考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法及系统与流程

1.本发明属于数据分析技术领域，尤其涉及考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.通过输入网络参数，发电机组碳排放强度，潮流有功等，计算出碳排放相关量，并通过提供的时时间段碳排放累加和折算的方式得到区域电网一天的碳排放值，具有一定的现实意义与价值，对于有针对性的节能减排具有指导意义。
4.随着双碳目标的提出，对节能减排提出了新的要求，对于区域碳排放量计算的要求能加精细，对于碳排放责任分摊和降碳等工作提出了新的挑战。基于宏观统计法的碳排放量计算方式忽略了用户用电碳排放因子的时空差异性，未表征出系统的“网络”特征，缺乏体现电网形态演变及相关的输电损耗产生的间接碳排放，计算并不精准展现系统全环节的碳排放量，并且没有给碳排放责任分摊提供精准有效依据。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法及系统，其考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式提供了到区域、变电站和负荷的碳排放强度和碳排放量，提供的关键节点的碳排放数据。考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式采用分时段累加折算方式，提高了计算精准度。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的第一个方面提供考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，包括如下步骤：获取相关碳排放强度数据以及功率数据；基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算，得到节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵；其中，计算过程中，判断节点碳势矩阵计算结果是否提示错误显示奇异矩阵，若是，表示存在孤立节点，应检验碳排放流计算中节点有功通量矩阵的对角元，若存在零元素，将零元素对应的节点和与该节点相连的机组和线路从电网中消去，更新所有计算矩阵和向量的值之后，再计算系统碳排放流分布；结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息。
7.进一步地，若计算过程中出现有消除孤立节点的情况，应在负荷碳流率和支路碳流分布的数据中补零，之后再进行叠加和折算计算。
8.进一步地，所述数据还包括地区信息、发电机组信息、变电站信息以及联络线信息，所述功率数据包括发电机组注入功率、负荷功率以及支路潮流功率；结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息，具体包括：根据地区信息和发电机组信息生成地区发电碳排放展示信息；根据负荷功率、地区信息和负荷碳流率矩阵生成地区负荷碳排放展示信息；根据负荷功率、变电站信息和节点碳势矩阵生成变电站碳排放展示信息；根据支路潮流功率、联络线信息和支路碳流率矩阵生成联络线碳排放展示信息。
9.进一步地，基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算之前，将相关碳排放强度数据以及功率数据转化为对应的相应的碳排放强度矩阵。
10.进一步地，所述地区发电碳排放展示信息包括地区总发电量、地区发电总碳排放强度和地区发电总碳排放量，具体包括：其中，地区总发电量按照每个地区所包含的发电节点，累加每个发电机组发电功率得到，地区发电总碳排放强度按照每个地区所包含的发电节点，累加每个发电机组碳排放强度得到，地区发电总碳排放量由地区总碳排放强度乘以地区总发电量和时间间隔得到。
11.进一步地，所述地区负荷碳排放展示信息包括：地区总负荷量、地区总碳流率和地区负荷总碳排放量；其中，地区总负荷量按照每个地区所包含的负荷节点，累加每个发电机组负荷功率得到；地区总碳流率是按照每个地区所包含的负荷节点，累加每个负荷的碳流率得到，每个负荷的碳流率由负荷碳流率矩阵对应得到，地区负荷总碳排放量由地区负荷总碳排放强度乘以数据时间间隔得到。
12.进一步地，所述变电站碳排放展示信息包括：变电站碳排放量、变电站碳强度和变电站负荷；其中，变电站负荷按照每个变电站所包含的负荷节点，累加每个节点负荷功率得到，变电站碳强度按照每个变电站所包含的负荷节点，累加每个节点碳排放强度得到，每个节点的碳排放强度由节点碳势矩阵对应得到，变电站碳排放量由变电站碳强度乘以变电站负荷和数据时间间隔得到。
13.进一步地，所述联络线碳排放展示信息包括：联络线碳流率、联络线碳排放量；其中，联络线碳流率按照每个联络线所包含的起始和终止节点，每个支路碳流率得到，每个支路碳流率由支路碳流率矩阵对应得到，联络线碳排放量由联络线碳流率乘以数据时间间隔得到。
14.进一步地，碳排放信息以表格的形式展示。
15.本发明的第二个方面提供考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算系统，包括如下步骤：数据获取模块，其被配置为：获取相关碳排放强度数据以及功率数据；碳排放计算模块，其被配置为：基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算，得到节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵；其中，计算过程中，判断节点碳势矩阵计算结果是否提示错误显示奇异矩阵，若是，表示存在孤立节点，应检验碳排放流计算中节点有功通量矩阵的对角元，若存在零元素，将零元素对应的节点和与该节点相连的机组和线路从电网中消去，更新所有计算矩阵
和向量的值之后，再计算系统碳排放流分布；碳排放信息获取模块，其被配置为：结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式提供了到区域、变电站和负荷的碳排放强度和碳排放量，提供的关键节点的碳排放数据。
17.2、本发明考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式采用分时段累加折算方式，提高了计算精准度。
18.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.图1是本发明实施例提供的种考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法流程图。
具体实施方式
21.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
22.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
24.实施例一如图1所示，本实施例提供考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式，包括如下步骤：步骤1：获取相关碳排放强度数据、功率数据、地区信息、发电机组信息、变电站信息以及联络线信息；其中，相关碳排放强度数据包括：发电机组碳排放强度、发电机组注入功率p1、负荷功率p2、支路潮流功率p3和地区信息数据；其中，所述发电机组碳排放强度包括所有机组的碳排放强度之和，如表1所示：表1发电机组碳排放强度
步骤2：将相关碳排放强度数据以及功率数据转化为对应的相应的碳排放强度向量。具体包括：步骤201：根据发电机组碳排放强度数据生成发电机组碳排放强度向量eg，完成后进入步骤202；步骤202：由发电机组注入功率数据生成发电机组注入功率向量pg。在pg矩阵中，当第k(k=1,2,.....,k)台发电机组接入节点j，且从第k个含有发电机的节点注入节点j的有功潮流为p1；其中，所述发电机组注入功率数据包括发电机组所在节点、发电机组注入功率（mw）p1和系统总节点数。
25.完成后进入步骤203；步骤203：由负荷功率数据生成发电机组碳排放强度向量p
l
。
26.在p
l
矩阵中，若节点j是第m(m=1,2,.....,m)个存在负荷的节点，且有功负荷为p2其中，所述负荷功率数据包括负荷所在节点和负荷注入功率（mw）。
27.完成后进入步骤204；步骤204：由支路潮流功率数据生成发电机组碳排放强度向量pb。在pb矩阵中，若节点i与节点j(i,j=1,2,.....,n)间有支路相连，且经此支路从节点i到节点j流过的正向有功潮流为p3，则若流经该支路的有功潮流p3为反向潮流，则其他情况下，则特别地，对所有对角元素，则
其中，所述支路潮流功率数据包括支路起始节点、支路末端节点和支路潮流功率值（mw）。
28.完成后进入步骤3。
29.步骤3：将上述输入数据形成的矩阵，代入以下公式，进行碳排放流计算，得出节点碳势矩阵en、负荷碳流率矩阵rl和支路碳流分布矩阵rb；如果上述循环过程中出现有消除孤立节点的情况，应在负荷碳流率和支路碳流分布的数据中补零，之后在进行叠加和折算计算。完成后进入步骤5；如果计算结果提示错误显示奇异矩阵，表示存在孤立节点，则进入步骤4。
[0030][0030][0030][0030][0030]30.步骤4：若系统不连通，存在孤立节点，应检验碳排放流计算中节点有功通量矩阵的对角元，若存在零元素，应将零元素对应的节点和与该节点相连的机组和线路从电网中消去，更新所有计算矩阵和向量的值之后，再计算系统碳排放流分布，完成后进入步骤5。
[0031]
步骤5：结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息，具体包括：根据地区信息和发电机组信息生成地区发电碳排放展示信息；根据负荷功率、地区信息和负荷碳流率矩阵生成地区负荷碳排放展示信息；根据负荷功率、变电站信息和节点碳势矩阵生成变电站碳排放展示信息；根据支路潮流功率、联络线信息和支路碳流率矩阵生成联络线碳排放展示信息。
[0032]
其中，根据地区信息和发电机组信息内容，生成地区发电碳排放展示内容。所述地区发电碳排放展示信息包括地区总发电量、地区发电总碳排放强度和地区发电总碳排放量，具体包括：其中，地区总发电量是按照每个地区所包含的发电节点，累加每个发电机组发电功率得到。地区发电总碳排放强度是按照每个地区所包含的发电节点，累加每个发电机组碳排放强度得到。地区发电总碳排放量由地区总碳排放强度乘以地区总发电量和时间间隔得到。
[0033]
其中，所述地区信息包括地区id、每个地区所包含的发电机组节点、每个地区所包含的负荷节点和地区名字；所述发电机组信息包括发电机组id、发电机组所属节点id、发电机组碳排放强度（gco2/kwh）和发电机组发电功率 （mw）。
[0034]
所述地区发电碳排放展示包括地区id、地区总发电量、地区发电总碳排放量和地区发电总碳排放强度。
[0035]
根据负荷功率和地区信息，生成地区负荷碳排放展示。
[0036]
所述地区负荷碳排放展示信息包括：地区id、地区名称、地区总负荷量、地区总碳流率和地区负荷总碳排放量；其中，地区总发电量是按照每个地区所包含的负荷节点，累加每个发电机组负荷功率得到。地区负荷总碳排放强度是按照每个地区所包含的负荷节点，累加每个负荷的碳流率得到。每个负荷的碳流率由负荷碳流率矩阵rl对应得到。地区负荷总碳排放量由地区负荷总碳排放强度乘以数据时间间隔得到。
[0037]
根据负荷功率和变电站信息生成变电站碳排放展示。所述变电站信息包括变电站id、变电站所属地区id、变电站所属节点id和变电站负荷（mw）。
[0038]
所述变电站碳排放展示信息包括：变电站id、变电站碳排放量、变电站碳强度、变电站负荷和所属区域；其中，变电站负荷是按照每个变电站所包含的负荷节点，累加每个节点负荷功率得到。变电站碳强度是按照每个变电站所包含的负荷节点，累加每个节点碳排放强度得到。每个节点的碳排放强度由节点碳势矩阵en对应得到。变电站碳排放量由变电站碳强度乘以变电站负荷和数据时间间隔得到。
[0039]
步骤11：根据支路潮流功率和联络线信息，生成联络线碳排放展示。
[0040]
所述联络线信息包括联络线id、支路起始变电站、支路终止变电站、支路潮流、起始变电站所包含节点和终止变电站所包含节点；所述联络线碳排放展示信息包括：联络线id、支路起始变电站、支路终止变电站、支路潮流、联络线碳流率和联络线碳排放量；其中，联络线碳流率是按照每个联络线所包含的起始和终止节点，每个支路碳流率得到。每个支路碳流率由指路碳流率矩阵rb对应得到。联络线碳排放量由联络线碳流率乘以数据时间间隔得到。
[0041]
上述技术方案，考虑了网络信息参数和有功潮流，每个时段精确计算后累加折算，针对于关键区域断面负荷，形成了一种考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式。
[0042]
实施例二本实施例提供了考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算系统，包括如下步骤：数据获取模块，其被配置为：获取相关碳排放强度数据以及功率数据；碳排放计算模块，其被配置为：基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算，得到节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵；其中，计算过程中，判断节点碳势矩阵计算结果是否提示错误显示奇异矩阵，若是，表示存在孤立节点，应检验碳排放流计算中节点有功通量矩阵的对角元，若存在零元素，将零元素对应的节点和与该节点相连的机组和线路从电网中消去，更新所有计算矩阵和向量的值之后，再计算系统碳排放流分布；碳排放信息获取模块，其被配置为：结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息。
[0043]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，包括如下步骤：获取相关碳排放强度数据以及功率数据；基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算，得到节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵；其中，计算过程中，判断节点碳势矩阵计算结果是否提示错误显示奇异矩阵，若是，表示存在孤立节点，应检验碳排放流计算中节点有功通量矩阵的对角元，若存在零元素，将零元素对应的节点和与该节点相连的机组和线路从电网中消去，更新所有计算矩阵和向量的值之后，再计算系统碳排放流分布；结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息。2.如权利要求1所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，若计算过程中出现有消除孤立节点的情况，应在负荷碳流率和支路碳流分布的数据中补零，之后再进行叠加和折算计算。3.如权利要求1所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，所述数据还包括地区信息、发电机组信息、变电站信息以及联络线信息，所述功率数据包括发电机组注入功率、负荷功率以及支路潮流功率；结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息，具体包括：根据地区信息和发电机组信息生成地区发电碳排放展示信息；根据负荷功率、地区信息和负荷碳流率矩阵生成地区负荷碳排放展示信息；根据负荷功率、变电站信息和节点碳势矩阵生成变电站碳排放展示信息；根据支路潮流功率、联络线信息和支路碳流率矩阵生成联络线碳排放展示信息。4.如权利要求1所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算之前，将相关碳排放强度数据以及功率数据转化为对应的相应的碳排放强度矩阵。5.如权利要求3所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，所述地区发电碳排放展示信息包括地区总发电量、地区发电总碳排放强度和地区发电总碳排放量，具体包括：其中，地区总发电量按照每个地区所包含的发电节点，累加每个发电机组发电功率得到，地区发电总碳排放强度按照每个地区所包含的发电节点，累加每个发电机组碳排放强度得到，地区发电总碳排放量由地区总碳排放强度乘以地区总发电量和时间间隔得到。6.如权利要求3所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，所述地区负荷碳排放展示信息包括：地区总负荷量、地区总碳流率和地区负荷总碳排放量；其中，地区总负荷量按照每个地区所包含的负荷节点，累加每个发电机组负荷功率得到；地区总碳流率是按照每个地区所包含的负荷节点，累加每个负荷的碳流率得到，每个负荷的碳流率由负荷碳流率矩阵对应得到，地区负荷总碳排放量由地区负荷总碳排放强度乘以数据时间间隔得到。7.如权利要求3所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，所述变电站碳排放展示信息包括：变电站碳排放量、变电站碳强度和变电站负荷；其中，变
电站负荷按照每个变电站所包含的负荷节点，累加每个节点负荷功率得到，变电站碳强度按照每个变电站所包含的负荷节点，累加每个节点碳排放强度得到，每个节点的碳排放强度由节点碳势矩阵对应得到，变电站碳排放量由变电站碳强度乘以变电站负荷和数据时间间隔得到。8.如权利要求3所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，所述联络线碳排放展示信息包括：联络线碳流率、联络线碳排放量；其中，联络线碳流率按照每个联络线所包含的起始和终止节点，每个支路碳流率得到，每个支路碳流率由支路碳流率矩阵对应得到，联络线碳排放量由联络线碳流率乘以数据时间间隔得到。9.如权利要求1所述的考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法，其特征在于，碳排放信息以表格的形式展示。10.考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算系统，其特征在于，包括如下步骤：数据获取模块，其被配置为：获取相关碳排放强度数据以及功率数据；碳排放计算模块，其被配置为：基于相关碳排放强度数据以及功率数据进行碳排放流计算，得到节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵；其中，计算过程中，判断节点碳势矩阵计算结果是否提示错误显示奇异矩阵，若是，表示存在孤立节点，应检验碳排放流计算中节点有功通量矩阵的对角元，若存在零元素，将零元素对应的节点和与该节点相连的机组和线路从电网中消去，更新所有计算矩阵和向量的值之后，再计算系统碳排放流分布；碳排放信息获取模块，其被配置为：结合节点碳势矩阵、负荷碳流率矩阵和支路碳流分布矩阵得到对应种类的碳排放信息。

技术总结
本发明属于数据分析技术领域，提供了考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方法及系统，其针对宏观计算发电侧碳排放量的方式不再有效适用的缺陷，考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式提供了到区域、变电站和负荷的碳排放强度和碳排放量，提供的关键节点的碳排放数据。考虑机组碳排放强度的区域电网碳排放计算方式采用分时段累加折算方式，提高了计算精准度。计算精准度。计算精准度。


技术研发人员：李静 王若晗 刘昳娟 陈云龙 吴雪霞 孟浩 徐美玲 侯燕文
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司营销服务中心（计量中心）
技术研发日：2023.09.04
技术公布日：2023/10/11