基于碳达峰路径匹配碳中和路径并评估碳预算量的方法与流程

1.本发明涉及一种基于碳达峰路径匹配碳中和路径并评估碳预算量的方法，属于能源环境市场调控技术领域。


背景技术：

2.目前，在碳达峰、碳中和目标确定后，全国碳市场的八大行业已纳入或即将纳入碳减排的重要行业，八大行业作为碳市场的主要参与者，研究各行业主体碳排放，根据其近期碳排放量合理预估其远期碳中和曲线具有重要研究意义。
3.在这种背景下，研究八大行业碳排放量及碳预算量，为政策制定者提供合理的数据支撑，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于碳达峰路径匹配碳中和路径并评估碳预算量的方法。
5.技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于碳达峰路径匹配碳中和路径并评估碳预算量的方法，包括以下步骤：
7.步骤1：导入碳达峰路径q
p
。
8.步骤2：将导入碳达峰路径的碳排放量进行排序，得到最大值，可得对应的达峰年份t
p
，碳排放峰值为碳达峰路径的起点年为ts，终点年为te。
9.步骤3：建立碳中和路径函数模型，其函数式为：q
t
＝q0(1+at)e-bt
，单位为亿吨二氧化碳。
10.式中，a代表一次函数的增长率，0≤a《1，无量纲；
11.b代表指数函数的衰减率，0≤b《1，无量纲；
12.q
t
代表碳中和路径起点年后第t年的碳排放量，单位为亿吨二氧化碳；
13.q0即q
t＝0
，代表碳达峰路径起点年的碳排放量，单位为亿吨二氧化碳；
14.t表示当前年份与起点年的年份差，无量纲；
15.步骤4：选择q0、q、a、b中任意三个参数描述碳中和路径函数模型，其中，q代表碳中和路径全时间段总碳排放预算量，确定碳中和路径三个参数初值、取值范围及搜索步长。
16.步骤5：按照搜索步长在参数取值范围内遍历所有q0、q、a、b中任意三个参数的组合，并根据q0、q、a、b中任意三个参数的组合，得到所有碳中和路径，以碳达峰路径所覆盖年份的碳排放量与碳中和路径相应年份的碳排放量偏离度最小为原则，匹配最佳碳中和路径。
17.步骤6：将最佳碳中和路径中每一年碳排放量q
t
累加，即为该碳中和路径的最佳碳预算量q
′
。
18.作为优选方案，所述q最大值为t+1倍t为碳中和终点年，q初值为搜索步长为q0除以t+1；a最大值为1，a初值为0，搜索步长为0.001。
19.作为优选方案，
20.作为优选方案，偏离度的计算公式为
21.作为优选方案，参数q、a、q0、b之间关系的计算公式如下：
[0022][0023]
作为优选方案，所述步骤5的具体步骤如下：
[0024]
步骤5-1：根据q0、q、a初值得到初始碳中和路径，根据更新后的q、a，得到碳中和路径，并确定该碳中和路径达峰年份及碳排放峰值。
[0025]
步骤5-2：判断该碳中和路径的达峰年份与导入的碳达峰路径是否相同。若相同，则计算该碳中和路径与导入的碳达峰路径的偏离度；若不相同，则判断是否达到a上限。
[0026]
步骤5-3：若偏离度小于上一条碳中和路径，则保存该碳中和路径为最佳匹配路径，否则判断是否达到a上限。
[0027]
步骤5-4：若达到a上限，则继续判断是否达到q上限，否则，a增加一个搜索步长，继续步骤5-1。
[0028]
步骤5-5：若达到q上限，则输出最佳碳中和匹配路径，否则，q增加一个搜索步长，继续步骤5-1。
[0029]
有益效果：本发明提供的一种基于碳达峰路径匹配碳中和路径并评估碳预算量的方法，基于给定的碳达峰路径，建立碳中和路径函数模型，匹配碳中和路径，并评估碳中和路径的碳预算量，为有制定自身碳达峰碳中和战略的政府、园区、企业等主体在宏观层面评估诊断双碳目标的实现提供依据。
附图说明
[0030]
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
[0031]
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
[0032]
如图1所示，一种基于碳达峰路径匹配碳中和路径并评估碳预算量的方法，包括以下步骤：
[0033]
步骤1：导入碳达峰路径q
p
。
[0034]
步骤2：将导入碳达峰路径的碳排放量进行冒泡比较，得到最大值，可得对应的达峰年份t
p
，碳排放峰值为碳达峰路径的起点年为ts，终点年为te。
[0035]
步骤3：建立碳中和路径函数模型，其函数式为：q
t
＝q0(1+at)e-bt
，单位为亿吨二氧化碳。
[0036]
式中，a代表一次函数的增长率，0≤a《1，无量纲；
[0037]
b代表指数函数的衰减率，0≤b《1，无量纲；
[0038]qt
代表碳中和路径起点年后第t年的碳排放量，单位为亿吨二氧化碳；
[0039]
q0即q
t＝0
，代表碳达峰路径起点年的碳排放量，单位为亿吨二氧化碳；
[0040]
t表示当前年份与起点年的年份差，无量纲；
[0041]
令q代表碳中和路径全时间段总碳排放预算量，单位为亿吨二氧化碳，有t＝ts＝0时为起点年，t＝t时为终点年。若按连续函数进行积分，可得进一步求解可得因此，q0、q、a、b四个参数中任意选择三个即可描述一条碳中和路径，本专利中选择q0、q、a三个参数描述碳中和路径。
[0042]
步骤4：确定碳中和路径参数初值、取值范围及搜索步长，具体过程为，q最大值(记为q
max
)为t+1倍初值(记为q0)为搜索步长(记为q
step
)为q0除以t+1后并保留小数点后第一位有效数字，a最大值(记为a
max
)为1，初值(记为a0)为0，搜索步长(记为a
step
)为0.001。
[0043]
步骤5：按照搜索步长在参数取值范围内遍历所有q0、q、a三个参数的组合，并根据q0、q、a三个参数的组合，得到所有碳中和路径，以碳达峰路径所覆盖年份的碳排放量与碳中和路径相应年份的碳排放量偏离度最小为原则，匹配最佳碳中和路径。
[0044]
步骤5-1：根据q0、q、a初值得到初始碳中和路径，根据更新后的q、a，得到碳中和路径，并确定该碳中和路径达峰年份及碳排放峰值。为便于区分，用上角标i表示第i条碳中和路径。
[0045]
步骤5-2：判断该碳中和路径的达峰年份与导入的碳达峰路径是否相同。若相同，则计算该碳中和路径与导入的碳达峰路径的偏离度；若不相同，则判断是否达到a上限。偏离度的计算为
[0046]
步骤5-3：若偏离度小于上一条碳中和路径，则保存该碳中和路径为最佳匹配路径，否则判断是否达到a上限。
[0047]
步骤5-4：若达到a上限，则继续判断是否达到q上限，否则，a增加一个搜索步长，继续步骤5-1。
[0048]
步骤5-5：若达到q上限，则输出最佳碳中和匹配路径，否则，q增加一个搜索步长，继续步骤5-1。
[0049]
步骤6：将最佳碳中和路径中每一年碳排放量q
t
累加，即为该碳中和路径的最佳碳预算量q
′
，公式为：
[0050]
为了进一步说明上述方法，举以下实例：
[0051]
步骤1：导入碳达峰路径q
p
，具体数值如表1所示。
[0052]
表1碳达峰路径
[0053][0054]
步骤2：将导入碳达峰路径的碳排放量进行冒泡比较，得到碳排放峰值
亿吨二氧化碳，达峰年份t
p
＝2027年。
[0055]
步骤3：建立碳中和路径函数模型，其函数式为：q
t
＝q0(1+at)e-bt
，单位为亿吨二氧化碳。
[0056]
式中，a代表一次函数的增长率，0≤a《1，无量纲；
[0057]
b代表指数函数的衰减率，0≤b《1，无量纲；
[0058]
q0即q
t＝0
，代表碳达峰路径起点年的碳排放量，单位为亿吨二氧化碳。由表1知，q0＝0.13218亿吨二氧化碳；
[0059]
t表示当前年份与起点年的年份差，无量纲；
[0060]
令q代表碳中和路径全时间段总碳排放预算量，单位为亿吨二氧化碳，有t＝ts＝0时为起点年2020年，t＝t时为终点年2060年，即t＝40。若按连续函数进行积分，可得数进行积分，可得进一步求解可得因此，q0、q、a、b四个参数中任意选择三个即可描述一条碳中和路径，本专利中选择q0、q、a三个参数描述碳中和路径。
[0061]
步骤4：确定碳中和路径参数初值、取值范围及搜索步长，具体过程为，q最大值(记为q
max
)为t+1倍即即亿吨二氧化碳，初值(记为q0)为即亿二氧化碳，搜索步长(记为q
step
)为q0除以t+1后并保留小数点后第一位有效数字，即亿吨二氧化碳，a最大值(记为a
max
)为1，初值(记为a0)为0.001，搜索步长(记为a
step
)为0.001。
[0062]
步骤5：按照搜索步长在参数取值范围内遍历所有组合，以碳达峰路径所覆盖年份(2020年至2030年)的碳排放量与碳中和路径相应年份(2020年至2030年)的碳排放量偏离度最小为原则，匹配最佳碳中和路径。
[0063]
步骤5-1：根据q0、q、a初值得到初始碳中和路径，并确定该碳中和路径达峰年份及碳排放峰值。为便于区分，用上角标i表示第i条碳中和路径。初始碳中和路径为该路径在2020年至2030年无达峰；
[0064]
步骤5-2：判断该碳中和路径的达峰年份与导入的碳达峰路径是否相同。若相同，则计算该碳中和路径与导入的碳达峰路径的偏离度；若不相同，则判断是否达到a上限。偏离度的计算为初始碳中和路径达峰年份与导入的碳达峰路径不同，此时a未达到上限；
[0065]
步骤5-3：若达到a上限，则继续判断是否达到q上限，否则，a增加一个搜索步长，继续步骤5-1。此时q未达到上限，a增加一个搜索步长，即a1＝a0+a
step
＝0.001；
[0066]
步骤5-4：更新后的碳中和路径为4：更新后的碳中和路径为该路径在2020年至2030年无达峰；
[0067]
步骤5-5：判断该碳中和路径的达峰年份与导入的碳达峰路径是否相同。若相同，则计算该碳中和路径与导入的碳达峰路径的偏离度；若不相同，则判断是否达到a上限。偏离度的计算为更新后的碳中和路径达峰年份与导入的碳达峰路径不同，此时a未达到上限；
[0068]
步骤5-6：若达到a上限，则继续判断是否达到q上限，否则，a增加一个搜索步长，继续步骤5-1。此时q未达到上限，a增加一个搜索步长，即a2＝a1+a
step
＝0.002；
[0069]
步骤5-7：继续步骤5-1至步骤5-3直到碳中和路径的达峰年份与导入的碳达峰路径相同，计算偏离度此时q＝5.53亿吨二氧化碳，a＝0.131。
[0070]
步骤6：将碳中和路径中每一年碳排放量q
t
累加即为该碳中和路径的碳预算量q，公式为：亿吨二氧化碳。
[0071]
上述方法基于给定的碳达峰路径，建立碳中和路径函数模型，匹配碳中和路径，并评估碳中和路径的碳预算量，为有制定自身碳达峰碳中和战略的政府、园区、企业等主体在宏观层面评估诊断双碳目标的实现提供依据。
[0072]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。