碳计量表的技术突破：让电力碳排放计量更精准高效

在众多行业中，电力行业碳排放在能源行业碳排放中占比较高，其碳排放数据的精确统计意义重大。

近期，中国电力科学研究院有限公司联合国网山东、浙江电力和设备生产厂家研发的电碳计量设备及系统通过了中国仪器仪表学会组织的成果鉴定。

该成果让电力碳排放一目了然，为企业制订更科学的降碳措施提供了有力支持，而其中的碳计量表更是成为碳排放统计的关键设备。

电碳计量：解锁电能与碳排放的关联

电能计量早已遍及千家万户，人们对其十分熟悉，它能让用户清晰了解使用了多少电。但电碳计量却是个相对陌生的概念，它可让用户知晓使用电能时产生了多少碳排放。

电碳计量设备及系统由电碳计量算法、电碳表、电碳计量系统组成，主要用于计量用户电碳排放因子、电碳排放量。其方案架构包括计量器具层、采集终端层、系统层和可视化平台，各层相互协作，共同完成电碳计量的复杂任务。

1.   计量器具层：数据采集的根基 

计量器具层是电碳计量设备及系统的基础部分，负责采集各种相关数据，其重要性不言而喻。这一层包括发电侧二氧化碳监测设备和遍布电网各节点的电能表、电碳表。

发电侧二氧化碳监测设备精准监测发电过程中产生的二氧化碳相关数据，而电能表和电碳表则分别对电能和电碳相关数据进行采集，这些数据是后续计算和分析的原始依据。

2.   采集终端层：数据交互的桥梁 

采集终端层依托现有用电信息采集系统中部署的发电、电网、用户侧采集终端采集本节点相关计量数据。它如同一个忙碌的信使，将采集到的数据上传至用电信息采集主站，同时从主站接收本时段其他节点相关计量数据，并下传至电碳表，从而实现电碳表间的数据交互。

为确保数据传输稳定、高效，采集终端层采用高速电力线载波、双模通信等先进技术，保障数据在传输过程中的准确性和及时性。

3.   系统层：数据处理的中枢 

系统层依托用电信息采集主站搭建电碳计量系统，是整个设备及系统的数据处理核心。在这里，各节点电力碳排放因子同步进行计算，并将计算结果与电碳表计算结果比对，以保证计算的准确性。

同时，系统层还承担着电碳计量数据的分析、存储等重要任务，对海量的数据进行梳理和管理，为后续的决策和应用提供支持。

4.   可视化平台：用户操作的窗口 

可视化平台为用户提供可视化的操作界面，极大地方便了用户。用户可以通过这个平台轻松查看电碳排放数据、报表和分析结果，还能进行系统设置和管理等操作。

可视化平台包含电脑端软件界面和手机 APP 等移动应用界面，满足了不同用户在不同场景下的使用需求，让用户能够随时随地掌握电碳排放情况。 

实时计算电碳排放因子：电碳计量的核心要点 

电能的碳排放在发电时产生，可以看作 “附着” 在电能上，由发电厂向用户传输，每一千瓦时电 “附着” 的碳排放被称作电碳排放因子。

由于火力发电一般会有不同的化石燃烧源，各个燃烧源单位含碳量不尽相同，因此电碳排放因子复杂多变。并且，电能经电网传输至用户的过程中，电碳排放因子也会随着时间而变化，所以电碳计量的关键是实时计算电碳排放因子。

电碳计量依托实时计量的发电厂碳排放量和电网中的电能量进行计算，从发电厂一步步推导出电碳排放因子，再依据 “实时用电数据 × 电碳排放因子 = 碳排放量” 公式，得到用户用电时对应的电碳排放量，实现从发、用电量到其对应碳排放量的过程测算。

电碳计量设备及系统基于电网拓扑和用电信息采集系统采集电能计量数据，根据电碳计量算法逐级计算出各节点电碳排放量，相关数据通过电碳表展示。

具体而言，电碳计量设备及系统的功能丰富多样，包括实时数据采集、电碳排放计算与分析、数据存储与管理、报表生成与展示。

在发电侧，通过安装在排放源处的监测设备精确采集二氧化碳的浓度、流速及排放环境的温度、湿度等参数，在电网侧和用户侧实时采集电能量；依据采集到的数据，结合相关计算模型和算法，准确计算出电碳排放量，并深入分析数据，发现碳排放趋势、变化规律及不同排放源的贡献度等；安全存储采集和计算得到的电碳排放数据，建立数据库，分类管理数据；根据需求自动生成电碳排放的日报表、月报表、年报表等，以图表方式直观展示电碳排放数据和分析结果，让用户对数据一目了然。

电碳计量设备及系统：优势显著，应用广泛 

电碳计量设备及系统具有制造成本可控、安装部署灵活、计算采集高频等突出特点。

电碳计量系统依托用电信息采集系统部署，实现电碳排放量与电能量同器计量，这一巧妙的设计不仅降低了电碳表和电碳计量系统的制造成本，还避免了基础数据重复采集，可谓一举两得。

此前，电碳计量算法均基于矩阵式集中计算架构，当面对新型电力系统海量分布式节点时，将面临超高阶矩阵求解，需要很高的算力成本。

而电碳计量设备及系统采用的电碳计量算法基于分布式架构，将超高阶矩阵求解变为分布式协同计算，对算力需求降低了两个数量级。

这一创新使得系统可每十五分钟更新一次电碳排放因子，支撑企业和政府更加精细地掌握电碳排放情况，增强对能源生产、流通和消费的全过程管理；同时，也能服务企业采用更加节能、低碳的生产工艺，助力企业实现绿色转型。

目前，电碳计量设备及系统已在浙江衢州市、安徽怀远县和山东威海市文登区、聊城市高唐县等地广泛应用，并取得了显著成效。

在浙江衢州，某企业试点应用电碳计量设备及系统后，当地政府依据记录的周期电碳排放因子将该企业纳入政府 “碳账户” 绿色优质企业，企业优先获得银行绿色贷款，实现扩大再生产。

在安徽怀远县，电碳计量系统可视化界面直观呈现企业各环节的电碳排放量，为企业提供碳减排建议，助力企业精准减排。

在山东，有4871座35千伏及以上电压等级变电站接入了电碳计量系统，实现了变电站 96 点电碳因子计算及台区级电碳因子计算，为企业提供精准电碳排放画像，帮助企业更好地了解自身碳排放情况，制定针对性的减排策略。

碳计量表作为电碳计量设备及系统中的关键一环，在 “双碳” 目标实施过程中发挥着不可替代的作用。

随着技术的不断进步和应用的持续推广，电碳计量设备及系统将为我国的碳减排事业提供更加强有力的支持，助力我国早日实现 “双碳” 目标，迈向绿色、可持续发展的未来。 

对表计企业而言，应紧抓 “双碳” 机遇，加大电碳计量核心技术研发，尤其是提升碳计量表的精度与稳定性。

同时，需控制生产成本，推动设备标准化、模块化生产，适配不同场景安装需求。加强与电网企业、科研机构合作，参与试点项目积累经验，还可拓展数据增值服务，为用户提供定制化碳管理方案，在行业竞争中占据先机。

（本文主要内容源于：国家电网报/电工仪器仪表生产力促进中心，原文题目：计量电力碳排放有了新助手，经环球表计补充编辑后成文）

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