一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法
【专利摘要】一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，所述方法应用全寿命周期理念，将电力看做一种商品，将电力低碳效益分解至其在电网企业产生至消费所涉及的各个环节中，实现了碳流与电网企业业务流的统一；所述电网企业业务流分成调度、运检、营销和微网四个环节，在企业业务流链条上实行低碳效益评价，分析电网的规划设计、调度运行、运维检修、营销环节的碳排放情况，分析结果再指导这些环节，从而形成一套电网企业低碳效益闭环评价系统。
【专利说明】一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，属电力经济管理技术领域。
【背景技术】
[0003]全寿命周期(LCA):可通俗理解为“从摇篮到坟墓”(Cradle-to-Grave)的整个过程。
[0004]全寿命周期评价最早出现于二十世纪60年代末、70年代初，当时也被称为资源与环境状况分析(REPA)。作为全寿命周期评价研究开始的标志是1969年由美国中西部资源研究所(MRI)针对可口可乐公司的饮料包装瓶进行的评价研究，该研究使可口可乐公司抛弃了过去长期使用的玻璃瓶，转而采用塑料瓶包装。随后，美国ILLINOIS大学、富兰克林研究会、斯坦福大学的生态局研究所以及欧洲、日本的一些研究机构也相继开展了一系列针对其它包装品的类似研究。这一时期的研究结果作为企业内部产品开发与管理决策支持工具。
[0005]随着70年代末到80年代中期出现的全球性固体废弃物问题，使得REPA的研究方法又逐渐称为一种资源分析工具。欧洲和美国的一些咨询机构依据REPA的思想发展了有关废弃物管理的一系列方法论，更深入地研究环境排放和资源消耗的潜在影响。
[0006]1993年SETAC根据在葡萄牙的一次学术会议的主要结论，出版了一本纲领性报告“生命周期理论纲要:实用指南”。该报告为LCA方法提供了一个基本技术框架，成为生命周期评价方法研究起步的一个里程碑。
[0007]IS014040对LCA的定义是:汇总和评价一个产品、过程(或服务)体系在其整个生命周期的所有及产出对环境造成的和潜在的影响方法。LCA突出强调产品的生命周期，有时也称为生命周期分析、生命周期方法、摇篮到坟墓、生态衡算等。产品的生命周期有4个阶段:生产(包括原料的利用)、销售/运输、使用和后处理，在每个阶段产品以不同的方式和程度影响着环境。
[0008]资产全寿命周期管理是一种源于社会需求而产生的全新技术交易理念和理论，在中心的实践探索中应运而生。这就是:在市场经济条件下，经济创新服务体系是以市场为基础的资源配置系统。虽然国际与国内技术交易的划分形式不同，但技术交易存在着“机会判断、合作方案策划、谈判、项目建设、经营”的“全寿命周期”，在该寿命周期的各个阶段，技术交易者使用中介服务所要解决的问题是不相同的。于是对于企业来讲，应当从系统的整体优化目标出发，统筹考虑资产的规划、设计、采购、建设、运行、检修、技改、报废的全过程，在满足安全、效能的前提下追求资产全寿命周期成本最优。
[0009]低碳效益:在智能配电网中，分布式电源产生的电能替代了一部分主网输送过来的电能，由于分布式电源普遍是零碳排放或低碳排放机组，因此分布式电源的使用会使得配电网用电碳排放量相比于直接由主网供电有所减少，将此减少的碳排放量称为分布式电源的低碳效益。同样，由于电能的利用效率比汽油等燃料的利用效率高，相比传统的燃油汽车，电动汽车行驶相同距离的碳排放量通常比燃油汽车要少，将这部分减少的碳排放量称为电动汽车的低碳效益。综上所述，低碳效益可以定义为因某一项技术的使用而相比于不使用该技术所造成的碳减排量。
[0010]电网公司作为资金密集型企业，具有资产分布广泛、管理链条长、设备寿命周期长、实物变动与价值变动不一致等特点，给电网资产运行、维护与管理带来了极大压力。因此加强电网资产管理、实现资产全寿命周期管理将成为电网企业未来的必然选择。
[0011]除了资产的全寿命周期管理外，碳排放也应当成为全寿命周期的管理内容之一。目前对于全寿命周期碳排放研究多用于配电变压器以及电动汽车等相关设备中。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是，针对电力全寿命周期低碳管理方面的不足，本发明提供一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法。
[0013]实现本发明的技术方案是，一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，所述方法应用全寿命周期理念，将电力看做一种商品，将电力低碳效益分解至其在电网企业产生至消费所涉及的各个环节中，实现了碳流与电网企业业务流的统一。
[0014]所述电网企业业务流分成调度、运检、营销和微网四个主要环节，在企业业务流链条上实行低碳效益评价，分析电网的规划设计、调度运行、运维检修、营销环节的碳排放情况，分析结果再指导这些环节，从而形成一套电网企业低碳效益闭环评价系统。
[0015]所述企业低碳效益闭环评价系统根据当前电网运行状态进行碳排放指标及实时线损计算，在接收到调度环节提交的仿真数据后同步进行碳排放指标及线损计算，并形成减碳及降损计算结果;在接收到优化调整后的电网运行状态数据后再次进行上述计算，最终验证低碳优化调度正确性及减碳效果，并将验证结果反馈回调度环节，实现闭环低碳管理流程;闭环低碳管理流程减少二氧化碳排放量可用下式表示:
A C02=调度环节Δ C02+运检环节Δ C02+营销环节Δ C02+微网环节Δ C02；
其中，△ CO2为减少二氧化碳排放总量;调度环节A CO2为调度环节减少二氧化碳排放量;运检环节△ CO2为运检环节减少二氧化碳排放量;营销环节A CO2为营销环节减少二氧化碳排放量;微网环节A CO2为微网环节减少二氧化碳排放量。
[0016]所述低碳管理流程由电网调度环节发起，电网调度根据当前电网运行状态，综合电网实时数据，建立电网企业业务流各环节减碳量估算模型，制定电网运行、光伏发电系统、电动汽车充放电系统和储能系统的优化调度策略，并以此为基础，进行在线仿真，生成满足运行需求的电网工况仿真数据，包括三相潮流、网损、功率，并将仿真数据提供给运维检修环节。
[0017]所述电网企业业务流各环节减碳量估算模型包括调度环节减碳量估算模型、运维检修环节减碳量估算模型、营销环节减碳量估算模型和微网系统环节减碳量估算模型。
[0018]调度环节减碳量估算模型:
调度环节△ CO2=集中清洁能源调度环节△ CO2+分布式清洁能源调度环节△ CO2;
其中，集中清洁能源调度环节△ C02为集中清洁能源调度环节减少的二氧化碳排放量；分布式清洁能源调度A CO2为分布式清洁能源调度环节减少的二氧化碳排放量。
[0019]运维检修环节减碳量估算模型:
运检环节Δ C02=提升供电可靠性环节Δ C02+提升电能质量环节Δ C02；
其中，提升供电可靠性环节A CO2为提升供电可靠性环节减少的二氧化碳排放量;提升电能质量环节△ C02为提升电能质量环节减少的二氧化碳排放量。
[0020]营销环节减碳量估算模型:
营销环节Δ C02=电动汽车环节Δ C02+降网损环节Δ C02+延投资环节Δ C02，
其中，电动汽车环节△ C02为电动汽车环节减少的二氧化碳排放量;降网损环节A C02为降网损环节减少的二氧化碳排放量;延投资环节△ CO2为延投资环节减少的二氧化碳排放量。
[0021]微网系统环节减碳量估算模型:
微网环节Δ C02=分布式电源环节Δ C02，
其中，分布式电源环节△ CO2为分布式电源环节减少的二氧化碳排放量。
[0022]运维检修环节在接收到调度环节提交的电网运行工况后进行电网运行风险评估，并将评估结果提交至调度环节。同时运维检修环节根据当前电网运行状态，评估电网全网整体配变、线路、负荷等等的风险情况，并将评估结果提供给规划设计环节。
[0023]调度环节收到运维检修环节反馈的评估结果后，如果结果为不合格，不能满足电网安全运行条件，调度需重新制定优化调整策略，并重复上述流程。如果提交结果合格，调度环节将根据优化调整策略发送相应调整指令至微网系统，调整微网运行状态、光伏发电量、接入负荷量，调整电动汽车充放电状态、电流、电压、功率等，发送指令至营销环节，动态调节用户实时电价。
[0024]微网系统在接收到调度调整指令后，相应调整光伏发电量、储能装置和微网运行状态，并将运行工况信息回送至调度环节。
[0025]营销环节在接收到调度环节调整指令后，相应调整电动汽车充放策略，进行电动汽车有序充电控制，并将运行工况信息回送至调度环节。
[0026]调度环节把根据优化调整策略调整后的电网运行状态数据提供给低碳评估系统。
[0027]本发明的有益效果是，本发明把电力看做一种商品，利用全寿命周期的理念分析它从产生、运输、消费整个环节中碳排放的情况，从而得出一种低碳效益评估方法。具体来说也就是在输电、变电、配电和用电环节贯穿碳排放分析。为了提升电力全寿命周期低碳管理机制，我们又可以在电网生产环节将输、变、配、用等技术链条对应至电网企业的业务流链条，即规划设计、调度运行、运维检修、营销等管理链条，如规划设计与设备选型阶段，分析各类设备生产过程中的碳排放，以便于实现节能型、低碳型的设备选型，建造与设备装配调试阶段，分析施工建设过程中的能耗以及排放，正常运行与技改维护阶段，分析电网不同用能方式对于全寿命周期低碳效益的影响，电网设备服役期满后的退役、更换、回收与处理的阶段，分析设备回收利用可带来的低碳效益，以科学的管理手段提高设备回收率等，从而形成基于全寿命周期的电网企业低碳效益闭环评价及管理方法。
【附图说明】
[0028]图1为本发明电网企业低碳效益闭环评价及管理方法示意图。
【具体实施方式】
[0029]本发明【具体实施方式】如图1所示。
[0030]本发明实施例应用全寿命周期理念，将电力低碳效益分解至其在电网企业产生至消费所涉及的各个环节中，实现了碳流与电网企业业务流的统一。
[0031]本实施例将电网企业业务流分成调度、运检、营销和微网四个主要环节。
[0032]本实施例分别按电网企业业务流的四个环节对减碳估算模型进行评估:
1、调度环节减碳量估算模型可通过两部分内容实现:
(I)集中清洁能源调度优化
电网范围内如有水电厂、风电场及大型光伏等清洁能源电厂，可通过集中清洁能源调度进行优化，以清洁能源最大吸纳为约束条件，考虑电网结构与负荷分布，按照碳流分析方法，在潮流计算基础上开展碳流分布计算，从而实现低碳最优调度运行方式。
[0033](2)分布式清洁能源调度优化
根据国家电网公司《Q/GDW370-2009城市配电网技术导则》，分布式电源容量不应超过接入公用线路安全容量的10%—30%进行定量估算。
[0034]分布式清洁能源调度优化方法应综合考虑地区电网上级电源情况，输配电线路型号及载流量，分布式电源位置，地区负荷分布情况，输配电设备技术参数，配电自动化配置等情况，从而确定分布式电源接入容量，尽量按照公用线路安全容量上限接入。
[0035]调度环节减少二氧化碳排放量估算模型如下式:
调度环节△ CO2=集中清洁能源调度环节△ CO2+分布式清洁能源调度环节△ CO2;
其中，调度环节A CO2为调度环节减少二氧化碳排放量;集中清洁能源调度环节△ CO2为集中清洁能源调度环节减少的二氧化碳排放量;分布式清洁能源调度A CO2为分布式清洁能源调度环节减少的二氧化碳排放量。
[0036]2、运维检修环节通过提升供电可靠性和电能质量减碳运维检修环节通过提高供电可靠性和质量，可实现减碳效益。
[0037](I)提高供电可靠性
提高供电可靠性可以减少停电时间。工业停电将导致工厂停产，影响工业总产值，进而降低GDP ο提高的GDP，按单位GDP能耗折算为减碳量，计算过程如下:
每小时工业产值=工业产值/工业生产时长提高工业产值=每小时工业产值X减少停电时长减碳量=提高工业产值X单位GDP能耗X碳排放因子
注:按规模以上工业产值计算工业产值、工业用电量，工业生产按每天工作12小时计算，每年按300个工作日计算。
[0038](2)提高电能质量
电压合格率对工业产品质量有影响，通过提高供电质量可降低不合格产品率，提高工业总产值。据统计，电能质量扰动造成的损失，欧洲的平均值约为60美元/kVA，美国约为40美元/kVA，国内按50元/kVA(取折中值)。电能质量改善可避免敏感负荷遭受扰动损失，按单位GDP能耗折算为减碳量。
[0039]运检环节减少二氧化碳排放量估算模型如下:
运检环节Δ C02=提升供电可靠性环节Δ C02+提升电能质量环节Δ C02，
其中，运检环节△ CO2为运检环节减少二氧化碳排放量;提升供电可靠性环节△ 0)2为提升供电可靠性环节减少的二氧化碳排放量;提升电能质量环节A CO2为提升电能质量环节减少的二氧化碳排放量。
[0040 ] 3、营销环节通过需求侧能效协调优化减碳
营销环节目前主要从以下3个方面计算减碳量:(I)电动汽车降低交通能源的碳排放；
(2)消峰填谷、用户用能智能控制、三相平衡、优化电路等技术降低输电损耗形成的减碳；
(3)削峰填谷对延缓投资新建、扩容电厂的作用。
[0041](I)电动汽车降低交通能源的碳排放
电动汽车减碳量可将某一型号行使一定里程的耗电量折算为碳排放量与其耗油量折算的碳排放量进行比较从而得出降低的碳排放值。
[0042]以某纯电动公交车为例进行计算，该纯电动公交车百公里耗电量大约为120千瓦时，按照公共汽车平均油耗30升/百公里(汽油比重为0.725公斤/升)、每年2万公里测算。该纯电动公共汽车年耗汽油量:
20000/100 X 30 X0.725=4350 公斤.4 吨，折合 4.4X1.47=6.5 吨标煤。
[0043]改用电动力后，该纯电动公交车年用电量:
20000/100 X 120=24000千瓦时=2.4 万千瓦时，折合2.4X1.229X0.6=1.77 吨标煤(0.6为引入清洁能源后，火力在电网中的占比)。
[0044]每辆该纯电动公交车合计减少4.73吨标煤，30辆纯电动每年可减少349吨CO2排放量。
[0045](2)降低电网损耗形成的减碳
目前电网企业可通过削峰填谷、用户用能智能控制、三相平衡、优化网架结构、使用节能设备等方法降低电网损耗，直接体现为电网企业综合网损的下降，因此可通过网损降低转化为节碳量:
(3)削峰填谷对延缓电网投资的作用
电网企业能通过需求侧管理，储能技术等措施进行削峰填谷，从而延缓电网投资:a)需求侧管理。使用分时电价、可中断负荷、尖峰电价等激励机制配合需求响应、有序用电等控制手段达到削峰填谷;b)储能技术。低谷储电峰值放电。
[0046]营销环节减少二氧化碳排放量估算模型如下:
营销环节Δ C02=电动汽车环节Δ C02+降网损环节Δ C02+延投资环节Δ C02，
其中，其中，营销环节△ CO2为营销环节减少二氧化碳排放量;电动汽车环节A CO2为电动汽车环节减少的二氧化碳排放量；降网损环节A CO2为降网损环节减少的二氧化碳排放量;延投资环节A CO2为延投资环节减少的二氧化碳排放量。
[0047]4、微网系统实现的减碳
微网系统由分布式电源、储能系统、可控负载构成。简化计算直接取分布式电源发电量按照地区平均发电煤耗转化为减碳量。
[0048]微网环节减少二氧化碳排放量估算模型如下:
微网环节Δ C02=分布式电源环节Δ C02，
其中，微网环节A CO2为微网环节减少二氧化碳排放量;分布式电源环节△ CO2为分布式电源环节减少的二氧化碳排放量。
【主权项】
1.一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，其特征在于，所述方法应用全寿命周期理念，将电力看做一种商品，将电力低碳效益分解至其在电网企业产生至消费所涉及的各个环节中，实现了碳流与电网企业业务流的统一； 所述电网企业业务流分成调度、运检、营销和微网四个环节，在企业业务流链条上实行低碳效益评价，分析电网的规划设计、调度运行、运维检修、营销环节的碳排放情况，分析结果再指导这些环节，从而形成一套电网企业低碳效益闭环评价系统。2.根据权利要求1所述一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，其特征在于，所述企业低碳效益闭环评价系统根据当前电网运行状态进行碳排放指标及实时线损计算，在接收到调度环节提交的仿真数据后同步进行碳排放指标及线损计算，并形成减碳及降损计算结果;在接收到优化调整后的电网运行状态数据后再次进行上述计算，最终验证低碳优化调度正确性及减碳效果，并将验证结果反馈回调度环节，实现闭环低碳管理流程;闭环低碳管理流程减少二氧化碳排放量可用下式表示: A C02=调度环节Δ C02+运检环节Δ C02+营销环节Δ C02+微网环节Δ C02； 其中，△ CO2为减少二氧化碳排放总量；调度环节A CO2为调度环节减少二氧化碳排放量;运检环节△ CO2为运检环节减少二氧化碳排放量;营销环节A CO2为营销环节减少二氧化碳排放量;微网环节A CO2为微网环节减少二氧化碳排放量。3.根据权利要求2所述一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，其特征在于，所述低碳管理流程由电网调度环节发起，电网调度根据当前电网运行状态，综合电网实时数据，建立电网企业业务流各环节减碳量估算模型，制定电网运行、光伏发电系统、电动汽车充放电系统和储能系统的优化调度策略，并以此为基础，进行在线仿真，生成满足运行需求的电网工况仿真数据，包括三相潮流、网损、功率，并将仿真数据提供给运维检修环节。4.根据权利要求3所述一种电网企业低碳效益闭环评价及管理方法，其特征在于，所述电网企业业务流各环节减碳量估算模型包括调度环节减碳量估算模型、运维检修环节减碳量估算模型、营销环节减碳量估算模型和微网系统环节减碳量估算模型； 调度环节减碳量估算模型: 调度环节△ CO2=集中清洁能源调度环节△ CO2+分布式清洁能源调度环节△ CO2; 其中，集中清洁能源调度环节△ C02为集中清洁能源调度环节减少的二氧化碳排放量；分布式清洁能源调度A CO2为分布式清洁能源调度环节减少的二氧化碳排放量； 运维检修环节减碳量估算模型: 运检环节Δ C02=提升供电可靠性环节Δ C02+提升电能质量环节Δ C02； 其中，提升供电可靠性环节A CO2为提升供电可靠性环节减少的二氧化碳排放量;提升电能质量环节△ C02为提升电能质量环节减少的二氧化碳排放量； 营销环节减碳量估算模型: 营销环节Δ C02=电动汽车环节Δ C02+降网损环节Δ C02+延投资环节Δ C02， 其中，电动汽车环节△ C02为电动汽车环节减少的二氧化碳排放量;降网损环节A C02为降网损环节减少的二氧化碳排放量;延投资环节△ C02为延投资环节减少的二氧化碳排放量； 微网系统环节减碳量估算模型: 微网环节Δ C02=分布式电源环节Δ C02，其中，分布式电源环节△ CO2为分布式电源环节减少的二氧化碳排放量。
【文档编号】G06Q50/06GK105930970SQ201610249320
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】郑蜀江, 王华云, 安义, 蔡木良, 李博江, 刘蓓, 潘建兵, 涂湛
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司