本发明涉及消费者间接碳排放的，尤其涉及一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法。
背景技术：
1、在全球气候变化和环境问题日益严峻的背景下，减少温室气体排放、推动低碳发展已成为全球共识。作为温室气体排放的主要来源之一，消费者的间接碳排放不容忽视。消费者的间接碳排放是指消费者在购买和使用商品及服务过程中，由于供应链和生产过程所产生的温室气体排放。这些排放往往隐藏在商品和服务的背后，不易被消费者直接感知和计算。然而，随着消费模式的多样化和复杂化，消费者间接碳排放的比重逐渐增大，成为温室气体排放的重要来源之一。因此，准确计算和管理消费者间接碳排放，对于实现低碳发展目标具有重要意义。
2、碳流追踪技术是一种用于量化和评估特定活动、产品或组织在其生命周期内产生的温室气体排放量的方法。该方法通过对产品或服务从原材料采集、生产、运输、使用到废弃处理的全生命周期进行分析，计算其碳排放量。随着大数据和物联网技术的不断发展，碳流追踪技术逐渐成熟并应用于多个领域。在电力、交通、建筑等行业，碳流追踪技术已成为评估碳排放量和制定减排策略的重要手段。然而，考虑到不同用户用电行为的时空特征，以及电力系统复杂的网络约束，电力消费的间接碳排放很难精确测量，因此有必要基于碳排放流(cef)对此展开研究，而现有技术并没有cef追踪计算间接碳排放方法反映不同用电行为的时空特征，碳流追踪的结果并不准确。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，利用节点感抗矩阵和实时发电碳排放来计算用户侧的间接碳排放，为评估碳排放量和制定减排策略奠定了研究基础；能更好地反映不同用电行为的时空特征；适用于存在环网拓扑结构的情况，计算结果更加准确。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、本发明是一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，包括如下步骤：
4、步骤一，获取火力发电机参数、风力发电机参数，对火力发电机参数、风力发电机参数中包含缺失值的输出功率数据进行牛顿插值法插补；
5、步骤二，根据cef的可加性，构造cef追踪框架；
6、步骤三，用有向图分析电力系统，研究源与荷之间的功率传递；
7、步骤四，通过网络拓扑参数，建立基于电路理论的cef追踪方法；
8、步骤五，进行cef追踪并比较cef追踪结果，并分析消费者间接碳排放强度。
9、进一步地，所述步骤一具体包括以下步骤：
10、建立电力系统，系统中的火力发电机和风力发电机连接到流入节点，消费者用户连接到流出节点，对于相对较小的、局部的电力系统，电压等级选为10kv；从相关资料中查找火力、风力发电机的参数，并获取它们的输出功率数据；由于发电机的输出功率数据存在缺失，用牛顿插值法进行空缺值填补，牛顿插值多项式的基本形式如下式所示：
11、nn(x)＝f(x0)+f[x0,x1]·(x-x0)
12、+f[x0,x1,x2]·(x-x0)(x-x1)
13、+f[x0,x1,x2,x3]·(x-x0)(x-x1)(x-x2)…；
14、式中xi表示时间，f(x0)表示在x0时刻发电机的输出功率，f[x0,x1,…,xk]为对应输出功率数据的k阶差商，具体形式如下式所示：
15、
16、通过数据插补实现发电机功率数据缺失值的填充，从而得到相对完整的发电机的输出功率数据。
17、进一步地，所述步骤二具体包括以下步骤：
18、每个时期能源消耗的间接碳排放量等于在此期间注入负荷的cef总量；获得发电侧的cef与需求侧的对应关系，测量出负荷的间接碳排放；根据cef的可加性，需求侧的cef可以看作是不同部分的总和，每个部分都来自发电侧的一个碳排放源；
19、设有m个流入节点连接发电机，n个流出节点连接负荷；对动态碳排放因子进行计算，所述动态碳排放因子是基于单位功率输出的线性函数，反映发电机发电功率的动态变化；需要根据各类型发电机组的发电权重比，对同一节点的各类型发电机组的碳排放因子进行归一化处理，然后再进行计算；cef与发电机注入的有功功率输出pm之间的关系可以表示为：
20、cefin＝em·pm；
21、式中pm为流入节点的有功功率注入向量，cefin为流入节点的cef注入向量，em为发电机对应的动态碳排放因子对角矩阵；
22、cef与潮流相连，cef与潮流具有相同的分布，流出节点的cef向量cefout计算为：
23、cefout＝αm·cefin；
24、αm为流入节点对流出节点的贡献矩阵。
25、进一步地，所述步骤三具体包括以下步骤：
26、在电力系统的有向图中，用点表示电力系统节点，弧表示电力系统中的线路、变压器或支路，弧方向表示支路上的潮流方向；在一个电网中寻找两个分支之间的分支链，即是在一个有向图中寻找两个指定的有向弧之间的有向路径；对于有l个节点的有向图，节点之间的邻接关系用邻接矩阵d来描述；d＝dij是一个n阶的方阵，其行和列对应于节点，其中节点i为节点j的上游节点，每个元素定义如下：
27、
28、根据搜索方法搜索源负载之间的分支链。
29、进一步地，所述搜索方法采用广度优先搜索算法，包括以下步骤：从起始节点向外层辐射搜索，访问与起始节点相邻的所有节点，逐层向外层搜索，直到找到目标节点。
30、进一步地，所述步骤四具体如下：
31、节点有功功率注入与节点相位角的关系可以表述如下：
32、
33、其中，pm为流入节点的有功功率注入向量，pn为流出节点的有功功率提取向量，bmm、bmn、bnm、bnn为节点感抗矩阵的分解，代表了流入节点m与流出节点n对应支路的感抗，其中节点感抗矩阵是基于直流潮流模型，忽略了传输线路的并联导纳和电导得来的，θm和θn分别表示流入节点和流出节点的相位角向量；
34、cef追踪方法的关键目标是表示pm与pn之间的关系，则还有：
35、pn＝φnθn；
36、其中φn可由下式计算出：
37、
38、其中，和是pn和θn的第i个元素，由于以负方向流出节点，所以φn中的所有元素都是负的；
39、在定义了φn后，可以通过变量替换的方法推导出cef公式，与用电量对应的间接碳排放可表示为：
40、cefn＝(bnm+bnn(-(bnn-φn)-1bnm))(bmm+bmn(-(bnn-φn)-1bnm))-1empm其中em代
41、表与发电机对应的碳排放因子的对角线矩阵。
42、进一步地，所述步骤五具体如下：
43、进一步地，使用cef跟踪法电力系统进行追踪，比较不同消费者用电量对应的间接碳排放，一是基于电路理论的方法，二是传统的基于比例共享原理的cef跟踪方法，三是广泛采用的固定排放因子法，验证基于电路方法的优越性。对于消费者的间接碳排放强度，它与消费者的位置和消费周期相关，与风力发电机距离越近的消费者，间接碳排放强度越低。风力发电机产生的绿色电力占消费者总用电量的很大一部分，这部分绿色电力上的cef近似为零，因此离风力发电机最近的消费者的消费行为对总碳排放的贡献很小。此外，风力发电量随时间发生变化，导致不同消费者的间接碳排放强度在不同时期也存在波动。这表明，该方法能显示间接碳排放的时空特征。
44、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
45、本发明提出了一种基于电路理论分析的cef追踪方法，利用节点感抗矩阵和实时发电碳排放来计算用户侧的间接碳排放，为评估碳排放量和制定减排策略奠定了研究基础。该方法能更好地揭示用户用电量与发电侧碳排放量之间的关系，将提出的方法与比例分摊法和平均碳排放系数法进行比较，该方法有很大的优越性，所提出的cef跟踪法能更好地反映不同用电行为的时空特征。此外，所提出的方法适用于存在环网拓扑结构的情况，计算结果更加准确。
1.一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，所述步骤二具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，所述搜索方法采用广度优先搜索算法，包括以下步骤：从起始节点向外层辐射搜索，访问与起始节点相邻的所有节点，逐层向外层搜索，直到找到目标节点。
6.根据权利要求1所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，所述步骤四具体如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，所述步骤五具体如下：使用cef跟踪法电力系统进行追踪，比较不同消费者用电量对应的间接碳排放。
8.根据权利要求6所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，比较不同消费者用电量对应的间接碳排放具体为基于电路理论的方法进行。
9.根据权利要求6所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，比较不同消费者用电量对应的间接碳排放具体为基于比例共享原理的cef跟踪方法进行。
10.根据权利要求6所述的一种基于电路理论分析的cef追踪计算间接碳排放方法，其特征在于，比较不同消费者用电量对应的间接碳排放具体为固定排放因子法进行。
