本實(shí)施例件涉及電力系統(tǒng)，尤其涉及一種考慮電氫耦合的鋼鐵與電力協(xié)同轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有研究對(duì)鋼鐵與電力行業(yè)的減碳路徑進(jìn)行多維度對(duì)比分析主要采用物質(zhì)流與情景對(duì)比分析法、邊際成本曲線法、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法、生命周期評(píng)價(jià)方法分析我國鋼鐵與電力行業(yè)未來需求變化趨勢，核算全生命周期的碳排放及減排潛力情況。其中每種方法都有其適用的場景和局限性，比如物質(zhì)流與情景對(duì)比分析法提供了全面的物質(zhì)流動(dòng)視角，有助于識(shí)別資源消耗和環(huán)境影響，能夠模擬不同情景下的碳排放變化，為政策制定提供參考。但情景設(shè)定可能存在主觀性，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)數(shù)據(jù)收集和處理較為復(fù)雜，需要大量的輸入數(shù)據(jù)。邊際成本曲線法，可以識(shí)別成本效益比較高的減排措施，直觀展示減排措施的成本效益有助于經(jīng)濟(jì)決策，但對(duì)未來成本變化的預(yù)測可能存在不確定性并可能忽視非經(jīng)濟(jì)因素，如環(huán)境效益和社會(huì)影響。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法，通過利用統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠處理大量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的模式和關(guān)聯(lián)性，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，但可能過度依賴歷史數(shù)據(jù)，忽視未來變化的不確定性。生命周期評(píng)價(jià)方法，可以全面評(píng)估產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境影響，識(shí)別碳排放熱點(diǎn)，有助于推動(dòng)供應(yīng)鏈的綠色化和可持續(xù)化，但評(píng)價(jià)結(jié)果可能受到評(píng)價(jià)方法和假設(shè)的影響。

2、每一種技術(shù)轉(zhuǎn)型路徑背后都隱含著成本問題，研究轉(zhuǎn)型成本可為鋼鐵行業(yè)在成本與減碳效果雙重考量下選擇最優(yōu)路徑提供決策支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本說明書一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了一種考慮電氫耦合的鋼鐵與電力協(xié)同轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法，包括：

2、將經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境綜合評(píng)估模型與鋼鐵生產(chǎn)工藝系統(tǒng)規(guī)劃模型進(jìn)行耦合，構(gòu)建nesap-iron模型；

3、根據(jù)各個(gè)領(lǐng)域鋼鐵需求計(jì)算鋼鐵生產(chǎn)水平，結(jié)合成本參數(shù)，基于鋼鐵生產(chǎn)水平和相應(yīng)設(shè)備的能源強(qiáng)度計(jì)算能源消費(fèi)量，基于所述能源消費(fèi)量，通過不同能源的碳排放因子分別計(jì)算碳排放量，不同能源品種的碳排放量累加得到總排放量；

4、基于碳排放路徑和成本參數(shù)，對(duì)不同情景路徑下的鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型成本進(jìn)行定量測算，計(jì)算單位減排成本。

5、進(jìn)一步地，所述經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境綜合評(píng)估模型包含社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求驅(qū)動(dòng)模塊、能源消費(fèi)模塊、能源轉(zhuǎn)化與供給模塊、環(huán)境排放模塊、水資源模塊和自然碳匯等模塊，用于實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)量化分析，優(yōu)化遴選低碳能源轉(zhuǎn)型情景路徑；所述鋼鐵生產(chǎn)工藝系統(tǒng)規(guī)劃模型以鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)，從生產(chǎn)工藝系統(tǒng)視角用來模擬從礦石到鋼材產(chǎn)品的物質(zhì)流與能量流。

6、進(jìn)一步地，所述nesap-i?ron模型將鋼鐵生產(chǎn)工藝進(jìn)行劃分成長流程工藝和短流程工藝；所述長流程工藝煉鋼主要包含焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼和軋鋼，其中煉鐵工序劃分成高爐煉鐵、電弧爐直接還原煉鐵和氫基直接還原煉鐵三種工藝過程，并包含ccus等固碳技術(shù)體系，煉鋼工序分為轉(zhuǎn)爐煉鋼和電弧爐煉鋼兩種工藝過程；所述短流程工藝煉鋼以廢鋼為主要原料，通過電弧爐冶煉得到成品鋼。

7、進(jìn)一步地，所述根據(jù)各個(gè)領(lǐng)域鋼鐵需求計(jì)算鋼鐵生產(chǎn)水平具體方法為：

8、

9、其中，al為粗鋼需求量，rf表示建筑面積增加量；tr表示交通工具增加量；re代表家電產(chǎn)品增加量；ex代表其它領(lǐng)域鋼鐵需求；代表建筑、交通和家電等產(chǎn)品的用鋼強(qiáng)度；i代表建筑類型，共m種類型，包括學(xué)校、醫(yī)院、居民住宅等；j代表交通產(chǎn)品類型，共n種類型，包括私家車、客運(yùn)車、貨運(yùn)車、輪船和鐵路；α，β，γ分別代表建筑、交通和家電產(chǎn)品的用鋼強(qiáng)度。

10、進(jìn)一步地，所述結(jié)合成本參數(shù)，基于鋼鐵生產(chǎn)水平和相應(yīng)設(shè)備的能源強(qiáng)度計(jì)算能源消費(fèi)量具體方法為：

11、采用展望研判方法對(duì)細(xì)分鋼鐵工藝的產(chǎn)量分配進(jìn)行比例分解，并結(jié)合成本參數(shù)給出不同路徑的整體轉(zhuǎn)型成本，進(jìn)而根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)水平與相應(yīng)設(shè)備的能源強(qiáng)度計(jì)算得到能源消費(fèi)量，計(jì)算過程為：

12、eck＝∑i∑jeii,j×ali,j×si,j,k；

13、其中，eck為鋼鐵行業(yè)k類能源總需求量，eii,j為i工序j設(shè)備的鋼鐵生產(chǎn)的能源強(qiáng)度，al表示i工序j設(shè)備的鋼鐵生產(chǎn)水平，si,j,k表示i工序j設(shè)備第k類能源品種的消費(fèi)占比；生產(chǎn)鋼鐵所消費(fèi)的電力等能源在傳輸、分配過程中會(huì)有一定損失，損失量為：

14、

15、其中，lossk為第k種能源的損失量，ηk是能源傳輸效率；在發(fā)電、制氫、制熱等能源加工轉(zhuǎn)換過程中存在一定損失，轉(zhuǎn)換過程中損失和消耗的能源計(jì)算方法為：

16、

17、式中，etk表示k種能源加工轉(zhuǎn)換的能源消費(fèi)總量，為第k種能源的加工轉(zhuǎn)換效率，則能源需求總量可以通過終端能源需求、中間過程加工轉(zhuǎn)換損失和消耗量測算獲得，即：

18、ek＝eck+etk；

19、式中，ek為第k種能源消費(fèi)總量。

20、進(jìn)一步地，所述基于所述能源消費(fèi)量，通過不同能源的碳排放因子分別計(jì)算碳排放量具體方法為：

21、基于能源預(yù)測數(shù)據(jù)，通過排放系數(shù)法計(jì)算鋼鐵行業(yè)不同能源品種的co2排放量，并通過不同能源品種的碳排放量累加得到總排放量，其計(jì)算公式為：

22、

23、其中，emissionco2為二氧化碳排放量，ei為第i種能源消費(fèi)量，efi為i類能源的燃燒碳排放因子；

24、除能源燃燒外，鋼鐵生產(chǎn)中還會(huì)產(chǎn)生過程排放，采用鋼鐵產(chǎn)品產(chǎn)量與過程排放因子相乘的方法測算：

25、

26、其中，emissionprocessco2為鋼鐵產(chǎn)品工業(yè)過程排放量，ef?process為鋼鐵產(chǎn)品工業(yè)過程排放因子。

27、進(jìn)一步地，所述基于碳排放路徑和成本參數(shù)，對(duì)不同情景路徑下的鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型成本進(jìn)行定量測算，計(jì)算單位減排成本具體計(jì)算方法為：

28、

29、式中，tcsn為鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型情景s中實(shí)施技術(shù)路徑n所需的成本投入，包括投資成本、固定成本和生產(chǎn)成本；tc?bn為基準(zhǔn)情景b中采用既定轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)路徑n的成本投入，mbn為基準(zhǔn)情景b累計(jì)co2減少量，msn為采用轉(zhuǎn)型情景s中實(shí)施技術(shù)路徑n的累計(jì)減排量；mcn即為情景路徑n的單位碳減排成本。

30、本說明書一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了一種考慮電氫耦合的鋼鐵與電力協(xié)同轉(zhuǎn)型規(guī)劃系統(tǒng)，包括：

31、模型構(gòu)建模塊：用于將經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境綜合評(píng)估模型與鋼鐵生產(chǎn)工藝系統(tǒng)規(guī)劃模型進(jìn)行耦合，構(gòu)建nesap-iron模型；

32、排放計(jì)算模塊：用于根據(jù)各個(gè)領(lǐng)域鋼鐵需求計(jì)算鋼鐵生產(chǎn)水平，結(jié)合成本參數(shù)，基于鋼鐵生產(chǎn)水平和相應(yīng)設(shè)備的能源強(qiáng)度計(jì)算能源消費(fèi)量，基于所述能源消費(fèi)量，通過不同能源的碳排放因子分別計(jì)算碳排放量，不同能源品種的碳排放量累加得到總排放量；

33、成本評(píng)估模塊：用于基于碳排放路徑和成本參數(shù)，對(duì)不同情景路徑下的鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型成本進(jìn)行定量測算，計(jì)算單位減排成本。

34、本說明書一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，包括：

35、處理器；以及，

36、被安排成存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在被執(zhí)行時(shí)使所述處理器實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一所述的考慮電氫耦合的鋼鐵與電力協(xié)同轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法的步驟。

37、本說明書一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一所述的考慮電氫耦合的鋼鐵與電力協(xié)同轉(zhuǎn)型規(guī)劃方法的步驟。

38、采用本發(fā)明實(shí)施例，基于自下而上的nesap-iron模型，將經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境因素綜合起來，分情景對(duì)比分析鋼鐵行業(yè)能源轉(zhuǎn)型過程中能源需求、能源結(jié)構(gòu)和碳排放演化趨勢，識(shí)別出由鋼鐵轉(zhuǎn)型引起的電力、氫能間接能源投入與碳轉(zhuǎn)移量，并量化分析多元組合煉鋼路徑的減碳潛力和轉(zhuǎn)型成本，為遴選電氫耦合下的鋼鐵與電力行業(yè)的協(xié)同轉(zhuǎn)型路徑提供了數(shù)據(jù)參考和支撐。

39、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。