可再生能源為主體的農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳循環(huán)建模與優(yōu)化.pdf

書書書 第 nullnull 卷 第 nullnull 期 nullnullnullnull 年 nullnull 月 電 力 建 設(shè) nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull 基金項目 國家自然科學(xué)基金資助項目 nullnullnullnullnullnullnullnull 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) nullnullnullnull 人才工程資助 可再生能源為主體的農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng) 碳循環(huán)建模與優(yōu)化 牛浩森 付學(xué)謙 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 北京市 nullnullnullnullnullnull 摘 要 雙碳 目標(biāo)對能源領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能減排提出了更高要求 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)作為能源與農(nóng)業(yè)深度耦合 的產(chǎn)物 是實現(xiàn)碳中和的重要手段 提出一種面向農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳循環(huán)的核算方法以及計及農(nóng)業(yè)柔性負(fù)荷及碳交易 的農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化運行策略 首先 構(gòu)建了農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)光伏 熱電聯(lián)產(chǎn)等碳排放核算模型 其次 以園區(qū)日運行成 本最低為目標(biāo)函數(shù) 考慮等式及不等式約束 構(gòu)建優(yōu)化調(diào)度模型 最后 以某園區(qū)農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)為研究對象對優(yōu)化模 型進(jìn)行仿真 詳細(xì)核算園區(qū)內(nèi)碳排放情況 并通過與其他農(nóng)業(yè)園區(qū)對比驗證碳模型的正確性 結(jié)果表明 該優(yōu)化調(diào)度策 略可有效降低農(nóng)業(yè)園區(qū)碳排放 實現(xiàn)碳中和 關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng) 碳排放 運行優(yōu)化調(diào)度 農(nóng)業(yè)碳中和 Modeling and Optimization of Carbon Cycle of Agricultural Energy Internet Based on enewable Energy nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull ABST ACT nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null KEYWO DS nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 中圖分類號 TM 732 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1000 7229 2022 10 0001 15 nullnullnull 10 12204nullnullnull nullnullnullnull 1000 7229 2022 10 001 0 引 言 工業(yè)革命以來 世界各國對能源需求日益增長 化石燃料被大量用于生產(chǎn)能源 導(dǎo)致社會飛速發(fā)展的 同時產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染 能源系統(tǒng)迫切需要做出 改變 減少 nullnull null 等溫室氣體排放 降低環(huán)境污染 增 大新能源比例以代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源 降低能源系統(tǒng)發(fā) 電 產(chǎn)熱等產(chǎn)能環(huán)節(jié)碳排放是實現(xiàn)碳達(dá)峰 碳中和的 重要手段 近年來 各學(xué)者對能源系統(tǒng)碳減排做了大 量研究 文獻(xiàn) null 提出了基于太陽能熱化學(xué)的分布 式功能系統(tǒng) 結(jié)果顯示集成系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能減排 優(yōu)勢 文獻(xiàn) null 提出一種考慮最優(yōu)建設(shè)時序的園區(qū) 綜合能源系統(tǒng)低碳規(guī)劃方法 通過建立碳交易模型及 含碳捕集裝置的綜合能源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 研究在不同 碳目標(biāo)約束下 最優(yōu)建設(shè)時續(xù)及容量配置 實現(xiàn)園區(qū) 低碳運行 文獻(xiàn) null 提出了一種氫能驅(qū)動下鋼鐵園 電 力 建 設(shè) 第 43 卷 nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull 區(qū)能源系統(tǒng)低碳發(fā)展模式 以低碳 綠色 環(huán)保 節(jié)能 為目標(biāo) 定量研究 綠色 氫能 工業(yè) 耦合系統(tǒng) 為碳 達(dá)峰 碳中和目標(biāo)的盡快實現(xiàn)提供了思路 文獻(xiàn) null 提出一種基于離散混合自動機(jī)的優(yōu)化模型 針對多能 耦合的綜合能源園區(qū) 計算低碳運行模式下的日前優(yōu) 化結(jié)果 提高園區(qū)機(jī)組減排能力 電力系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)樞紐 對我國能源生產(chǎn) 和消費的轉(zhuǎn)型將起到關(guān)鍵作用 null 文獻(xiàn) null 總結(jié)了 電力系統(tǒng)實現(xiàn) 雙碳 目標(biāo)的實現(xiàn)路徑 即構(gòu)建新型 電力系統(tǒng) 文獻(xiàn) null 評估了電力系統(tǒng)實現(xiàn)碳中和過 程中減排速度和節(jié)奏 電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)等關(guān)鍵問 題 進(jìn)而分析了中國電力系統(tǒng)低碳發(fā)展方向 文獻(xiàn) null 研究了火電行業(yè)碳達(dá)峰 碳中和情景預(yù)測模型 推動火電行業(yè)實現(xiàn)較低碳排放峰值 文獻(xiàn) null 研究 了 雙碳 目標(biāo)背景下電力市場改革機(jī)制 通過合理 的價格政策設(shè)計 調(diào)動發(fā)電企業(yè)減排的積極性 從需 求側(cè)影響并促使發(fā)電企業(yè)降低碳排放 文獻(xiàn) nullnull 提 出一種考慮網(wǎng)損雙向分?jǐn)偟碾娏ο到y(tǒng)碳流計算方法 精準(zhǔn)評估了新能源機(jī)組的減排貢獻(xiàn) 文獻(xiàn) nullnull 提出 了考慮碳排放流理論的風(fēng) 碳捕集 電轉(zhuǎn)氣聯(lián)合新型 中長期調(diào)度方式 通過碳排放流理論對系統(tǒng)中不同節(jié) 點的碳排放分布和強(qiáng)度進(jìn)行了定量評估 石油農(nóng)業(yè)階段 化石燃料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模 使用產(chǎn)生大量溫室氣體 使得農(nóng)業(yè)碳排放成為全球變 暖的重要因素之一 農(nóng)業(yè)碳排放在中國占總排放量 的 nullnullnull 在美國僅占 nullnull 在全球僅占 nullnullnull nullnull 這表 示減少農(nóng)業(yè)碳排放 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 對中國的影響將比對其他國家更為顯著 其 中種植業(yè)方面 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) nullnullnull 的 nullnull null 排放來源是化 肥 飼料和燃料的使用 nullnull 養(yǎng)殖業(yè)方面 保溫 通風(fēng)及 生物活動等會產(chǎn)生大量溫室氣體 造成嚴(yán)重大氣污 染 nullnull 農(nóng)村生活方面 農(nóng)村燃煤供暖 垃圾焚燒和填 埋都造成大量 nullnull null 排放 nullnull 因此 我國急需針對農(nóng) 業(yè)高碳排放問題 進(jìn)行能源供給方式的轉(zhuǎn)變 文獻(xiàn) nullnull 提出要加快農(nóng)村用能方式變革 加強(qiáng) 小水電代燃料生態(tài)保護(hù)工程建設(shè) 加快推進(jìn)新農(nóng)村電 氣化 加強(qiáng)農(nóng)村農(nóng)業(yè)生活節(jié)能減排工作 文獻(xiàn) nullnull 主張將生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn) 分布式光伏風(fēng)電等多種能 源開發(fā)方式有機(jī)結(jié)合 形成智能高效的區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò) 和能源綜合梯級利用的系統(tǒng) 滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中 能量需求的同時 減少農(nóng)業(yè)碳排放 農(nóng)業(yè)電氣化是推 動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要動力 電能替代傳統(tǒng)化石原 料 是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳減排的重要手段 nullnull 世紀(jì) nullnull 年代以來 變頻電機(jī)水泵 nullnull 靜電殺蟲除草 nullnull 等以 電能替代化石燃料供能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備在農(nóng)村廣泛 應(yīng)用 大大提高了農(nóng)業(yè)清潔化程度 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)作為能源與農(nóng)業(yè)深度耦合的產(chǎn) 物 是實現(xiàn) 雙碳 目標(biāo)的重要手段 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián) 網(wǎng)涉及農(nóng)業(yè) 能源 信息三個領(lǐng)域交叉融合 信息流對 能源流進(jìn)行控制 能源流保證農(nóng)業(yè)生理特征 nullnull 文 獻(xiàn) nullnull 分析了光伏與農(nóng)作物的爭光現(xiàn)象 建立了農(nóng) 業(yè)與能源的空間耦合模型 文獻(xiàn) nullnull 研究了農(nóng)業(yè) 氣象 能源耦合機(jī)理 介紹了三者耦合的國內(nèi)外先進(jìn) 應(yīng)用 為我國未來農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供了參考 文獻(xiàn) nullnull 介紹了農(nóng)村農(nóng)業(yè)能源發(fā)展中先進(jìn)的能源和 信息化技術(shù) 認(rèn)為通過農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè) 發(fā)展 低碳化的農(nóng)村能源 可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳中和 文獻(xiàn) nullnull 總結(jié)了農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)的安全分析技術(shù) 對農(nóng) 業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)帶來的安全問題進(jìn)行探索 保證能源 糧食雙重安全 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)已成為農(nóng)業(yè)綜合能 源體系的延伸 成為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢 nullnull 本文以園區(qū)農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)為研究對象 主要創(chuàng) 新如下 null 提出面向農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳循環(huán)的核算 方法 null 基于農(nóng)業(yè)可時移柔性負(fù)荷 以計及碳交易費 用的園區(qū)日運行成本最小為目標(biāo)函數(shù) 對農(nóng)業(yè)園區(qū)用 能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度 減少園區(qū)碳排放 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)園區(qū)碳 中和 為核算農(nóng)業(yè)園區(qū)各環(huán)節(jié)碳排放量 減少農(nóng)業(yè)園區(qū) 碳排放 本文首先明確所研究的農(nóng)業(yè)園區(qū)碳核算邊界 及內(nèi)容 其次建立能源設(shè)備及碳排放模型 電熱儲能 模型 溫室電熱負(fù)荷模型及運行優(yōu)化調(diào)度模型 最后 以園區(qū)日運行成本最低為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度仿 真 得出農(nóng)業(yè)園區(qū)各環(huán)節(jié)碳排放數(shù)據(jù) 1 研究框架 1 1 農(nóng)業(yè)園區(qū)碳核算邊界及內(nèi)容 本文以園區(qū)行政邊界為系統(tǒng)邊界 核算邊界內(nèi)的 直接碳排放 源自邊界內(nèi)活動但發(fā)生在外部的間接碳 排放及碳減排 碳吸收情況 本文研究的碳內(nèi)容包括 null 個方面 新能源碳減排 光合作用碳吸收 燃?xì)馓寂?放 購電間接碳排放 如圖 null 所示 null 光伏發(fā)電碳減排 本文因園區(qū)的光伏發(fā)電量 較小 在優(yōu)化調(diào)度后基本實現(xiàn)全部消納 故不考慮光 伏并網(wǎng)的情況 計算碳減排量時 按照消納光伏電量 通過國家核證自愿減排量 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 的中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子 進(jìn)行核算 null 植物光合作用碳吸收 植物光合作用的碳吸 收量通過當(dāng)?shù)毓庹盏葰庀髷?shù)據(jù)計算植物光合作用強(qiáng) 度 進(jìn)而計算碳吸收量 null 第 nullnull 期 牛浩森 等 可再生能源為主體的農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳循環(huán)建模與優(yōu)化 nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull 圖 1 碳核算內(nèi)容 Fig 1 Content of carbon accounting null 沼氣發(fā)電機(jī)組 熱電聯(lián)產(chǎn) nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull 機(jī)組及輔助鍋爐燃?xì)庵苯犹寂欧?該 部分的碳排放來源為天然氣 沼氣的燃燒 通過核算 機(jī)組使用的燃料量 計算燃燒所釋放的 nullnull null 量 通過 核算機(jī)組的電 熱出力 計算機(jī)組所分配的碳配額量 null 外購電力間接碳排放 該部分的碳排放不直 接來自園區(qū)內(nèi)發(fā)電所帶來的碳排放 屬于園區(qū)間接碳 排放 根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的碳排放因子進(jìn)行核算 這部分 碳排放所需配額成本由園區(qū)承擔(dān) 1 2 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)及碳循環(huán)框架 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)是將冷 熱 電 氣等多種能源組 成的綜合能源系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合 提高能源利用 效率 降低環(huán)境污染的同時實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展 本 文研究的農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳循環(huán) 是通過新能源的減 排潛力 溫室作物的光合碳吸收能力 將園區(qū)能源設(shè) 備包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組 沼氣發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的碳排放及 購電間接碳排放進(jìn)行吸收 實現(xiàn)園區(qū)碳中和的目標(biāo) 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)及碳循環(huán)框架如圖 null 所示 具體研究框架為 通過光照強(qiáng)度 溫度等天氣因 素 確定溫室作物凈光合速率 核算吸碳量 通過光照 強(qiáng)度 溫度等天氣因素 確定園區(qū)光伏發(fā)電出力情況 根據(jù)園區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)計算光伏消納量 進(jìn)而確定光伏減 碳量 在光伏出力為零或光伏出力不足以滿足電負(fù)荷 需求時 根據(jù)農(nóng)業(yè)園區(qū)電 熱負(fù)荷數(shù)據(jù) 確定沼氣機(jī)組 nullnullnull 機(jī)組及輔助鍋爐的出力情況 計算燃?xì)夂牧?進(jìn)而 計算園區(qū)內(nèi)能源設(shè)備的直接碳排放 在內(nèi)部能源設(shè)備 無法滿足園區(qū)能源需求情況下 從外界獲取能源 如外 購電力 并將這部分電力等效為園區(qū)的間接碳排放 將四部分碳內(nèi)容分別核算完成后 計算園區(qū)日碳排放 總量 結(jié)果為正則碳排放大于碳減排 為負(fù)則碳排放 小于碳減排 通過分別計算一年內(nèi)夏季 冬季 過渡季 典型日的日碳排放量 核算園區(qū)年度碳排放 2 能源設(shè)備及碳模型 農(nóng)業(yè)園區(qū)的能源設(shè)備是園區(qū)電 熱能源的主要來 源 也是園區(qū)碳排放的主要核算目標(biāo) 當(dāng)內(nèi)部能源設(shè) 備無法滿足園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)生活需要 則從外界獲取能 源 本節(jié)分別介紹了光伏發(fā)電及其碳減排模型 沼氣 發(fā)電及其碳排放模型 nullnullnull 機(jī)組及其碳排放模型以 及電網(wǎng)購電碳排放模型 null 電 力 建 設(shè) 第 43 卷 nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull 圖 2 農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)及碳循環(huán)框架 Fig 2 Agricultural energy internet and carbon cycle framework 2 1 光伏發(fā)電碳減排模型 光伏發(fā)電的輸出功率由氣象因素中的光照強(qiáng)度 和環(huán)境溫度決定 其輸出功率如式 null 所示 nullnull P nullnull P nullnullnullnull G null G null null null T null T null null 式中 P nullnull 為光伏發(fā)電裝置的輸出功率 P nullnullnullnull 為標(biāo)準(zhǔn) 測試條件下光伏發(fā)電裝置的最大輸出功率 G null 為實 際輻照強(qiáng)度 G null 為標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的輻照強(qiáng)度 null 為 功率溫度系數(shù) T null 為實際光伏發(fā)電裝置溫度 T null 為標(biāo) 準(zhǔn)測試條件下的光伏發(fā)電裝置溫度 光伏發(fā)電屬于新能源發(fā)電 其碳排放可以根據(jù)生 態(tài)環(huán)境部發(fā)布的 nullnullnullnull 年度減排項目中國區(qū)域電網(wǎng) 基準(zhǔn)線排放因子 計算 如式 null null 所示 nullnull V nullnullnullnullnull null P nullnull E null null E null nullnull E nullnullnull nullnull E nullnullnull null 式中 V nullnullnullnullnull null 為光伏發(fā)電減排量 E null 為電網(wǎng)基準(zhǔn)線排 放因子 E nullnullnull 為電量邊際排放因子 E nullnullnull 為容量邊際 排放因子 2 2 植物光合碳吸收模型 農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)的作物具有固碳作用 其碳匯是吸收 園區(qū)內(nèi) nullnull null 的重要形式 將 nullnullnull 機(jī)組 沼氣發(fā)電機(jī) 組產(chǎn)生的 nullnull null 送入溫室中供給作物進(jìn)行光合作用 不 僅可以促進(jìn)作物的生長發(fā)育還能有效降低發(fā)電帶來 的碳排放污染 對實現(xiàn)園區(qū)農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳中和具 有重要意義 本文采用的碳吸收模型如式 null null 所式 nullnull V nullnullnullnullnull null C nullnull C nullnullnull N nullnull W V L nullnull S q nullnull null q nullnull nullnullnull a C nullnull b c T d null nullnullnull e I nullnull f null 式中 q nullnull 為單位葉面積凈光合作用速率 a b c d e 和 f 是可以通過擬合實驗數(shù)據(jù)來計算的模型參數(shù) C nullnull 和 C nullnullnull 分別為溫室內(nèi)外的 nullnull null 濃度 W 為風(fēng)速影響因 子 T 為溫室溫度 I nullnull 為溫室光照強(qiáng)度 L nullnull 為葉面積指 數(shù) N nullnull 為每秒換氣次數(shù) V 為溫室大棚體積 S 為葉 面積 2 3 沼氣發(fā)電及碳排放模型 沼氣發(fā)電機(jī)組是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)可再生能源發(fā)電 的重要設(shè)備 對處理農(nóng)業(yè)廢棄物及供給電能有著重要 意義 本文假設(shè)所用沼氣中僅含有 nullnull null 和 nullnull null 其中 nullnull null 體積分?jǐn)?shù)為 nullnullnull nullnull null 體積分?jǐn)?shù)為 nullnullnull 沼氣發(fā) 電功率如式 null 所示 nullnull P nullnullnullnullnullnull V nullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull L nullnull null 式中 P nullnullnullnullnullnull 為沼氣發(fā)電功率 V nullnullnullnullnullnull 為沼氣流量 null nullnullnullnullnullnull 為沼氣發(fā)電效率 L nullnull 為沼氣熱值 如式 null 所示 L nullnull null nullnull null N nullnull null 式中 null nullnull null 為 nullnull null 在沼氣中的體積分?jǐn)?shù) N nullnull 是天然氣 的低位發(fā)熱量 沼氣發(fā)電的碳排放由沼氣池泄漏甲烷的 nullnull null 當(dāng) 量 沼氣中的 nullnull null 量及甲烷燃燒產(chǎn)生的 nullnull null 量構(gòu)成 假設(shè)沼氣泄漏量為 nullnull 沼氣發(fā)電 nullnull null 排放量如式 null nullnull 所示 nullnullnullnullnull V null V nullnullnullnullnullnull null nullnull nullnull nullnull nullnull null nullnull null null G nullnullnullnull null null null 第 nullnull 期 牛浩森 等 可再生能源為主體的農(nóng)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)碳循環(huán)建模與優(yōu)化 nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull V null V nullnullnullnullnullnull nullnull nullnull null nullnull null nullnull nullnullnull nullnull null V null V nullnullnullnullnullnull null nullnull null N nullnull C nullnullnull null O nullnullnull null nullnull nullnull nullnull V nullnullnullnullnullnullnullnullnull null V null V null V null nullnull 式中 V nullnullnullnullnullnullnullnullnull null 為沼氣發(fā)電總碳排放量 V null 為沼氣池泄 漏的甲烷的 nullnull null 當(dāng)量 V null 為沼氣中的 nullnull null 量 V null 為甲 烷燃燒產(chǎn)生的 nullnull null 量 null 為甲烷的密度 G nullnullnullnull null 為甲烷 氣體相對于 nullnull null 的全球變暖潛力 null nullnull null 為 nullnull null 在沼氣 中的體積分?jǐn)?shù) C nullnullnull null 為天然氣的單位熱值含碳量 O nullnullnull null 為天然氣的碳氧化率 本文的沼氣發(fā)電僅產(chǎn)生電力 故該機(jī)組屬于純凝 機(jī)組 其碳配額如式 nullnull 所示 nullnull A nullnullnullnullnullnull P nullnullnullnullnullnull B null F null nullnull 式中 A nullnullnullnullnullnull 為沼氣發(fā)電機(jī)組碳配額 B null 為機(jī)組所屬類 別的供電基準(zhǔn)值 F null 為機(jī)組供熱量修正系數(shù) 純凝機(jī) 組供熱量修正系數(shù)為 null 2 4 CHP 機(jī)組及碳排放模型 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組是農(nóng)業(yè)園區(qū)電能 熱能的重要來 源 通過燃?xì)廨啓C(jī) 余熱回收裝置及輔助鍋爐的配合 實現(xiàn)發(fā)電產(chǎn)熱同時進(jìn)行 其發(fā)電功率和產(chǎn)熱功率分 別如式 nullnull nullnull 所示 nullnull P nullnullnull t null k i null null i t P nullnullnull i P nullnullnull nullnullnull nullnull Q nullnullnull t null k i null null i t Q nullnullnull i Q nullnullnull nullnullnull nullnull null k i null null i t null 運行 null 停運 nullnull 式中 P nullnullnull t 為 nullnullnull 機(jī)組在 t 時刻的發(fā)電功率 Q nullnullnull t 為 nullnullnull 機(jī)組在 t 時刻的產(chǎn)熱功率 P nullnullnull i 和 Q nullnullnull i 分別為 nullnullnull 機(jī)組在第 i 個極限運行點的發(fā)電和 產(chǎn)熱功率 P nullnullnull nullnullnull 和 Q nullnullnull nullnullnull 分別為 nullnullnull 機(jī)組的最小 發(fā)電功率和最小產(chǎn)熱功率 null i t 為 nullnullnull 機(jī)組在 t 時 刻關(guān)于第 i 個極端運行點的端點系數(shù) 取值范圍為 null null k 為多面體操作區(qū)域運行極限點數(shù)量 燃?xì)?輪機(jī)天然氣耗量如式 nullnull 所示 nullnull V nullnullnull Q nullnullnull null null n