一种区域级低碳转型决策支持系统

摘要

本发明公开一种区域级低碳转型决策支持系统，包括：碳排放地图子系统、火电子系统和新能源子系统，碳排放地图子系统用于通过统计区域公司火电企业装机情况和碳排放现状和历史数据，绘制机组装机分布图、能耗地图、碳排放地图和碳流地图；碳排放地图子系统包括碳排放现状展示模块、碳排放动态趋势模块和碳排放在线数据展示模块；火电子系统包括能效在线评估模块、升级改造数据库模块和低碳转型路线规划设计模块；新能源子系统包括新能源和储能规划设计模块。区域公司层面有效及时掌握区域内各种不同类型碳排放源企业的能耗和碳排放情况，在区域公司战略决策部署和基层碳排放源企业低碳转型中间发挥衔接作用，有效制定该区域内低碳转型技术路线。

说明书

技术领域

本发明属于低碳以及工业决策支持技术领域，尤其涉及一种区域级低碳转型决策支持系统。

背景技术

对于电力行业的大型集团公司来说，通常在不同区域设置区域分子公司对该区域的发电资产(火电、新能源、储能等)进行管理。在集团公司整体低碳转型发展过程中，区域公司应发挥好集团公司和基层电力企业之间的衔接作用。然而，当前区域公司无法有效及时掌握该区域内各种不同类型碳排放源企业的能耗和碳排放情况，难以在区域公司战略决策部署和基层碳排放源企业低碳转型中间发挥好衔接作用，无法有效制定该区域内低碳转型技术路线。

因此，建立区域级低碳转型决策支持系统成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种区域级低碳转型决策支持系统，作为区域-分子公司-电厂三级体系的低碳转型决策支持系统中核心的部分，以解决现有技术的问题。

本发明一方面提供了一种区域级低碳转型决策支持系统，包括：

碳排放地图子系统、火电子系统和新能源子系统，所述碳排放地图子系统用于通过统计区域公司火电企业装机情况和碳排放现状和历史数据，绘制机组装机分布图、能耗地图、碳排放地图和碳流地图；所述碳排放地图子系统包括碳排放现状展示模块、碳排放动态趋势模块和碳排放在线数据展示模块；所述火电子系统包括能效在线评估模块、升级改造数据库模块和低碳转型路线规划设计模块；所述新能源子系统包括新能源和储能规划设计模块。

优选的，所述碳排放现状展示模块用于统计区域公司碳排放源企业装机情况、碳排放现状和历史数据，绘制区域公司各省市的碳排放地图；结合省间电力输送情况绘制碳流图，展示火电排放的CO2随电力在省间输电线路的传输而扩散的情况。

优选的，所述碳排放动态趋势模块用于结合火电企业历年来碳排放现状和发电小时数预测，建立火电企业碳排放预测模型，绘制区域公司碳排放动态变化图。

优选的，所述碳排放在线数据展示模块用于对接入区域内基层企业实时碳排放数据进行数据展示，汇总整理分析。

优选的，所述能效在线评估模块用于从机组辅机设备入手，接入区域内火电机组用能设备运行数据，对设备能效情况进行评估，实现辅机快速节能诊断，自动生成节能评价报告；以以相关行业标准为基础，基于现有设备节能技术知识库，设计节能状况评估方法与节能项目后评价方法；在此基础上结合S I S现有数据开发相关应用，实现设备快速节能诊断，自动生成节能评价报告，以及在线设备节能管理。

优选的，所述升级改造数据库模块用于形成区域内煤电机组三改技术数据库，一机一策给出三改技术路线建议、预期效果和经济性评价，其中所述煤电升级改造包括节能、供热和灵活性改造；煤电升级改造与机组实际情况密切相关，收集国内典型升级改造实施案例，以及区域公司煤电机组“一机一策”的改造建议和效果评估，形成升级改造数据库，所述升级改造数据库包括技术路线数据库、实施效果技术和经济性评价数据库，并集成到低碳转型决策支持系统中，系统既可一机一策地给出具体某一台煤电机组的三改技术路线建议、预期效果和经济性评价，也可以统计某一条技术路线在区域公司煤电机组的适用性，方便区域公司统筹安排该条技术路线的实施节奏和部署，指导区域公司升级改造工作的实施；所述三改技术数据库具备动态更新的功能，将煤电机组改造后的具体技术效果和经济评价收集并对数据库进行更新。

优选的，所低碳转型路线规划设计模块用于收集区域公司的电源装机信息、风光资源禀赋、电力送出通道信息，建立经济和碳排放约束下的多能互补综合能源系统规划模型，优化确定不同电源类型的装机容量、运行负荷和碳排放量，给出分子公司低碳转型发展技术路线的决策支持建议。

优选的，所述多能互补综合能源系统规划模型的约束条件包括4个方面：1)供需约束，即要保证考察期内满足时空尺度上的电力供需平衡；2)技术约束，指电力系统调度过程中机组运行特性所导致的技术限制；3)资源约束，包括燃料的供应、可再生能源的资源可开发量、机组的年建设能力；4)政策约束，将国家对于非化石能源的发展以及二氧化碳减排所设定的政策目标考虑在内；所述多能互补综合能源系统规划模型的目标函数是最小化考察期内的电力生产总成本，输出结果包括3个方面：1)电力生产，包括各区域的电源装机结构、发电量结构、燃料消耗量和二氧化碳排放量；2)电力传输，即区域间的电网容量和电力传输量；3)电力成本，包括新增电力投资成本和资产搁浅成本。

优选的，所述新能源和储能规划设计模块用于考虑多种储能技术不同的调峰调频特性，建立风电/光伏耦合多种储能技术路线的规划设计模型，以新能源+储能总体投资运维成本最低为目标，以电力功率平衡、调峰调频需求为约束，获得技术经济最优的新能源容量配置和储能技术路线组合；在电源规划研究中统筹考虑储能配置，从系统级角度分析，所述储能的需求包括3个维度：1)总量，包含功率总量和能量总量；2)结构，短时和长期储能的比例；3)成本，系统可接受的最高储能成本。

优选的，所述新能源和储能规划设计模块的规划设计方法包括：

首先，通过设定明确的清洁能源占比，准备相关基础数据，一类是系统运行的仿真数据，包括系统目标水平年的用电负荷及全年逐小时特性、可调节机组的发电特性和区域内风电、光伏发电基地的全年逐小时发电特性；另一类是优化计算的经济性参数，包括预测的各类发电和储能投资、运行成本和储能损耗；

然后，以预测规划模块结果作为输入，分析最优的系统储能配置需求，包括总量、结构和成本；如果系统综合用电成本不断降低，说明能源清洁转型能够顺利推进；如果系统综合用电成本上升，说明预估的储能成本水平无法满足要求，调整储能成本预测并重新迭代；

最后，根据优化计算的结果，提出储能需求总量、结构，以及能够实现系统综合度电成本下降的储能经济性指标。

本发明提供的系统，具有如下有益的技术效果：

区域公司(为区域公司在各区域设立的二级企业，负责区域公司在该区域的运营发展)层面，能够有效及时掌握该区域内各种不同类型碳排放源企业的能耗和碳排放情况，能够在区域公司战略决策部署和基层碳排放源企业低碳转型中间发挥好衔接作用，有效制定该区域内低碳转型技术路线。

附图说明

图1为根据本发明优选实施例示出的区域级低碳转型决策支持系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种区域级低碳转型决策支持系统，包括：

碳排放地图子系统、火电子系统和新能源子系统，所述碳排放地图子系统用于通过统计区域公司火电企业装机情况和碳排放现状和历史数据，绘制机组装机分布图、能耗地图、碳排放地图和碳流地图；所述碳排放地图子系统包括碳排放现状展示模块、碳排放动态趋势模块和碳排放在线数据展示模块；所述火电子系统包括能效在线评估模块、升级改造数据库模块和低碳转型路线规划设计模块；所述新能源子系统包括新能源和储能规划设计模块。

作为优选的实施方式，所述碳排放现状展示模块用于统计区域公司碳排放源企业装机情况、碳排放现状和历史数据(过去5-10年的碳排放历史数据)，绘制区域公司各省市的碳排放地图；结合省间电力输送情况绘制碳流图(展示火电排放的CO2随电力在省间输电线路的传输而扩散的情况)。

作为优选的实施方式，所述碳排放动态趋势模块用于结合火电企业历年来碳排放现状和发电小时数预测，建立火电企业碳排放预测模型，绘制区域公司碳排放动态变化图。

作为优选的实施方式，所述碳排放在线数据展示模块用于对接入区域内基层企业实时碳排放数据进行数据展示，汇总整理分析。

作为优选的实施方式，所述能效在线评估模块用于从机组辅机设备入手，接入区域内火电机组用能设备运行数据，对设备能效情况进行评估，实现辅机快速节能诊断，自动生成节能评价报告；以以相关行业标准(本实施例选择行标《燃煤电厂能耗状况评价技术规范》和《燃煤电厂节能量计算方法》)为基础，依托现有设备节能技术知识库，设计节能状况评估方法与节能项目后评价方法。在此基础上结合S I S现有数据开发相关应用，实现设备快速节能诊断，自动生成节能评价报告，以及在线设备节能管理。

作为优选的实施方式，所述升级改造数据库模块用于形成区域内煤电机组三改技术数据库，一机一策给出三改技术路线建议、预期效果和经济性评价，其中所述煤电升级改造包括节能、供热和灵活性改造。煤电升级改造(节能、供热和灵活性改造)与机组实际情况密切相关，必须一机一策给出实施建议。收集国内典型升级改造实施案例，以及区域公司煤电机组“一机一策”的改造建议和效果评估，形成升级改造数据库(包括技术路线数据库、实施效果技术和经济性评价数据库等)，并集成到低碳转型决策支持系统中，系统既可一机一策地给出具体某一台煤电机组的三改技术路线建议、预期效果和经济性评价，也可以统计某一条技术路线(例如节能部分的通流改造)在区域公司煤电机组的适用性，方便区域公司统筹安排该条技术路线的实施节奏和部署，指导区域公司升级改造工作的实施。数据库具备动态更新的功能，将煤电机组改造后的具体技术效果和经济评价收集并对数据库进行更新.

作为优选的实施方式，所低碳转型路线规划设计模块用于收集区域公司的电源装机信息、风光资源禀赋、电力送出通道等信息，建立经济和碳排放约束下的多能互补综合能源系统规划方法，优化确定不同电源类型的装机容量、运行负荷和碳排放量，给出分子公司低碳转型发展技术路线的决策支持建议。

多能互补综合能源系统规划模型中考虑的约束条件主要包括4个方面：1)供需约束，即要保证考察期内满足时空尺度上的电力供需平衡；2)技术约束，主要指电力系统调度过程中机组运行特性所导致的技术限制，例如煤电机组的启停过程、爬坡速度和变负荷特性等；3)资源约束，包括燃料的供应、可再生能源的资源可开发量、机组的年建设能力等；4)政策约束，即国家对于非化石能源的发展以及二氧化碳减排所设定的政策目标需要考虑在内。

模型的目标函数是最小化考察期内的电力生产总成本，输出结果包括3个方面：1)电力生产，包括各区域的电源装机结构、发电量结构、燃料消耗量和二氧化碳排放量；2)电力传输，即区域间的电网容量和电力传输量；3)电力成本，包括新增电力投资成本和资产搁浅成本等。

作为优选的实施方式，所述新能源和储能规划设计模块用于考虑多种储能技术不同的调峰调频特性，建立风电/光伏耦合多种储能技术路线的规划设计模型，以新能源+储能总体投资运维成本最低为目标，以电力功率平衡、调峰调频需求为约束，获得技术经济最优的新能源容量配置和储能技术路线组合。

规模化配置储能是一个电源优化问题，需要在电源规划研究中统筹考虑储能配置。在能源系统清洁化转型要求下，从系统级角度分析，储能的需求应包括3个维度：1)总量，包含功率总量和能量总量；2)结构，即短时和长期储能的比例；3)成本，即系统可接受的最高储能成本。

“新能源+储能”规划设计思路如下：

首先，通过设定明确的清洁能源占比，准备相关基础数据，一类是系统运行的仿真数据，包括系统目标水平年的用电负荷及全年逐小时特性、可调节机组(火电、核电及可调节水电等)的发电特性和区域内主要风电、光伏发电基地的全年逐小时发电特性等；另一类是优化计算的经济性参数，包括预测的各类发电和储能投资、运行成本和储能损耗等。结合新型储能技术发展趋势，本实施例采用典型的短时和长期储能设备和技术进行计算；

然后，以预测规划模块结果作为输入，分析最优的系统储能配置需求，包括总量、结构和成本。随着清洁能源占比的提高，如果系统综合用电成本不断降低，说明能源清洁转型能够顺利推进；如果系统综合用电成本上升，说明预估的储能成本水平无法满足要求，应调整储能成本预测并重新迭代；

最后，根据优化计算的结果，提出储能需求总量、结构，以及能够实现系统综合度电成本下降的储能经济性指标。

区域级低碳转型决策支持系统的运行机制：

区域公司低碳转型决策支持系统的作用，一是将区域内基层企业的碳排放和能耗在线数据汇总情况和基层企业的低碳转型实施效果反馈到集团公司系统，为集团公司低碳转型战略决策提供依据；二是结合集团公司战略决策部署和分解任务指标，以及区域内发展现状，制定区域公司层面的低碳转型决策部署，指导基层企业开展低碳转型工作。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。