本發明屬于碳中和路徑規劃，特別涉及一種碳中和路徑規劃方法及系統。

背景技術：

1、鋼鐵加工企業通過不同的加工工藝，如鑄造、軋制、鍛造、擠壓等，將鋼鐵原材料轉化為各種工業和民用產品。企業對于實現碳中和路徑的關注逐漸提高。

2、然而現有技術方案研究需要企業提供未來每年明確的減排目標進行減排技術選型，無法僅根據最終碳中和目標選擇合適減排場景。且該類企業受限于場地以及資金的影響，企業無法僅憑碳減排技術實現碳中和，需要通過購買碳信用等抵消無法依靠技術減排實現零排放的碳排放量。如何選取合適的減排技術方案以及平衡減排設施與外購碳信用投入成為一個問題。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明提出了一種碳中和路徑規劃方法及系統，幫助企業根據自身碳中和目標進行碳減排技術選型以及路徑規劃。

2、為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

3、一種碳中和路徑規劃方法，包括以下步驟：

4、確定目標企業第一碳排放場景的第一碳排放量；所述第一碳排放場景為未采用減碳措施的碳排放場景；

5、確定目標企業第二碳排放場景的第二碳排放量；所述第二碳排放場景為采用減碳措施的碳排放場景；所述減碳措施包括光伏、風電、電動運輸、電動汽車充電站和森林碳匯量；

6、構建碳減排路徑規劃模型，具體為以碳減排路徑總成本最小為目標函數，采用第一碳排放量、第二碳排放量和外購碳信用量確定碳減排的約束條件；通過對碳減排路徑規劃模型求解得到減碳最優開始建設時間，最優年建設量和最優年外購碳信用量。

7、進一步的，所述確定目標企業第一碳排放場景的第一碳排放量的方法為：

8、根據目標企業提供的當年的碳排放數據，采用插值方式估計第一碳排放量；或者根據根據目標企業提供的歷史碳排放數據和規劃目標，通過預測模型預測出第一碳排放量。

9、進一步的，光伏年減排量的計算方法為：

10、c光伏i＝t光伏×光伏裝機容量i×ef光伏；

11、其中，c光伏i為第i年的光伏年減排量；t光伏為光伏等效利用小時數；光伏裝機容量i為第i年的光伏裝機量；ef光伏為光伏co2排放因子；

12、風電年減排量的計算方法為：

13、c風電i＝t風電×風電裝機容量i×ef風電；

14、其中，c風電i為第i年的風電年減排量；t風電為風電等效利用小時數；風電裝機容量i為第i年的風電裝機量；ef風電為風電co2排放因子。

15、進一步的，電動運輸車減排量的計算方法為：

16、c電動運輸車i＝c電動運輸車基準i-c電動運輸車項目i；

17、其中，c電動運輸車i為為第i年電動運輸車減排量；c電動運輸車基準i為為第i年電動運輸車基準線碳排放量；c電動運輸車項目i為第i年電動運輸車項目碳排放量；

18、c電動運輸車基準i＝sfc*ddi*ef*ir1i*ni*10-3；

19、其中，sfc為基準線車輛類型燃料消耗率；ddi為第i年項目車輛年平均行駛距離；ef為基準線車輛化石燃料消耗的排放因子；ir1i為第i年電動運輸車技術改進因子；ni為第i年項目車輛運營數量；

20、c電動運輸車項目i＝sec*ef電/(1-tdl)*10-3*ddi*ni；

21、其中，sec為項目車輛每公里的電力消耗率；ef電為電網碳排放因子；tdl為提供電力的技術傳輸與分配的平均損失。

22、進一步的，電動汽車充電站的計算方法為：

23、c充電站i＝c充電站基準i-c充電站項目i；

24、c充電站基準i＝sfcfuel/sfcelec*eci*ef汽油*ir2i；

25、c充電站項目i＝eci*ef電*(1+tdl)；

26、其中，c充電站基準i為第i年充電站基準線總排放量；sfcfuel為基準線車輛的單位里程油耗值；sfcelec為基準線車輛的單位里程電耗值；eci為第i年充電站車輛的充電量；ef汽油為汽油碳排放因子；ir2i為第i年充電站技術改進因子。

27、進一步的，森林碳匯量的計算方法為：

28、

29、其中，為第i年第j樹種的生物質碳儲量；為第i年第j樹種的生物量，為第i年第j樹種的生物量中含碳率；

30、

31、其中，fj(dbhi,j,hi,j)為第i年第j樹種的測樹因子胸徑dbh、樹高h轉化為地上生物量的回歸方程；為第i年第j樹種的根徑比；為第i年第j樹種的株數；為第j樹種的面積；dbhi,j為第i年第j樹種的胸徑；hi,j為第i年第j樹種的樹高。

32、進一步的，所述目標函數表示為：

33、

34、其中，cost_total表示碳減排路徑總成本；cost_coni,z表示第i年第z種減碳情景的修建花費；cost_runi,z表示第i年第z種減碳情景的運營花費；cost_cci表示第i年外購碳信用花費。

35、進一步的，所述約束條件表示為：

36、第一碳排放量＝第二碳排放量+外購碳信用量。

37、進一步的，通過對碳減排路徑規劃模型求解得到減碳最優開始建設時間，最優年建設量和最優年外購碳信用量的過程包括：

38、設定最優開始建設時間初始值，最優年建設量初始值和最優年外購碳信用量初始值，通過不斷地迭代求解得到使目標函數減排路徑總成本最小的減碳最優開始建設時間，最優年建設量和最優年外購碳信用量組合。

39、本發明還提出了一種碳中和路徑規劃系統，包括：第一確定模塊、第二確定模塊和規劃模塊；

40、所述第一確定模塊用于確定目標企業第一碳排放場景的第一碳排放量；所述第一碳排放場景為未采用減碳措施的碳排放場景；

41、所述第二確定模塊用于確定目標企業第二碳排放場景的第二碳排放量；所述第二碳排放場景為采用減碳措施的碳排放場景；所述減碳措施包括光伏、風電、電動運輸、電動汽車充電站和森林碳匯量；

42、所述規劃模塊用于構建碳減排路徑規劃模型，具體為以碳減排路徑總成本最小為目標函數，采用第一碳排放量、第二碳排放量和外購碳信用量確定碳減排的約束條件；通過對碳減排路徑規劃模型求解得到減碳最優開始建設時間，最優年建設量和最優年外購碳信用量。

43、
技術實現要素：
中提供的效果僅僅是實施例的效果，而不是發明所有的全部效果，上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點或有益效果：

44、本發明提出了一種碳中和路徑規劃方法及系統，該方法包括以下步驟：確定目標企業第一碳排放場景的第一碳排放量；所述第一碳排放場景為未采用減碳措施的碳排放場景；確定目標企業第二碳排放場景的第二碳排放量；所述第二碳排放場景為采用減碳措施的碳排放場景；所述減碳措施包括光伏、風電、電動運輸、電動汽車充電站和森林碳匯量；構建碳減排路徑規劃模型，具體為以碳減排路徑總成本最小為目標函數，采用第一碳排放量、第二碳排放量和外購碳信用量確定碳減排的約束條件；通過對碳減排路徑規劃模型求解得到減碳最優開始建設時間，最優年建設量和最優年外購碳信用量。基于一種碳中和路徑規劃方法，還提出了一種碳中和路徑規劃系統。本發明幫助企業根據自身碳中和目標進行碳減排技術選型以及路徑規劃，同時針對無法通過減排技術實現碳中和的問題將外購碳信用納入目標函數，通過規劃求解實現以最小投入實現碳中和的目標的方案，為企業碳減排決策提供幫助。