上技发布丨清华四川能源互联网研究院十大创新成果（五）

3月30日，在第七届清华—四川科技成果对接会上，清华四川能源互联网研究院首次对外发布了研究院十大创新成果。即日起，十大创新成果将在上海技术交易所平台进行推介。

成果持有单位简介

清华四川能源互联网研究院（以下简称研究院）为四川省校合作的第一个科研机构，于2016年3月正式落户四川天府新区，致力于打造能源互联网领域的人才汇聚平台、科技创新中心、产业发展高地。研究院立足成都、服务四川、连接海内外，面向清洁低碳能源、新型电力系统、能源交叉融合、能源碳中和等前沿技术与关键领域，大力推动学科交叉融合，积极开展产学研协同创新，已发展成为能源互联网领域具有引领作用的技术创新研发机构，为清华大学服务西南地区和天府新区对外开放做出了突出贡献。

成果名称

电力系统源-网-荷全环节

碳计量方法及碳表系统

研发背景

电力行业是我国煤炭消耗和碳排放最大的单一行业。实时、准确、全面的计量电力碳排放是掌握电力行业碳排放现状、挖掘电力用户碳减排潜力的基础与前提。目前，我国电力系统用电碳排放的计量方法主要采用电网平均碳排放因子法，该因子主要根据区域全年发电燃料消耗数据换算得到。我国现行的用电碳计量方法具有原理简单、易于操作等优点，但其具有以下不足：

1）难以反应碳排放因子的空间差异性。在空间尺度上，平均用电碳排放因子的最小分辨率为省级，省内不同地市、区县的用电碳排放差异无法体现。

2）难以反应碳排放因子的时间差异性。在时间尺度上，平均碳排放因子的更新周期为一年，无法反映高比例新能源接入趋势下，日益显著的碳排放因子日内波动性。

因此，面向现有方法中的不足，亟须研究能够反映碳排放因子时空差异性的碳排放计量方法，并开发相应的碳计量装置，更加实时、精细地核算电力系统碳排放，准确把握电力系统碳排放现状及排放趋势，引导电力系统上下游协同减排，加速能源电力系统低碳转型。

技术优势

● 基于碳排放流理论的电力系统全环节碳计量方法

碳排放流理论是一种基于电力潮流进行用电碳排放责任溯源的方法，其以电力潮流和发电注入碳排放为计算依据，可实现各节点碳排放因子的实时核算，根据核算得到的动态碳排放因子和用户用电量，即可计算得到用户不同时段的用电间接碳排放量。

碳排放流理论的引入能够较为容易实现碳排放因子的高时空分辨率计量。同时，碳排放流理论仅基于碳排放浓度混合这一条假设即可唯一确定全网的碳排放流，具备广泛公平性，容易使用户达成一致。

▲图：碳排放流理论示意图

● 源-网-荷全链碳表系统

碳表系统由分散设置在全网各处计量碳排放的碳表、中央服务器以及连接各碳表及中央服务器的通讯线路组成。根据安装位置与功能的不同，碳表装置可以分为：源侧碳表、网侧和荷侧碳表。源侧碳表安装在发电侧，其通过发电厂烟气传感器实时测量发电厂碳排放，或实时发电燃料消耗及燃料排放因子换算得到实时发电碳排放量；网侧碳表安装在输电网与配电网变电站以及跨省跨区电网计量关口，其通过与网侧电碳平台或其他碳表通信，实时计算系统电碳信息；荷侧碳表可直接集成在智能电表中，其采集用户用电功率信息和用户电气位置信息，根据网侧碳表信息，通过与网侧电碳平台以及其他碳表之间通信得到用电间接碳排放。

碳表系统是支撑电力系统全环节实时、精准碳排放计量技术落地应用的重要载体，其能够保障电力系统碳排放计量的计量过程与计量结果满足《联合国气候变化框架公约》提出的“可测量、可报告、可核实”原则，实现高时空分辨率的碳排放计量。

▲图：源-网-荷全链碳表示意图

应用案例

● 搭建了省级电力系统碳排放监测服务平台，构建了“全域碳计量-实时碳监测-主动碳响应”体系，相关技术已在江苏、北京、广东等省市应用，实现了省级电网分钟级、区县级实时碳排放监测。

▲图：江苏省电力能源系统碳流分析平台界面图

● 以源、网、荷全环节精准碳计量信息为基础，提出了eCarbon+碳服务品牌，可为政府、电网和用户提供碳分析、碳响应、碳优化、碳评价、碳规划等多元化碳服务。

▲图：eCarbon+多元碳服务示意图

● 实现了“源网荷”物理碳表装置的全链路部署，指导电力企业低碳用能。已在江苏常州部署了碳表系统，为试点企业提供了电力碳排放监测服务。试点企业利用碳表数据，将碳排放分摊至产品生产的各个环节，并以“碳耗码”的形式直观展现产品碳排放量，有效指导企业低碳经营，鼓励消费者绿色消费。为企业未来应对碳关税提供了基础，确保企业产品在国际市场的竞争力。

▲图：实体碳表与产品“碳耗码”示意图

获得奖项、发表的专利论文等

研究团队在电力碳计量领域已形成了一系列成果，已在IEEE Transactions on Smart Grid、中国电机工程学报、电力系统自动化等国内外权威期刊上发表相关论文20余篇，已获得相关授权中国发明专利5项，授权美国发明1项，已牵头编制并立项标准1项。研究团队研发的电力碳表系统获得2022年日内瓦发明金奖，该领域的2项关键技术入选中国电机工程学会 2021 年度“清洁低碳发电和新型电力系统”领域 30 项代表性科研成果和中国工业节能与清洁生产协会2023年度碳效领跑者示范案例。

团队简介

清华四川能源互联网研究院低碳城市能源系统研究所依托清华大学电机系智慧能源系统课题组，围绕电力系统低碳规划、电力碳计量技术以及云储能技术等领域开展理论研究与研发示范工作，相关研究成果已在江苏、北京、广东等10余个省市应用。

项目合作咨询

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低碳城市能源系统研究所