一种融合物料数据和烟气数据的发电碳排放在线监测方法

技术领域

本发明属于碳排放量监测技术领域，具体涉及用于发电过程的碳排放量监测方法及系统。

背景技术

随着全国碳市场的正式启动，发电行业作为最早被纳入全国碳市场的行业，已经面临碳排放核查与履约的新约束。由于碳排放相关参数不属于发电企业的重点监测内容，现行发电企业碳排放量监测技术和实际应用存在缺失、局限和不精确，而在已经被纳入全国碳市场后，发电企业需要及时理清自身碳排放量以应对碳市场的履约要求和潜在的碳市场机遇。为此，发电企业需要一种对自身碳排放量实时可靠监测的方法，然而，目前并没有科学的发电碳排放量小时级在线监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种融合物料数据和烟气数据的发电碳排放在线监测方法，实现精准在线监测发电碳排放量，分析企业履约仓位和风险，优化企业碳市场交易决策。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种融合物料数据和烟气数据的发电碳排放在线监测方法，包括：

在第D日获取的前D-1日各类燃料消耗量、低位发热值、单位热值含碳量和碳氧化率实测值或缺省值计算前D1日的燃料燃烧碳排放量E

在第D日获取的前D1日净购入电力实测值，购入电力的碳排放强度实测值或缺省值计算前D1日的净购入电力碳排放量E

根据前D-1日燃料燃烧的碳排放量和净购入电力碳排放量，计算前D-1天基于物料消耗法的碳排放量E

基于供电量、供热量和物料消耗法计算的碳排放量构建电/热-能-碳关系模型；

通过前D-1天基于物料消耗法的碳排放量E

基于烟气法计算发电小时级碳排放量B；将发电小时级碳排放量A和发电小时级碳排放量B进行交叉校核与异常数据识别，确定发电企业小时级碳排放量。

优选的，根据第D日获取的前D-1日各类燃料的耗量、低位发热值、单位热值含碳量和碳氧化率实测值或缺省值计算前D-1日的燃料燃烧碳排放量E

AD

EF

F

其中，E

优选的，根据第d日获取的前D-1日净购入电力实测值，购入电力的碳排放强度实测值或缺省值计算前D-1日的净购入电力碳排放量E

E

F

其中，E

优选的，基于供电量、供热量和物料消耗法计算的碳排放量构建电/热-能-碳关系模型，表达公式为：

E

公式中，k

优选的，通过前D-1天基于物料消耗法的碳排放量E

拟合前D-1日供电量、供热量与燃料活动水平的关系，表达公式为：

AD

公式中，AD

拟合前D-1日供电量、供热量与净购入电力量的关系，表达公式为：

AD

以均方误差为误差函数，确定电-能关系系数、热-能关系系数与常数项的最优解，使得误差函数取最小值表达公式为：

MSE(k

MSE(k

通过分别对误差函数的参数求偏导后，令偏导结果为0；代入前D-1日供电量AD

优选的，基于烟气法计算发电小时级碳排放量B的方法包括：

基于企业CEMS监测CO

其中，C

根据CO

其中，E

优选的，根据电热法和烟气法计算的碳排放量和小时级实际消耗燃料的总活动水平进行交叉校核与异常数据识别，并通过筛选确定发电企业碳排放量的方法包括：

计算第D日第H小时的实际入炉的各类燃料的总活动水平，表达公式为：

其中，AD

计算第D日第H小时变化率r

其中，r

若|r

若|r

本发明第二方面提供了一种用于发电过程的碳排放量监测系统，包括：

采集模块，用于在第D日获取的前D-1日各类燃料消耗量、低位发热值、单位热值含碳量和碳氧化率实测值或缺省值计算前D1日的燃料燃烧碳排放量E

模型构建模块，用于基于供电量、供热量和物料消耗法计算的碳排放量构建电/热-能-碳关系模型；

训练模块，用于通过前D1天基于物料消耗法的碳排放量E

校正模块，基于烟气法计算发电小时级碳排放量B；将发电小时级碳排放量A和发电小时级碳排放量B进行交叉校核与异常数据识别，确定发电企业小时级碳排放量。

本发明第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述碳排放量监测方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过历史燃料燃烧和净购入电力计算碳排放，训练一种电/热-能-碳关系模型，通过在线实时监测的供电量、供热量，推演实时燃料燃烧和净购入电力的碳排放，并根据三种参数的变化率的交叉校核和异常数据识别，确认发电碳排放量，实现精准在线监测发电企业碳排放量，分析发电企业履约仓位和风险，优化发电企业碳市场交易决策。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种融合物料数据和烟气数据的发电碳排放在线监测方法的流程图网络结构；

图2是本发明实施例一提供的一种融合物料数据和烟气数据的发电碳排放在线监测方法的详细步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

如图1至图2所示，一种融合物料数据和烟气数据的发电碳排放在线监测方法，包括：

步骤一、根据发电燃料燃烧和净购入电力计算基于物料消耗法的碳排放量。

确认企业所用燃料种类以及是否实测各类燃料品质参数，包括各类燃料的平均低位发热量、单位热值含碳量和碳氧化率。若某种燃料无品质参数实测值，则取表1缺省值。

表1各类型燃料品质参数缺省值

将前D-1日各类燃料品质参数和相应耗量实测值代入式(1)～(6)可得前D-1天的燃料燃烧碳排放量。

AD

EF

E

F

其中，E

净购入电力碳排放量由式(7)～(10)计算，可得前D-1天和第D-1天的净购入电力的碳排放量，其中EF

E

F

其中，E

基于物料消耗法的碳排放量由式(11)和(12)计算。

E

E

其中，E

步骤二、根据前D-1日的供电量、供热量和物料消耗法的输入输出数据，通过建立多项式的线性模型，以逼近拟合的方法训练前D-1日的电/热-能-碳关系模型曲线。

前d-1日供电量、供热量与燃料活动水平的关系由式(13)拟合。

AD

其中，k

以均方误差为误差函数，通过式(14)确定电-能关系系数、热-能关系系数与常数项的最优解，使得误差函数取最小值。

MSE(k

通过下式(15)～(17)让误差函数对参数分别求偏导后，令偏导结果为0,代入前S-1日供电量、供热量，联立求解电-能关系系数k

前D-1日供电量、供热量与净购入电力量的关系由式(18)拟合，表达公式为：

AD

AD

其中，k

求解系数k

步骤三、根据第D日第H小时供电量、供热量数据推算的第D日第H小时碳排放量的方法。

基于电热法第D日第H小时碳排放量可由式(19)计算。

E

k

其中，E

步骤四、根据烟气法实时监测第D日第H小时碳排放量的方法。

确认企业CEMS是否监测CO

其中，E

若不监测CO

其中，CO

表2燃料燃烧产生的最大CO2体积百分比近似值

步骤五、根据电热法和烟气法计算的碳排放量和小时级实际消耗燃料的总活动水平进行交叉校核与异常数据识别，并通过筛选确定发电企业碳排放量。

根据式(23)计算第D日第H小时的实际入炉的各类燃料的总活动水平。

AD

其中，AD

以企业实际入炉的各类燃料的总活动水平的小时级变化率为基准，交叉校核电热法和烟气法所计算碳排放量的小时级变化率，择优选择通过电热法或烟气法，最终确定企业小时级碳排放量。

根据式(24)-(26)计算第D日第H小时三种参数的变化率。

其中，r

若|r

若|r

实施例二

一种用于发电过程的碳排放量监测系统，本实施例提供的碳排放量监测系统可以应用于实施例一所述碳排放量监测方法，碳排放量监测系统包括：

采集模块，用于在第D日获取的前D-1日各类燃料消耗量、低位发热值、单位热值含碳量和碳氧化率实测值或缺省值计算前D1日的燃料燃烧碳排放量E

模型构建模块，用于基于供电量、供热量和物料消耗法计算的碳排放量构建电/热-能-碳关系模型；

训练模块，用于通过前D1天基于物料消耗法的碳排放量E

校正模块，基于烟气法计算发电小时级碳排放量B；将发电小时级碳排放量A和发电小时级碳排放量B进行交叉校核与异常数据识别，确定发电企业小时级碳排放量。

实施例三

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现实施例一所述碳排放量监测方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

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。

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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。