跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價方法及裝置與流程

2023-11-09 22:13:17 5

本發明涉及環境影響評價技術，具體的講是一種跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價方法及裝置。

背景技術：

我國的燃煤發電機組大量布局在京津冀、長三角、珠三角等經濟發達區域，燃煤機組在發電的過程中排放大量的空氣汙染物，嚴重超過了這些區域的大氣環境容量，導致這些地區霧霾天氣頻發。而與此同時，廣大的西部地區煤炭資源富集、大氣環境容量更大，因此，迫切需要進行跨區域的能源和資源的優化配置。

特高壓跨區域輸電技術正是實現能源資源優化配置，改善區域霧霾天氣的有效手段。特高壓跨區域輸工程，可以減少受端區域燃煤發電機組，減少大氣汙染物的排放，從而減少受端區域霧霾天氣，這是目前國家灰霾治理工作的共識。

現有技術中由於相關研究工作的缺乏，急需開發一種特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾影響的評價方法。

技術實現要素：

為對特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾的影響進行評價，本發明提供了一種跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價方法，用於對特高壓跨區輸電工程對受端區域大氣霧霾的影響進行評價，包括：

根據受端區域各電源點機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到受端區域內各電源點作為虛擬電源點；

根據遠方電源點的機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到遠方電源點；

根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單；所述的基本信息包括：電源點的發電機機組容量、鍋爐類型、燃煤化學成分數據、煙氣治理設備的運行參數；

根據所述遠方電源點的排放清單、虛擬電源點的排放清單以及大氣霧霾影響計算模型生成評價結果。

本發明一實施方式中，所述的受端區域電源點包括：受端區域已有電源點或待增加電源點；其中，所述的待增加電源點包括：受端區域規劃中電源點、在建的電源點以及已核准的電源點。

本發明一實施方式中，所述的根據受端區域各電源點機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到受端區域內各電源點作為虛擬電源點還包括：

將待增加電源點設置在對受端區域大氣霧霾產生最不利影響的地理位置。

本發明一實施方式中，所述根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單包括：

根據統計數據確定發電量與電源點的排放清單、排放清單中各汙染物的排放量的比例關係；

根據所述比例關係確定排放清單。

本發明一實施方式中，所述根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單包括：

根據電源點發電機組的排放標準數據確定排放清單。

本發明一實施方式中，所述根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單包括：

根據燃煤電廠汙染物排放模型確定排放清單。

同時，本發明還一種跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價裝置，用於對特高壓跨區輸電工程對受端區域大氣霧霾的影響進行評價，裝置包括：

虛擬電源點構建分配模塊，用於根據受端區域各電源點機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到受端區域內各電源點作為虛擬電源點；

遠方電源點電量分配模塊，用於根據遠方電源點的機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到遠方電源點；

排放清單確定模塊，用於根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單；所述的基本信息包括：電源點的發電機機組容量、鍋爐類型、燃煤化學成分數據、煙氣治理設備的運行參數；

模型評價模塊，用於根據所述遠方電源點的排放清單、虛擬電源點的排放清單以及大氣霧霾影響計算模型生成評價結果。

本發明一實施方式中，所述的受端區域電源點包括：受端區域已有電源點或待增加電源點，所述的待增加電源點包括：受端區域規劃中電源點、在建的電源點以及已核准的電源點。

本發明一實施方式中，所述排放清單確定模塊包括：

比例確定單元，用於根據統計數據確定發電量與電源點的排放清單、排放清單中各汙染物的排放量的比例關係；

清單確定單元，用於根據所述比例關係確定排放清單。

本發明一實施方式中，所述排放清單確定模塊還根據電源點發電機組的排放標準數據確定排放清單；或根據燃煤電廠汙染物排放模型確定排放清單。

本發明解決了特高壓輸電工程對大氣霧霾影響的定量評價問題，具有全面、準確和直觀的優點，適用於評價不同類型、不同容量、不同區域的特高壓工程。

為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例公開的特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾影響的評價方法的示意圖；

圖2為本發明公開的跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價方法的流程圖；

圖3為本發明公開的跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價裝置的結構框圖；

圖4為本發明實施例中對大氣霧霾進行評價的流程示意圖；

圖5為本發明實施方式中通過印痕分析法確定選定地區最不利的氣象條件通道示意圖；

圖6為本發明一實施方式中的評價結果示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明提供一種特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾影響的評價方法，從圖1中方式一可以看出，特高壓輸電工程將遠方能源基地的清潔電能輸送到受端區域；若沒有特高壓輸電工程，受端區域所需電能就由本地區電源點產生，如圖1中方式二所示，本地區電源點在產生電能的同時，也會產生大氣汙染物，導致受端區域霧霾天氣的產生。

如圖2所示，為本發明提供一種跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價方法的流程圖，該方法用於對特高壓跨區輸電工程對受端區域大氣霧霾的影響進行評價，包括：

步驟s101，根據受端區域各電源點機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到受端區域內各電源點作為虛擬電源點；

步驟s102，根據遠方電源點的機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到遠方電源點；

步驟s103，根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單；所述基本信息包括：電源點的發電機機組容量、鍋爐類型、燃煤化學成分數據、煙氣治理設備的運行參數；

步驟s104，根據遠方電源點的排放清單、虛擬電源點的排放清單以及大氣霧霾影響計算模型生成評價結果。

本發明的評價方法，其基本思路如下：

1.特高壓跨區域輸電工程外送至受端區域總電量δe1等於受端地區電源中心新增發電量δe2；

2.特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾的減少，相當於受端地區電源中心新增虛擬電源點帶來的大氣霧霾影響，扣除遠方電源中心電源點排放汙染物對受端地區的大氣霧霾影響。

為評價特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾的影響，本發明實施例提供一種特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾影響的評價方法。包括：排放清單編制子系統、大氣環境影響計算子系統、結果展示系統，包括以下步驟：

步驟(1)，在受端區域，根據不同的情景模式，構建虛擬電源點，將特高壓跨區域輸電工程輸入受端地區的總電量分配到虛擬電源點；將特高壓跨區域輸電工程輸入受端地區的總電量，根據特高壓配套工程—遠方電源中心的各電源點機組容量大小，按比例分配到遠方電源點。

步驟(2)，將虛擬電源點和遠方電源點分配得到的電量、電源點的基本信息，按照不同的排放清單計算方法，編制出虛擬電源點排放清單和遠方電源點排放清單；

虛擬電源點和遠方電源點的基本信息，包括發電機組容量、鍋爐類型、燃煤化學成分、煙氣治理設施與系統的設計和運行參數(除塵設施、脫硫設施、脫硝設施、超低排放設施)；

排放清單中包括的汙染物種類，為電源點生產電能過程中產生的與大氣霧霾相關的汙染物，包括煙氣總顆粒物濃度(tsp)、可吸入pm10、pm2.5、二氧化硫(so2)、氮氧化物(nox)、有機碳(oc)、黑炭(bc)、co、揮發性有機物(vocs)、氨；

步驟(3)，選擇一組受端區域虛擬電源點排放清單和一組遠方電源點排放清單，輸入大氣霧霾影響計算模型，得到在對應情景模式和排放清單計算方法下，特高壓工程對受端地區大氣霧霾影響的評價結果。

本發明實施例中的大氣霧霾影響計算模型包括：適用於對區域大氣中pm2.5進行模擬預測，包括wrf-chem模型、calpuff模型、多尺度空氣品質模型(model-3/camq)、大氣化學傳輸模式camx模型中的一種或多種；

步驟(4)，將評價結果以數值、圖片和實時動畫的結果進行展示。

本發明實施例中裡評價結果的展示形式中，數字形式包括pm2.5的日均、月均、年度濃度值，圖片形式包括受端區域地理圖與pm2.5濃度值的圖形顯示，動態圖形為pm2.5濃度在受端地區時間與空間上的變化圖。

上述的步驟(1)中，構建虛擬電源點的情景模式包括：

情景一：以受端區域現有的電源點為基礎，將特高壓輸入的電量，按照各發電廠機組容量的大小，按比例分配到現有電源點，作為現有電源點的虛擬新增發電量；

情景二：在受端區域虛擬新建電源點，虛擬的電源點主要包括受端區域內規劃中的、已核准的、在建的電源點，以及電源點相應的容量；將特高壓輸入的電量，按照虛擬新建電源點機組容量的大小，按比例分配特高壓輸入的電量；

情景三：將情景2中虛擬電源點設置在對受端區域大氣霧霾產生最不利影響的地理位置。

步驟(2)中編制出虛擬電源點排放清單和遠方電源點排放清單的方法包括：

方法一：根據區域內已投運電源點的實際排放量及發電量，計算電源點汙染物的排放績效，根據輸入的電量，計算排放清單；

方法二：根據電源點所執行的排放標準，以及國家環保部頒布的排放績效，計算排放清單；

方法三：根據燃煤電廠大氣汙染物排放模型計算排放清單。

同時，本發明還提供一種跨區域輸電工程對大氣霧霾影響的評價裝置，用於對特高壓跨區輸電工程對受端區域大氣霧霾的影響進行評價，如圖3所示，包括：

虛擬電源點構建分配模塊301，用於根據受端區域各電源點機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到受端區域內各電源點作為虛擬電源點；

遠方電源點電量分配模塊302，用於根據遠方電源點的機組容量將特高壓跨區輸入的電量分配到遠方電源點；

排放清單確定模塊303，用於根據虛擬電源點和遠方電源點的基本信息分別確定遠方電源點的排放清單和所述虛擬電源點的排放清單；所述的基本信息包括：電源點的發電機機組容量、鍋爐類型、燃煤化學成分數據、煙氣治理設備的運行參數；

模型評價模塊304，用於根據所述遠方電源點的排放清單、虛擬電源點的排放清單以及大氣霧霾影響計算模型生成評價結果。

本發明一實施方式中，所述排放清單確定模塊包括：

比例確定單元，用於根據統計數據確定發電量與電源點的排放清單、排放清單中各汙染物的排放量的比例關係；

清單確定單元，用於根據所述比例關係確定排放清單。

本發明一實施方式中，所述排放清單確定模塊還根據電源點發電機組的排放標準數據確定排放清單；或根據燃煤電廠汙染物排放模型確定排放清單。

本發明公開的裝置解決問題的原理與前述方法的實現相似，不再贅述。

本發明能夠全面、準確、定量評價特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾的影響，適用於不同地區、不同等級與類型的特高壓工程。

下面結合具體的實施方式對本發明實施例做進一步詳細說明。

圖4為本發明實施例中對大氣霧霾進行評價的流程示意圖。

本實施例為評價內蒙a地—京津冀b地1000千伏特高壓工程對受端地區京津冀b大氣霧霾的影響。

步驟1：內蒙a地—京津冀b地1000千伏特高壓工程計劃年外送京津冀b地電量350億千瓦時；按照不同的情景在京津冀b地構建虛擬電源點，將外送電量分配至虛擬電源點，本發明實施例中按照以下三種情景模式進行分配：

情景一：以受端區域現有的電源點為基礎，依據特高壓輸入的電量及現有電源點的分布、容量、年發電量情況，各廠按照相應比例增加特高壓輸入的電量。京津冀b地已投運機組25臺，將350億千瓦時外送電量根據25臺機組的裝機容量大小按比例進行分配，作為25臺機組的虛擬新增年發電量。

情景二：假設特高壓輸入的電量，虛擬新建電源點，包括受端區域內規劃中的、已核准的、在建的電源點，以及電源點相應的容量，將特高壓輸入的電量，按照裝機容量大小分配相應的發電負荷。京津冀b地及周邊地區在建、已核准的電源點共8臺機組，將350億千瓦時外送電量根據8臺機組的裝機容量大小按比例進行分配，作為8臺機組的虛擬新增年發電量。

情景三：為考察極端條件下本地電源點對區域的環境影響，即綜合考慮氣象、地形地貌等條件，將虛擬的電源點設置在對受端區域影響最大的位置，考察其對區域環境的影響。該情景下主要通過印痕分析法，確定選定地區最不利的氣象條件通道，如圖5所示(圖中1、2、3、4為印痕分析法確定的氣象條件敏感區，在這些地區增加排放對北京地區造成的影響最大)。將京津冀b地及周邊地區在建、已核准的電源點共8臺機組，虛擬建設在這些最不利氣象通道中，將350億千瓦時外送電量根據8臺機組的裝機容量大小按比例進行分配，作為8臺機組的虛擬新增年發電量。

將特高壓工程外送電量，按照該特高壓工程配建的遠方電源中心內蒙a地各電源點機組容量大小，按比例分配各發電機組。

步驟2：編制虛擬電源點和遠方電源點的汙染物排放清單，根據電源點對大氣環境質量影響模型的計算要求，排放清單中包括的汙染物信息為總顆粒物濃度(tsp)、pm10、pm2.5、二氧化硫(so2)、氮氧化物(nox)、有機碳(oc)、黑炭(bc)、co、揮發性有機物(vocs)。按照以下三種方法編制電源點的排放清單。

方法一：根據區域內現有電廠的汙染物實際排放情況計算排放清單。統計過去一年中受端區域電源點的發電量，以及排放清單中各汙染物的排放量，得到發電量與汙染物排放量之間的比例關係。根據這一比例關係，計算電源點新增虛擬電量產生的汙染物排放量。

方法二：依據發電機組所執行的排放標準，電源點產生煙氣汙染物在不超過排放標準的前提下,按照汙染物的排放績效計算排放量。

方法三：根據已建立的燃煤電廠大氣汙染物排放模型，計算相應的汙染物排放量，得到排放清單。

受端區域虛擬電源點，按照上述三種計算方法，結合上述三種情景，得到9份虛擬排放清單，遠方電源中心按照上述三種計算方法，得到3份排放清單。

步驟3：分別選擇一份虛擬電源點的一份虛擬排放清單，以及遠方電源點的排放清單，將各虛擬電源點和遠方電源點的地理信息、所在區域的氣象信息輸入wrf-chem計算模型，得到內蒙a地—京津冀b地1000千伏特高壓工程對京津冀b地大氣霧霾的影響。

步驟4：:將影響結果以數值、圖表和動畫圖的結果展示，如圖6所示為北京南部增加兩個虛擬電廠導致該地區pm2.5濃度的增加量。

本發明提供一種特高壓跨區域輸電工程對受端地區大氣霧霾影響的評價方法及裝置，解決了特高壓輸電工程對大氣霧霾影響的定量評價問題，具有全面、準確和直觀的優點，適用於評價不同類型、不同容量、不同區域的特高壓工程。

本領域內的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本申請可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本申請可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。

本申請是參照根據本申請實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

本發明中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。