基于广域碳计量与多元碳服务的双碳服务平台设计

基于广域碳计量与多元碳服务的双碳服务平台设计2目录研究背景12碳排放流理论3广域碳计量4多元碳服务3“30·60”双碳目标“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。”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”。降低排放总量增加吸收总量碳中和碳计量碳排放精准计量碳排放全景监测碳减排能源交通建筑工业碳汇山水林田湖草沙一体化保护和修复碳利用碳捕集碳存储4用电碳计量现状碳计量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。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。可测量Measurable可报告Reportable可核实VerifiableIPCC“三可原则”计量要求：满足IPCC“三可原则”

--国家发展和改革委员会《中国区域电网平均二氧化碳排放因子》2012年5当前用电碳计量方法的不足之处碳计量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：空间差异时间差异①难以体现用电碳排放因子的时间/空间差异性。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？②

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会越来越大。未来的用电碳计量标准：③

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。6目录研究背景12碳排放流理论3广域碳计量4多元碳服务7理论支撑：电力系统碳流分析方法全环节串联电能生产、流动、消费碳排放责任转移、分摊耦合全环节碳排放计量与分析电力系统碳排放流理论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。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。电力系统碳排放流：类比不同“含碳量”的水，注入“节点”后，“碳”浓度变化碳排放的虚拟转移和分摊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。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8理论支撑：电力系统碳流分析方法9碳排放流理论的先进性直接碳排放计量宏观统计法全生命周期法直接监测法电力行业碳排放计量方法简单、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方法名称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方法特征间接碳排放计量平均碳排放因子分析法合作博弈法碳流分析法边际分析法定价机制法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无法反应时空差异性基于边际碳强度，描述节点对全系统碳排放增加量基于博弈、模型复杂、公平性节点描述，与现有方法契合性不足合作博弈模型的延伸，看成边际成本分摊问题基于博弈、模型十分复杂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）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“潮流拥塞成本”等成本分摊问题有本质不同。碳排放流理论（期刊论文10篇，发明专利10项，软著1项）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。碳排放流理论的优势：10目录研究背景12碳排放流理论3广域碳计量4多元碳服务广域碳计量平台11机组出力数据机组发电碳排放因子电网潮流数据调度系统IPCC排放因子库调度系统节点碳排放数据碳流计算碳流计算线路碳排放数据电厂碳排放数据数据来源源：网：荷：发电碳排放因子、发电碳排放量线路碳流密度、线路碳流率节点碳排放因子时间颗粒度：精确到10分钟断面空间颗粒度：精确到区县级计量结果接入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[1]"IPCCWorkingGroupIII–MitigationofClimateChange,AnnexIII:Technology-specificcostandperformanceparameters-TableA.III.2(Emissionsofselectedelectricitysupplytechnologies(gCO2eq/kWh))"(PDF).IPCC.2014.p.1335.碳流计算中碳排放因子取值[1-2]：区外来电：0.5839t/MWh煤电：0.76t/MWh气电：0.37t/MWh生物质发电：0.23t/MWh可再生能源发电：0t/MWh[2]生态环境部《企业温室气体排放核算方法与报告指南发电设施（2021年修订版）》广域碳计量平台12计量结果实时展示网：1：线路碳流密度2：线路碳流率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荷：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）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13目录研究背景12碳排放流理论3广域碳计量4多元碳服务全景碳地图14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（网页版）碳地图（app版）综合碳分析15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主动碳响应16应用描述：以动态碳排放因子为引导信号，引导用户通过改变自身用电行为的方式减碳数据来源：广域碳计量平台中的实时用电碳排放因子功能与成效：用户结合自身的碳减排需求，通过改变自身用电行为的方式，降低整个电力系统的碳排放量，促进清洁能源消纳低碳需求响应流程示意图低碳需求响应步骤：步骤1：获取动态碳排放因子；步骤2：获取基线负荷曲线；步骤3：用户用电行为优化；步骤4：碳减排量评估与结算。低碳需求响应基本原则：1）可感知原则：用户可感知过去、实时、未来态的动态碳排放因子；2）公平性原则：一定区域内用电碳排放因子实时相等；3）激励性原则：自发减碳量和价格因素均为激励用户主动减碳的因素；4）可计量原则：低碳需求响应的碳减排量需要被记录与认证。主动碳响应17减碳能力评估：基于2025-2040年的全国运行模拟数据，开展了低碳需求响应的减碳能力评估基本假设：假设各负荷中的5%能够参与到低碳需求响应中116174303379减碳效益分析2030228029404010全国减碳效益分析(a)2025(b)2030(d)2040(c)2035结论：2025年至2040年，低碳需求响应机制给我国带来的减碳量呈现上升趋势，同时将促进非水新能源消纳；负荷调节潜力大、碳排放因子峰谷差较大的地区，