风光储联合发电系统全生命周期碳排放评估方法及装置与流程

本发明涉及电力系统碳足迹，并且更具体地，涉及一种风光储联合发电系统全生命周期碳排放评估方法及装置。

背景技术：

1、生命周期评价(life cycle assessment，lca)是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具。按iso14040的定义，生命周期评价是对一个产品的某个过程或某个活动生命周期中物质与能量以及潜在环境影响的汇编与评价。目前已被国际标准化组织(iso)纳入iso14000环境管理系列标准，成为国际上进行环境管理重要工具。

2、随着lca理论的逐渐完善，国内外学者在交通业、畜牧业、化工业、食品业、机械制造业、旅游业、建筑业、能源等各领域均开展了积极的研究。其中围绕建筑、能源等领域展开的研究较多。在建筑工程领域，由于建筑工程项目在开展实施过程中涉及到大量的建材、能源、水等资源的消耗利用，对环境产生的影响是不可忽略的，因此围绕建筑行业开展的lca研究是当前阶段国外专家学者的一个重要研究方向。另外，能源资源作为促进经济发展的重要资源，在其生命周期内的开采、加工、运输、储存以及消费使用等各个环节均会对环境产生不同程度的影响，尤其是煤炭、石油等化石能源资源的消费使用对环境的影响尤为显著，因此针对能源领域的lca研究也相对较多，且通常与可持续发展等课题相结合。

3、生命周期分析方法在国内外各类低碳能源发电和储能技术碳足迹研究中也有着广泛的应用。在传统生命周期分析方法方面，fajardy等，xie等和u.desideri等分别对生物直接燃烧耦合碳捕集与封存技术(ccs)、风力发电机组和光伏发电机组进行了生命周期碳足迹核算。ismael a.s.(2016)和thomas(2017)基于lca理论，针对光伏电站电站施工建设运营的各个阶段开展全生命周期的电站施工建设环境成本量化分析，在构建包括电站施工建设所需的各类工程材料、项目设备、能源消耗等要素在内的数据清单的基础上，研究光伏电站项目的建设对环缓解气候及环境问题产生的影响，主要是对项目碳减排能力的计量分析。pang等以观音岩水电站为例评估了中国小水电站的生命周期碳排放，并指出了水电生命周期评估中涉及上下游流域长期观测数据的缺乏。siddiqui等对加拿大安大略省的核能发电全生命周期碳足迹进行了核算，分析比较核能、风能和水力发电对环境的影响。mcmanus和arbabzadeh等对电化学储能进行了研究，探究了储能技术生命周期评估的边界和范围对研究结果等影响，并指出了适用于多种储能技术统一碳核算框架的缺乏。谭艳秋对国内外各类储能技术生命周期碳足迹核算研究进行了综述，指出碳足迹核算系统边界应囊括完整的储能循环(储能和能量回收)。王萌对压缩空气储能和抽水储能系统分别进行了碳排放评估对比，通过能量守恒定律计算出完整储能循环下运行维护阶段的碳足迹。xin等(2018)利用全生命周期的理论对中国电力行业的碳排放强度进行测算分析，研究结果表明受益于低碳电能占比的不断增加，预计到2020年中国电力行业的综合碳排放强度将降低到500-700g/kwh这一区间水平，明显低于2015年的碳排放强度水平。

4、通过对国内外研究现状的调查分析可以发现，现有关于低碳能源发电的lca的研究主要着重研究了单个发电环节的碳排放计算分析，如围绕风电场、光伏场站等电源电站施工建设环节开展的全生命周期评价研究，很少涉及输送环节即联网工程项目过程产生的二氧化碳排放。并且由于风光储一体化联合发电系统起步较晚，对于风光储联合发电系统全生命周期碳排放的研究几乎没有。

5、因此，现有技术缺乏一种能够对风光储联合发电系统进行全生命周期碳排放评价的技术方案。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术所述的至少一个问题，本发明提供一种风光储联合发电系统全生命周期碳排放评估方法及装置。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种风光储联合发电系统全生命周期碳排放评估方法，包括：

3、确定风光储联合发电系统的碳排放系统边界，并根据风光储联合发电系统项目管理中的生命周期理论以及碳排放系统边界，对风光储联合发电系统的全生命周期进行阶段划分，其中划分后的全生命周期包括五个阶段，分别为材料生产阶段、运输阶段、电站施工建设阶段、运行与维护阶段以及废弃回收阶段；

4、确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总清单；

5、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总量。

6、可选地，所述确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总清单，包括：

7、确定风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的二氧化碳排放对应的第一碳排放清单；

8、确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的二氧化碳排放对应的第二碳排放清单；

9、确定风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的二氧化碳排放对应的第三碳排放清单；

10、确定风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的二氧化碳排放对应的第四碳排放清单；

11、确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的二氧化碳排放对应的第五碳排放清单；

12、基于第一碳排放清单、第二碳排放清单、第三碳排放清单、第四碳排放清单、第五碳排放清单，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总清单。

13、可选地，所述确定风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的二氧化碳排放对应的第一碳排放清单，包括：

14、确定风光储联合发电系统中风电机组设备从原料投入到制作成形这一生产阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

15、确定风光储联合发电系统中光伏发电系统从原料投入到制作成形这一生产阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

16、确定风光储联合发电系统中储能设备从原料投入到制作成形这一生产阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

17、确定风光储联合发电系统中并网系统从原料投入到制作成形这一生产阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

18、基于风电机组设备、光伏发电系统、储能设备以及并网系统在材料生产阶段产生的碳排放清单得到第一碳排放清单。

19、可选地，所述确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的二氧化碳排放对应的第二碳排放清单，包括：

20、确定将风光储联合发电系统的物料从生产车间运输至施工场地的运输方式和运输距离；

21、根据运输方式和运输距离，确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的二氧化碳排放对应的第二碳排放清单。

22、可选地，所述电站施工建设阶段包括电站土建施工子阶段和电站主要系统安装子阶段，电站主要系统包括风电系统、光伏发电系统、储能系统和并网系统，并且所述确定风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的二氧化碳排放对应的第三碳排放清单，包括：

23、确定风光储联合发电系统在电站土建施工子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

24、确定风光储联合发电系统在风电系统安装子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

25、确定风光储联合发电系统在光伏发电系统安装子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

26、确定风光储联合发电系统在储能系统安装子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

27、确定风光储联合发电系统在并网系统安装子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

28、基于风光储联合发电系统在电站土建施工子阶段、风电系统安装子阶段、光伏发电系统安装子阶段、储能系统安装子阶段以及并网系统安装子阶段产生的碳排放清单得到第三碳排放清单。

29、可选地，所述运行与维护阶段包括电站整体运行与维护子阶段和电站储能系统的运行与维护子阶段，并且所述确定风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的二氧化碳排放对应的第四碳排放清单，包括：

30、确定风光储联合发电系统在电站整体运行与维护子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

31、确定风光储联合发电系统在电站储能系统的运行与维护子阶段产生的二氧化碳排放对应的碳排放清单；

32、基于风光储联合发电系统在电站整体运行与维护子阶段以及电站储能系统的运行与维护子阶段产生的碳排放清单得到第四碳排放清单。

33、可选地，所述确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的二氧化碳排放对应的第五碳排放清单，包括：

34、确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段使用的处置方式和排放类型；

35、根据处置方式和排放类型，确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的二氧化碳排放对应的第五碳排放清单。

36、可选地，所述基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总量，包括：

37、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的碳排放量；

38、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的碳排放量；

39、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的碳排放量；

40、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的碳排放量；

41、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的碳排放量；

42、根据风光储联合发电系统在运输阶段、运输阶段、电站施工建设阶段、运行与维护阶段以及废弃回收阶段各种产生的碳排放量，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总量。

43、可选地，所述基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的碳排放量，包括：

44、基于碳排放总清单，通过以下公式计算风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的碳排放量：

45、

46、式中，e生产表示风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的碳排放量；e原材料表示风光储联合发电系统的原材料消耗产生的碳排放量；e设备生产表示风光储联合发电系统的设备生产能耗产生的碳排放量；qi表示碳排放总清单中设备原材料i的消耗量；efi表示设备原材料i的碳排放因子；adj表示碳排放总清单中设备及原材料生产过程中消耗的能源j的消耗量；efj表示生产过程中消耗的能源j的碳排放因子。

47、可选地，所述基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的碳排放量，包括：

48、基于碳排放总清单，通过以下公式计算风光储联合发电系统在运输阶段产生的碳排放量：

49、

50、式中，e运输表示风光储联合发电系统在原料运输阶段产生的碳排放量；qi表示碳排放总清单中设备原材料i的运输质量；di表示碳排放总清单中设备原材料i的运输距离；adj表示碳排放总清单中运输设备原材料i单位质量单位距离消耗的能源j的消耗量；efj表示运输消耗能源j的碳排放因子。

51、可选地，所述基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的碳排放量，包括：

52、基于碳排放总清单，通过以下公式计算风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的碳排放量：

53、

54、式中，e建设表示风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的碳排放量；e建筑材料表示建设阶段消耗的建筑材料产生的碳排放量；e土建及安装表示建设阶段土建施工及设备安装产生的碳排放量；mci表示碳排放总清单中建设阶段第i种建筑材料的消耗量；ei表示建设阶段消耗的第i种建筑材料的碳排放因子；mej表示碳排放总清单中建设阶段消耗的能源j的消耗量；ej表示建设阶段消耗的能源j的碳排放因子。

55、可选地，所述基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的碳排放量，包括：

56、基于碳排放总清单，通过以下公式计算风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的碳排放量：

57、

58、式中，e运维表示风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的碳排放量；e电站运行表示维持电站整体正常运行产生的碳排放量；e电站运维表示电站整体运行维护及检修产生的碳排放量；e储能充放电表示储能系统充放电过程的碳排放量；adi表示碳排放总清单中运行与维护第i种能源的消耗量；efi表示第i能源的碳排放因子。

59、可选地，所述基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的碳排放量，包括：

60、基于碳排放总清单，通过以下公式计算风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的碳排放量：

61、e废弃回收＝e拆除+e运输-废+e填埋+e焚烧-e回收；

62、式中，e废弃回收表示风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的碳排放量；e拆除表示电站拆除产生的排放量；e运输-废表示电站拆除后废物运输产生的排放量；e填埋表示碳排放总清单中电站拆除后废物填埋产生的碳排放量；e焚烧表示碳排放总清单中电站拆除后废物填埋产生的碳排放量；e回收表示碳排放总清单中电站拆除后设备材料回收产生的减排量。

63、根据本发明的又一个方面，提供了一种风光储联合发电系统全生命周期碳排放评估装置，包括：

64、全生命周期阶段划分模块，用于确定风光储联合发电系统的碳排放系统边界，并根据风光储联合发电系统项目管理中的生命周期理论以及碳排放系统边界，对风光储联合发电系统的全生命周期进行阶段划分，其中划分后的全生命周期包括五个阶段，分别为材料生产阶段、运输阶段、电站施工建设阶段、运行与维护阶段以及废弃回收阶段；

65、碳排放总清单确定模块，用于确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总清单；

66、碳排放总量确定模块，用于基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总量。

67、可选地，所述碳排放总清单确定模块，具体用于：

68、确定风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的二氧化碳排放对应的第一碳排放清单；

69、确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的二氧化碳排放对应的第二碳排放清单；

70、确定风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的二氧化碳排放对应的第三碳排放清单；

71、确定风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的二氧化碳排放对应的第四碳排放清单；

72、确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的二氧化碳排放对应的第五碳排放清单；

73、基于第一碳排放清单、第二碳排放清单、第三碳排放清单、第四碳排放清单、第五碳排放清单，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总清单。

74、可选地，所述碳排放总量确定模块，具体用于：

75、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在材料生产阶段产生的碳排放量；

76、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在运输阶段产生的碳排放量；

77、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在电站施工建设阶段产生的碳排放量；

78、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在运行与维护阶段产生的碳排放量；

79、基于碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在废弃回收阶段产生的碳排放量；

80、根据风光储联合发电系统在运输阶段、运输阶段、电站施工建设阶段、运行与维护阶段以及废弃回收阶段各种产生的碳排放量，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总量。

81、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

82、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

83、本发明首先需要确定风光储联合发电系统的碳排放系统边界，并根据风光储联合发电系统项目管理中的生命周期理论，进行全生命周期阶段划分，然后确定每个阶段的碳排放清单，得到风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总清单，最后根据碳排放总清单，确定风光储联合发电系统在全生命周期产生的碳排放总量。全生命周期产生的碳排放总量包括材料生产阶段、运输阶段、电站施工建设阶段、运行与维护及废弃回收阶段这五个阶段的碳排放量。从而实现了对风光储联合发电系统碳足迹的明确规定，有利于新能源发电行业碳足迹评价的规则一致性及评价可靠性。本发明能够准确计算风光储联合发电系统全生命周期的二氧化碳总排放量，发掘了各环节节能减排潜力，能够支持上下游供应链绿色管理，助力电力实现可持续发展。