水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法

技术特征：
1.水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、选择目标水电站并确定其建造参数，识别水电站的主要功能作为具体计算的功能项，使用对应的方法以经济价值和硬性库容为指标对每项功能进行计算；步骤2、根据步骤1的计算结果计算价值分摊系数和库容分摊系数，并根据价值分摊系数和库容分摊系数计算综合分摊系数；步骤3、根据步骤2中的综合分摊系数分摊水电站的工程建造成本，计算相应的水电建造成本，并得到运营成本下得到水电成本；步骤4、根据成本与电量的关系，基于步骤1与步骤3的库容数据与所得水电成本结果，计算水电对火电替代作用下水力发电带来的单位库容二氧化碳减排量，得到水电碳减排的效用。2.根据权利要求1所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1、根据水电站的功能，选取计算的功能项；步骤1.2、根据选取的功能项，收集对应的特征参数；步骤1.3、根据步骤1中的功能项以及步骤2中对应的特征参数，采用影子工程法、市场价值法以及能值法对不同功能的经济价值进行计算；步骤1.4、使用水量作为指标对步骤1中功能项对应的库容量进行计算。3.根据权利要求2所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述步骤1.1中水电站的功能项包括发电功能、防洪功能、灌溉功能以及供水功能；步骤1.2中特征参数包括总库容、防洪库容、死水位、正常蓄水位以及水电站附近水文站点的水文数据。4.根据权利要求2所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述步骤1.3包括以下步骤：步骤1.3.1、使用影子工程法计算防洪功能的经济价值：其中，为防洪库容，为单位库容投资成本；步骤1.3.2、使用市场价值法计算灌溉功能的经济价值：其中，为灌区灌溉面积，为农业灌溉用水亩均水价，为灌溉功能物质量，为灌溉亩均耗水量；步骤1.3.3、使用市场价值法计算供水功能价值：
其中，为供水功能物质量，为城乡水价，为城乡供水人口数量，为人均用水量；步骤1.3.4、使用能值法计算发电功能的经济价值：其中，为年均发电量，为水电的能值转换率，为能值货币比率。5.根据权利要求2所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：步骤1.4包括以下步骤：步骤1.4.1、使用水电站出力方法计算发电功能用水量：其中，为年均发电量，为水轮机效率系数，为重力加速度，为水头，为月份，步骤1.4.2、使用梯级水库多目标优化调度方法对水电站发电功能、供水功能和灌溉功能进行精确计算，并设定目标函数以及约束条件：
⑴
、发电目标：发电量最大化：
⑵
、防洪目标：相对防洪保证率最大化：
⑶
、供水目标：总缺水量最小化：
⑷
、生态目标：调度后流域出口断面处流量与天然流量偏差最小化：其中，为发电量、为优化水库数量，为优化月份数量，为水库，为月份，为水库在月份的平均水头，为水库月份的发电引用流量，为一调度期内水轮发电机的利用小时数，为水库在月份月初的水位，为水库的水轮机安装高程，为防洪保证率，为水库汛期开始月份，为水库汛期结束月份，为水库的防洪高水位，为水库的汛限水位，为总缺水量，为水库在月份的供水需求量，为水库在月份的供水流量，为调度后流域出口断面处流量与天然流量偏差，为流域最下游水库月份的下泄流量，为流域最下游水库下游月份的天然流
量，为流域出口断面处调度期天然流量平均值；约束条件：
⑴
、水量平衡约束：
⑵
、取水节点流量约束：
⑶
、下泄流量约束：
⑷
、水位约束：汛期：非汛期：
⑸
、出力约束：
⑹
、供水流量约束：其中，为水库，为月份，为水库在月份月初的库内蓄水量，为水库月份的平均入库水量，为水库月份的下泄流量，为计算时间间隔，为水库月份的平均蒸发水量，为水库月份的平均渗漏量，为水库月份的区间入流，为流域最下游水库月份的下泄流量，为水库在月份的供水流量，为流域最下游水库下游月份的生态流量最小值，为水库在月份的下泄流量最小值，为水库在月份的下泄流量最大值，为水库在月份月初的水位最小值，为水库在月份月初的水位，为水库在月份月初的水位最大值，为水库的死水位，为水库的汛限水位，为水库的正常蓄水位，为水库月份的出力最小值，为水库月份的出力，为水库在月份的平均水头，为水库月份的发电引用流量，为水库月份的出力最大值，为水库在月份的供水需求量；以水位以及供水流量作为决策变量，采用多目标遗传算法进行计算，并且多目
标遗传算法中采用轮盘赌选择算子，得到帕累托最优解集，从中筛选出最优解：其中，为该调度流域水库涉及的功能，为经过化为函数最小化问题以及归一化处理后的目标函数值。6.根据权利要求1所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1、计算经济价值分摊系数：其中，为经济价值量的总和，为水力发电经济价值、为防洪经济价值、为灌溉经济价值，为供水经济价值，步骤2.2、计算库容分摊系数：其中，为调节库容，为防洪库容，为汛期在全年中所占比率，为总库容； 步骤2.3、根据经济价值分摊系数和库容分摊系数计算综合分摊系数：。7.根据权利要求1所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述步骤3的具体实现方法为：价值分摊系数下相应的水电建造成本为：库容分摊系数下相应的水电建造成本：其中，为水电站的建造投资，为折旧年限，为年均发电量；通过平衡价值分摊系数下相应的水电建造成本和库容分摊系数下相应的水电建造成本并考虑经济与物理要素的综合结果，得到水电建造成本：水电成本为：其中，为经济价值分摊系数，为水电站的建造投资，为折旧年限，为年均发电量；为调节库容，为汛期在全年中所占比率，防洪库容，为单位库容投资成本，为运营成本。
8.根据权利要求1所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现方法为：水力发电平均单位库容减排量为：其中，m代表水电站，m代表目标水电站数量，水电成本与电量之间为负相关一次线性关系：，a、b为线性系数，为水电替代火电的替代系数，为电力折标系数，为标准煤的碳排放系数，为m水电站总库容。9.根据权利要求8所述的水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，其特征在于：所述替代系数，电力折标系数和碳排放系数为实地检测数据，水电替代火电的替代系数为人均火电发电量与人均水电发电量的比值，其计算方法为：其中，为火电发电量，为水电发电量；电力折标系数和标准煤的碳排放系数为标准系数。

技术总结
本发明涉及水电基地多功能视角下水电碳减排效用计算方法，本发明通过选取水电站的主要功能作为计算的功能项，计算每项功能以及经济价值分摊系数和库容分摊系数，最终计算分摊系数下的水电成本；评估水电对火电的替代作用所带来的水力发电单位库容二氧化碳减排量。本发明聚焦水电站多功能视角，将梯级水库多目标优化调度技术应用于以库容为指标的分摊比例的获取，优化库容分摊比例评估技术。同时出于单一指标可能会反映不够全面的考虑，本发明采用既涵盖功能效益又能反映设计硬性指标的更综合的分摊系数，更全面评估水电的真实成本的同时，为双碳目标下水库建设库容优化提供引导作用，并推动水力发电对双碳目标的支撑作用。并推动水力发电对双碳目标的支撑作用。并推动水力发电对双碳目标的支撑作用。


技术研发人员：刘钢 肖义 王慧敏 郭欣然 赖小莹 曾昭 许叶军 仇蕾 杨宁
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2022.06.21
技术公布日：2022/7/22