本發(fā)明屬于碳排放分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于光電參數(shù)的道路照明碳排放分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)夂蜃兓铜h(huán)境保護(hù)的重視，能源消耗和碳排放成為各國政府和企業(yè)關(guān)注的重要問題。在這一背景下，照明系統(tǒng)作為城市能源消耗的重要組成部分，其能耗和碳排放問題日益成為關(guān)注焦點(diǎn)，碳排放分析成為對(duì)城市能源消耗和環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估和管理的重要手段?，F(xiàn)有方法只考慮照明設(shè)備的基本參數(shù)，而未考慮其他因素對(duì)能耗和碳排放的影響，如環(huán)境光照情況、氣候條件等，從而影響了分析結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性；道路照明系統(tǒng)所需要的能源主要來源于電能，對(duì)道路照明的碳排放計(jì)算與碳排放特征依賴于道路照明系統(tǒng)的能耗計(jì)算，由于道路照明系統(tǒng)分布較為廣闊分散，道路照明的設(shè)置會(huì)隨道路不同時(shí)期交通量的變化而變化，具有不確定性的特點(diǎn)，采集的設(shè)備數(shù)據(jù)精確度低下；傳統(tǒng)的道路照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)多參考相似工程案例和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，難以保證在規(guī)范要求之下，使照明布燈參數(shù)做到最優(yōu)，增加了不必要的照明能耗；道路照明設(shè)備的實(shí)際使用時(shí)長與末端設(shè)備的更新?lián)Q代情況也難以精確估計(jì)，導(dǎo)致能耗計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況偏離，從而影響能源管理及碳資產(chǎn)管理人員對(duì)能源的調(diào)配分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于光電參數(shù)的道路照明碳排放分析方法及系統(tǒng)；

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于光電參數(shù)的道路照明碳排放分析方法，包括：

4、s1：預(yù)設(shè)道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域，在所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)采集道路照明設(shè)備的光電參數(shù)，所述光電參數(shù)包括照明設(shè)備中單個(gè)燈具的光通量、運(yùn)行時(shí)長；

5、s2：根據(jù)所述道路照明設(shè)備的能源來源設(shè)置碳排放系數(shù)，根據(jù)所述光電參數(shù)計(jì)算所述道路照明設(shè)備的區(qū)域碳排放系數(shù)；

6、s3：通過所述區(qū)域碳排放系數(shù)和所述道路照明設(shè)備的位置信息構(gòu)建碳排放分析模型，根據(jù)所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域的碳排放限額和所述碳排放分析模型中照明設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度分析得到減排優(yōu)化結(jié)果；

7、s4：根據(jù)所述減排優(yōu)化結(jié)果調(diào)節(jié)道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)的對(duì)應(yīng)的道路照明設(shè)備的啟動(dòng)功率和運(yùn)行時(shí)間。

8、具體地，所述光電參數(shù)測量方式為：在所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)測量位置，在所述測量位置設(shè)置光照度計(jì)，通過所述光照度計(jì)獲取照度，并根據(jù)所述照度計(jì)算所述道路照明碳排放區(qū)域內(nèi)照明設(shè)備的區(qū)域光通量。

9、具體地，所述區(qū)域光通量計(jì)算方法為：

10、根據(jù)所述道路照明設(shè)備位置和所述測量位置構(gòu)建光源模型，將所述道路照明設(shè)備作為朗伯光源，通過所述光源模型計(jì)算所述道路照明設(shè)備在所述測量位置的照度分布，計(jì)算公式為：

11、

12、其中，(x,y,z)為測量位置測量面的坐標(biāo)，(x0,y0,z0)為照明設(shè)備的幾何中心點(diǎn)坐標(biāo)，e(x,y,z)為照明設(shè)備在測量位置測量面上的照度，z為測量位置與道路照明設(shè)備間的距離，m為照明設(shè)備的發(fā)光特性系數(shù)，lled為照明設(shè)備的輻射亮度，aled為照明設(shè)備的發(fā)光面積；

13、統(tǒng)計(jì)所述測量位置測量的照度，并通過所述測量位置測量的照度與所述照明設(shè)備的照明面積計(jì)算得到對(duì)應(yīng)所述照明設(shè)備的光通量。

14、具體地，所述碳排放系數(shù)計(jì)算方法為：

15、s201：根據(jù)所述光電參數(shù)計(jì)算所述道路照明設(shè)備的能耗量，計(jì)算公式為：

16、

17、其中，e為能耗量，n為碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)照明設(shè)備總數(shù)，i為照明設(shè)備計(jì)數(shù)，ηi為照明設(shè)備中單個(gè)燈具的光效，li為照明設(shè)備的光通量，ti為照明設(shè)備的所述運(yùn)行時(shí)長，numi為燈具數(shù)量；

18、s202：根據(jù)所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域的地區(qū)能源分布信息確定供電區(qū)域，根據(jù)所述能耗量和所述供電區(qū)域的燃料效率和輸電損耗得到區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電量；

19、s203：獲取區(qū)域能源平衡表，通過區(qū)域能源平衡表中的電力輸送損失統(tǒng)計(jì)量和道路照明終端消費(fèi)量計(jì)算所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域的線損比率，計(jì)算公式為：λe＝eloss/(ef+eloss)，其中，λe為線損比率，eloss為電力輸送損失量，ef為道路照明終端消費(fèi)量；

20、s204：根據(jù)電網(wǎng)的總發(fā)電量和對(duì)應(yīng)的總碳排放量計(jì)算所述區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電量對(duì)應(yīng)的碳排放量，通過地區(qū)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)信息獲取區(qū)域電網(wǎng)間的電能交換信息，通過所述區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電量對(duì)應(yīng)的碳排放量和所述電能交換信息以及所述線損比率計(jì)算所述碳排放計(jì)算區(qū)域的碳排放系數(shù)，計(jì)算公式為：

21、

22、其中，ee為碳排放計(jì)算區(qū)域的碳排放系數(shù)，ce為區(qū)域發(fā)電碳排放總量，ei為區(qū)域發(fā)電量，j為區(qū)域電網(wǎng)計(jì)數(shù)，n為發(fā)生電能交換的區(qū)域電網(wǎng)總量，eij.out為碳排放計(jì)算區(qū)域的區(qū)域電網(wǎng)i向區(qū)域電網(wǎng)j的電力輸出量，eij.in為碳排放計(jì)算區(qū)域的區(qū)域電網(wǎng)i由區(qū)域電網(wǎng)j的電力輸入量，λe為線損比率。

23、具體地，所述碳排放分析模型的運(yùn)行過程為：

24、將所述道路照明設(shè)備設(shè)為邊緣節(jié)點(diǎn)，通過區(qū)域電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的支路碳流密度計(jì)算所述邊緣節(jié)點(diǎn)的碳排放流；

25、根據(jù)所述邊緣節(jié)點(diǎn)的碳排放流和所述道路照明設(shè)備的輸出功率限額構(gòu)建邊緣節(jié)點(diǎn)碳排放約束，根據(jù)所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域的碳排放限額和照明管理分區(qū)的照明基本需求構(gòu)建區(qū)域碳排放約束；

26、以最小化碳排放成本構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對(duì)邊緣節(jié)點(diǎn)的功率和運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)賦值得到優(yōu)化目標(biāo)集合，提取所述優(yōu)化目標(biāo)集合中所述邊緣節(jié)點(diǎn)的碳排放流小于所述邊緣節(jié)點(diǎn)碳排放約束和所述區(qū)域碳排放約束的功率和運(yùn)行時(shí)間的線性組合，通過所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)計(jì)算所述線性組合的碳排放成本，將所述碳排放成本中最小值對(duì)應(yīng)的邊緣節(jié)點(diǎn)的功率和運(yùn)行時(shí)間作為減排優(yōu)化結(jié)果。

27、所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以所述邊緣節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的功率和運(yùn)行時(shí)長為控制變量，表達(dá)式為：f(w，t)＝ee(e(w，t))，其中，f(w,t)為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)計(jì)算的碳排放成本，e(w,t)為照明設(shè)備功率和運(yùn)行時(shí)長對(duì)應(yīng)的能耗量，ee為對(duì)應(yīng)的區(qū)域碳排放系數(shù)；所述支路碳流密度為所述邊緣節(jié)點(diǎn)的碳排放系數(shù)與連接所述區(qū)域電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的支路長度的比值，所述碳排放流為所述邊緣節(jié)點(diǎn)的所述支路碳流密度總和。

28、一種基于光電參數(shù)的道路照明碳排放分析系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)測量模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、優(yōu)化調(diào)度模塊、任務(wù)執(zhí)行模塊；

29、所述數(shù)據(jù)測量模塊用于預(yù)設(shè)道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域，在所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)采集道路照明設(shè)備的光電參數(shù)，所述光電參數(shù)包括照明設(shè)備的功率、光通量、使用時(shí)長；

30、所述數(shù)據(jù)分析模塊用于根據(jù)所述道路照明設(shè)備的能源來源設(shè)置碳排放系數(shù)，根據(jù)所述光電參數(shù)計(jì)算所述道路照明設(shè)備的區(qū)域碳排放系數(shù)；

31、所述優(yōu)化調(diào)度模塊用于通過所述區(qū)域碳排放系數(shù)和所述道路照明設(shè)備的位置信息構(gòu)建碳排放分析模型，根據(jù)所述道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域的碳排放限額和所述碳排放分析模型中照明設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度分析得到減排優(yōu)化結(jié)果；

32、所述任務(wù)執(zhí)行模塊用于根據(jù)所述減排優(yōu)化結(jié)果調(diào)節(jié)道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)的對(duì)應(yīng)的道路照明設(shè)備的啟動(dòng)功率和運(yùn)行時(shí)間。

33、本發(fā)明的有益效果為：

34、通過測量道路照明系統(tǒng)的光電參數(shù)，然后根據(jù)這些光電參數(shù)計(jì)算道路照明系統(tǒng)的碳排放系數(shù)，計(jì)算碳排放系數(shù)相對(duì)簡單直觀，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估道路照明系統(tǒng)的碳排放情況，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化；通過區(qū)域碳排放系數(shù)和所述道路照明設(shè)備的位置信息構(gòu)建碳排放分析模型，考慮每個(gè)燈具在特定位置的能耗情況，并結(jié)合區(qū)域碳排放系數(shù)，估算出道路照明系統(tǒng)在該區(qū)域的碳排放量，解決了不同位置的照明設(shè)備能耗存在差異的問題，模型更準(zhǔn)確地估算碳排放量；根據(jù)所述減排優(yōu)化結(jié)果調(diào)節(jié)道路照明碳排放計(jì)算區(qū)域內(nèi)的對(duì)應(yīng)的道路照明設(shè)備的啟動(dòng)功率和運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)能源利用的優(yōu)化，降低碳排放量，從而在區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)明顯的減排效果。根據(jù)減排優(yōu)化結(jié)果，可以靈活調(diào)節(jié)道路照明設(shè)備的啟動(dòng)功率和運(yùn)行時(shí)間，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，以滿足照明需求的同時(shí)最大限度地減少碳排放。