一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元及確定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元及確定方法，計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息，且相鄰的2個計算單元之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布的計算；確定方法在目標電力系統(tǒng)中的各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上均設置計算單元；計算單元收集本地有功功率流動及直接碳排放量信息；相鄰的計算單元間迭代通信，計算全系統(tǒng)碳排放流分布值。本發(fā)明提出的計算單元及確定方法實現(xiàn)了通過快速計算得到的全系統(tǒng)碳排放流的準確分布，同時避免加重中心服務器的計算負擔，為用戶提供準確且可靠的電力系統(tǒng)碳排放流，使得碳減排責任的分攤更加公平，同時有助于消除碳泄漏現(xiàn)象，激發(fā)用戶側參與電力系統(tǒng)減少碳排放的積極性。
【專利說明】
一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元及確定方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)低碳技術領域，具體涉及一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的 計算單元及確定方法。
【背景技術】
[0002] 能源危機及全球氣候變化等問題引起了人們日益廣泛的關注。減少化石燃料的過 度消耗、實現(xiàn)低碳發(fā)展成為各國各行業(yè)的共同目標。電力行業(yè)作為重要的能源供應部分，也 是消耗化石燃料的主要行業(yè)，由此造成了大量的碳排放。由于我國電源結構以燃煤火電為 主，這一現(xiàn)象在我國尤其顯著。據統(tǒng)計，近些年我國電力行業(yè)所排放的二氧化碳占據全國化 石燃料燃燒造成碳排放的一半左右。研究低碳電力技術、減少電力系統(tǒng)的碳排放，對我國節(jié) 能減排目標的順利實現(xiàn)、促進全社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003] 碳排放量的計量與分攤是諸多低碳電力技術的基礎，只有明確了各參與主體的碳 排放量，才能激發(fā)起參與系統(tǒng)減排的熱情。以往的碳排放量計量方法大多是從宏觀數(shù)據出 發(fā)，基于化石能源的消耗量等數(shù)據統(tǒng)計計算直接碳排放量，是基于消費側的計量方法。碳排 放流的提出將電力系統(tǒng)的特點與低碳發(fā)展的理念相結合，建立了一種從負荷視角分攤電力 系統(tǒng)碳排放責任的模型，即根據各用戶的用電情況及潮流追蹤的結果將發(fā)電過程中產生的 碳排放分攤給各用戶。碳排放流的模型將電能的利益享有主體與其碳排放進行了掛鉤，使 得碳減排責任的分攤更加公平，同時有助于消除碳泄漏現(xiàn)象，激發(fā)用戶側參與電力系統(tǒng)減 少碳排放的積極性。
[0004] 根據已發(fā)表論文，電力碳排放流是依附于電力潮流存在且用于表征電力系統(tǒng)中維 持任一支路潮流的碳排放所形成的虛擬網絡流。電力系統(tǒng)碳排放流相當于給每條支路上的 潮流加上碳排放的標簽。在電力系統(tǒng)中，碳排放流從電廠(發(fā)電廠節(jié)點）出發(fā)，隨著電廠上網 功率進入電力系統(tǒng)，跟隨系統(tǒng)中的潮流在電網中流動，最終流入用戶側的消費終端(負荷節(jié) 點），如圖1所示。
[0005] 現(xiàn)有的方法是集中式的求解算法，即在同時掌握全系統(tǒng)所有發(fā)電機的出力和碳排 放密度、所有線路的有功潮流及網架結構、所有負荷節(jié)點的用電數(shù)據的基礎上，由某一中心 服務器進行統(tǒng)一計算。這種方法需要在中心服務器建立覆蓋全系統(tǒng)的數(shù)據收集系統(tǒng)，且會 加重中心服務器的計算負擔。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元及確定方 法，該計算單元及確定方法實現(xiàn)了通過快速計算得到的全系統(tǒng)碳排放流的準確分布，同時 避免加重中心服務器的計算負擔，為用戶提供準確且可靠的電力系統(tǒng)碳排放流，進而使得 碳減排責任的分攤更加公平，同時有助于消除碳泄漏現(xiàn)象，激發(fā)用戶側參與電力系統(tǒng)減少 碳排放的積極性。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0008] -種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元，所述電力系統(tǒng)碳排放流分布指標包 括描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流密度及節(jié)點碳勢;所述計算單元設有多個，且分 別設置在各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上；
[0009] 所述計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息，且相鄰的2個計算 單元之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布的計算;其中，所述相鄰的2個計算單元為功 率流動存在對等的電氣流入流出關系的2個所述計算單元。
[0010] 優(yōu)選的，各所述計算單元的節(jié)點上均設有編號，且各所述計算單元中均存儲有與 其所在節(jié)點存在連接關系的其他所述節(jié)點的編號。
[0011] 優(yōu)選的，各所述計算單元計算得到或測量得到本地的有功功率流動方向及大小， 并與相鄰的所述計算單元交互計算信息。
[0012] 優(yōu)選的，所述電力系統(tǒng)碳排放流分布設備包括發(fā)電機組、電網中各電壓等級的母 線及用電負荷；
[0013] 其中，裝設在所述發(fā)電機組上的所述計算單元根據裝設在鍋爐的狀態(tài)監(jiān)視器或裝 設在煙肉的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，獲取所述發(fā)電機組的碳排放強度。
[0014] 優(yōu)選的，各所述計算單元的迭代計算用時鐘信號為全網同步的時鐘信號；
[0015] 相鄰的所述計算單元在每一次迭代計算中，均進行一次信息交互，并根據所獲得 的信息計算本地的碳排放流指標;且所述信息包括:所述計算單元的節(jié)點碳勢及時鐘標簽。
[0016] 一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的確定方法，所述電力系統(tǒng)碳排放流分布指標包 括描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流密度及節(jié)點碳勢;所述方法包括如下步驟：
[0017] 步驟1.判斷目標電力系統(tǒng)的網絡模型是否為小世界網絡模型；
[0018] 若是，則進入步驟2;
[0019]若否，則更換目標電力系統(tǒng)后重新判斷；
[0020]步驟2.在所述目標電力系統(tǒng)中的各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上均設置計算單 元；
[0021 ]步驟3.各所述計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息；
[0022]步驟4.相鄰的2個計算單元之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布值的計算;其 中，所述相鄰的2個計算單元為功率流動存在對等的電氣流入流出關系的2個所述計算單 J L 〇
[0023]優(yōu)選的，所述步驟3包括：
[0024]各所述計算單元計算得到或測量得到本地的有功功率流動方向及大小;裝設在所 述發(fā)電機組上的所述計算單元根據裝設在鍋爐的狀態(tài)監(jiān)視器或裝設在煙肉的煙氣連續(xù)監(jiān) 測系統(tǒng)，獲取所述發(fā)電機組的碳排放強度。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟4包括：
[0026] 4-1.獲取t時刻初始狀況下的發(fā)電機組中碳勢已知節(jié)點及其的節(jié)點碳勢;碳勢未 知的節(jié)點為節(jié)點l、2、~n;
[0027] 4-2.進行首次迭代，即節(jié)點1的計算單元與所述碳勢已知節(jié)點上的計算單元通信， 獲得所述節(jié)點1的節(jié)點碳勢；
[0028] 4-3.進行第2次迭代，得到節(jié)點2的節(jié)點碳勢；
[0029] 4-4.進行第3至最末次迭代，得到全部節(jié)點的節(jié)點碳勢；
[0030] 4-5.根據所述全部節(jié)點的節(jié)點碳勢，進而計算得到t時刻全系統(tǒng)的碳排放流指標； [0031] 4-6.更改t的值，返回步驟4-1，直到獲取全部時刻的全系統(tǒng)的碳排放流指標。
[0032]優(yōu)選的，所述步驟4-3包括：
[0033 ] a.節(jié)點2的計算單元與所述節(jié)點1上的計算單元通信，獲得到所述節(jié)點1及所述碳 勢已知節(jié)點的節(jié)點碳勢信息；
[0034] b.通過量測本地的有功功率流動值，計算得到所述節(jié)點2的節(jié)點碳勢e6s r
⑴
[0036] 式（1)中，N+為與節(jié)點2相連的支路中有潮流流入節(jié)點2的所有支路的集合，1為支 路號，Pi為支路1的有功潮流，Pi為支路1的支路碳流密度；
[0037] 其中，各支路1的碳流密度等于潮流流出節(jié)點的節(jié)點碳勢，即存在如下公式：
[QQ38] pr = ef V!- € NL-b (2)
[0039] 式中，為有潮流從節(jié)點2流出的所有支路的集合。
[0040] 優(yōu)選的，所述步驟4-4包括：
[0041]節(jié)點3與所述節(jié)點2通信，得到所述節(jié)點3本地的節(jié)點碳勢；
[0042]重復用相鄰的節(jié)點與前一節(jié)點通信，直到得到全部節(jié)點的節(jié)點碳勢。
[0043]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計 算單元及確定方法，計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息，且相鄰的2個 計算單元之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布的計算;確定方法在目標電力系統(tǒng)中的 各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上均設置計算單元;計算單元收集本地有功功率流動及直接 碳排放量信息;相鄰的計算單元間迭代通信，計算全系統(tǒng)碳排放流分布值。本發(fā)明提出的計 算單元及確定方法實現(xiàn)了通過快速計算得到的全系統(tǒng)碳排放流的準確分布，同時避免加重 中心服務器的計算負擔，為用戶提供準確且可靠的電力系統(tǒng)碳排放流，使得碳減排責任的 分攤更加公平，同時有助于消除碳泄漏現(xiàn)象，激發(fā)用戶側參與電力系統(tǒng)減少碳排放的積極 性。
[0044]與最接近的現(xiàn)有技術比，本發(fā)明提供的技術方案具有以下優(yōu)異效果：
[0045] 1、本發(fā)明所提供的技術方案中，采用分布式的計算理念，減輕了以往集中式碳排 放流計算模型中的中心服務器的計算負擔。
[0046] 2、本發(fā)明所提供的技術方案，減輕了以往集中式碳排放流計算模型中中心服務器 與各節(jié)點的通信負擔，采用分布式的量測單元還有助于提高量測的精度。
[0047] 3、本發(fā)明所提供的技術方案，實現(xiàn)了通過快速計算得到的全系統(tǒng)碳排放流的準確 分布，同時避免加重中心服務器的計算負擔，為用戶提供準確且可靠的電力系統(tǒng)碳排放流， 使得碳減排責任的分攤更加公平，同時有助于消除碳泄漏現(xiàn)象，激發(fā)用戶側參與電力系統(tǒng) 減少碳排放的積極性。
[0048] 4、本發(fā)明提供的技術方案，應用廣泛，具有顯著的社會效益和經濟效益。
【附圖說明】
[0049] 圖1是現(xiàn)有技術中的電力系統(tǒng)碳排放流示意圖；
[0050] 圖2是本發(fā)明的一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的確定方法的流程示意圖；
[0051 ]圖3是本發(fā)明的確定方法中步驟4的流程示意圖；
[0052] 圖4是本發(fā)明的具體應用例中的碳排放流計算中相鄰節(jié)點的示意圖；
[0053] 圖5是本發(fā)明的具體應用例中的分布式計算單元間的傳遞式計算示意圖；
[0054] 圖6是本發(fā)明的具體應用例中的在大規(guī)模電力系統(tǒng)的應用效果示意圖。
【具體實施方式】
[0055] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實 施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0056]本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元，電力系統(tǒng)碳排放流分布 指標包括描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流密度及節(jié)點碳勢;計算單元設有多個，且 分別設置在各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上；
[0057]計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息，且相鄰的2個計算單元 之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布的計算;其中，相鄰的2個計算單元為功率流動存 在對等的電氣流入流出關系的2個計算單元。
[0058]其中，各計算單元的節(jié)點上均設有編號，且各計算單元中均存儲有與其所在節(jié)點 存在連接關系的其他節(jié)點的編號。
[0059] 其中，各計算單元計算得到或測量得到本地的有功功率流動方向及大小，并與相 鄰的計算單元交互計算信息。
[0060] 其中，電力系統(tǒng)碳排放流分布設備包括發(fā)電機組、電網中各電壓等級的母線及用 電負荷；
[0061] 其中，裝設在發(fā)電機組上的計算單元根據裝設在鍋爐的狀態(tài)監(jiān)視器或裝設在煙囪 的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，獲取發(fā)電機組的碳排放強度。
[0062] 其中，各計算單元的迭代計算用時鐘信號為全網同步的時鐘信號；
[0063]相鄰的計算單元在每一次迭代計算中，均進行一次信息交互，并根據所獲得的信 息計算本地的碳排放流指標;且信息包括:計算單元的節(jié)點碳勢及時鐘標簽。
[0064]如圖2所示，本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的確定方法，電力系統(tǒng)碳 排放流分布指標包括描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流密度及節(jié)點碳勢；
[0065] 包括如下步驟：
[0066] 步驟1.判斷目標電力系統(tǒng)的網絡模型是否為小世界網絡模型；
[0067] 若是，則進入步驟2;
[0068]若否，則更換目標電力系統(tǒng)后重新判斷；
[0069]步驟2.在目標電力系統(tǒng)中的各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上均設置計算單元； [0070]步驟3.各計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息；
[0071 ]步驟4.相鄰的2個計算單元之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布值的計算;其 中，相鄰的2個計算單元為功率流動存在對等的電氣流入流出關系的2個計算單元。
[0072] 其中，步驟3包括：
[0073] 各計算單元計算得到或測量得到本地的有功功率流動方向及大小;裝設在發(fā)電機 組上的計算單元根據裝設在鍋爐的狀態(tài)監(jiān)視器或裝設在煙肉的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，獲取發(fā) 電機組的碳排放強度。
[0074] 如圖3所示，步驟4包括：
[0075] 4-1.獲取t時刻初始狀況下的發(fā)電機組中碳勢已知節(jié)點及其的節(jié)點碳勢;碳勢未 知的節(jié)點為節(jié)點l、2、~n;
[0076] 4-2.進行首次迭代，即節(jié)點1的計算單元與碳勢已知節(jié)點上的計算單元通信，獲得 節(jié)點1的節(jié)點碳勢；
[0077] 4-3.進行第2次迭代，得到節(jié)點2的節(jié)點碳勢；
[0078] 4-4.進行第3至最末次迭代，得到全部節(jié)點的節(jié)點碳勢；
[0079] 4-5.根據全部節(jié)點的節(jié)點碳勢，進而計算得到t時刻全系統(tǒng)的碳排放流指標；
[0080] 4-6.更改t的值，返回步驟4-1，直到獲取全部時刻的全系統(tǒng)的碳排放流指標。
[0081 ] 其中，步驟4-3包括：
[0082] a.節(jié)點2的計算單元與節(jié)點1上的計算單元通信，獲得到節(jié)點1及碳勢已知節(jié)點的 節(jié)點碳勢信息；
[0083] b.通過量測本地的有功功率流動值，計算得到節(jié)點2的節(jié)點碳勢ef :
(1)
[0085] 式（1)中，N+為與節(jié)點2相連的支路中有潮流流入節(jié)點2的所有支路的集合，1為支 路號，Pi為支路1的有功潮流，Pi為支路1的支路碳流密度；
[0086] 其中，各支路1的碳流密度等于潮流流出節(jié)點的節(jié)點碳勢，即存在如下公式：
[0087] pr = ef yr e NUb (3)
[0088] 式中，々!^為有潮流從節(jié)點2流出的所有支路的集合。
[0089] 其中，步驟4-4包括：
[0090]節(jié)點3與節(jié)點2通信，得到節(jié)點3本地的節(jié)點碳勢；
[0091]重復用相鄰的節(jié)點與前一節(jié)點通信，直到得到全部節(jié)點的節(jié)點碳勢。
[0092] 本發(fā)明提供一種應用電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元的確定方法的具體 應用例，如下：
[0093] 在與電力系統(tǒng)碳排放流分布相關的所有設備上均裝設計算單元，該單元一方面收 集本地的有功功率流動及直接碳排放量等信息，另一方面與相鄰的計算單元進行迭代通 信，參與全系統(tǒng)碳排放流分布的計算。全系統(tǒng)碳排放流分布的計算中，利用了各節(jié)點碳排放 流相關指標僅與其相鄰節(jié)點的指標值相關的特性。系統(tǒng)中各發(fā)電機組的碳排放密度及其出 力參數(shù)確定了全系統(tǒng)碳排放流計算的邊界條件，進一步通過相鄰計算單元間的迭代通信與 計算，由近及遠，逐步計算出全系統(tǒng)所有與發(fā)電機組相連的節(jié)點的碳排放流指標。
[0094] 電力系統(tǒng)碳排放流的基本指標主要包括描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流 密度、節(jié)點碳勢。本發(fā)明中以節(jié)點碳勢為核心求解目標。支路碳流量和支路碳流率可在已知 系統(tǒng)有功潮流分布的情況下，由節(jié)點碳勢計算得到。此部分屬公開發(fā)表內容，在此不再贅 述。
[0095]對發(fā)電機出口節(jié)點，其節(jié)點碳勢等于發(fā)電機組的碳排放密度，根據各機組的運行 特性可測定，在碳排放流的計算中屬于已知邊界條件。對電網中的節(jié)點b，其碳勢的計算公 式為：
(4)
[0097] 式中，N+為與節(jié)點b相連的支路中有潮流流入節(jié)點b的所有支路的集合，1為支路 號，P1為支路1的有功潮流，Pi為支路1的支路碳流密度。
[0098] 各支路的碳流密度則等于其潮流流出節(jié)點的節(jié)點碳勢，即存在如下公式：
[0099] pr - ef e NLh (5)
[0100] 式中，為有潮流從節(jié)點b流出的所有支路的集合。
[0101]現(xiàn)有的集中式計算方法是在掌握全系統(tǒng)網架結構、各機組出力及碳排放信息、各 節(jié)點的用電信息及各支路的潮流信息的基礎上，通過形成一系列矩陣進行計算。這種方法 需要計算中心收集掌握全系統(tǒng)詳細的信息，存在較大的難度。為此，本發(fā)明提出一種分布式 的碳排放流計算方法。
[0102] 公式(4)、（1)表明，對某一節(jié)點，如果所有對其有有功注入的相鄰節(jié)點的節(jié)點碳勢 已知，則該節(jié)點的節(jié)點碳勢即可計算得到。相鄰節(jié)點的節(jié)點碳勢可以通過節(jié)點間的通信得 到，有功功率則可通過本地測量得到。在此理論基礎上，本發(fā)明的【具體實施方式】詳細說明如 下：
[0103] 第一部分:分布式碳排放流計算的基礎計算單元
[0104] 為實現(xiàn)分布式的碳排放流計算，需要在于碳排放流分布相關的電力系統(tǒng)各節(jié)點上 裝設計算單元，包括發(fā)電機組、電網中各電壓等級的母線及用電負荷等。每個節(jié)點應具有特 定的編號，在各節(jié)點上的計算單元中保存有與當前節(jié)點存在連接關系的節(jié)點編號，以便于 各節(jié)點計算單元之間的通信。
[0105]裝設于發(fā)電機組上的計算單元需要量測其發(fā)電機組的碳排放強度。該參數(shù)是本發(fā) 明的給定邊界條件，可由其它方法測定并輸入至發(fā)電機組上的計算單元中，如裝設于鍋爐 的狀態(tài)監(jiān)視器、裝設于煙囪的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)等。
[0106] 所有計算單元均需計算量測本地的有功功率流動方向及大小，并與"相鄰"的計算 單元交互計算信息。此處的相鄰節(jié)點是指兩個節(jié)點的功率流動存在嚴格對等的電氣流入流 出關系。如圖4中A、B、C均可算作"相鄰"節(jié)點，因為它們之間存在嚴格對等的電氣流入流出 關系PAB = PBC。此時，B節(jié)點可省去計算單元，直接由A、C之間進行通信計算。C和D、E之間均 為"相鄰"節(jié)點關系，需要建立相互之間的通信計算通道。B和D、E之間不能算作"相鄰"節(jié)點 關系，因為PBC#PCD、PBC#PCE。不"相鄰"的節(jié)點間不進行碳排放流的迭代計算。
[0107] 各計算單元之間的通信技術沒有具體的限制，可以充分利用電力系統(tǒng)現(xiàn)有的通信 基礎設施。各計算單元的協(xié)調計算需要全網統(tǒng)一的時鐘信號。每一次迭代計算相鄰的計算 單元之間交互一次信息，并根據所獲得的信息計算本地的碳排放流相關指標。每次相鄰計 算單元之間交互的信息至少包括該節(jié)點的節(jié)點碳勢和時鐘標簽，其它交換信息可視情況而 定。
[0108]第二部分:分布式計算單元間的"傳遞式"計算過程說明
[0109]在各基礎計算單元的支持下，碳排放流的"傳遞式"計算過程可以通過如圖5所示 的簡單輻射狀系統(tǒng)說明。
[0110]位于G1、G2上的計算單元由外部裝置獲得t時刻兩臺機組的碳排放密度，即為其所 處節(jié)點的節(jié)點碳勢。隨后，t時刻全系統(tǒng)碳排放流的迭代計算過程如下： 初始狀況:初始狀況下僅機組G1、G2所處節(jié)點的節(jié)點碳勢已知。
[0114]第1次迭代:節(jié)點A上的計算單元通過與發(fā)電機組G1計算單元間的通信，獲得節(jié)點A 的節(jié)點碳勢;在初始情況中，由于節(jié)點A的節(jié)點碳勢未知，而節(jié)點A有功率注入節(jié)點B，因此第 一次迭代中節(jié)點B的節(jié)點碳勢尚無法計算；同理其它節(jié)點的節(jié)點碳勢不能在本次迭代中求 出。
[0116]第2次迭代:通過本次信息交互，節(jié)點B獲得節(jié)點A和機組G2的節(jié)點碳勢信息，通過 量測本地的有功注入PAB、PG2,通過公式(4)可以計算得到節(jié)點B的節(jié)點碳勢。
[0118]第3次迭代:本次迭代中節(jié)點C可通過與節(jié)點B的通信得到本地的節(jié)點碳勢。
[0120]第4次迭代:本次迭代中節(jié)點D、E可通過與節(jié)點C的通信得到本地的節(jié)點碳勢。
[0122] 通過如上4次迭代，即可計算得到t時刻全系統(tǒng)的碳排放流的分布。其它各時刻的 計算過程與此一樣，由于計算單元間的數(shù)據交互帶有時間標簽，因此各時刻碳排放流的計 算之間不會相互干擾。
[0123] 第三部分:大規(guī)模電力系統(tǒng)的分布式碳排放流計算方法
[0124] 大規(guī)模電力系統(tǒng)的分布式碳排放流計算過程與第二部分中的簡單系統(tǒng)類似。根據 小世界網絡的判定方法，電網一般具有小世界網絡的特性，即任意兩個節(jié)點間可通過很少 次數(shù)的中間節(jié)點即可連接起來。這就使得上述迭代計算碳排放流的過程能在很少的迭代次 數(shù)內完成。對大規(guī)模電力系統(tǒng)，需首先驗證其是否屬于小世界網絡，只有屬于小世界網絡方 可采用本發(fā)明的分布式碳排放流計算方法，否則會需要較多的迭代次數(shù)才可完成一次計 算。
[0125] 第四部分:本發(fā)明的應用實例
[0126] 以IEEE所頒布的24節(jié)點電力系統(tǒng)為例，給出本算法的計算效果。各發(fā)電機節(jié)點的 節(jié)點碳勢等于發(fā)電碳排放密度，為已知量。電網中其余各節(jié)點的節(jié)點碳勢的迭代計算過程 如表1所示。表中U表示節(jié)點碳勢尚未計算，從表中可以看出經過10次迭代，可以計算出全系 統(tǒng)所有節(jié)點的節(jié)點碳勢，且計算結果與集中式的計算結果相同。
[0127] 表1分布式碳排放流計算方法在IEEE 24節(jié)點系統(tǒng)中的應用
[0129]將所設計的分布式碳排放流計算方法應用到更大規(guī)模的電力系統(tǒng)中。該系統(tǒng)共有 2277個網絡節(jié)點，各次迭代過程中可求出節(jié)點碳勢的節(jié)點比例如圖6所示。從圖6中可以看 出，通過15次迭代可以計算得到全系統(tǒng)碳排放流的分布，且計算結果與現(xiàn)有集中式的計算 方法一致。
[0130]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對 本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進 行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在 申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的計算單元，所述電力系統(tǒng)碳排放流分布指標包括 描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流密度及節(jié)點碳勢;其特征在于，所述計算單元設有 多個，且分別設置在各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上； 所述計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息，且相鄰的2個計算單元 之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布的計算;其中，所述相鄰的2個計算單元為功率流 動存在對等的電氣流入流出關系的2個所述計算單元。2. 如權利要求1所述的計算單元，其特征在于， 各所述計算單元的節(jié)點上均設有編號，且各所述計算單元中均存儲有與其所在節(jié)點存 在連接關系的其他所述節(jié)點的編號。3. 如權利要求1所述的計算單元，其特征在于，各所述計算單元計算得到或測量得到本 地的有功功率流動方向及大小，并與相鄰的所述計算單元交互計算信息。4. 如權利要求1所述的計算單元，其特征在于，所述電力系統(tǒng)碳排放流分布設備包括發(fā) 電機組、電網中各電壓等級的母線及用電負荷； 其中，裝設在所述發(fā)電機組上的所述計算單元根據裝設在鍋爐的狀態(tài)監(jiān)視器或裝設在 煙畫的煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，獲取所述發(fā)電機組的碳排放強度。5. 如權利要求1所述的計算單元，其特征在于，各所述計算單元的迭代計算用時鐘信號 為全網同步的時鐘信號； 相鄰的所述計算單元在每一次迭代計算中，均進行一次信息交互，并根據所獲得的信 息計算本地的碳排放流指標;且所述信息包括:所述計算單元的節(jié)點碳勢及時鐘標簽。6. -種電力系統(tǒng)碳排放流分布指標的確定方法，所述電力系統(tǒng)碳排放流分布指標包括 描述支路碳流量、支路碳流率、支路碳流密度及節(jié)點碳勢;其特征在于，所述方法包括如下 步驟： 步驟1.判斷目標電力系統(tǒng)的網絡模型是否為小世界網絡模型； 若是，則進入步驟2; 若否，則更換目標電力系統(tǒng)后重新判斷； 步驟2.在所述目標電力系統(tǒng)中的各電力系統(tǒng)碳排放流分布設備上均設置計算單元； 步驟3.各所述計算單元收集本地的有功功率流動及直接碳排放量信息； 步驟4.相鄰的2個計算單元之間迭代通信，進行全系統(tǒng)碳排放流分布值的計算；其中， 所述相鄰的2個計算單元為功率流動存在對等的電氣流入流出關系的2個所述計算單元。7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括： 各所述計算單元計算得到或測量得到本地的有功功率流動方向及大小;裝設在所述發(fā) 電機組上的所述計算單元根據裝設在鍋爐的狀態(tài)監(jiān)視器或裝設在煙畫的煙氣連續(xù)監(jiān)測系 統(tǒng)，獲取所述發(fā)電機組的碳排放強度。8. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括： 4-1.獲取t時刻初始狀況下的發(fā)電機組中碳勢已知節(jié)點及其的節(jié)點碳勢;碳勢未知的 節(jié)點為節(jié)點1、2、…n; 4-2.進行首次迭代，即節(jié)點1的計算單元與所述碳勢已知節(jié)點上的計算單元通信，獲得 所述節(jié)點1的節(jié)點碳勢； 4-3.進行第2次迭代，得到節(jié)點2的節(jié)點碳勢； 4-4.進行第3至最末次迭代，得到全部節(jié)點的節(jié)點碳勢； 4-5.根據所述全部節(jié)點的節(jié)點碳勢，進而計算得到t時刻全系統(tǒng)的碳排放流指標； 4-6.更改t的值，返回步驟4-1，直到獲取全部時刻的全系統(tǒng)的碳排放流指標。9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟4-3包括： a. 節(jié)點2的計算單元與所述節(jié)點1上的計算單元通信，獲得到所述節(jié)點1及所述碳勢已 知節(jié)點的節(jié)點碳勢信息； b. 通過量測本地的有功功率流動值，計算得到所述節(jié)點2的節(jié)點碳勢ef ;(1) 式（1)中，N+為與節(jié)點2相連的支路中有潮流流入節(jié)點2的所有支路的集合，1為支路號， Pi為支路1的有功潮流，Pi為支路1的支路碳流密度； 其中，各支路1的碳流密度等于潮流流出節(jié)點的節(jié)點碳勢，即存在如下公式：… 式中，M：6為有潮流從節(jié)點2流出的所有支路的集合。10. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟4-4包括： 節(jié)點3與所述節(jié)點2通信，得到所述節(jié)點3本地的節(jié)點碳勢； 重復用相鄰的節(jié)點與前一節(jié)點通信，直到得到全部節(jié)點的節(jié)點碳勢。
【文檔編號】G06Q50/26GK105913338SQ201610266787
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】陳宋宋, 閆華光, 蔣利民, 何桂雄, 孟珺遐, 鐘鳴, 康重慶, 孫彥龍, 程耀華, 唐艷梅, 成嶺, 黃偉, 張新鶴
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網公司, 清華大學