CN107451734A - 一种电力行业减排措施环境绩效评估方法及评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力行业减排措施环境绩效评估方法及评估系统，所述系统包括数据采集系统、智能分析评估系统、数据库处理系统和终端存储显示系统。所述方法建立了电力行业减排措施环境绩效评估模型，包括减排效益评估模型和DEA效率比较模型。通过所建立的模型可以得到由减排措施所导致的减排效益以及措施间的相对效率，进而得到用以评估各减排措施的减排效率。所述方法能够对减排措施的减排效益进行量化评估，对减排效率进行直观对比，兼顾了减排效益与效率，弥补了当前评价方法的空白和不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力行业减排措施环境绩效评估方法及评估系统，属于电力技术经济技术领域。
背景技术
随着国民经济的快速发展，环境问题日渐成为人们关注和议论的焦点。电力行业是污染物排放的主要来源之一，分析电力行业的减排措施及成效能为决策者制定政策和规划提供坚实有力的依据，具有重要意义。
在文献《中国电力行业硫、氮、碳协同减排的环境经济路径分析》中，作者针对电力行业技术减排和结构减排进行了分析，然而并未开展电能替代等相关方面的减排绩效评价；专利号为CN 201610935779.5的发明专利，公开日为2017年4月26日，公开了一种计及碳交易的低碳调度与减排效益评估方法，提出了一种低碳调度方式下的减排效益评估方法，但也仅仅局限于对于低碳调度的评估。目前电力行业尚没有系统的涵盖主要减排措施的评估方法，列入评价的指标也相对较少，适用范围窄。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。
本发明要解决的技术问题之一在于建立了一种新型减排评估方法，所述方法能对电力主要的减排措施进行分析比较，将减排主要的投入产出项均列入考量，同时兼顾效益与效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电力行业减排措施环境绩效评估方法及评估系统。
下面结合图1、图2对所述电力行业减排措施环境绩效评估方法进行相关说明：
如图1所示，所述方法建立了电力行业减排措施环境绩效评估模型，包括减排效益评估模型和DEA效率比较模型，得到由减排措施所导致的减排效益以及措施间的相对效率。
所述电力行业减排措施环境绩效评估方法具体包括以下步骤：
1)所述减排效益评估模型针对待评估的电力行业减排措施建立减排效益量化模型，针对不同待评价措施选取减排相关的参数作为输入，依据评价的维度选取不同的效益指标作为输出，得到用以评估减排措施的减排效益。
2)所述DEA效率比较模型基于数据包络分析法，分别采用各减排措施中的投入以及产出作为输入与输出组成众多决策单元，利用CCR规划模型算出各减排措施的相对效率，进而得出用以评估各减排措施的减排效率。
其中，CCR规划模型的方程为：
式中，θ是评价单元DMU的有效值；ε为非阿基米德无穷小量；s‐为剩余变量；s+为松弛变量；λj为权重系数；xj0、yj0分别为被评估DMU的投入产出指标。
进一步的说，所述减排效益评估模型是选取未来电力行业主要的减排措施进行建模，所述主要的减排措施具体包括但不限于火电节能减排、发展清洁能源、推广电能替代。
进一步的说，所述减排效益评估模型是选取电力行业减排措施重要的维度作为指标，具体包括但不限于节煤、减排。
更进一步的说，所述减排效益评估模型依据选取的效益指标，针对不同措施提出了减排效益量化公式，具体如下：
A、火电节能减排措施的节煤量化公式为：
式中，ΔFi为第i年减排措施节煤量，Fi0为以基准年的单位发电煤耗计量的第i年发电煤耗量，Fi为第i年实际发电煤耗量，Gi为第i年机组装机容量，hi为第i年机组利用小时数，α0为基准年单位发电煤耗，αi为第i年单位发电煤耗。
B、火电节能减排措施的减排量化公式为：
式中，ΔEi为第i年污染物减排量，Ei0为以基准年的单位发电煤耗以及除尘效率计量的第i年污染物排放量，Ei为第i年污染物实际排放量，Aar是平均燃煤收到基灰分，ω是燃煤灰分至污染物的转化系数，η0为基准年除尘效率，ηi为第i年的除尘效率。
C、发展清洁能源的节煤量化公式为：
式中，Gj,i代表第i年第j种清洁能源的装机容量，hj,i代表第i年第j种清洁能源机组的年利用小时数。
D、发展清洁能源的减排量化公式为：
式中，e为污染物排放系数。
E、推广电能替代的节煤量化公式为：
式中，Ck,i为替代第i年第k种燃煤技术的煤炭量，共m种；Pt,i为第i年替代第t种燃油技术的燃油量，共n种；βt为第t种油折算标准煤系数；Ri为第i年电能替代总量；pi为第i年煤电发电量占比。
F、推广电能替代的减排量化公式为：
式中，fk为所替代的第k种燃煤技术中的污染物排放系数，ft为所替代的第t种燃油技术中的污染物排放系数。
进一步的说，所述DEA效率比较模型的输入端参数采用各减排措施中的投入，所述投入可根据实际情况自行增减，具体包括但不限于人力、资本以及技术。
进一步的说，所述DEA效率比较模型的输出端参数采用各减排措施中的产出，具体可采用减排效益评估模型得出的减排效益指标。
如图2所示，更进一步的说，将所述DEA效率比较模型计算所得各减排措施的不同时间段相对效率进行绘图，可方便直观地比较各措施的减排效率。
如图3所示，本发明还提供一种电力行业减排措施环境绩效评估系统，所述系统包括数据采集系统、智能分析评估系统、数据库处理系统、终端存储显示系统，所述数据采集系统通过USB接口卡与智能分析评估系统的输入端相连，所述智能分析评估系统通过数据总线与数据库处理系统相连，智能分析评估系统的输出端通过并口与终端存储显示系统相连，且数据库处理系统通过数据总线与终端存储显示系统相连。
进一步的说，所述智能分析评估系统由数据特征提取模块、减排措施环境绩效智能筛选模块、减排效益计算模块、DEA效率计算模块通过控制总线电连接组成，其中，数据特征提取模块、减排智能筛选模块通过数据总线与数据库处理系统相连；该系统具有分析所获取的评估数据，完成电力行业减排措施环境绩效评估工作，按照数据特征提取、评估方法智能筛选、减排效益计算、DEA效率计算的次序，计算电力行业减排措施环境绩效评估结果。
进一步的说，所述数据库处理系统由数据预处理方法库、减排评估特征库、减排措施环境绩效评估方法库和评估数据与评估结果库组成，其中，数据预处理方法库通过数据总线与数据特征提取模块相连，减排评估特征库和减排措施环境绩效评估方法库分别通过数据总线与减排措施环境绩效智能筛选模块相连，评估数据与评估结果库通过数据总线与终端存储显示系统相连；该系统提供方法支持，提供数据、结果的存储与管理。
更进一步的说，减排措施环境绩效评估方法库包括减排效益评估方法和DEA效率评估方法。
采用本发明提供的电力行业减排措施环境绩效评估方法带来的有益效果为：
(1)将减排效益和相对效率加以量化，可操作性好；
(2)可用于评估电力行业所有常见污染物，适用范围广；
(3)无需对指标进行无量纲化处理，简化了算法，避免了主观因素，减少误差；
(4)能够同时对多项措施的多项指标加以评估，更适用于多目标的电力行业决策；
(5)可根据需求自行增减投入产出项，可延展性和灵活性好；
(6)囊括了电力行业未来最主要的减排措施，计及减排评估最常用的投入与产出，同时兼顾了减排效益与效率，评估模型更为系统与科学。
附图说明
图1所示为电力行业减排措施环境绩效评估方法流程图；
图2所示为2007～2030年电力行业主要减排措施绩效比较示意图；
图3所示为电力行业减排措施环境绩效评估系统工作原理框图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例详细描述本发明方法的具体实施方式及效果。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
本实施例运用投入导向型的DEA模型，评价并预测比较2007～2030年我国发展清洁能源、实施电能替代、推进火电节能减排等措施的减排效率，其中又将发展清洁能源措施细分为水电、核电、风电、太阳能加以研究。
本实施例采用2007～2030年上述三项措施的投资费，并选取相关参数计算三项减排措施的PM2.5减排效益。运用CCR规划模型计算三项措施的相对效率，并绘图。
具体演算如下：
由于数据较多，只列举部分指标部分年份的数据。
表1三项措施部分年份部分数据
| 2015年 | 2020年 | 2025年 | 2030年 | |
| 发电标准煤耗(克/千瓦时) | 297.0 | 293.5 | 290.9 | 289.0 |
| 火电发电量(亿千瓦时) | 42307 | 51580 | 51000 | 51000 |
| 新增替代电量 | 1117 | 1300 | 2100 | 2400 |
| 风电发电量(亿千瓦时) | 1851 | 4389 | 4764 | 5172 |
1、清洁能源
发展清洁能源的减排量化公式为：
发展清洁能源的节煤量化公式为：
2、电能替代
推广电能替代的减排量化公式为：
推广电能替代的节煤量化公式为：
3、火电节能减排
火电节能减排措施的减排量化公式为：
火电节能减排措施的节煤量化公式为：
将表1中的数据代入上述公式可得各项措施的节煤量与减排量，加上各项费用的投资费，列表如下：
表2三项措施节能减排及投资费
4、CCR规划模型的方程为：
将表2数据代入CCR规划模型方程得效率值如表3所示：
表3三项措施效率值
| 措施 | 2015年 | 2020年 | 2025年 | 2030年 |
| 清洁能源 | 0.295 | 0.403 | 0.573 | 0.906 |
| 电能替代 | 0.574 | 0.545 | 0.557 | 0.554 |
| 节能减排 | 0.374 | 0.010 | 0.008 | 0.007 |
减排相对效率如图2所示，基于2007～2016年数据分析，火电行业节能减排措施初期效率最高，随后逐渐成下降趋势；随着风光等开发成本的不断下降，清洁能源的减排绩效也不断升高，但由于2014～2016年严重的弃风、弃光等，清洁能源的减排绩效有所下降；此外，由于电能替代的投资成本较大，使得电能替代减排绩效相对较低。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (10)
1.一种电力行业减排措施环境绩效评估方法，其特征在于，所述方法建立了电力行业减排措施环境绩效评估模型，包括减排效益评估模型和DEA效率比较模型，得到由减排措施所导致的减排效益以及措施间的相对效率；
具体包括以下步骤：
1)所述减排效益评估模型针对待评估的电力行业减排措施建立减排效益量化模型，针对不同待评价措施选取减排相关的参数作为输入，依据评价的维度选取不同的效益指标作为输出，得到用以评估减排措施的减排效益；
2)所述DEA效率比较模型基于数据包络分析法，分别采用各减排措施中的投入以及产出作为输入与输出组成众多决策单元，利用CCR规划模型算出各减排措施的相对效率；
其中，CCR规划模型的方程为：
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式中，θ是评价单元DMU的有效值；ε为非阿基米德无穷小量；s-为剩余变量；s+为松弛变量；λj为权重系数；xj0、yj0分别为被评估DMU的投入产出指标。
2.根据权利要求1所述的电力行业减排措施环境绩效评估方法，其特征在于，所述减排效益评估模型中的减排措施至少包括火电节能减排、发展清洁能源和推广电能替代。
3.根据权利要求2所述的电力行业减排措施环境绩效评估方法，其特征在于，所述减排效益评估模型具有多维指标，至少包括节煤和减排。
4.根据权利要求3所述的电力行业减排措施环境绩效评估方法，其特征在于，所述减排效益评估模型依据选取的效益指标，针对不同措施提出了减排效益量化公式，具体如下：
A、火电节能减排措施的节煤量化公式为：
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式中，ΔFi为第i年减排措施节煤量，Fi0为以基准年的单位发电煤耗计量的第i年发电煤耗量，Fi为第i年实际发电煤耗量，Gi为第i年机组装机容量，hi为第i年机组利用小时数，α0为基准年单位发电煤耗，αi为第i年单位发电煤耗；
B、火电节能减排措施的减排量化公式为：
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式中，ΔEi为第i年污染物减排量，Ei0为以基准年的单位发电煤耗以及除尘效率计量的第i年污染物排放量，Ei为第i年污染物实际排放量，Aar是平均燃煤收到基灰分，ω是燃煤灰分至污染物的转化系数，η0为基准年除尘效率，ηi为第i年的除尘效率；
C、发展清洁能源的节煤量化公式为：
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F、推广电能替代的减排量化公式为：
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式中，fk为所替代的第k种燃煤技术中的污染物排放系数，ft为所替代的第t种燃油技术中的污染物排放系数。
5.根据权利要求1所述的电力行业减排措施环境绩效评估方法，其特征在于，所述DEA效率比较模型的输入端参数采用各减排措施中的投入，至少包括人力、资本以及技术。
6.根据权利要求5所述的电力行业减排措施环境绩效评估方法，其特征在于，所述DEA效率比较模型的输出端参数采用各减排措施中的产出，具体采用减排效益评估模型得出的减排效益指标。
7.一种电力行业减排措施环境绩效评估系统，其特征在于，包括数据采集系统、智能分析评估系统、数据库处理系统、终端存储显示系统，所述数据采集系统通过USB接口卡与智能分析评估系统的输入端相连，所述智能分析评估系统通过数据总线与数据库处理系统相连，智能分析评估系统的输出端通过并口与终端存储显示系统相连，且数据库处理系统通过数据总线与终端存储显示系统相连。
8.根据权利要求7所述的一种电力行业减排措施环境绩效评估系统，其特征在于，所述智能分析评估系统由数据特征提取模块、减排措施环境绩效智能筛选模块、减排效益计算模块、DEA效率计算模块通过控制总线电连接组成，其中，数据特征提取模块、减排智能筛选模块通过数据总线与数据库处理系统相连；该系统具有分析所获取的评估数据，完成电力行业减排措施环境绩效评估工作，按照数据特征提取、评估方法智能筛选、减排效益计算、DEA效率计算的次序，计算电力行业减排措施环境绩效评估结果。
9.根据权利要求7所述的一种电力行业减排措施环境绩效评估系统，其特征在于，所述数据库处理系统由数据预处理方法库、减排评估特征库、减排措施环境绩效评估方法库和评估数据与评估结果库组成，其中，数据预处理方法库通过数据总线与数据特征提取模块相连，减排评估特征库和减排措施环境绩效评估方法库分别通过数据总线与减排措施环境绩效智能筛选模块相连，评估数据与评估结果库通过数据总线与终端存储显示系统相连；该系统提供方法支持，提供数据、结果的存储与管理。
10.根据权利要求9所述的一种电力行业减排措施环境绩效评估系统，其特征在于，减排措施环境绩效评估方法库包括减排效益评估方法和DEA效率评估方法。
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| CN201710643816.XA CN107451734A (zh) | 2017-07-31 | 2017-07-31 | 一种电力行业减排措施环境绩效评估方法及评估系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2017
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