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一种基于高斯分布拟合及滚动修正的钢铁企业全流程碳排放核算方法 

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申请/专利权人:国网综合能源服务集团有限公司

摘要:本发明公开了一种基于高斯分布拟合及滚动修正的钢铁企业全流程碳排放核算方法。该方法包括以下内容:检测并收集钢铁联合企业主要生产过程烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢中所使用的原料及产物的成分数据;基于Matlab对数据库内数据进行高斯分布拟合处理并进行滚动迭代,获得物料成分含量的均值和方差;根据物料碳含量及其他物质含量的不同,计算各物料碳排放因子及其误差范围;根据各主要工序实际原料的使用量对该工序的碳排放进行计算,进而获得钢铁全工序碳排放量及其误差范围。本发明能有效克服钢铁企业生产过程二氧化碳排放计算没有针对性、波动大、较难贴合实际的问题,具备处理大量数据实测数据并实时计算碳排放量的能力。

主权项:1.一种基于高斯分布拟合及滚动修正的钢铁企业全流程碳排放核算方法,其特征在于,包括以下步骤;步骤1,针对不同生产企业流程中不同的原料配比和产物,建立有针对性的各工序原料和产物数据库,收集其成分测量数据;不同物料采集的周期可能不同,部分物料采用PGNAA技术进行实时成分测量,包括铁矿石、球团矿、烧结矿、煤粉可以进行在线成分检测,有效减少误差,同时能够快速大量获取成分信息;其他物料采取传统实验室成分分析方式,周期较长且具有一定的滞后性;为确保计算的精确性,要明确全生产流程中占据碳排放量较大的物料,尽量缩短采样周期;而碳排放因子较小、对整体碳排放量影响小的物料,采样周期可以适当延长,减小测量导致的误差;步骤2,根据采集数据构建不同工序各类原材料高斯分布拟合模型并迭代;基于Matlab平台,通过对采集数据的高斯分布拟合,获取均值和方差,其中均值作为碳排放因子计算的物料成分比例,方差用于估计碳排放计算的误差;给各类物料成分的数据集设定容量,采集数量未达到上限前均将新数据全部录入,且每次采集后根据已有数据进行正态分布拟合获得均值和方差;在采集数量达到上限后,每次采集数据后便进行迭代更新,取缔最老的数据,每次录入后同样对已有数据进行正态分布拟合,实现原料成分的迭代更新;步骤3,参考WSA方法的碳排放计算框架,采用碳物质量平衡的方法,针对不同生产过程实际物料成分计算碳排放因子,以获得更为精确的碳排放量;计算方法如下:步骤3.1:计算直接碳排放因子;直接碳排放包括含碳物质以及含碳能源的碳排放,其碳排放因子由以下公式确定: 其中,EFi为第i项的碳排放因子,单位为tCO2t;Ci为第i项的碳含量,单位为%;步骤3.2:计算间接碳排放因子;间接碳排放包括动力消耗以及部分辅料的碳排放,包括电力和制造氧气所造成的碳排放,但其碳排放地点并不在钢铁联合企业中,因此属于间接碳排放;而由于气体的制造过程大多通过消耗电力进行生产,因此,可以通过电力碳排放因子对其进行计算;根据实际用电所在区域,结合上述电力碳排放因子,可获得其余物料的间接碳排放因子,如下公式所示:EFi=EFe·Qei式中,EFi为第i项的碳排放因子,单位为tCO2t;EFe为当地电网碳排放因子,单位,tCO2MWh;Qei为单位第i件产品消耗电量,单位MWht;步骤3.3:计算抵扣碳排放因子;在碳素流模型中,进入钢铁联合企业的碳物质,一部分以二氧化碳的形式排放到环境中,另一部分以各工序的产品、副产品的形式离开钢铁联合企业或循环回收利用,包括产品烧结矿、球团矿,或是副产品各种煤气;其具体计算方式与直接碳排放因子的计算类似;步骤4,将碳排放因子带入各工序计算碳排放量;碳排放量计算公式如下:CE=∑EFidirect×Midirect+∑EFie×Mie-∑EFip×Mip其中,EFidirect以及Midirect分别表示直接碳排放因子及其对应的物质量,EFie以及Mie分别表示间接碳排放因子及其对应的物质量,EFip以及Mip分别表示抵扣碳排放因子及其对应的物质量。

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