基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法研究.pdf
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1、理论探索ModernIndustrialEcormationizationNo.10,20232023年第1 0 期Total232现代工业经济和信息化总第2 3 2 期D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.10.010基于关联知识图谱的典型二工业领域碳排放评估方法研究许琦,尹绍阳,引张兴伟,程志,李柯蓉,徐长辉(云南电网有限责任公司曲靖供电局,云南曲靖655000)摘要:通过对领域相关知识的整合和分析,可以实现对工业领域的碳排放情况进行全面评估和管理,推动企业实现可持续发展。通过调研和分析钢铁、黄磷、水泥、焦化和化工等典型用户的用能系统能源结构、运行约束等因素对碳减排
2、的影响,研究典型工业用能系统碳排放基准判定方法,掌握重点用能行业“电力数据一能源消费数据一碳排放”的转换关系;建立低碳技术减碳评估模型,实现不同运行工况下典型工业企业的碳减排潜力评估。关键词:知识图谱;典型工业领域;碳排放;碳资产管理中图分类号:TM08文献标识码:A文章编号:2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)1 0-0 0 3 1-0 40引言随着全球气候变化和环境保护的重要性日益凸显,碳排放问题已经成为全球关注的焦点,在工业领域,碳排放问题也越来越受到关注 1-3 。为了更好地评估工业领域的碳排放情况,需要开发出一种基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法 4。基于关联知识
3、图谱的典型工业领域碳排放评估方法是指通过对相关领域的知识进行整合和分析,建立起一个关联知识图谱,实现对工业领域的碳排放情况进行评估的一种方法。该方法可以将来自不同领域的知识进行整合和分析,形成一个知识图谱,从而实现对工业领域的碳排放情况进行全面评估和分析 5-6 。这种方法可以帮助工业企业更好地了解自身的碳排放情况,采取措施进行管理和降低碳排放。在实际应用中,基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法需要考虑多种因素。首先,需要建立一个完善的关联知识图谱,包括工业领域的各个方面的知识和信息。其次,还需要建立一个碳排放评估模型,将知识图谱中的信息进行整合和分析,实现对工业领域的碳排放情况进行评
4、估。最后,还需要加强对工业企业的管理和调控,推动企业降低碳排放,实现可持续发展。基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法对于推动工业领域的碳排放管理和控制具有重要意义 7-8 。通过对工业领域的碳排放情况进行全面评估和分析,可以帮助企业更好地了解自身的碳排放情况,采取措施进行管理和降低碳排放,实现可持续发展。未来,随着碳排放管理和控制的重要性不断提高,基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法将得到更广泛的应用和推广。1典典型工业领域碳调研分析钢铁、黄磷、水泥、焦化和化工等工业领域是典型的高碳排放行业,它们的能源结构和运行约束等因素对碳减排有重要影响。典型工业行业的调研和分析结果如表1
5、所示。表1典型工业行业的调研和分析结果项目能源结构运行约束条件影响因素熔炼和轧制过程中的能源消钢铁行业煤炭、电力稳定供应、质量耗和废气排放矿石烧结过程中的能源消耗黄磷行业电力、天然气质量、稳定性和废气排放烧结过程中的能源消耗和废水泥行业煤炭、电力质量、稳定性气排放焦化行业煤炭、焦炭质量、稳定性炉内燃烧和废气排放天然气、煤质量、稳定性、燃烧和化学反应过程中的能化工行业炭、电力安全性、环保性源消耗和废气排放综合表1 调研结果可以看出:工业领域的能源结构、运行约束以及碳排放影响因素各不相同,需要制定相应的碳减排措施,包括提高能源利用效率、转型可再生能源、推广低碳技术等。2碳资产管理体系搭建碳资产管理
6、体系是指建立并实施一套科学的、可持续的管理体系,用于管理和评估企业或组织的碳资产,为其低碳转型和可持续发展提供支持。在实施碳资产管理体系的过程中,需要充分考虑企业或组织的实际情况,制定科学的管理方案,同时需要借鉴和吸收国内外先进的管理经验和技术,以实现碳资产的最大化价值和可持续发展。碳资产管理体系的搭建如图1所示。其中,确定碳资产是企业或组织需要确定其在生产和经营过程中所产生的碳资产;碳资产清单编制是企业或组织需要建立碳资产清单,记录和量化其碳资产的来源和量级;碳资产评估是企业或组织需要对其碳资产进行评估,同时可以综合考虑社会、环境等因素,建立适合企业或组织的评估体系;碳资产管理是企业或组织需
7、要建立并实施碳资产管理体系;碳资产监测与报告是企业或组织需要对其碳资产进行监测和报告,以实现碳资产的可持续管理。收稿日期:2 0 2 3-0 7-2 0第一作者简介:许琦(1 9 8 6 一),男,云南沾益人,本科,毕业于华中科技大学,工程师,主要从事节能及营销项目管理工作。32第1 3 卷现代工业经济和信息化确定碳资产能源消耗排放的碳水印碳资产清单编制直接碳排放清单间接碳排放清单碳资产评估碳资产贡献价值碳资产风险碳资产管理碳资产目标设定碳减排措施制定碳交易碳资产监测与报告碳减排碳交易图1碳资产管理体系3工业领域碳排放评估方法.1研究典型工业用能系统碳排放基准判定方法研究典型工业用能系统碳排放
8、基准判定方法,重点研究用能行业“电力数据能源消费数据碳排放”的转换关系。电力数据、能源消费数据和碳排放之间存在着紧密的转换关系,主要表现为以下几个方面:1)电力数据与能源消费数据的转换关系:电力是能源消费的重要组成部分,因此电力数据与能源消费数据之间存在着紧密的转换关系。一般来说,可以通过电力消费量乘以电力的热值系数来计算能源消费数据。2)能源消费数据与碳排放数据的转换关系:不同能源消耗所排放的二氧化碳量不同,因此能源消费数据与碳排放数据之间也存在着转换关系。一般来说,可以通过能源消费量乘以该能源的碳排放系数来计算碳排放数据3)电力数据与碳排放数据的转换关系:由于电力的生产和消费都会产生碳排放
9、,因此电力数据与碳排放数据之间也存在着转换关系。一般来说,可以根据电力消费量和电力行业的碳排放系数来计算电力行业的碳排放量。综上所述,电力数据、能源消费数据和碳排放之间存在着复杂的转换关系,需要根据不同的场景和目的进行灵活地转换和计算。同时,还需要考虑数据的可靠性和准确性,以保证转换结果的科学性和实用性。文中针对“电力数据能源消费数据碳排放”的转换关系研究从以下方面研究:1)研究重点排放行业能源电力碳排放驱动因素分析方法,构建影响因素量化分析模型。首先对云南典型工业领域的碳排放开展研究工作,调研和分析钢铁、黄磷、水泥、焦化和化工等典型用户的用能系统能源结构、生产中各环节的运行特性及运行约束,然
10、后建立负荷运行特性模型,分析上述因素对碳减排的影响,挖掘用户在生产过程中各环节的碳减排潜力。2)基于确定性潮流的用户侧碳排放追踪和核算方法研究。首先采用改进的碟排放流分析模型研空设计及首先采用改进的碳排放流分析模型,研究设计及电网损耗的碳排放流实用分析和碳排放核算方法,依托于潮流追踪方法,基于负功率潮流追踪的碳流追踪开展研究工作,用于分析用户侧节点的碳排放强度和碳排放量,提出一种基于确定性潮流的用户侧碳排放追踪和核算方法,建立区域的电力碳排放流轨迹分析模型。3)重点用能行业“能源消费一碳排放的关联关系研究。首先根据云南省的电力碳排放流轨迹数据,采用不同的知识提取方法对不同类型的数据进行提取,构
11、建该领域本体库;然后根据能源消费与碳排放耦合特性数据的更新情况,结合数据层更新和模式层更新技术,实现数据图谱的准实时知识更新,完成知识图谱的构建和有效闭环管理;最后对云南省各重点用能单位的“能源消费碳排放”的关联关系开展研究。采用知识图谱的数据探查技术,对不同种类的用能行业用户的能源消耗情况进行监督学习,对碳排放的关联关系进行数据探查,从而研究重点用能行业“能源消费碳排放”的关联关系。3.2基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法在掌握典型工业用能系统用电数据以及碳排放量关联知识图谱的基础上,基于典型工业用能系统碳排放基准判定方法所构建云南省典型工业用户的“电力数据能源消费数据碳排放”的转
12、换关系,本课题构建低碳技术减碳评估模型,实现对不同运行工况下的工业企业碳减排潜力的评估,并进一步挖掘工业能源碳数据价值及商业模式,最后搭建包括碳排放数据管理、配额管理两方面的碳资产管理体系,辅助控排企业低碳转型3.2.1工业企业低碳技术碳减排潜力及评估模型采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)碳排放核算方法和经济投人产出生命周期分析方法(E I O-L C A)模型,分别测算工业企业的直接碳排放强度和间接碳排放强度,构建碳减排潜力模型,对工业企业的碳减排潜力进行等级划分,深入部析了产业结构与碳减排潜力的关系。IPCC使用生物量因子法估算生物量,生物量因子法中的计量参数包括生物量转化与扩
13、展因子BCEF(公式中表达为FBcE)、生物量扩展因子BEF(公式中表达为FBE)、根茎比R、积蓄量V木材基本密度WD(公式中表达为Dw):B=VFBcE(1+R),B=VDwFBe(1+R).EIO-LCA中,这个系数是一个对角矩阵,这一变化可将由最终需求引起的环境影响分解到生产链的332023年第1 0 期许琦,等:基于关联知识图谱的典型工业领域碳排放评估方法研究各个部门。该模型包括各部门产量对角矩阵Y,部门直接碳排放强度8,直接投人系数A。B=sY=s(I-A)-IY.并借助矫正系数、对数平均的迪氏指数法(LM-DI)方法测度省份/行业的碳减排有效性和贡献性,包括碳排放量C、国内生产总值
14、Y、能源消耗量E。C=ZC=Z(Y).)遵循“(行业)碳减排有效性(行业)碳减排综合贡献(行业碳减排有效性与综合贡献关系”的逻辑构建用能企业碳减排成效评价框架,将高质量发展理念融入工业碳减排成效框架,从而对用能企业碳排放强度下降过程中省份和行业的碳减排成效进行评价,以期达到“以评促建”的目的;并将低碳和高碳情景相对于基准情景下的碳排放强度设为碳减排潜力和增排风险,探讨碳减排潜力大小及减排重点。3.2.2工业企业能源碳数据价值及商业价值挖掘基于全国碳市场的建设和交易情况,构建工业企业putty-clayvintage收益模型,该模型从生产要素的角度出发,认为要素投入的增加可以相应地提高最终产品的
15、产量,年利润函数为收入函数I。分别扣除各种变动成本Cy.。和Cv.o,以及固定成本Cr:L=l-Cv,c-Cv,o-Cp.利用收益法测算出碳排放权交易价值的上限,用成本法得出碳排放权交易价值的下限,组合形成碳排放权合理的价值取值范围,划定碳排放权合理的价格区间,通过调控碳配额影响碳排放权的供给端,充分发挥市场的定价机制,从而影响交易市场的碳价,有利于相关企业更好地制定高效的生产计划并开展碳减排工作。3.2.3工业企业碳资产管理体系利用我国配额碳资产市场和减排碳资产市场的数据,以可持续发展原则、成本效益原则和价值最大化原则作为原则,应用多变量自回归模过程(VAR)模型和事件分析法,包括滞后阶数p
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