基于GDIM-TAPIO模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法与流程

本发明涉及电力碳排放领域，更具体地说，涉及一种基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法。

背景技术：

1、近年来，全球极端天气出现频率越来越高，减少以co2为主的温室气体的排放以及应对气候变化成为全球的优先事项。与此相对应的，作为全球第一大电力消费国，电力在中国的能源消费与碳排放中占据重要地位。中国不同区域的发展状况、资源禀赋等存在差异，故而亟需根据典型发电区域的碳排放特征，因地制宜地探索各区域电力行业的碳减排路径并制定绿色低碳发展策略。

2、要完成节能减排，实现绿色低碳发展，首先需要识别驱动碳排放变化的关键因素，考虑各因素之间在形式上的相互依赖性且同时考虑所有绝对因素和相对因素的影响，并对各因素的作用机制和贡献度进行深入分析。

3、降低电力消费对化石能源的消耗，实现碳排放与电力产出的脱钩是电力行业“双碳”目标实现的基础。在识别电力行业碳排放关键因素后，相应的解耦分析也十分关键，这有助于协调电力产出与碳减排的关系。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其解决了电力行业碳排放因素变化、碳排放与电力产出之间的脱钩弹性难以量化的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，包括以下步骤：

3、s1、导入数据：导入电力行业的碳排放、能源消耗和电力产出数据作为基准变量；

4、s2、基础分析：基于导入的某地区电力行业碳排放、能源消耗和电力产出数据，核算出以年为单位的时期内所述地区的碳排放及影响碳排放变化的绝对因素和相对因素，所述绝地因素为能源消耗和电力产出，所述相对因素为碳排放因子、能源强度和碳强度；

5、s3、计算进阶：一方面利用五因素的gdim模型，计算影响碳排放变化的驱动因素对所述地区电力行业以年为单位的时期内碳排放变化的贡献程度，另一方面在gdim模型分解结果的基础上，基于tapio模型，测算区域内碳排放与电力产出在一段时期内的脱钩弹性与脱钩状态；

6、s4、输出结果：基于gdim模型得到碳排放的连续年份分解结果与阶段分解结果，基于tapio算法量化碳排放与电力产出之间的脱钩弹性状况及脱钩关系，实现电力行业发展与碳排放控制的协同优化。

7、按上述方案，所述步骤s3中，基于gdim的碳排放因素分解模型，包括碳排放因素分解和碳排放解耦两部分：所述碳排放因素分解界定绝对因素与相对因素之间的关系，绝对因素与相对因素之间的非线性关系，量化绝对因素与相对因素对碳排放变化的贡献率。

8、按上述方案，包括以下内容：改进五因素gdim模型，构建5×2雅可比矩阵和5×5单位矩阵，选取能源消耗和电力产出作为基准变量，以量化分析影响区域电力行业碳排放的驱动因素，

9、gdim因素分解公式如下：

10、

11、即：

12、

13、式中，eit和pit为两个绝对因素，和为三个相对因素，五个变量的具体定义及其效应详见表1；

14、表1分解分析中五个因素的定义和效应

15、

16、简化计算，设c(x)表示函数梯度，则列梯度向量表示为：

17、

18、得到公式(4)所示的雅可比矩阵φx：

19、

20、雅可比矩阵φx由所有的一阶偏导数构成，φx代表每个因素对碳排放的边际影响，假设矩阵中各列向量线性无关，则有：

21、

22、其中，为广义逆矩阵。vaninsky在指数分解里加入方程φ(x)＝0作为约束条件，则目标函数可以变为：

23、

24、δc[x|φ]代表最终分解变化结果，l代表时间跨度，i代表五阶单位矩阵，通过构建上述五因素gdim模型，将co2的排放动态分解并归结为两个绝对因素和三个相对因素。

25、按上述方案，所述tapio脱钩指数模型基于脱钩指数反应变量间的脱钩关系，可有效提高脱钩模型测度的准确性。

26、按上述方案，所述电力行业的碳排放脱钩为指碳排放与电力产出之间的关系不断减弱甚至逐步消失的过程，根据tapio脱钩模型构建区域内碳排放与电力产出的脱钩关系模型，

27、基于tapio脱钩模型的碳排放解耦公式如下：

28、

29、

30、δp＝pit-pit-1                                (9)

31、式中，dc,p为电力产出与碳排放的脱钩弹性；cit-1为基期碳排放量，cit为现期碳排放量；pit-1为基期电力产出,pit为现期电力产出；δc为现值与基期碳排放量的差值；δp为现值与基期电力产出的差值。

32、按上述方案，电力行业在t年消耗i燃料所导致的二氧化碳量cit通过式(10)得到:

33、cit＝eit·fic·oi·m     (10)

34、式中，eit表示电力行业在t年消耗i燃料的值；fic表示i类燃料的碳排放因子；oi表示i类燃料的碳氧化百分数；m＝44/12，表示二氧化碳的分子质量与碳原子质量的比值。

35、实施本发明的基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，具有以下有益效果：

36、本发明可用于科学核定电力行业碳排放的驱动因素，解决碳排放与电力产出之间的脱钩弹性难以量化的问题，在电力行业碳排放现状的基础上，利用gdim模型得到区域电力行业碳排放的驱动因素，有效量化各驱动因素对区域电力行业碳排放变化的贡献。本发明提出tapio脱钩指数模型，从碳排放与电力产出之间的关系视角，逐年分析了电力产出与碳排放之间的脱钩弹性状态，能够有效地解决数据的敏感性问题，科学指导电力行业制定碳减排政策。

技术特征：

1.一种基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其特征在于，所述步骤s3中，基于gdim的碳排放因素分解模型，包括碳排放因素分解和碳排放解耦两部分：所述碳排放因素分解界定绝对因素与相对因素之间的关系，绝对因素与相对因素之间的非线性关系，量化绝对因素与相对因素对碳排放变化的贡献率。

3.根据权利要求2所述的基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其特征在于，包括以下内容：改进五因素gdim模型，构建5×2雅可比矩阵和5×5单位矩阵，选取能源消耗和电力产出作为基准变量，以量化分析影响区域电力行业碳排放的驱动因素，

4.根据权利要求1所述的基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其特征在于，所述tapio脱钩指数模型基于脱钩指数反应变量间的脱钩关系。

5.根据权利要求4所述的基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其特征在于，所述电力行业的碳排放脱钩为指碳排放与电力产出之间的关系不断减弱甚至逐步消失的过程，根据tapio脱钩模型构建区域内碳排放与电力产出的脱钩关系模型，

6.根据权利要求5所述的基于gdim分解法和tapio脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，其特征在于，电力行业在t年消耗i燃料所导致的二氧化碳量cit通过式(10)得到:

技术总结
本发明涉及一种基于GDIM分解法和TAPIO脱钩模型的电力行业碳排放与电力产出的脱钩方法，包括以下步骤：S1、导入数据：导入电力行业的碳排放、能源消耗和电力产出数据作为基准变量；S2、基础分析：核算出以年为单位的时期内所述地区的碳排放及影响碳排放变化的绝对因素和相对因素，所述绝地因素为能源消耗和电力产出，所述相对因素为碳排放因子、能源强度和碳强度；S3、计算进阶：基于Tapio模型，测算区域内碳排放与电力产出在一段时期内的脱钩弹性与脱钩状态；S4、输出结果：实现电力行业发展与碳排放控制的协同优化。本发明可用于科学核定电力行业碳排放的驱动因素，解决了电力行业碳排放因素变化、碳排放与电力产出之间的脱钩弹性难以量化的问题。

技术研发人员：刘沆,刘庆,贺瑞,李丰,饶娆,罗开颜,宋宗耘,周树鹏
受保护的技术使用者：电力规划设计总院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17