电能替代减碳量的计算系统、方法、装置及电子设备与流程

1.本文件涉及能源降碳技术领域，尤其涉及一种电能替代减碳量的计算系统、方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.电能的终端利用效率通常在90％以上，燃煤燃油的终端利用效率一般在40％左右，电能利用效率明显高于煤、油等化石能源。电气化水平每上升1个百分点，能源强度可下降2
‑
3％左右。清洁能源通过转化为电能形式可实现高效利用，大力推进电能替代可以有效促进清洁能源利用和提升能源利用效率，是加快能源低碳转型、促进经济社会可持续发展的重要手段。
3.电气化、清洁化、智能化成为我国产业结构调整和经济社会发展方向。推动提升电气化水平，有利于培育能源互联网、智慧交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、工业互联网等新型基础设施的发展，有利于构建高附加值产业链和市场业态，推动经济优化升级和高质量发展。
4.我国油气资源长期依赖进口，我国风光等新能源资源丰富、可开发潜力大，主要通过转化为电能形式开发利用，大力推进电能替代，有助于提升我国能源自给自足水平、掌握能源安全的主动权。能源安全形势要求我国必须在终端用能环节大力推进实施电能替代。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电能替代减碳量的计算系统、方法、装置及电子设备，该电能替代减碳量的计算系统能够解决现有技术中无法准确计算电能替代减碳数据的问题。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种电能替代减碳量的计算方法，所述方法具体包括：
8.s101，计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
9.s102，计算电能替代电量的碳排放量；
10.s103，根据终端用能被替代前对应的总碳排放量与电能替代电量的碳排放量的差值得到减碳量。
11.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
12.进一步地，所述s101具体包括：
13.s1011，所述s101具体包括：
14.s1011，通过公式1计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
15.p1＝c*z
c
*p
c
o*z
o
*p
o
公式1；
16.其中：p1为终端用能被替代前对应的总碳排放量，c为煤的实物消费量，z
c
为煤从实物量折算到标煤的折算系数，o为油的实物消费量，z
o
为油从实物量折算到标煤的折算
系数，p
c
为煤的碳排放因子，p
o
为油的碳排放因子。
17.进一步地，所述s101具体还包括：
18.s1012，通过公式2计算电能替代电量折算为标煤量；
19.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式2；
20.其中：c
b
为标煤量，t为电能替代电量，z
t
为电量折算为标准煤的折算系数，u
t
为用电的热效率；
21.s1013，通过公式3确定燃煤量；
22.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式3；
23.其中：t
c
为以电代煤的电能替代电量，u
c
为燃煤效率；
24.s1014，通过公式4确定燃油量；
25.o＝((t
o
*z
t
/u
t
)/u
o
)/z
o
公式4；
26.其中：t
o
为以电代油的电能替代电量，u
o
为燃油效率。
27.进一步地，所述s102具体包括：
28.s1021，通过公式5计算电能替代电量的碳排放量；
29.p2＝t*a*p
h
公式5；
30.其中，p2为电能替代电量的碳排放量，t为电能替代电量，a为电能替代项目中化石能源发电占比，p
h
为火电碳排放系数。
31.一种电能替代减碳量的计算系统，包括：
32.计算模块，其用于计算终端用能被替代前对应的总碳排放量和电能替代电量的碳排放量；
33.处理模块，其与所述计算模块连接，用于根据终端用能被替代前对应的总碳排放量与电能替代电量的碳排放量的差值得到减碳量。
34.进一步地，所述计算模块进一步用于：
35.通过公式1计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
36.p1＝c*z
c
*p
c
o*z
o
*p
o
公式1；
37.其中：p1为终端用能被替代前对应的总碳排放量，c为煤的实物消费量，z
c
为煤从实物量折算到标煤的折算系数，o为油的实物消费量，z
o
为油从实物量折算到标煤的折算系数，p
c
为煤的碳排放因子，p
o
为油的碳排放因子。
38.进一步地，所述计算模块进一步用于：
39.通过公式2计算电能替代电量折算为标煤量；
40.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式2；
41.其中：c
b
为标煤量，t为电能替代电量，z
t
为电量折算为标准煤的折算系数，u
t
为用电的热效率；
42.通过公式3确定燃煤量；
43.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式3；
44.其中：t
c
为以电代煤的电能替代电量，u
c
为燃煤效率；
45.通过公式4确定燃油量；
46.o＝((t
o
*z
t
/u
t
)/u
o
)/z
o
公式4；
47.其中：t
o
为以电代油的电能替代电量，u
o
为燃油效率。
48.进一步地，所述计算模块进一步还用于：
49.通过公式5计算电能替代电量的碳排放量；
50.p2＝t*a*p
h
公式5；
51.其中，p2为电能替代电量的碳排放量，t为电能替代电量，a为电能替代项目中化石能源发电占比，p
h
为火电碳排放系数。
52.一种电能替代减碳量的计算装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如电能替代减碳量的计算方法的步骤。
53.一种电子设备，所述电子设备上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如电能替代减碳量的计算方法的步骤。
54.本发明具有如下优点：
55.本发明的电能替代减碳量的计算系统，计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；根据所述总碳排放量、终端用能对应的热效率计算终端用能对应的实物消费量；计算电能替代电量的碳排放量；根据终端用能被替代前对应的总碳排放量与电能替代电量的碳排放量的差值得到减碳量；解决了现有技术中无法准确计算电能替代减碳数据的问题。
附图说明
56.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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说明书中记载的一些实施例，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。
57.图1为本发明实施例中电能替代减碳量的计算方法的流程图；
58.图2为本发明实施例中s102的流程图。
具体实施方式
59.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个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说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，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，都应当属于本文件的保护范围。
60.如图1所示，一种电能替代减碳量的计算方法，所述方法具体包括：
61.s101，计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
62.计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
63.s102，计算电能替代电量的碳排放量；
64.计算电能替代电量的碳排放量；
65.s103，计算减碳量；
66.根据终端用能被替代前对应的总碳排放量与电能替代电量的碳排放量的差值得到减碳量。
67.通过公式6计算减碳量；
68.p＝p1
‑
p2公式6
69.在“碳中和”目标背景下，发电行业中脱碳技术渗透率不断加大，清洁能源发电占比越来越大，电能替代电量的碳排放将越来越小。未来，为了降低电能替代成本，消纳新能源，越来越多的电能替代项目参与低谷弃风弃光电量直接交易，清洁能源发电占比估值应更高一些，相应的电能替代碳减排效应更加明显。
70.测算电能替代电量是测算减碳的基础。碳中和目标对电能替代的影响较大，主要表现在两个方面。一是政策支持。二是技术进步。在相关技术投入加大，研发力量加强的背景下，一些清洁技术成本经济性快速显现、渗透率不断提升。部分电能替代技术突破进程加快，新技术、新模式应用覆盖率加大。未来，能源转型将带动以新能源为核心的源端清洁化产业、以电能消费为核心的终端电气化产业以及电网装备制造产业加快发展。电能替代技术领域也将得到进一步扩展。同时技术突破及规模化应用也将带来经济性提升。
71.根据2020年10月份发布的能源统计年鉴数据(能源数据为2018年数据)，确定分行业可替代理论潜力的初始值，剔除2018年至2020年已经替代部分，确定2020年年底的基准替代潜力。对规划期内各类影响因素进行分析，确定增量替代电量和存量替代电量，得到规划期内各行业替代电量。
72.从系统性角度看减碳的全流程，需要将电能替代作为一个减碳措施放置在整体减碳体系中，真实表征其减碳贡献度。
73.从供电侧看，发电行业脱碳技术不断应用，同时越来越多的电力来自零碳能源(清洁能源替代化石能源发电)。从用能终端侧来看，电能替代项目的实施，减少了终端对煤油气等化石能源的直接使用，减少了终端用能部门的直接碳排放，使部分碳排放从终端用能环节转移至电力。电力系统不仅承担其他行业转移的碳减排压力，也面临更大规模新能源并网消纳挑战。但电能替代的减碳效应明显，依然是能源利用逐步向零碳电力供给、终端能耗零碳化方向迈进的重要手段。通过电能替代有力支撑其他行业实现终端用能碳排放的大幅降低。
74.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
75.如图2所示，s1011，所述s101具体包括：
76.s1011，通过公式1计算总碳排放量；
77.通过公式1计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
78.p1＝c*z
c
*p
c
o*z
o
*p
o
公式1；
79.其中：p1为终端用能被替代前对应的总碳排放量，c为煤的实物消费量，z
c
为煤从实物量折算到标煤的折算系数，o为油的实物消费量，z
o
为油从实物量折算到标煤的折算系数，p
c
为煤的碳排放因子，p
o
为油的碳排放因子。
80.电能替代主要替代对象为煤、油、天然气，若相关部门明确将天然气纳入替代范畴，则测算方法与煤油相似。被替代的煤、油原有碳排放计算如公式(1)所示。
81.如图2所示，进一步地，所述s101具体还包括：
82.s1012，通过公式2计算电能替代电量折算为标煤量；
83.实际在替代过程中，较为准确的计量仅仅是电量的计量(源于电表计量)，煤和油的计量可能是粗略估算或者是缺失的。因此为了核定电能替代中替代煤和油的量，可以通过电热当量法推算，首先可推算标煤总数值。
84.通过公式2计算电能替代电量折算为标煤量；
85.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式2；
86.其中：c
b
为标煤量，t为电能替代电量，z
t
为电量折算为标准煤的折算系数，u
t
为用电的热效率；
87.s1013，通过热效率折算计算燃煤量；
88.若进一步估算煤、油的实物量，需要把电能替代项目划分为“以电代煤”、“以电代油”两种类型，并分别确定燃煤热效率和燃油热效率。
89.通过公式3确定燃煤量；
90.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式3；
91.其中：t
c
为以电代煤的电能替代电量，u
c
为燃煤效率；
92.s1014，通过热效率折算计算燃油量。
93.通过公式4确定燃油量；
94.o＝((t
o
*z
t
/u
t
)/u
o
)/z
o
公式4；
95.其中：t
o
为以电代油的电能替代电量，u
o
为燃油效率。
96.进一步地，所述s102具体包括：
97.s1021，由于清洁能源发电的碳排放可以认定为零，发电的碳排放主要来源于火电的碳排放，因此测算电能替代碳排放的计算公式5所示。
98.通过公式5计算电能替代电量的碳排放量；
99.p2＝t*a*p
h
公式5；
100.其中，p2为电能替代电量的碳排放量，t为电能替代电量，a为电能替代项目中化石能源发电占比，p
h
为火电碳排放系数。
101.可以使用综合分析法、统计学方法、专家经验法，并作出政策和技术发展趋势分析，量化调增调减的替代电量。
102.通过计算直接排放和间接排放，计算出电能替代减碳数据。
103.提出的替代潜力空间估算结果可为电网公司配电网规划提供支撑，减碳测算方法可为各地政策确定“碳达峰”实施方案提供支撑。
104.一种电能替代减碳量的计算系统，包括：
105.计算模块，其用于计算终端用能被替代前对应的总碳排放量和电能替代电量的碳排放量；
106.处理模块，其与所述计算模块连接，用于根据终端用能被替代前对应的总碳排放量与电能替代电量的碳排放量的差值得到减碳量。
107.进一步地，所述计算模块进一步用于：
108.通过公式1计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；
109.p1＝c*z
c
*p
c
o*z
o
*p
o
公式1；
110.其中：p1为终端用能被替代前对应的总碳排放量，c为煤的实物消费量，z
c
为煤从实物量折算到标煤的折算系数，o为油的实物消费量，z
o
为油从实物量折算到标煤的折算系数，p
c
为煤的碳排放因子，p
o
为油的碳排放因子。
111.进一步地，所述计算模块进一步用于：
112.通过公式2计算电能替代电量折算为标煤量；
113.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式2；
114.其中：c
b
为标煤量，t为电能替代电量，z
t
为电量折算为标准煤的折算系数，u
t
为用电的热效率；
115.通过公式3确定燃煤量；
116.c
b
＝t*z
t
/u
t
公式3；
117.其中：t
c
为以电代煤的电能替代电量，u
c
为燃煤效率；
118.通过公式4确定燃油量；
119.o＝((t
o
*z
t
/u
t
)/u
o
)/z
o
公式4；
120.其中：t
o
为以电代油的电能替代电量，u
o
为燃油效率。
121.进一步地，所述计算模块进一步还用于：
122.通过公式5计算电能替代电量的碳排放量；
123.p2＝t*a*p
h
公式5；
124.其中，p2为电能替代电量的碳排放量，t为电能替代电量，a为电能替代项目中化石能源发电占比，p
h
为火电碳排放系数。
125.通过公式6计算减碳量；
126.p＝p1
‑
p2公式6
127.根据供电侧清洁能源发电占比趋势以及电能替代与可再生能源消纳融合趋势，电能替代中化石能源占比50％。根据相关参考文献，确定燃煤和燃油热效率在0.3～0.5区间，电热效率为0.95。根据《ipcc2006年国家温室气体清单指南2019修订版》等相关文献资料及国际通用标准进行碳排放参数设置，暂定煤和油的碳排放因子分别为2.77吨二氧化碳/吨标准煤、2.15吨二氧化碳/吨标准煤，火电排放系数为823克二氧化碳/千瓦时。各种能源折标准煤参考系数来源于《中国能源统计年鉴》附录。预计国家电网公司经营区电能替代电量6000亿千瓦时，其中农业和交通领域主要是以电代油，其他领域基本是以电代煤。按照煤油热效率40％粗略估算，替代煤、油分别约1.23亿吨、0.61亿吨，则根据公式(1)估算，煤油对应的二氧化碳排放分别为3.4和1.3亿吨。则根据以上测算方法得出结论：由电能替代贡献，减少其他行业二氧化碳排放共4.7亿吨(其中转移到发电行业2.5亿吨)。
128.该电能替代减碳量的计算系统使用过程如下：
129.使用时，计算终端用能被替代前对应的总碳排放量；根据所述总碳排放量、终端用能对应的热效率计算终端用能对应的实物消费量；计算电能替代电量的碳排放量；根据终端用能被替代前对应的总碳排放量与电能替代电量的碳排放量的差值得到减碳量。
130.需要说明的是，本说明书中关于存储介质的实施例与本说明书中关于基于区块链的服务提供方法的实施例基于同一发明构思，因此该实施例的具体实施可以参见前述对应的基于区块链的服务提供方法的实施，重复之处不再赘述。
131.上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
132.在20世纪30年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例
如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对 于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已 经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程 编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的 改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmablelogic device，pld)(例如现场可编程门阵列(field programmable gate array， fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由 设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯 片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作 集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来 实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代 码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardwaredescription language，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如 abel(advanced boolean expression language)、ahdl(altera hardwaredescription language)、confluence、cupl(cornell university programminglanguage)、hdcal、jhdl(java hardware description language)、lava、 lola、myhdl、palasm、rhdl(ruby hardware description language)等， 目前最普遍使用的是vhdl(very
‑
high
‑
speed integrated circuit hardwaredescription language)与verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法 流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容 易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
133.控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器 202或处理器202以及存储可由该(微)处理器202执行的计算机可读程序代 码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路 (application specific integrated circuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微 控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmelat91sam、microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320，存储器控 制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除 了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进 行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器 和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种 硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的 结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软 件模块又可以是硬件部件内的结构。
134.上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实 体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。 具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、 智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制 台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
135.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然， 在实施本说明书实施例时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件 中实现。
136.本领域内的技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、 系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实 施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说 明书可采用在一个或多个其中
包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储 介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机 程序产品的形式。
137.本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程 序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程 图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程 和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器202以产生一个机器，使得 通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器202执行的指令产生用于实现 在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功 能的装置。
138.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个 流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
139.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
140.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器202(cpu)、输 入/输出接口、网络接口和内存。
141.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。 内存是计算机可读介质的示例。
142.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任 何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序 的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、 其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编 程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储 器(cd
‑
rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁 带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被 计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可 读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
143.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排 他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括 那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、 方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括 一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设 备中还存在另外的相同要素。
144.本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的 一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实 现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分 布式计算环境中实践本说明书的
一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中， 由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中， 程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
145.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相 似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。 尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较 简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
146.以上所述仅为本文件的实施例而已，并不用于限制本文件。对于本领域技 术人员来说，本文件可以有各种更改和变化。凡在本文件的精神和原理之内所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本文件的权利要求范围之内。