双碳服务平台设计双碳智慧园区能源管理平台方案设计碳排放监测平台解决方案

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双碳服务平台设计 目录 1 研 究背景 2 碳排放流理论 3 广域碳计量 4 多元碳服务 2 9 月 22 日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表面要讲话。新 华 社 记 者 狗 鹏 摄 “ 中国将提高国家自主贡献力 度，采 取更加有力的政策和措施，二氧化碳 排放力争于 2030 年前达到峰值，努 力 争取 2060 年前实现碳中和。 ” “30 ·60” 双碳目标 碳 中 和：一定时间内，直接或间接产生的 温室气体排放总量，通过植树造林、节能减 排等方式，抵消所产生的二氧化碳排放量， 实现二氧化碳的“零排放”。 碳汇 碳捕集 山水林田湖草 碳利用 沙 一 体化保护 和修复 碳存储 ·2030 前碳达峰 · 2060 前碳中和 30-60 双 碳 目 标 碳排放 精准计量 碳排放 全景监测 降 低 排 放 总 量 增 加 吸 收 总 量 碳 中 和 能源 交通 建筑 工业 碳 计 量 碳 减 排 3 为认真贯彻落实党中央、国务院决策部著和碳达峰碳中和工作领导小组第一次全体会议精神，统筹做好碳排放统计核 算工作，加快建立统一规范的碳排放统计核算体系，前不久，碳达峰碳中和工作领导小组办公室成立碳排放统计核算工作 统计核算工作组由国家发展改革委资源节约和环境保护司、国家统计局能源统计司主要负责同志共同担任组长，有关 负责同志任副组长，成员单位包括科技部、工业和信息化部、财政部、自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、交 通运输部、农业农村部、应急管理部、人民银行、市场监管总局、国管局、中国科学院、中国气象局、国家能源局、国家 林草局、国家铁路局、中国民航局，中国煤炭工业协会、中国钢铁工业协会、中国石油和化学工业联合会、中国建筑材料 联合会、中国有色金属工业协会、 中国电力企业联合会有关部门和行业协会。工作组日常工作由国家统计局能源统计司 承担。 可测量 可报告 可核实 Measurable Reportable Verifiable IPCC“ 三可原则” 当前用电碳排放计量方法：采用区域平 均用电碳排放因子，是简单的非时变的 固定碳排放系数 。 用电碳计量现状 2011 2012 华北区域电网 0.8967 0.8843 东北区域电网 0.8189 0.7769 华东区域电网 0.7129 0.7035 华中区域电网 0.5955 0.5257 西北区域电网 0.6860 0.6671 南方区域电网 0.5748 0.5271 用电碳排放的计量是连接电力消费与碳排放量 的桥梁，对电力行业低 碳发展决策， 制定合理 的 双 碳 实 施 路 径 具 有 重 要 意 义 。 首页 > 机构设置 > 机关司局 > 环资司 > 重要工作 碳达峰碳中和工作领导小组办公室成立碳排放统计核算工作组 介 首页 血 机 构 设 置 鲁 新闻动态 政 务 公 开 目 政务服务 中华人民共和国国家发展和改革委员会 National Development and Reform Commission 计量要求：满足 IPCC “ 三可原则” - 《中国区域电网平均二氧化碳排放因子》 2012 年 碳 计 量 表 22011 年和 2012 年中国区域电网平均 CO₂ 排放因子 (kgCO₂KWh) 发布时间： 202108/31 来源：环资司 4 微信 微博 热门搜索：油价 债差 请输入关键字 【打印 ] 难以体现用电碳排放因子的时间 / 空间差异性。 高比例新能源接入场景下，计 量误差越来越大 随着新能源电量占比的提升，碳排 放因子的峰谷差会越来越明显，平 均碳排放因子计量方法带来的误差 时间差异 空间差异 会越来越大。 当前用电碳排放计量方法：采用区域平均用电碳排放因子，是简 单的非时变的固定碳排放系数。 存在的 一 些不足之处： 未来的用电碳计量标准： ● 如何实现全环节精确碳计量 ? ● 如何实现实时碳排放追踪 ? ● 如何厘清碳排放因子的空间分布规律 ● 如何有效引导用户侧主动减碳 ? 当前用电碳计量方法的不足之处 难以促进用户通过调节用 电行 为的方式主动减碳 电网平均碳排放因子的取值相对固 定，无法影响企业的用电行为和在 电力市场、碳市场上的交易行为。 碳 计 量 5 目录 3 广域碳计量 4 多元碳服务 碳排放流理论 研 究背景 2 6 CO₂ 碳排放 Power Flow 能量流 供能 将发电厂排向大气中的碳排放与从电厂注入电网的潮流相结合。 假定 碳 排放并非直接从电厂排入大气，而是以网络流的形式随潮流流入电网 ， 直至用电终端。 耦合 电能生产、流动、消费 碳排放责任转移、分摊 理论支撑：电力系统碳流分析方法 全 环 节 碳 排 放 计 量与分析 电力系统碳排放流理论 碳消费 CO₂ 碳排放流 Carbon Flow 用能 7 电力系统碳排放流： 依附于电力潮流存在且随系统有功潮流定向移动的耦合碳排放，是电力系统中一类 虚拟的网络流。 CO₂ 类比 用户侧 不同“含碳量”的水，注入“节点”后，“碳”浓度变化 理论支撑：电力系统碳流分析方法 碳排放流计算的本质是根据已知的电 网潮流分布，计算碳排放流分布。 CO₂ 电力潮流 发电侧 碳排放流 量化电力传输和消费过程碳排放，体现碳排放时间 / 空间差异 性 碳排放分析 碳排放率 碳排放量 碳排放强度 碳流分析 碳流率 碳流量 节点碳势 潮流分析 有功功率 电量 碳排放的虚拟转移和分摊 对应 对应 8 申 申 申 引 引 引 碳排放流理论的先进性 方法名称 宏观统计法 全生命周期法 直接监测法 平均碳排放因 子分析法 合作博弈法 边际分析法 定价机制法 碳流分析法 方法特征 简单、可信，但无法反映用电行为对电力系统碳排放 的反作用 需要基于长周期的燃料消耗统计为数据支撑，与电力 系统实际物理特性脱节 基于博弈、模 型十分复杂 电力系统碳排放主要与有功功率有 关，复功率显著增 加 了复杂度 而 精 度 增 加 有 限，碳排放分摊问 题中需要考虑用户的公 平 性， 与 基于全年发电燃料统计，得到用户的 全年平均的用电碳排放因子。 将间接碳排放的分摊问题看成是基于 博弈的成本分摊问题 基于边际碳强度，描述节点对全系统 碳排放增 加量 碳排放流理论的 优 势： 1) 考虑公平性原则； 2) 实时、精准碳计量； 3) 理论支撑完备； 4) 理论清晰 / 利于落地。 合作博弈模型的延伸，看成边际成本 分摊问题 基于电气剖分的碳流追踪 ( 复功率追踪 ) 碳排放流理论 ( 有功功率追踪 ) 无法反应时 空差异性 基于博弈、模型 复杂、公平性 节点描述，与现有 方法契合性不足 可以实时测量物理碳排放值，但无法体现碳排放责任 的转移 “ 潮流拥塞成本”等成本分摊问题 有本质不同。 直 接 碳 排 放 计 量 间 接 碳 排 放 计 量 电 力 行 业 碳 排 放 计 量 方 法 碳排放流理论 ( 期刊论文 10 篇，发明专利 10 项，软著 1 项 ) Low-Carbon Operation of Multipl Based on Energy-Carbon Inte Planning mutiple energy systens for Planning Low-Carbon Campus Energy Hubs 9 目录 3 广域碳计量 2 碳排放流理论 4 多元碳服务 1 研究背 景 10 碳流计算中碳排放因子取值 [1-2]: 区外来电： 0.5839t/MWh 煤电： 0.76 t/MWh 气电： 0.37 t/MWh 生物质发电： 0.23 t/MWh 可再生能源发电： 0t/MWh 广域碳计量平台 □ 接 入 SCADA 断面数据，开展碳流计算，实现碳排放的实时追溯，全景展示电力 生 产、传输、转化、存储、消费等环节的碳排放 源 ： 电厂碳排放数据 发电碳排放因子、发电碳排 放量 线路碳排放数据 线路碳流密度、线路碳流 率 荷 ： 节点碳排放数据 节点碳排放因子 机组出力数据 调度系统 电网潮流数据 调度系统 机组发电碳排 放因子 IPCC 排放因子 库 时间颗粒度：精确到 10 分钟断 面 空间颗粒度：精确到区县级 数 据 来 源 计 量 结 果 碳流 计算 11 业务应用：从用能监测、用能分析、 智 能 预 测 、 绿 色 运 营 等 角 度 进 行 业 务 功 能 构 建 ； 感 知 终 端 ： 围 绕 园 区 配 电 、 光 伏 、 储 能、充电桩、办公用电、舒适办公等 角 度 进 行 物 联 传 感 建 设 ， 实 现 园 区 的 智慧化、数字化建设。 智 慧 物 联 ： 各 类 型 传 感 终 端， 通 过 融 合 终 端 进 行 数 据 汇 聚 ， 并 通 过 物 联 管 理 平 台 ，支 撑 双 碳 智 慧园区建设。 用能监测 配电监测 光伏监测 储能监测 充电桩监测 用能分析 电量分析 能效分析 碳效分析 智能预测 角阉摄测 光伏发电预测 绿 绿色办公 低 碳 出行 充电桩运营 充电桩管理 运行状态监控 计费管理 充值结算 物联管理 设备管理 连接管理 数据管理 规则管理 用电监测 电蓖望量终 端 智能微断 环 温湿度监测 空调 / 新风控制 应用层 平台层 网络层 感知层 光伏监测 能监测 光照强度监测 光伏发电监测 储 蓄电池监测 充放电监测 物联管理平台 RJ45 RS485/232 功 能架构 能源控制器 充电桩监测 充电桩运行监 充电桩控制 配电监测 开关柜测温 分支监测 融合终端 能量路由器 配变监测 局放监测 云谷园双碳智慧园区 可视化网关 信息内网 互联网 云咨国市和国 K 后块 综合展示 支付模块 肢台特端 AP 服务 服 务 大封程果务 信息内网 云谷园智慧园区项目数据存储及管理 专题应用数据 鲜做管控金务敢据 业 务 数 据 管 理 电 桩 运 营 管 理 楼 宇 设 备 台 账 资 源 人 工 智 能 支 撑 数 据 大 数 据 存 储 分 析 大 数 据 支 撑 数 据 监测点管理数据 微 网 设 备 运 行 数 据 设 备 台 账 数 据 物 肤 管 理 平 台 故 合 热 端 可 模 化 网 关 蜗 侧 设 备 数据架构 & 部署架构 端侧数据通过 Modbus 、 RS485 等协议通过无线、有 线通 信方式，数据汇聚到融合终端、物联管理平台；云端建设智慧 园区业务应用系统和移动应用。 云端平台采用企业私有云部署； 业务应用系统为信息内网，移动应用和信息内网通过隔 离装置进行数据交换和传输； 互联网 物联管理 平 台 平 台 管 理 数 据 环请传感语如 广域碳计量平台 计量结果实时展示 源 ： 1: 平均发电碳排放因子 2: 不同类型机组发电碳排放量 3: 累计发电碳排放量 4: 实时发电碳排放率 5: 发电碳排放 GIS 图展示 1: 全实时平均用电碳排放因子 2: 全实时用电碳排放量 ： 3: 各地市 / 县 / 区实时平均用电碳排放因 子 4: 各地市 / 县 / 区实时用电碳排放量及占 比 5: 碳排放因子 GIS 图展示 ( 可下探 到地市 ) 1: 线路碳流密度 2: 线路碳流率 网： 3: 线路网损碳排放量 4: 线路碳排放 GIS 图展示 5: 外来电及送电实时碳排放情况 14 荷 目录 1 研究背景 2 碳排放流理论 3 广域碳计量 4 多 元碳服务 15 # 地市名称 预 测 模 排 强 度 ( 9 C O 2 / K W h ) 级别 1 扬州市 720 非常高 2 结江市 650 高 3 淮安市 600 高 4 无锡市 600 高 5 常州市 560 中 6 泰州市 550 中 7 南京市 500 中 8 盐城市 450 低 9 宿迁市 400 低 10 苏州市 200 非常低 11 徐州市 200 非常低 12 连云港市 100 非常低 13 南通市 50 非常低 应用描述：以地图形式展示内各个地区的实时用电碳排放因子明细，类似 PM2.5 地图 数据来源：广域碳计量平台中的实时用电碳排放因子 功能与成效：用户掌握各地区碳排放因子信息，可有针对性的进行厂站选址，支撑低 碳 招商 展示形式：网页 &App 21:28 碳服务 全景碳地图 连云港市 宿迁市 场州市 南通市 南京市 地市 苏 州 市 非常低 低 1 中 高 非常高 碳地图 ( 网页版 ) 实时碳排放因子数据 ( 网页版 ) (* 注：图中数据为示意性数据 ) 碳地图 (app 版 ) 江苏省各地市碳排放因子表 1 应用描 述 ：展示各时段 ( 可自定义时段 ) 各区域 ( 可自定义空间范围 ) 的多类型碳信 息 数据来源：广域碳计量平台数据库中的碳信息数据 功能与成效：帮助电力企业掌握电力系统碳排放的流动与变化规律 综合碳分析 电力能源系统碳流分析平台 机组碳排放分析 线路碳排放分析 区域碳排放分析 各类型装机容量占比 2456 万 累计发电碳排放量 能源碳总览 14:27:12 17 由 * 综合展示园区当年累计 电能消耗，和光伏发电 , 并 将 电 量 转 化 为 碳 排 放、 碳中和进行计算。 中 科 云 谷 园 双 碳 智 慧 园 区 1 年度节约磁排放 直观展示园区概况，以及园区微 电网 ( 源网荷储 ) 分布情况。 网：供电网、用电网、光 储转换网。展示电力网络 运行的峰值情况以及时刻 荷：展示园区的负荷组成 以及当日负荷峰值情况。 源：市电供应、光伏发电 、 储能放电，展示电源供 应实时负荷 储：蓄电池储能。展示 当前储能的状态，以及 储能的充放电曲线。 大屏可视化 = 园区双碳总 览 展示 13# 楼主体模型，以及微电网 能量流、数据流。红色表示能量流 , 蓝色表示数据流。 中科云谷园双碳智慧园区 2021-05-3110.26 2021-05-3110:26 2021-05-7110.26 楼层导航切换，园区视角 、大楼全景、楼层视角。 大屏可视化 - 楼宇数 字孪生 、功率等。 中科云谷园双碳智慧园区 展示配电房整体运行情况 , 包含电量、负荷、能耗。 组成 大屏可视化 - 楼宇数字孪生 展示楼顶光伏模型，并动态显示光 伏运行特效。 展示 B1 楼三维模型， B1 层 东西两侧各有一处配电 房 展示配电各监测数据项具 体信息，包含电流、电压 08:00 09:00 10:00 11:00 09:00 综合碳效分析 一 碳 中 和 量 一 碳中和率 个人碳积分排行 赵 六 0B:00 09:00 10:00 11:00 显示当前的天气 信 息 。 展示园区用电 预 测 值 和 实 际 曲线 对照关系 展示园区碳中和 成效，包含碳中 和 量 和 碳 中 和 率 。 业务功能 -PC 首页 系统后台 三 中科云谷园双碳智慧园区 350 kwh 当年充电桩素计充电电量 绿色出行节省碳排放 一 负 荷 一 预 测 10:00 1 1:00 47 显示园区当前综合 用能情况。包含综 合用电量、光伏累 计发电量、储能转 化电量、充电桩电 能消耗等。同时， 显示园区的综合碳 排放和碳中和成效 展示光伏发电预 测和实际曲线对 照关系。 5000kwh 当年光伏累计发电量 当年光伏最大发电负荷 当年累计磁中和 当年储能累计充电电量 当年储