[发明专利]气电热链多流多节点碳转移评估模型

权利要求书

1.气电热链多流多节点碳转移评估模型,其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立空间化气电热链多流多节点碳转移评估模型，气电热的系统边界涵盖天然气产出、天然气传输、天然气消费(发电、产热)、输电、传热、用电、供热七个流程；

步骤二、计算模型

第i个省的天然气平衡方程式，

式中：gp_i表示i地区本地天然气自有量；gt_ji表示j区域到i区域的天然气传输；d_i表示i地区本地天然气消费量；

根据天然气平衡关系计算相应隐含碳排放量，本地生产天然气和从其他地方进口的天然气混合，然后用于本地消费或出口到其他地区，因此，一个地区消费核算排放强度是该地区天然气生产核算排放强度和其他地区进口天然气消费核算排放强度的加权平均值，因此天然气碳排放平衡关系式如下：

将(2)式简化，重组为矩阵(3)的形式

其中

GP＝[gp₁,gp₂,…,gp_n]^T                     (4)

表示GP的对角化

GPBA＝[gpba₁ gpba₂ … gpba_n]^T                (5)

GCBA＝[gcba₁ gcba₂ … gcba_n]^T        (7)

因此

天然气传输的省际碳转移为，

gct_ij＝gcba_i·gt_ij         (9)

式中：gct_ij表示i区域到j区域的电力传输碳转移；

根据电力平衡关系，每个区域电力方程式建模如下，

式中：ep_i是i区域的发电量；et_ji是j区域传输到i区域的电力传输量；ec_i是第i个区域的电力消费量；

当一部分天然气用于发电，其隐含的碳排放被嵌入在该地区当地的电力生产中，因此平衡关系有本地区产生的碳排放和其他地区向本地输送电力的碳转移是本地电力隐含碳排放的来源，这些来源的总量等于流出和消费该区域所体现的总量；因此本地区电力消费核算排放强度为本地区天然气消费核算排放强度、电力生产核算排放强度与其他地区向本地输送的消费核算排放强度的加权平均值；

电力隐含的碳排放平衡关系式如下，

式中：epba_i表示i区域电力的生产核算排放强度；i地区接收电力以传输损耗率q_ji进行调整；ecpb_ji表示i地区从j地区接收电力的虚拟碳强度系数；ecpb_i表示i区域电力的消费核算排放强度；

为更好的表达电力中隐含的碳排放及电力传输损失，可将方程式(11)变形为，

式中：gee_i表示i区域内嵌入的电的隐含强度，

然后将方程式(13)(14)带入方程式(11)，平衡关系体现在在方程式(12)中，方程式(12)可通过矩阵形式(15)来表示，

表示EP的对角化。

用电传输的省际碳转移为，

ect_ij＝ecba_i·et_ij                        (17)

同样，考虑热损失后的热力平衡方程式，与电力转移平衡式相似，

热力的隐含碳排放平衡关系如下，

ht_ji·gcba_j＝(1-p_ji)ht_ji.hcpb_ji                   (20)

简化后平衡在方程式(21)中得到体现，消除热传输损失率p_ji

ghe_i表示i区域内嵌入热力的隐含强度，可由下式进行计算，

方程(21)可转换为矩阵(23)，

用热传输的省际碳转移为，

hct_ij＝hcba_i·ht_ij                      (25)

方程(9)(17)(25)可分别跟踪天然气传输、电力及热力传输的碳转移，可构成三阶段的碳转移，并形成以天然气为能源的热电联产的碳流追踪；其中第一阶段的部分天然气碳转移与第二阶段电力传输一起转移，且第一、二阶段部分嵌入的碳转移也会随着第三阶段热力传输一起转移，则称这两部分碳转移分别为碳的二或三次转移；碳的二或三次转移揭示了碳回流与碳交换，碳回流是指碳转移的来源与目的地是相同的，即碳通过二或三次的碳转移之后又回到了初始地；当碳转移的起始点和终点分别是另一阶段碳转移的终点和起始点时，这二或三次的碳转移就构成了一次交换，交换量由二或三次的碳转移量之和来量化。