电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放计量研究
计及用户需求侧响应的电动汽车充放电电价制定策略研究
计及用户需求侧响应的电动汽车充放电电价制定策略研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：***指导教师：张谦副教授专业学位类别：工程（电气工程）研究方向：电工理论与新技术答辩委员会主席：汪泉弟教授授位时间：2019年6月Study on the Formulation Strategy of Charging and Discharging Price for Electric Vehicles Considering Demand Side ResponseA Thesis Submitted to Chongqing UniversityIn Partial fulfillment of the requirement forProfessional DegreeByWeiyu TanSupervised by Associate Prof.Qian ZhangJune,2019摘要近年来，随着能源危机和大气污染等问题日益严重，有力地推动了电动汽车行业及风电、光伏入网技术的发展。
然而，数量众多的电动汽车并网表现出的随机性和清洁能源输出电力的不确定性会给电力系统的运行、控制带来巨大挑战。
考虑到电动汽车具备源、荷特性及快速响应的特点，可采用车-网互动技术来解决微网内源-荷双端协同调度问题，而如何利用充放电电价的经济杠杆作用以激励电动汽车用户的参与度是其实现的关键。
因此，将电动汽车与电网互动行为作为研究对象，以解决微电网可再生能源利用率低以及网内电量供需不平衡等问题为落脚点，本文针对计及用户需求侧响应的电动汽车动态充放电电价制定策略进行了深入探究。
具体研究内容如下：基于模糊聚类的峰谷时段划分。
峰谷电价执行的有效性取决于峰谷时段的科学合理划分，为保障峰谷电价的顺利实施，应对微电网峰谷时段进行重新划分。
首先，运用模糊隶属度函数计算基础负荷曲线上各时点的峰、谷隶属度并获得峰谷时段初步划分结果，在此基础上，进一步提出通过模糊聚类算法以二次修正峰谷时段；为验证上述方案具有合理性和可行性，采用计及负荷变化率的方法进行校验。
谈低碳经济中能源计量及碳计量
谈低碳经济中能源计量及碳计量摘要：分析了低碳经济发展的必要性和意义，阐述了低碳经济下能源计量与碳计量的关系，说明了二者在发展低碳经济中的作用，并就如何有效地进行能源计量和碳计量提出了措施。
关键词：低碳经济；能源计量；碳计量１引言伴随着人口的不断增长、环境日益恶化以及温室效应的持续增强，“高能耗、高污染、能源消耗巨大”的发展模式已经成为全球各国面临的共同问题。
节约能源、减少碳排放、发展低碳经济，已经成为实现经济可持续发展和保护生态环境的重要途径，低碳环保经济模式已经成为全球经济发展的新模式。
该模式的特征为低能耗、低污染和低排放。
低碳经济的起因来自两个方面：一是能源约束，二是气候变化，就计量而言，能源约束体现在能源计量，气候变化体现在碳计量。
因此，发展低碳经济，必须大力推进能源计量与碳计量的工作，二者在落实发展低碳经济中起着基础性和关键性的作用。
２低碳经济下的能源计量所谓能源计量是指在煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、热力、煤气、成品油、生物智能和其他直接或者通过加工、转换而获取的有用能的各种能源过程中，对用能单位各个环节的数量、性能参数、相关的特征参数进行检测、度量和计算。
能源计量是为了确定用能对象的能源完善程度而对能源及相关量的计量。
２．１能源计量在发展低碳经济中的作用能源计量是用能单位节能的基础。
发展低碳经济首先要做的就是减少碳排放、有效合理的利用能源资源，因而对能源的计量工作就显得尤为重要。
要想节约能源，就应该找到用能单位节能降耗的关键环节，因此必须有准确和必要的计量数据，有了计量数据才能真实体现用能单位的能源消耗，从而提高能源的综合利用率。
能源计量为节能监管提供了依据。
在《节约能源法》中第五十三、五十四条中明确了用能单位的节能义务，强化了监督和管理；同时国务院出台了《国务院关于节能工作的决定》，要求督促用能单位开展能源计量工作。
因此只有做好能源计量工作，提供准确可靠的能源计量数据才能编制出反应用能单位内部真实的用能情况，为各级节能部门对能源监管提供数据支持。
电力碳排放计量技术现状及对策分析
电力碳排放计量技术现状及对策分析【摘要】电力行业为现阶段国内碳排放的核心领域，更是确保“双碳”预期目标得以实现的根本。
开展精准、明确的电力碳排放计量，旨在对各区域、各行业的碳排放量开展评估，制定科学、有效的碳达峰、碳中和的实现措施。
本文在明确我国碳排放交易情况的前提下，深入分析我国电力碳交易的真实现状。
随后以此为切入点，放计量现状进行分析，总结发电侧、电网侧及用户侧碳排放计量的技术现状。
针对电力碳排放计量技术在电力低碳调度、低碳需求侧响等工作中的应用现状，提出优化碳排放计量技术的关键性问题和未来发展方向，为电力行业碳排放计量的进一步研究提供参考和借鉴。
【关键词】电力碳排放；碳计量；低碳调度；低碳需求响应1电力碳排放的计量思路及交易逻辑以电力行业为对象的碳排放研究方面，现阶段研究主要集中于“碳排放强度与基准线”相关标准的明确定及电力碳排放的计量核算。
近年国内外常用的计量思路主要如下表，即由上至下、由下至上。
表1-1碳排放核算的主要思路而要正确计量并核算电力碳排放，则必须要明确碳排放交易机制的内在逻辑机理。
该碳排放交易机制逻辑基于市场机制，同时融合国家宏观调控手段，以电力行业为基础，以确保电力行业真正实现可持续发展为根本，利用碳排放权的分配机制、碳排放许可证定价机制、碳排放交易平台系统为手段，基于电力碳排放现状，对碳排放交易的环境、社会及公平等方面的效益潜力为终极目标，开展基于下图1-1内的电力碳排放交易。
图1-1“市场机制与宏观调控相结合”的碳排放交易机制逻辑图2电力碳排放计量现状2.1发电侧碳排放计量发电侧碳排放计量常用的有排放系数法、实测法、质量平衡法等。
排放因子法也被称作排放系数法，为现阶段我国应用最为普遍的碳排放核算法，获得各排放因子值的渠道为IPCC网站、国际能源署、美国能源情报署等权威数据。
而质量平衡法则依照每一年度用于国家社会生产生活的新化学设备及物质规模，核定为确保上述新物质或设备能力得以满足，或剔除气体损耗的新化学物质规模份额。
电网碳排放因子研究方向与应用需求的演变进程网络首发
通过对电网碳排放因子的变化趋势进行研究，可以更加准确地评估电网的碳排放情况，进而制定更加有效的减排措施。因 此，未来应加强这方面的研究工作。
探索降低电网碳排放因子的具体措施和方案
除了进行理论研究之外，还应积极探索降低电网碳排放因子的具体措施和方案。例如，可以通过优化电网运行方式、推广 可再生能源发电技术等方式来降低电网的碳排放因子。
加强政策支持
政府应加大对电网碳排放因子研究的支持力度，通过提 供资金支持、设立专项研究项目等方式，推动该领域的 持续发展。
深化理论研究
继续深化电网碳排放因子的理论研究，挖掘其背后的深 层次原因和动态变化规律，为政策制定和行业转型提供 更加科学的依据。
THANK YOU.
电网是能源体系中的重要组成部分，其碳 排放对环境产生重大影响。
电网碳排放因子的研究有助于了解 电网碳排放的来源和影响因素，为 减少碳排放提供理论支持。
研究意义
促进能源结构转型，推动清洁能源发展。 提高能源利用效率，降低能源消耗和碳排放。
为国家制定碳排放政策和标准提供参考依据。
有利于企业采取更加环保、可持续的生产方式，实现 绿色发展。
从单一研究方向向多元化发展
未来，电网碳排放因子的研究方向将不再局限于某一单一领域，而是向多元化方 向发展。研究者将进一步深入研究电网碳排放因子与气候变化、环境质量等其他 领域之间的关联，从而为制定更加有效的减排政策提供科学依据。
从理论分析向实践应用转变
目前，电网碳排放因子的研究方向已经从理论分析逐渐转向实践应用。未来，研 究者将更加注重实际操作层面的研究，例如开发新的减排技术、优化能源结构等 ，以推动电网行业的可持续发展。
加大对清洁能源 的支持力度
电力系统碳排放计量与分析方法综述
电力系统碳排放计量与分析方法综述一、本文概述随着全球气候变化问题日益严重，减少碳排放、实现低碳发展已成为全球共识。
作为能源转换和传输的核心系统，电力系统在碳排放中占据重要地位。
对电力系统碳排放进行准确计量和科学分析，对于制定有效的减排策略、促进低碳能源转型具有重要意义。
本文旨在对电力系统碳排放计量与分析方法进行综述，旨在梳理现有研究成果，分析不同方法的优缺点，并探讨未来研究方向。
本文首先介绍了电力系统碳排放的来源和特点，包括发电、输电、配电等环节的碳排放情况。
随后，综述了电力系统碳排放计量的主要方法，包括基于排放因子法、质量平衡法、生命周期评价法等不同方法的原理、应用和适用范围。
在此基础上，本文进一步分析了电力系统碳排放的影响因素，包括能源结构、发电技术、负荷特性等因素对碳排放的影响机制。
本文还探讨了电力系统碳排放分析方法的研究进展，包括基于数据分析、模型模拟、机器学习等技术在碳排放分析中的应用。
这些方法不仅提高了碳排放分析的准确性和效率，还为制定减排策略提供了有力支持。
本文总结了现有研究的不足和未来研究方向，包括加强多尺度、多时空维度的碳排放分析，完善碳排放计量方法的准确性和可靠性，以及推动跨学科、跨领域的合作研究等。
通过本文的综述，期望能够为电力系统碳排放计量与分析提供有益的参考和借鉴。
二、电力系统碳排放的基本概念随着全球气候变化和环境问题日益严重，碳排放已成为各国政府和社会各界关注的焦点。
在电力系统中，碳排放主要源于化石燃料的燃烧过程，尤其是煤炭和天然气。
了解和掌握电力系统碳排放的基本概念，对于有效减少温室气体排放、实现可持续发展具有重要意义。
电力系统碳排放主要是指在电力生成、传输和分配过程中产生的二氧化碳（CO）排放。
这些排放主要来自于燃煤、燃气等化石燃料的燃烧，以及电力设备运行过程中产生的间接排放。
直接排放是指燃料燃烧过程中直接释放到大气中的CO，而间接排放则是指因电力生产而产生的其他过程，如电力传输和分配过程中的损失，以及电力使用过程中的排放。
电力系统碳排放测算方法
电力系统碳排放测算方法
电力系统碳排放测算的核心是电碳因子。
传统电力碳排放测算方法是采用固定的电碳因子，即用全国或者区域平均每度电碳排放的理论数值乘上总电量进行估算。
这种方法不能体现电力生产的时间和空间差异，存在误差较大、实时性低等缺点。
通过在智能电表架构基础上增加碳计量模块，研制出兼具电计量和碳计量功能的电碳表，并在发电厂、输电网以及用电侧进行安装应用，可根据潮流分布追溯电力来源，以高频度更新电碳因子，实现对电力行业全链条碳排放的准确追踪和实时精准计量。
“双碳”目标下新能源高质量发展路径研究
“双碳”目标下新能源高质量发展路径研究一、研究背景与意义随着全球气候变化问题日益严重，各国纷纷提出了减排目标，以应对气候变化带来的挑战。
中国政府在年9月提出了“双碳”即到2030年前实现碳排放达峰，2060年前实现碳中和。
这一目标的提出，对于推动全球绿色低碳发展具有重要意义。
新能源作为实现“双碳”目标的关键领域，其高质量发展路径的研究具有重要的现实意义。
新能源产业是实现能源结构优化升级的重要途径，通过发展新能源产业，可以提高能源利用效率，降低对传统化石能源的依赖，从而减少温室气体排放，有利于实现“双碳”目标。
新能源产业的发展有助于推动经济增长，新能源产业具有较高的技术含量和附加值，发展新能源产业可以带动相关产业链的发展，创造更多的就业机会，促进地区经济繁荣。
新能源产业的发展有助于提高国际竞争力，在全球范围内，各国都在积极布局新能源产业，争夺市场份额。
中国作为世界第一大能源消费国，发展新能源产业具有重要的战略意义。
通过加强新能源产业的研发和创新，提高新能源技术的国际竞争力，有利于提升中国在全球能源市场的地位。
新能源产业的发展有助于提高国家应对气候变化的能力，气候变化对人类生存和发展构成严重威胁，发展新能源产业可以提高国家应对气候变化的能力，为保障国家生态安全和人民生活质量提供有力支撑。
研究新能源高质量发展路径对于实现“双碳”目标具有重要的现实意义。
本研究将从政策、技术、市场等多个角度分析新能源高质量发展的路径选择，为推动我国新能源产业高质量发展提供理论支持和政策建议。
1.1 研究背景随着全球气候变化问题日益严重，各国政府和国际组织都在积极寻求解决方案。
中国政府提出了“双碳”即到2030年实现碳排放达到峰值，到2060年实现碳中和。
为了实现这一目标，中国政府制定了一系列政策和措施，其中之一就是大力发展新能源产业。
新能源产业的发展不仅可以减少化石能源的使用，降低温室气体排放，还可以促进经济增长和就业创造。
电动汽车充电与风电协同调度的碳减排效益分析.
图5显示了风电装机容量为20GW时,
电动汽车接入数量增加对风电利用率的影响。一般情况下,负荷增长会增加风电接入能力,但是在自由充电方案下,电动汽车增加到一定程度会使火电开机容量增加,从而抵消了负荷增长的影响,使得风电利用率基本保持不变。协同调度充电方式下风电利用率呈近似线性增长趋势,在电动汽车数量为110万辆时,达到98.13%
协同调度的电网碳排放水平,
同时给出了燃油汽车与协同调度充电的电动汽车碳排放水平对比。
1火电单位电量碳排放水平的计算方法
根据电网火电的年发电量、厂用电率、燃料消耗量、燃料类型数据,计算电网所有火电的单位上网电
量C O 2排放量,如式(1所示:E O M ,s i m p l e ,y =
∑i
F
i ,y C
排放水平随电动汽车数量的变化曲线
3协同调度电动汽车与燃油汽车单位里程
碳排放水平计算方法
3.1协同调度下电动汽车单位碳排放水平的计算
在满足相同电动汽车电力需求的条件下,协同调度充电与自由充电方式相比,增加了风电上网电
量,
降低了电网平均碳排放水平。因此,协同调度电动汽车充电单位电量碳排放水平低于自由充电方式下的全网平均碳排放水平,计算方法为:
。
图3风电利用率和风电电量占比随
风电装机容量的变化曲线
F i g .3U t i l i z a t i o nr a t ea n dp r o p o r t i o no f w i n dp o w e rc h a n g ew i t hd i f f e r e n ti n s t a l l e dc a p
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电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放计量研究
作者：王丽芳程磊黄星
来源：《科学与财富》2017年第06期
摘要：在当今社会中，环境问题已经成为了一个不容忽视的重要问题。
为了在经济发展的同时降低对生态环境的破坏，应积极对经济结构进行调整，不断提升能源效率，实现低碳经济的发展模式。
电动汽车正是在这一背景下产生的，直观来看，电动汽车可看作是零排放交通工具，但在其运行中消耗的电能，仍然存在一定的碳排放。
基于此，本文对电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放计量进行了研究，以期实现更为有效的节能减排。
关键词：电动汽车；电能需求；电力产业链；碳排放
前言：电动汽车作为当前一种重要的新能源汽车，其运行动力来源于电能，和传统汽车相比，电动汽车在运行中可以实现零排放。
不过，在其所需电能生产及传输过程中，仍然会产生较大的碳排放量。
此外，在电能的生产及传输当中，也会产生一定的损耗，因此，在电动汽车单位电能需求上，通常与发电端电力生产量存在差异。
所以，如果电动汽车得到大规模的普及，虽然直接排放问题得到了解决，但是电能需求引致的电力产业链碳排放也是不容忽视的。
1煤电能源链碳排放
在我国当前的电力领域当中，最主要的发电方式仍然是火力发电。
而大量燃煤的燃烧，会产生很多氧化二氮、二氧化碳、二氧化硫等温室气体和酸性气体。
其中，造成温室效应最主要的气体就是二氧化碳。
所以，可将煤电能源链当中，产生的其它温室气体排放系数，换算为二氧化碳当量排放系数，也就是人们常说的碳排放或碳当量[1]。
在煤炭的开采、加工、运输、燃烧等环节中，都存在能量传输的问题，因此在各个环节当中，都普遍存在着一定量的碳排放。
煤电能源链碳排放的剂量范围主要包括了从原煤开采，到燃煤电厂发电位置，其中不包括后续的电网输配电环节。
在煤炭开采运输、电厂发电运行等环节中，也需要消耗一定的电能或燃料，因此，基于全生命周期的角度，在电厂向外提供电能的时候，额外能源需求同样会产生碳排放。
通常来说，电厂每向外发出1度电，煤电能源链中就会产生1千克左右的二氧化碳排放当量。
在煤电能源链的各个环节当中，二氧化碳的排放量都比较巨大，而重点则在于发电环节，因此应当进行有效的控制。
2电动汽车单位电能需求引致的边际发电量
在发电端，电动汽车单位电能需求，所反映出的电力生产量往往远远高于1度电，这是由于在生产及传输电能的过程中，都会产生各种各样的损耗，所以，电动汽车间接造成的碳排放量也会大大增加。
因此，为了研究电动汽车电能需求引致的碳排放问题，就应当对电动汽车消
耗单位电能所需发电端的供应电量进行研究。
在电动汽车中，边际发电量指的是每消耗1度电，发电侧实际产生的发电量，也就是电动汽车单位电能需求引致的电厂发电量。
通常情况下，在电力消费终端，电能需求引致的电厂发电量，与电力设备、用电器的电能转换效率相关。
而电动汽车充电终端的充电效率则直接影响了电网的送电量。
同时，电网线损与发电侧发电量也有着直接的关系[2]。
另外，电厂的综合用电率，也会对电厂发电量产生直接的影响。
所以，在电动汽车终端，用电引致的边际发电量，会受到电源结构、电厂用电率、电网线损率、电动汽车充电能效等因素的影响。
相关研究表明，如果电动汽车充电效能达到85%～95%，线损率和电厂用电率下降，电动汽车充1度点，边际发电量约为1.20～1.34kWh，电能损耗约在0.20～0.34kWh。
3电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放
用IPMi表示电源边际发电量，用PRFi表示电源链碳排放系数，用PEi表示电源碳排放，用PPE表示电力产业链碳排放，则可利用公式PEi=∑PEFi×IPMi计算电源碳排放量，利用公式PPE= PEi计算电力产业链碳排放量。
如果电动汽车能够达到90%的充电能效，基准情景下，电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放量要高于低碳情景和强化低碳情景[3]。
预计在2030年到2050年左右，低碳情景和强化低碳情景都能够达到100g以下的低碳排放水平。
而在基准情景下，由于没有对相应气候变化采取有效的对策，因而预计碳排放量可能会维持在400g左右的水平。
如果在未来的发展当中，仍然只注重经济发展，忽略环境保护的问题，电力产业链碳排放无法得到有效的控制和降低。
而采用在发展经济的同时，如果能够提高对环境的保护意识，利用高校的发电、输电、减排技术，能够使电力行业碳排放得到有效的减轻[4]。
而通过提高电动汽车用电效率、充电效能，降低电网线损，降低电厂用电比率，优化电源结果，提高减排技术和燃煤发电技术，能够更为有效的控制电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放。
结论：电动汽车作为一种新能源汽车，以电能作为驱动能源，虽然能够消除直接碳排放，但是其所用电能的生产及输送，也会产生相应的碳排放。
基于此，应采取有效的措施，在发电及输电环节减少碳排放，提高电动汽车的充电效能和用电效率，从而降低电动汽车电能需求引致的电力产业链碳排放量。
参考文献
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