生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法及系统

摘要

一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法及系统，通过获取与生物能和二氧化碳捕集与封存相关的专利申请文件和政策文件，并根据专利申请文件的题目、摘要及关键词，得到专利数据库，根据政策文件的全文，得到政策数据库；通过根据专利数据库及政策数据库通过机器学习识别数据库的主题分布及词分布，根据数据库的主题分布及词分布识别具有发明前景的BECCS技术，通过节能供给曲线构建节能减排效益评估框架，通过所述节能减排效益评估框架评估所述BECCS技术的节能减排效益，具有全面、精准、前瞻性强等优点。

说明书

技术领域

本发明属于技术经济评估技术领域，尤其涉及一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法及系统。

背景技术

评估技术经济可行性的传统方法主要针对现有技术，缺乏对技术发展趋势的考虑，前瞻性弱，片面性强，不能满足大数据背景下的新兴技术规划部署需求。生物能源与碳捕获和储存技术(Bio-Energy with Carbon Capture and Storage，BECCS)是重要的绿色技术，能够减少大气中的二氧化碳，对于应对气候变化和实现可持续发展至关重要。作为最有可能实现商业化部署的负排放途径，目前没有基于未来视角评估BECCS技术节能减排效益的智能化技术方案，因此，研发BECCS技术经济可行性评估方法及系统，实现BECCS技术的节能减排效益评估，成为本领域研究人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法及系统，克服传统方法的前瞻性弱，片面性强等缺点。

一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法，包括以下步骤：

S1：获取与所述生物能和碳捕集与封存技术相关的专利申请文件和政策性文件；

S2：基于所述专利申请文件的题目、摘要以及关键词，通过分词操作得到专利数据库；同时，基于所述政策性文件的文件内容，通过分词操作得到政策数据库；

S3：采用机器学习的方式从所述专利数据库和政策数据库中获取所述生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布；

S4：根据所述主题分布与词分布识别专利数据库和政策数据库中具有负排放效应的节能技术；

S5：以相关专利数不少于3篇作为具有发展前景的判断标准，从所述节能技术中获取具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术；

S6：根据所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术，通过节能供给曲线评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力；

S7：根据所述节能减排成本与节能减排潜力评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排效益。

进一步地，所述与生物能和碳捕集与封存技术相关的专利申请文件和政策性文件具体为：

关键词包括生物能源和二氧化碳捕集与储存、生物能源、生物燃料、负排放或者碳捕集与储存的专利申请文件、关键词包括生物质发电的政策性文件。

进一步地，专利申请文件通过Web of Science database核心合集的德温数据库获取，政策性文件通过白鹿智库数据库获取。

进一步地，步骤S3中所述采用机器学习的方式从所述专利数据库和政策数据库中获取所述生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布具体为：

根据所述专利数据库及政策数据库创建DT矩阵；

根据所述DT矩阵构建狄利克雷分布主题模型，得到生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布。

进一步地，所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力的评估方法具体为：

S61：构建节能减排效益评估框架，其中，所述节能减排效益评估框架包括减排成本与减排潜力分析、盈亏平衡分析、协同效益分析以及敏感性分析；

S62：根据所述节能减排效益评估框架评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力，具体如下：

根据减排成本计算公式获取新建生物质电厂盈亏平衡时的碳价；

根据节能量与煤价、减排量与碳价、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物减排量与二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物对环境造成的经济损失评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的协同效益；

变动贴现率、碳价以及政府补贴，将变动的贴现率、碳价以及政府补贴分别代入所述减排成本计算公式，判断贴现率、碳价以及政府补贴的变动是否能够引起减排成本的增加或减小，并得到对应的增幅和减幅，以实现减排成本对贴现率、碳价、政府补贴的敏感性分析。

一种生物能源与碳捕集和封存技术经济可行性的评估系统，包括文件获取模块、数据库获取模块、机器学习模块、技术识别模块、判断模块、第一评估模块以及第二评估模块；

所述文件获取模块，用于获取与所述生物能和碳捕集与封存技术相关的专利申请文件和政策性文件；

所述数据库获取模块，用于基于所述专利申请文件的题目、摘要以及关键词，通过分词操作得到专利数据库；同时，基于所述政策性文件的文件内容，通过分词操作得到政策数据库；

所述机器学习模块，用于采用机器学习的方式从所述专利数据库和政策数据库中获取所述生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布；

所述技术识别模块，用于根据所述主题分布与词分布识别专利数据库和政策数据库中具有负排放效应的节能技术；

所述判断模块，用于以相关专利数不少于3篇作为具有发展前景的判断标准，从所述节能技术中获取具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术；

所述第一评估模块，用于根据所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术，通过节能供给曲线评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力；

所述第二评估模块，用于根据所述节能减排成本与节能减排潜力评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排效益。

进一步地，所述机器学习模块包括矩阵获取单元和分布获取单元；

所述矩阵获取单元，用于根据所述专利数据库及政策数据库创建DT矩阵；

所述分布获取单元，用于根据所述DT矩阵构建狄利克雷分布主题模型，得到生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布。

进一步地，所述第一评估模块包括框架构建单元与评估单元；

所述框架构建单元，用于构建节能减排效益评估框架，其中，所述节能减排效益评估框架包括减排成本与减排潜力分析、盈亏平衡分析、协同效益分析以及敏感性分析；

所述评估单元，用于根据所述节能减排效益评估框架评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力，具体如下：

根据减排成本计算公式获取新建生物质电厂盈亏平衡时的碳价；

根据节能量与煤价、减排量与碳价、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物减排量与二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物对环境造成的经济损失评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的协同效益；

变动贴现率、碳价以及政府补贴，将变动的贴现率、碳价以及政府补贴分别代入所述减排成本计算公式，判断贴现率、碳价以及政府补贴的变动是否能够引起减排成本的增加或减小，并得到对应的增幅和减幅，以实现减排成本对贴现率、碳价、政府补贴的敏感性分析。

有益效果：

1、一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法，通过获取与生物能和二氧化碳捕集与封存相关的专利申请文件和政策文件，并根据专利申请文件的题目、摘要及关键词，得到专利数据库，根据政策文件的全文，得到政策数据库；通过根据专利数据库及政策数据库通过机器学习识别数据库的主题分布及词分布，根据数据库的主题分布及词分布识别具有发明前景的BECCS技术，通过节能供给曲线构建节能减排效益评估框架，通过所述节能减排效益评估框架评估所述BECCS技术的节能减排效益，具有全面、精准、前瞻性强等优点。

2、一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估系统，包括文件获取模块、数据库获取模块、机器学习模块、技术识别模块、判断模块、第一评估模块以及第二评估模块；通过文件获取模块获取与生物能和二氧化碳捕集与封存相关的专利申请文件和政策文件，采用数据库获取模块根据专利申请文件的题目、摘要及关键词，得到专利数据库，根据政策文件的全文，得到政策数据库；采用机器学习模块根据专利数据库及政策数据库通过机器学习识别数据库的主题分布及词分布，技术识别模块和判断模块根据数据库的主题分布及词分布识别具有发展前景的BECCS技术，最后通过两个评估模块根据节能供给曲线构建节能减排效益评估框架，通过所述节能减排效益评估框架评估所述BECCS技术的节能减排效益，具有全面、精准、前瞻性强等优点。

附图说明

图1为本发明BECCS技术经济可行性评估方法流程图；

图2为本发明BECCS技术经济可行性评估系统结构图；

图3为本发明BECCS技术节能减排效益评估框架图；

图4为本发明BECCS技术减排成本及减排潜力输出图；

图5为本发明BECCS技术盈亏平衡煤价与盈亏平衡碳价分析图；

图6为本发明BECCS技术协同效益分析图；

图7(a)为本发明BECCS技术减排成本对贴现率的敏感性分析图；

图7(b)为本发明BECCS技术减排成本对碳价的敏感性分析图；

图7(c)为本发明BECCS技术减排成本对政府补贴的敏感性分析图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

如图1所示，一种生物能和碳捕集与封存技术经济可行性的评估方法，包括以下步骤：

S1：获取与所述生物能和碳捕集与封存技术相关的专利申请文件和政策性文件；可选的，专利申请文件和政策性文件具体为：关键词包括生物能源和二氧化碳捕集与储存、生物能源、生物燃料、负排放或者碳捕集与储存的专利申请文件、关键词包括生物质发电的政策性文件。

需要说明的是，专利申请文件通过Web of Science database核心合集的德温数据库获取，政策性文件通过白鹿智库数据库获取。

S2：基于所述专利申请文件的题目、摘要以及关键词，通过分词操作得到专利数据库；同时，基于所述政策性文件的文件内容，通过分词操作得到政策数据库；

S3：采用机器学习的方式从所述专利数据库和政策数据库中获取所述生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布，具体为：

根据所述专利数据库及政策数据库创建DT矩阵；

根据所述DT矩阵构建狄利克雷分布主题模型，得到生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布。

S4：根据所述主题分布与词分布识别专利数据库和政策数据库中具有负排放效应的节能技术；

S5：以相关专利数不少于3篇作为具有发展前景的判断标准，从所述节能技术中获取具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术；

S6：根据所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术，通过节能供给曲线评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力，具体为：

S61：构建节能减排效益评估框架，其中，所述节能减排效益评估框架包括减排成本与减排潜力分析、盈亏平衡分析、协同效益分析以及敏感性分析；

S62：根据所述节能减排效益评估框架评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力，具体如下：

根据减排成本计算公式获取新建生物质电厂盈亏平衡时的碳价；

根据节能量与煤价、减排量与碳价、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物减排量与二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物对环境造成的经济损失评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的协同效益；

变动贴现率、碳价以及政府补贴，将变动的贴现率、碳价以及政府补贴分别代入所述减排成本计算公式，判断贴现率、碳价以及政府补贴的变动是否能够引起减排成本的增加或减小，并得到对应的增幅和减幅，以实现减排成本对贴现率、碳价、政府补贴的敏感性分析。

S7：根据所述节能减排成本与节能减排潜力评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排效益。

实施例二

基于以上实施例，本发明提供一种生物能源与碳捕集和封存技术经济可行性的评估系统，包括文件获取模块、数据库获取模块、机器学习模块、技术识别模块、判断模块、第一评估模块以及第二评估模块。

所述文件获取模块，用于获取与所述生物能和碳捕集与封存技术相关的专利申请文件和政策性文件；可选的，专利申请文件和政策性文件具体为：关键词包括生物能源和二氧化碳捕集与储存、生物能源、生物燃料、负排放或者碳捕集与储存的专利申请文件、关键词包括生物质发电的政策性文件。

需要说明的是，专利申请文件通过Web of Science database核心合集的德温数据库获取，政策性文件通过白鹿智库数据库获取。

所述数据库获取模块，用于基于所述专利申请文件的题目、摘要以及关键词，通过分词操作得到专利数据库；同时，基于所述政策性文件的文件内容，通过分词操作得到政策数据库；

所述机器学习模块，用于采用机器学习的方式从所述专利数据库和政策数据库中获取所述生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布；其中，所述机器学习模块包括矩阵获取单元和分布获取单元；所述矩阵获取单元，用于根据所述专利数据库及政策数据库创建DT矩阵；所述分布获取单元，用于根据所述DT矩阵构建狄利克雷分布主题模型，得到生物能和碳捕集与封存技术的主题分布与词分布。

所述技术识别模块，用于根据所述主题分布与词分布识别专利数据库和政策数据库中具有负排放效应的节能技术；

所述判断模块，用于以相关专利数不少于3篇作为具有发展前景的判断标准，从所述节能技术中获取具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术；

如图3所示，所述第一评估模块，用于根据所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术，通过节能供给曲线评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力；其中，所述第一评估模块包括框架构建单元与评估单元；

所述框架构建单元，用于构建节能减排效益评估框架，其中，所述节能减排效益评估框架包括减排成本与减排潜力分析、盈亏平衡分析、协同效益分析以及敏感性分析；

所述评估单元，用于根据所述节能减排效益评估框架评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排成本与节能减排潜力，具体如下：

根据减排成本计算公式获取新建生物质电厂盈亏平衡时的碳价；

根据节能量与煤价、减排量与碳价、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物减排量与二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物对环境造成的经济损失评估具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的协同效益；

变动贴现率、碳价以及政府补贴，将变动的贴现率、碳价以及政府补贴分别代入所述减排成本计算公式，判断贴现率、碳价以及政府补贴的变动是否能够引起减排成本的增加或减小，并得到对应的增幅和减幅，以实现减排成本对贴现率、碳价、政府补贴的敏感性分析。

所述第二评估模块，用于根据所述节能减排成本与节能减排潜力评估所述具有发展前景的生物能和碳捕集与封存技术的节能减排效益。

图4为本发明实施例BECCS技术减排成本及减排潜力输出图，如图4所示，图中柱形宽度表示技术减排潜力，柱形高度表示技术减排成本，减排成本低于临界碳价的技术表示现阶段具有减排经济可行性，否则不具有减排经济可行性。

图5为本发明实施例BECCS技术盈亏平衡煤价与盈亏平衡碳价分析图，如图5所示，图5中形状表示煤价、碳价、临界碳价的组合，不同形状代表不同二氧化碳价格水平，黑色三角、黑色方形、黑色菱形、黑色圆形分别表示二氧化碳价格在30元/吨、43元/吨、116元/吨、186元/吨时的组合点。

图6为本发明实施例BECCS技术协同效益分析图，如图6所示，图中3条线分别表示仅考虑节能效益、考虑节能和二氧化碳减排效益、考虑节能和二氧化碳及二氧化硫等减排的协同效益三种情况的临界价格线，临界价格线上方区域为成本有效区域，所述成本有效区域随着协同效益被纳入成本计算范围而扩大。

图7(a)、图7(b)、图7(c)分别为本发明实施例BECCS技术减排成本对贴现率、碳价及政府补贴的敏感性分析图，如图7(a)、图7(b)、图7(c)所示，图中不同线条表示不同折旧率、碳价、政府补贴水平下的技术减排成本；

具体的，图7(a)中折旧率变化取值时的二氧化碳价格水平为30元/吨，政府补贴为0，图7(b)中碳价变化取值时的折旧率为5％，政府补贴为0，图7(c)中政府补贴变化取值时的折旧率为5％，二氧化碳价格水平为30元/吨。

综上，本发明公开一种生物能和二氧化碳捕集与封存技术(Bio-Energy withCarbon Capture and Storage，BECCS)经济可行性评估方法及系统，该方法包括：获取生物能和二氧化碳捕集与封存相关的专利申请文件和政策文件；根据所述专利申请文件，获取所述专利申请文件的题目、摘要和关键词，得到专利数据库；根据所述专利数据库通过机器学习识别主题分布及其词分布；根据所述主题分布及其词分布识别专利数据库中具有负排放效应的节能技术；根据所述政策文件，获取所述政策文件的题目和内容，得到政策数据库；根据所述政策数据库通过机器学习识别主题分布及其词分布；根据所述主题分布及其词分布识别政策数据库中具有负排放效应的节能技术；根据所述专利数据库及政策数据库中具有负排放效应的节能技术，识别具有发展前景的生物能和二氧化碳捕集与封存技术；根据所述具有发展前景的生物能和二氧化碳捕集与封存技术，通过节能供给曲线计算技术的节能减排成本与节能减排潜力；根据所述节能供给曲线计算技术的节能减排成本与节能减排潜力，输出生物能和二氧化碳捕集与封存技术节能减排效益分析图；由此可见，本发明能够克服传统方法的片面性强、前瞻性弱等缺点。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。