动力电池工厂碳排放模型时还考虑了动力电池原辅料间接碳排放、动力电池生产产生的废物导致的碳排放和动力电池生产过程中的直接碳排放。
[0097]
在一种实施方式中，所述动力电池原辅料间接碳排放通过如下公式计算：
[0098]e间接
＝∑cdi×
efi[0099]
其中，e
间接
为原辅料生产过程中的碳排放，cdi为第i类原辅料的计划使用量，其由动力电池生产规划方案决定，efi表示单位质量的第i类原辅料所产生的温室气体排放量；
[0100]
且，所述动力电池生产产生的废物导致的碳排放通过如下公式计算：
[0101][0102]
其中，e
废物
为动力电池生产产生的废物导致的碳排放，towi为废物中第i种可降解有机物总含量，si为废物中第i种可清除固化的部分，bi为第i种可降解有机物的ch4产生能
力，mcf为ch4修正系数，ef
′i为单位质量的第i种可降解有机物所产生的温室气体碳排放量，为转化系数；
[0103]
动力电池生产过程中的直接碳排放通过如下公式计算：
[0104]e直接
＝(c1-c2)
×v×mε
[0105]
其中，e
直接
表示动力电池生产过程中的直接碳排放，c1、c2分别为动力电池生成过程中排放的尾气的co2浓度和空气中co2浓度，v为尾气产生体积，m
ε
为尾气排放时间。
[0106]
其中，所述动力电池工厂选址装置10集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。
[0107]
下面以一具体实施例描述本发明实施例提供的技术方案。a公司计划建立一家动力电池工厂，经各省政策及环保要求、交通运输条件对比之后发现有3个地块符合公司要求，公司决定要建设低碳工厂响应国家号召，于是a公司基于预先建立的碳排放模型，对b1、b2、b3三个建厂地址所导致的碳排放量差异进行分析，经过b1厂所在省份水电较为发达，电力结构较好，温室气体排放因子较低，但原材料距离供货商较远，运输距离较远，b2厂位置离供应商位置较近但绿色电力结构较差，火力发电比重较高，b3厂位置电力占比居于两者之间，原材料距离居中，所需原材料用量见表1，各工厂选址电力、热力、燃料排放因子见表2，最终的计算结果见表3：
[0108]
表1
[0109]
碳排放源用量碳排放源用量生产排放30t前驱体1.2万吨逸散排放8t锂盐0.4万吨废水排放36t辅料2.6万吨包装材料260吨生产电力1.18亿kwh
[0110]
表2工厂选址电力、热力、燃料排放因子
[0111][0112]
表3
[0113][0114][0115]
最终计算得到b1、b2、b3的温室气体排放290951.7t、301847.3t和296676.7t，因此a公司决定在b1位置建厂。
[0116]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为
本发明的保护范围。