碳排放流在电力网络中分布的特性与机理分析

[摘 要]碳排放流理论为电力系统中碳排放责任的分摊提供了新的视角。碳排放在电力网络中的分布受到多种因素的影响，包括发电方式、能源结构、供需关系、输电损耗及电网拓扑结构等。文章阐述了电力网络中碳排放流分析的理论基础，分析了电力网络碳排放特征，研究了电力网络碳排放分析方法，旨在优化电力系统的运行与规划，推动能源转型和可持续发展。

[关键词]碳排放流；分布特性；碳流分布因子；分析方法

[中图分类号]TM73 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2024）06–0171–03

Characteristics and Mechanism Analysis of Carbon Emission Flow Distribution in Power Networks

JIANG Ning，FU Jing

[Abstract]The carbon emission flow theory provides a new perspective for the allocation of carbon emission responsibilities in the power system. the distribution of carbon emissions in the power grid is influenced by various factors， including power generation methods， energy structure， supply-demand relationships， transmission losses， and grid topology. The article first elaborates on the theoretical basis of carbon emission flow analysis in power networks， then analyzes the characteristics of carbon emissions in power networks， and finally analyzes the methods of carbon emission analysis in power networks， aiming to optimize the operation and planning of power systems， promote energy transformation and sustainable development.

[Keywords]carbon emission stream； distribution characteristics； carbon flow distribution factor； analysis methods

随着全球经济的发展和人口的增长，电力需求呈现出快速增长的趋势。然而，传统的电力生产方式主要依赖于化石燃料燃烧，这导致了大量的碳排放和环境污染问题。因此，如何降低电力系统的碳排放成为了当前能源领域的重要课题之一。电力网络作为能源传输和分配的主要载体，其碳排放流的分布特性对于碳减排目标的实现具有重要影响。碳排放流是一种虚拟网络流，依附于电网中的有功潮流而存在，这种虚拟网络流的概念用于表征电力网络中某一支路上所流经的功率对应的碳排放量。换言之，碳排放流是电力网络中有功潮流所携带的碳排放量的表示。通过对电网中的碳排放流进行分析和模拟，可以更好地理解电力系统中的碳排放行为，评估不同潮流路径对碳排放的影响，并进一步制订减排策略和优化电网运行。作为一种新的理论探索，文章在基于已有研究成果的基础上，对碳排放流在电力网络中分布的特性与机理进行了分析与探讨。

1 碳排放流概述

1.1 碳排放流定义

在电力系统中，不同类型的发电技术对应着不同的碳排放特征，但通常产生的潮流和碳排放基本相同。因此，电力网络中的碳排放流有着更加简单、灵活的应用空间，也更加易于构建电力网络碳排放流理论体系。在电力网络中，碳排放流通常简称为“碳流”，碳排放流与潮流相互依附，因此，在电力网络中，碳排放流是从电厂出发，进入电力网络，随着电力网络中的潮流在电网中流动，最后流入用户侧。

1.2 碳排放流特点

（1）实时性。电力网络中的碳排放是由于电力生产需要燃烧大量的煤、天然气、石油等一系列原料，这些原料在燃烧过程中会产生大量的CO2。电力的生产是为电力消费而服务，同时电力生产还具有实时性，因此，电力网络的碳排放特征应遵循电力消费特征，以便通过监测碳排放流的变化，了解电力网络中电力消费的实时情况。

（2）连续性。与电力网络潮流类似，碳排放也具有连续性的特征，碳排放流的计算要结合该特点，可利用丰富的时间尺度来计算。

2 电力网络碳排放特征

2.1 电力网络直接碳排放来源与特征

直接碳排放是指由发电设施直接产生的CO2等，是电力网络中最直接、最容易识别的碳排放来源之一。直接碳排放的数量与电力生产的能源类型、燃料燃烧效率及设备运行方式等因素密切相关。在电力网络中，直接碳排放主要来源于发电和输变电环节。

（1）发电。发电环节的直接碳排放主要由燃料燃烧产生，如火力发电厂通过燃烧煤炭、天然气及石油等发电，这个过程会产生大量的CO2。

（2）输变电环节。输变电环节直接碳排放的主要来源有：①电力从发电厂输送到用户端时，会因线路损耗而产生CO2；②变电站在电压升高或降低的过程中会消耗电力，产生CO2。

2.2 电力网络间接碳排放

间接碳排放主要指与电力网络相关的能源采购、输电、配电及设备制造等过程所产生的碳排放。例如，电力网络中使用的输电线路、变压器等设备在制造过程中可能会产生一定数量的温室气体，这些间接排放通常被包含在电力系统的整体碳排放中。电力系统间接碳排放责任的分摊需要满足以下基本原则。

（1）总量相等原则。电力系统中的间接碳排放是对电力生产侧产生的直接碳排放的二次分摊，因此责任分摊后的总排放量应与实际情况相等。

（2）公平分摊原则。由于燃料类型、机组参数等存在一定差异，碳排放特性也会有较大的不同，根据公平原则，责任应该按照每个参与者的贡献程度或能力进行分摊。

3 碳排放流分布特性因子

3.1 节点输出分布因子

5 结束语

碳排放流在电力网络中的分布特性与机理分析表明，电力网络中的碳排放不仅受到发电方式和能源结构的影响，还受到供需关系、输电损耗及电网结构等因素的共同作用。通过对电力网络特性进行分析，可以发现碳排放在不同地区或节点之间存在明显的差异。此外，碳排放流在电力网络中的分布还受到能源政策、经济因素及技术发展等因素的影响。综合考虑这些因素，可以提出优化电力网络结构、加强清洁能源利用及改善能源调度策略等措施，以减少碳排放流的传输和分布，促进电力系统的低碳转型和可持续发展。

参考文献

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