计及大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型研究

各供电区域碳排放的精准核算是供电企业进行碳排放管理、促进“双碳”目标的前提。该文提出以500 kV电压等级为主网的大规模电网分级分区电量交换等效模型;针对消纳电量发电类型比例、交换电量发电类型比例和碳迹不明的区域,该文将省内电网分为多个等级,每个等级包含多个供电区域,基于电力生产和消费守恒和省间、省内各级各区域电网间交换电量的平衡关系,提出根据消纳电量所属区域的火、水、风、光等不同种类发电量比例计算的省内大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型。分别构建省内总发电量及各类型发电量计算模型、输送至外省各类型发电量的计算模型和省内各级电网各区域内各类型发电量计算模型,推导省内各级电网各区域供电综合碳排放因子和碳排放量的计算模型。案例计算表明,该文所提分级分区的方法和所构建各电量的计算模型是有效合理的。

基于碳排放因子法吉林省工业领域碳排放统计核算研究

吉林省工业CO_(2)排放主要包括两大部分,一是能源消耗所产生的CO_(2),二是工业生产过程中所产生的CO_(2)。本研究基于收集吉林省工业分行业能源终端实物消耗量数据的基础上,采用IPCC碳排放因子法核算出2010—2020年吉林省工业行业能源消耗及工业生产过程产生的碳排放量,进而分析吉林省工业CO_(2)排放总量特征,通过模型量化手段对结果的不确定性进行评估,并提出降低不确定性的相关建议。

考虑动态电碳排放因子的新型电力系统电碳综合需求响应调度方法

为进一步促进用户侧用电行为低碳化,以动态电碳排放因子为信号、以碳税为手段,结合电价建立一种新的用户侧电碳综合需求响应。根据平均电碳排放因子的度电排放表征特性,提出能够反映不同时段用电碳排放差异的动态电碳排放因子计算方法。在现有发电计划安排能够保证用户碳税利益需求的前提下,将动态电碳排放因子与碳税结合,以碳税作为经济手段引导用户关注各时段用电产生的碳排放差异。将动态电碳排放因子和电价的特点相结合,提出一种考虑动态电碳排放因子的新型电力系统电碳综合需求响应调度方法,用户能够根据各时段电价和电碳排放因子信息调整自身用电行为,以期降低负荷峰谷差、缓解系统调峰压力的同时,加强用户侧用电低碳性。通过仿真分析,验证了所提方法能够在降低峰谷差的基础上,进一步发挥用户侧低碳用电方面的作用,有助于提高电力系统经济性和低碳性。

基于时序监测数据的企业生产碳排放因子本地化研究

为推动重点企业开展碳减排工作,需要提高碳排放监测能力和研究本地化碳排放因子。因此,开展了基于时序监测数据的碳排放因子本地化研究,以南方某区域3座发电厂和1座水质净化厂为发电厂和污水处理厂的案例,开展工艺碳排放监测和本地化碳排放因子核算,并与《IPCC 2006年国家温室气体清单指南(2019修订版)》(以下简称IPCC 2019)推荐值进行比较。结果表明:燃气发电厂CO_(2)本地化碳排放因子为0.0488 t/GJ、燃煤发电厂CO_(2)本地化碳排放因子为0.0961 t/GJ,与IPCC 2019推荐值接近;垃圾焚烧发电厂CO_(2)本地化碳排放因子为1.978 t/t,IPCC 2019无参考值;水质净化厂CH_(4)本地化碳排放因子为0.010 kg/kg、N_(2)O本地化碳排放因子为0.003 kg/kg,与IPCC 2019推荐值有明显偏差。研究方法可作为碳排放计量的辅助手段,提高碳排放因子识别的准确性和时效性,为环境管理部门制定碳减排规划提供参考。

我国高速铁路与民航客运碳排放因子及其影响因素研究

针对高铁与民航碳排放测算可比性较低的问题,首先建立考虑发电与炼油过程的高铁与民航两种客运方式碳排放因子的测算框架与数学模型.其次采用我国目前高速铁路与民航的实际参数,计算两种方式的碳排放因子,并与西方部分发达国家的测算结果进行对比分析.最后基于两种方式碳排放因子值的影响因素分析,提出降低我国高铁与民航碳排放的主要方向.研究结果表明:考虑发电与炼油过程时,民航的碳排放因子约为高铁的3.6~3.9倍.我国高铁碳排放因子由于发电结构原因高于法国、日本与德国;轨道、桥梁、路基、隧道、电气化、车站及动车组等设施设备的更新维护使高速铁路碳排放因子增长约16%;我国民航碳排放因子因客座率高、平均运距大而低于美国、英国与日本;炼油过程与机场碳排放分别约占民航总碳排放的9.4%与4.6%.未来我国高铁的降碳方向为发电结构改善,而民航的降碳方向主要为航空燃料技术的革新.

混凝土复合材料碳排放因子测算方法研究

计算建材生产阶段的碳排放量是完善全生命周期碳排放计算体系,实现建筑业低碳转型的关键环节。基于碳排放因子法,对混凝土的碳排放因子进行研究与测算,总结了混凝土复合材料碳排放因子的测算思路与测算方法,有助于各强度等级及配合比的混凝土碳排放因子的快速查询,同时该测算方法为其他复合材料的碳排放因子测算提供了参考。

基准排放因子更新对隧道需风量的影响研究

为解决交通车辆持续更新导致的城市隧道内通风系统设计浪费和运营闲置,研究基准排放因子更新对隧道需风量的影响,并建立2种应对车辆更新的基准排放因子计算方法.首先,通过理论分析明确需风量计算式中随时间更新的关键参数为基准排放因子;随后,根据定量分析得到基准排放因子和纵坡-车速系数更新对需风量的影响;最后,结合国外理念和实际设计经验,提出2种考虑时间更新的基准排放因子计算方法.研究结果表明:我国道路隧道通风设计规范在制定基准排放因子时参考了世界道路协会(PIARC)通风报告,并分析得到了参考理由;与2000年相比,2021年的CO、NOx和PM基准排放限值分别降低了81.6%、76.7%和97.9%;建立了使用机动车污染物排放限值作为基准排放因子的最不利设计方法,计算出2018年各污染物基准排放因子(CO为0.0011 m^(3)/(辆·km),PM为0.4610 m^(2)/(辆·km)),相比于2014年《细则》分别降低84.3%和77.0%.建立并验证了基准排放因子计算方法,为城市道路隧道通风系统设计提供参考.

高原环境山区道路农用拖拉机掺烧生物柴油污染物排放因子类型量化研究

分析农用拖拉机在高原环境山区道路下行驶时掺烧大豆油B10(10%大豆油生物柴油+90%柴油)、B30(30%大豆油生物柴油+70%柴油)、地沟油W10(10%地沟油生物柴油+90%柴油)与柴油排放污染物的情况。结果表明:有效燃油消耗率(BSFC)随发动机转速升高而降低,而生物柴油油比例的提高会导致BSFC增加。此外,通过发动机功率、燃油消耗量、行驶速度及行驶时间4个方面,对农用拖拉机排放的CO、NO_(x)、CO_(2)及HC的排放因子进行了表征。在CO排放方面,与大豆油B10相比,大豆油B30的生物柴油油比例增加,基于发动机功率的排放因子下降了6.18%。大豆油B10、B30和地沟油W10基于发动机功率的排放因子与柴油相比分别降低了23.66%、24.13%和26.85%。在NO_(x)排放方面,掺烧大豆油B10与地沟油W10时,基于发动机功率的地沟油W10的排放因子比大豆油B10高6.24%;在CO_(2)排放方面,基于燃油消耗量的排放因子显示,大豆油B10、B30和地沟油W10均高于柴油,这表明掺烧生物柴油可促进更充分的燃烧,从而增加CO_(2)排放。在HC排放方面,基于发动机功率的生物柴油HC排放因子值均高于柴油,且基于发动机功率的HC排放因子是《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南》推荐值1.52倍。随着生物柴油油比例的增加,基于燃油消耗量的HC排放因子也相应增加。

动态省级电力CO_(2)排放因子对区域碳达峰路径的影响

电力CO_(2)排放因子是精准核算消费端间接排放的重要参数,也是准确量化消费端CO_(2)排放路径的核心指标。本文首次探究了2020—2035年省级电力CO_(2)排放因子的时空特征并与官方来源因子进行对比,全面整合了历史直接排放数据以及精准量化电力消费间接排放的重要性,详细预测了不同情景下2020—2035年省级电力消费间接排放及各省排放路径并量化不同时空精度电力CO_(2)排放因子对各省排放路径的影响。研究表明:(1)2020—2035年,各省电力CO_(2)排放因子呈现持续下降趋势,而现有公开的电力CO_(2)排放因子与本研究省级水平相比存在差异;(2)2010—2020年,电力净调入省份的电力消费间接排放及其占比逐渐增加,北京、上海、浙江等省份占比最高;(3)在情景1和情景3(全国、省级维度因子固定不变情景)下,各省的电力消费间接排放和总排放显著高于情景2和情景4(全国、省级维度因子动态变化情景)的估算结果;情景1和情景2(全国维度因子固定不变、动态变化情景)与情景3和情景4(省级维度因子固定不变、动态变化情景)中的估算结果差异较大;对于如北京、上海、广东等电力消费间接排放占比较大的省份,选取不同空间精度的电力CO_(2)排放因子对其排放总量影响较为明显,进一步导致相关达峰年的偏移。研究结论对支撑各省碳达峰路径规划、降低电力消费间接排放预测的不确定性具有参考价值。

我国西部农村地区固体燃料燃烧污染物排放因子测定及分布特征

排放因子是估算污染物排放量的重要参数,为获取可靠的、有区域特征的固体燃料排放因子,2018年在我国西部9个省/自治区利用稀释采样系统入户收集了226个固体燃料燃烧样本,获得了薪柴、秸秆和煤在不同类型炉具中燃烧排放CO_(2)、CO、OC、EC、PM_(2.5)的排放因子。结果表明:秸秆类较易燃烧的燃料有较高的OC、EC、PM2.5排放因子,煤有较高的CO_(2)、CO排放因子。炉灶类型对薪柴的OC、PM2.5的排放因子影响稍大,薪柴在炕中燃烧的OC、PM_(2.5)排放因子比在砖灶和铁炉高约2-3.1倍,但秸秆在不同炉具中的排放因子差异较小。受不同区域燃料和炉灶类型以及操作习惯差异的共同影响,排放因子呈现明显的区域性差异,高CO_(2)排放因子分布在以煤为主要燃料的区域,高OC、EC、PM_(2.5)排放因子分布在以生物质为主要燃料的区域,并且CO、OC和PM_(2.5)排放因子的区域分布呈现一定的相关性。

面向碳达峰碳中和的电网碳排放因子改进计算方法

精准、客观、有效的碳排放核算方法是服务碳达峰碳中和、支撑科学碳减排决策的迫切需要。当前电力用户的间接碳排放被纳入多个省级碳排放试点市场,同时也是各级行政机构进行碳排放统计核算的重要来源,因此电网碳排放因子事关国家碳减排工作大局,根据新形势需要及时完善电网碳排放因子计算方法意义重大。首先论述了电网碳排放因子概念和应用范围,随后梳理了国际典型电网碳排放因子发展现状,基于目前国内常用电网碳排放因子计算方法,从核算周期、核算范围等方面提出了优化建议,重点从有效衔接绿色电力消费的角度,设计了考虑绿色电力消费影响的电网碳排放因子改进算法。算例分析表明,所提改进算法能够更准确反映用户用电行为产生的间接碳排放水平,也能更有效促进绿色电力消纳发展。

电网碳排放因子研究方向与应用需求的演变进程

电网碳排放因子是温室气体核算体系中非常重要的一部分,对于减缓气候变化和实现碳中和具有至关重要的作用。当前,针对电网碳排放因子核算的研究已经向着更为准确、区域更为细化、且更具有时效性的方向发展。该文总结了温室气体核算体系关于电网碳排放因子的需求演变以及国内外企业常用的标准和选择方法,介绍了欧美政府现阶段采取的电网碳排放因子计算方法及需求演变,探讨了关于电网碳排放因子的研究进展和应用情况。针对美国和欧洲地区,分别介绍了斯坦福大学、加州大学戴维斯分校、美国国家可再生能源实验室等知名研究机构的典型科研进展。此外,还探讨了欧美公司在电网碳排放因子计算方法及应用场景方面的创新,包括宾夕法尼亚-新泽西-马里兰电力市场公司(Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection,PJM)、新英格兰独立系统运营商(Independent System Operator-New England,ISO-NE)、Watt Time等公司已经推出的电网碳排放相关应用与产品。最后,该文指出了我国开展分时分区电网碳排放因子研究与应用的必要性,并提出了相应建议,为我国电网碳排放因子的进一步研究和标准制定提供参考。

预制混凝土构件碳排放因子全因素计算研究

文中基于京津冀地区25家企业37个工厂的统计数据,系统研究了装配式建筑预制构件中建筑材料的隐含碳排放、能源消耗和运输的直接碳排放规律;建立了预制构件全因素碳排放计算模型;依托某大型企业百余万立方米预制构件供应数据,计算了典型预制构件的碳排放因子,并分析了其碳排放规律:与能源消耗和运输直接碳排放相比,预制构件中建筑材料产生的隐含碳排放更为突出,平均占比约85%,且混凝土强度越高,碳排放越大;能源消耗直接碳排放平均占比略大于9%;运输直接碳排放平均占比接近5%。建筑材料碳排放量中钢筋、水泥和钢模具的碳排放之和占总量的80%~90%。热养护环节能源碳排放量占生产阶段能源碳排放总量的60%左右。基于运输碳排放模型,计算得到京津冀地区为北京市供应预制构件的企业平均运距约134 km。建议各企业应从选用减碳建材、深化设计和优化生产工艺、改用绿色能源新型运输车等多方面综合研究减碳措施。文中研究成果可为装配式建筑碳排放计算提供典型数据与理论基础,有力促进装配式建筑绿色低碳可持续发展。

2005—2035年全国电网碳排放因子的计算与预测

为解决全国电网碳排放因子数据更新滞后、计算方法不明确等问题,提出一种基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)碳核算法的全国电网碳排放因子计算方法。IPCC碳核算法涵盖了火力发电的25种能源。首先,计算2005—2022年全国电网碳排放因子;其次,通过对比全国电网碳排放因子的计算结果与官方公布数据,检验该方法的准确性,两者平均偏差仅为1.45%;最后,在基准情景、低碳情景和强化情景下,对2023—2035年的碳排放因子进行预测。2035年碳排放因子在3种情景中分别下降至0.5064,0.4807,0.4438 kg/(kW·h),电力低碳化水平持续提高。该计算方法具有较高的准确性,可动态反映我国电力结构的现状及变化趋势,为准确评估企业用电实际碳排放提供有力支撑。

基于BayesianOpt-XGBoost的煤电机组碳排放因子预测

以贝叶斯参数优化的XGBoost算法为基础,基于机组特征和煤炭特性建立BayesianOpt-XGBoost预测模型,其发电、供热碳排放因子预测的相关系数R^(2)分别为0.91和0.87,绝对误差百分比为2.51%和2.91%.进一步,通过特征标准化方法减少对煤炭特性的依赖,模型预测R2分别为0.79和0.77,绝对误差百分比为3.94%和2.75%,精度仍可得到保障.基于该模型分析全国各省区煤电机组碳排放因子并与公布数据进行比较,证明了该模型的有效性.对机组预测结果的分析表明对现存的低容量机组进行改造、对新建造电机组采用大容量高参数可以减少碳排放强度.

我国民航客运碳排放因子及影响因素研究

针对民航碳排放问题,对民航客运碳排放影响因素进行研究,构建飞机碳排放因子模型,选取保有量较高的典型机型进行实证研究,分析机型大小、航程、客座率、经停次数对碳排放因子的影响.研究结果表明:飞行器技术提升、客座率、平均运距、大型飞机的比例上升,我国民航客运碳排放因子呈下降趋势;仅改变航程时,碳排放因子随航程增加而下降,2 000 km航程下典型机型A330、B787、A321、B737满载且以额定巡航速度飞行的碳排放因子较800 km下降13%~22%;仅改变经停次数时,碳排放因子随经停次数增加而增大,且大型飞机经停的碳排放因子增幅更大,1 000 km航程下,A330、A321满载时经停1次碳排放因子较直达时分别增加约31%、19%;经停导致的碳排放因子上升可由经停带来的客座率提升抵消,为保持碳排放因子保持不变,大型飞机所需客座率上升的比例更高,1 500 km航程下,直达航班客座率为50%时,A330、A321机型经停1次的客座率需要分别达到62.1%、57.7%,才能使经停航班的碳排放因子与直达航班保持一致;从碳排放角度考虑,中型客机比大型客机更适合开行经停航班.

重型柴油车NO_(x)排放因子与其浓度相关性研究

重型柴油车排放的NO_(x)污染物对环境空气质量影响较大,受排放标准、排放控制技术水平、检测方法、驾驶工况等众多因素的影响,当前较难整体评估在用重型柴油车的实际排放状况.本研究首先通过发动机排放台架试验及实际道路排放(PEMS)循环试验,探究了重型柴油车NO_(x)排放因子与NO_(x)平均浓度之间的内在联系;其次,研究了远程监控有效数据筛选规则,提出了一种基于NO_(x)日均浓度评估远程监控重型柴油车NO_(x)排放因子的方法.结果表明:重型柴油车发动机排放台架、PEMS循环试验的NO_(x)排放因子均与NO_(x)平均浓度呈较强相关性,相关系数(R^(2))为0.99.通过远程监控平台监测数据验证了重型柴油车的NO_(x)排放因子与NO_(x)日均浓度有一定相关性,R^(2)高于0.9(p<0.01).因此,可用重型柴油车排放的NO_(x)日均浓度来表征整车污染物排放情况.研究显示,安装远程终端的第五和第六排放阶段的重型柴油车,分别按照NO_(x)日均浓度低于200×10^(−6)和50×10^(−6)来判定排放稳定达标重型柴油车,按照NO_(x)日均浓度高于900×10^(−6)和500×10^(−6)来判定高排放重型柴油车,监管部门和车辆生产企业可利用该指标快速筛选排放稳定达标以及高排放重型柴油车.

计及动态碳排放因子的多H_(2)-IES双层优化运行方法

在“双碳”目标背景下,能源系统的低碳转型是其未来的发展方向.近年来,高热值、低污染的氢能受到广泛重视.基于碳排放流理论提出一种计及动态碳排放因子的多含氢综合能源系统(H_(2)-IES)双层优化运行模型.在上层模型中,上级能源网基于效益最优原则建立经济调度模型,确定各园区的能源价格与碳排放因子并下发给下层;在下层模型中,基于纳什谈判理论建立了多园区低碳合作运行模型,并采用自适应交替方向乘子法分布式求解,确定各园区的能源需求量并反馈给上层;所提模型在多次迭代互动中实现上下层协同优化.为了实现对多园区合作收益的合理分配,提出一种基于综合议价能力的收益分配方法.算例分析表明,该双层优化方法可实现上下层间的协同运行,同时兼顾多园区运行的低碳性与经济性,通过合理分配合作收益,保证园区参与合作的积极性.

基于排放因子法的辽宁省钢铁行业碳达峰预测

钢铁行业作为工业生产的支柱产业,在碳排放领域占有重要份额。辽宁省钢铁行业的产量处于全国产量前列,钢铁行业是影响辽宁省碳达峰碳目标的主要行业,开展碳达峰预测十分必要。采用《温室气体排放核算与报告要求》核算2000—2019年辽宁省钢铁行业的CO_(2)排放量。基于排放因子法预测了3种情景下辽宁省钢铁行业CO_(2)排放量和达峰情况,测算结果表明基准情景下达峰时间是2035年,峰值2.9741×10^(8)t;低碳情景下达峰时间是2027年,峰值2.2865×10^(8)t;绿色情景下达峰时间是2024年,峰值2.0902×10^(8)t。提出能源结构对钢铁行业碳达峰的影响,对比3种情景下的经济性指标,为辽宁省钢铁行业向低碳转型提供相应的建议。

建设项目环境影响评价电网二氧化碳排放因子研究

为应对气候变化国家战略要求,将碳排放评价纳入建设项目环境影响评价是今后重要工作之一。在建设项目环境影响评价工作中,如何确定电网二氧化碳排放因子是当前亟待解决的问题。本文在分析建设项目电网二氧化碳排放因子使用现状的基础上,提出了尽可能衔接小范围电网、与电力规划相匹配、力抓主要矛盾等合理核定建设项目电网二氧化碳排放因子的有关建议,探讨了相应的核定方法,并以某省为例进行了建设项目电网二氧化碳排放因子的具体研究。