直流牵引供电系统碳排放责任计算方法及装置

1.本发明涉及牵引供电技术领域，特别涉及一种直流牵引供电系统碳排放责任计算方法及装置。


背景技术：

2.直流牵引供电系统是采用直流网络向列车供电的供电系统。随着环境恶化和能源危机越发严重，直流牵引供电系统的节能减碳成为重要发展方向。新的碳交易政策逐步在一些国家和地区实施。这些新的碳交易政策有利于实现碳减排。常见的新碳交易政策如：碳税、碳配额。
3.直流牵引供电系统的运营方在新的碳交易政策背景下，可能需要根据碳排放责任缴纳更多的费用，可能因为碳排放责任超过配额而去购买额外的额度。因此，计算直流牵引供电系统在实际运行中需要承担的碳排放责任，成为了该系统有效、合理参与新碳交易政策的必要一环。直流牵引供电系统的碳排放责任计算，成为了实时运行中亟需解决的关键技术问题。
4.目前，现有技术中没有针对直流牵引供电系统的碳排放责任计算，但存在对电力系统的碳排放责任计算，主要有4种方法：相关技术一平均因子法，其用电量*平均因子=碳排放责任。该方法简单、可信、易操作，被广泛应用于涉及用电的碳排放责任计算，但是平均因子很难确定，数据需要几年更新一次，此外，很大地理范围内的相同电网都采用同一个因子，且新能源、火电、水电共用一个因子，并不合理，也因因素共同导致平均因子法的计算结果也不准确；相关技术二博弈论方法，合作博弈论可以进行碳排放责任计算，但计算过程复杂，缺乏明确的物理意义，涉及复杂的管理过程和竞争博弈行为，且该方法目前尚未应用到工程中；相关技术三灵敏度方法，该方法仅适用于测量负荷变化的边际碳排放责任，同样地，该方法目前也尚未应用到工程中；相关技术四碳排放流方法：碳排放流被定义为附加在潮流上的虚拟网络流，通过在每个节点或分支潮流上添加“碳标签”，该方法可以分别计算每个节点或支路的碳排放责任流。此外，潮流追踪方法评估特定能源生产者的电力输出有多少流向特定能源消费者或特定线路，考虑到“碳标签”和潮流追踪结果，碳排量流方法可以跟踪从每个发电方到消费者的碳排放责任转移。由于该方法能够在能源消费者之间合理分配碳排放责任，易于实施，且具有直观的物理意义，因此在相关研究中被广泛采用，并开始在工程项目中采用，但这个方法主要针对于普通电力系统而非牵引供电系统的实时运行，并未考虑列车的能源产消者特征，此外，其并不能进行实时潮流追踪困难，因此无法应用于牵引供电系统的实时功率流中计算列车的实时功率流。


技术实现要素：

5.本发明提供一种直流牵引供电系统碳排放责任计算方法及装置，以解决在碳排放责任核算中，牵引供电系统中的主要负载是列车，忽略了列车即是承担碳排放责任的能源消费者，也是碳排放责任转移给其他能源消费者的能源生产者，以及列车沿着轨道快速移动，支路的数量、拓扑结构和电气参数变化很快，无法直接测量支路的功率流，难以求解实时潮流计算来获得实时支路潮流，以及工程项目中只有应答器应用于列车的定位，无法获得实时的列车位置，难以确定各个支路的长度和参数，进而无法求解实时功率流的问题。
6.本发明第一方面实施例提供一种直流牵引供电系统碳排放责任计算方法，包括以下步骤：获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息和实时列车位置信息；根据所述实时列车位置信息建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，并根据所述节点位置关系和所述实时电气信息得到每个支路的功率流和每个节点的功率流；基于预设潮流追踪算法，根据所述每个支路的功率流和所述每个节点的功率流进行实时潮流追踪，以确定电源节点的碳排放强度；根据所述电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。
7.可选地，所述实时电气信息包括：所述直流牵引供电系统中多个牵引所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网上的上网馈线电流、所有列车电压信息和所有列车电流信息中的至少一项；所述实时列车位置信息包括所有列车所在区段位置信息和所有列车与牵引所之间的相对位置关系中的至少一项。
8.可选地，所述确定电源节点的碳排放强度，包括：获取所述电源节点的实际类型；在所述实际类型为外电源的情况下，通过外电网确定所述电源节点的碳排放强度；在所述实际类型为新能源的情况下，所述电源节点的碳排放强度为零；在所述实际类型为再生制动发出电能的列车的情况下，建立列车碳排放流模型，通过所述列车碳排放流模型计算所述电源节点的碳排放强度。
9.可选地，所述建立列车碳排放流模型，通过所述列车碳排放流模型计算所述电源节点的碳排放强度，包括：获取目标列车在预设时间段内的第一总流入电能和碳排放流，以及所述目标列车在两个车站之间的第二总流入电能和碳排放流；利用所述第一总流入电能和碳排放流和所述第二总流入电能和碳排放流建立所述列车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型的计算公式为：其中，为当前时间点，为碳排放责任计算的时间步长，为预设列车在两个车站之间的总流入电能，为预设列车的功率，为预设列车在预设时间段内累积的总
流入电能，为预设列车在两个车站之间的总流入碳排放流，为预设列车的碳排放责任，为预设列车在预设时间段内累积的总流入碳排放流，为预设列车的节点碳排放强度。
10.本发明第二方面实施例提供一种直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，包括：获取模块，用于获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息和实时列车位置信息；构建模块，用于根据所述实时列车位置信息建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，并根据所述节点位置关系和所述实时电气信息得到每个支路的功率流和每个节点的功率流；确定模块，用于基于预设潮流追踪算法，根据所述每个支路的功率流和所述每个节点的功率流进行实时潮流追踪，以确定电源节点的碳排放强度；计算模块，用于根据所述电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。
11.可选地，所述实时电气信息包括：所述直流牵引供电系统中多个牵引所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网上的上网馈线电流、所有列车电压信息和所有列车电流信息中的至少一项，所述实时列车位置信息包括列车所在区段位置信息和所有列车与牵引所之间的相对位置关系中的至少一项。
12.可选地，所述确定模块包括：获取单元，用于获取所述电源节点的实际类型；第一确定单元，用于在所述实际类型为外电源的情况下，通过外电网确定所述电源节点的碳排放强度；第二确定单元，用于在所述实际类型为新能源的情况下，所述电源节点的碳排放强度为零；计算单元，用于在所述实际类型为再生制动发出电能的列车的情况下，建立列车碳排放流模型，通过所述列车碳排放流模型计算所述电源节点的碳排放强度。
13.可选地，所述计算单元具体用于：获取目标列车在预设时间段内的第一总流入电能和碳排放流，以及所述目标列车在两个车站之间的第二总流入电能和碳排放流；利用所述第一总流入电能和碳排放流和所述第二总流入电能和碳排放流建立所述列车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：其中，为当前时间点，为碳排放责任计算的时间步长，为预设列车在两个车站之间的总流入电能，为预设列车的功率，为预设列车在预设时间段内累积的总流入电能，为预设列车在两个车站之间的总流入碳排放流，为预设列车的碳排放责任，为预设列车在预设时间段内累积的总流入碳排放流，为预设列车的节点碳排放强度。
14.本发明实施例的直流牵引供电系统碳排放责任计算方法及装置，能够实现实时运行场景下合理、实用的系统碳排放责任计算，并结合直流牵引供电系统的特点改进潮流追
踪方法和建立列车碳排放流模型；在直流牵引供电系统实时运行中参与新的碳排放政策，实时评估直流牵引供电系统的碳排放责任，提供了不可或缺的技术，并为未来直流牵引供电系统的相关研究奠定了基础，包括低碳规划、低碳运营和碳交易；此外，为轨道交通电气化领域的交流牵引供电系统提供了重要的参考价值。
15.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本发明实施例提供的一种直流牵引供电系统碳排放责任计算方法的流程图；图2为根据本发明实施例的直流侧电气测点位置示意图；图3为根据本发明实施例牵引所和牵引所之间某一行线示意图；图4为根据本发明实施例的一种用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任装置的方框示例图。
具体实施方式
17.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
18.图1为根据本发明实施例提供的一种用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算的流程示意图。
19.如图1所示，该直流牵引供电系统碳排放责任计算方法包括以下步骤：在步骤s101中，获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息和实时列车位置信息。
20.具体地，本发明实施例需要根据实时的量测信息来确定系统的网络功率、电压信息，常规的工程电气量测系统的直流侧测点包括：牵引所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网的上网馈线电流、列车的电压和电流信息。因此，如图2所示，本发明实施例根据图中测点位置的电压、电流为可以实时量测获得的物理量，获得的实时电气信息具体包括：直流牵引供电系统中多个牵引所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网上的上网馈线电流、所有列车电压信息和所有列车电流信息中的至少一项。
21.本发明实施例除了电气信息量测外，还需要考虑列车位置信息的量测。这类量测可以分为两类：一类只能获取列车所在的区段，定位精度为百米量级，如应答器方法；另一类能获取列车准确位置，定位精度为米级，如陀螺仪方法。考虑工程中未必能获得列车的准确位置，无法准确计算支路电阻、电感参数，难以进行实时潮流计算的问题，因此本发明实施例提出的碳排放责任计算方法不要求工程中具有准确的列车位置量测，只要求能获取所有列车、牵引所之间的相对位置关系，故利用应答器采集实时列车位置信息，该实时列车位置信息包括所有列车所在区段位置信息和所有列车与牵引所之间的相对位置关系中的至
少一项。
22.在步骤s102中，根据实时列车位置信息建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，并根据节点位置关系和实时电气信息得到每个支路的功率流和每个节点的功率流。
23.具体地，基于所有列车、牵引所之间的相对位置关系，可以明确拓扑连接关系，进而可以对直流牵引供电系统进行实时潮流追踪。首先，如图3所示，根据实时列车位置信息，对两个牵引所（牵引所和牵引所）之间的某一行线（上行线或者下行线）建立节点位置关系，其中，节点位置关系为：设定预设区段有s辆列车，牵引所m侧相邻的第一辆列车序号为j，列车序号向着牵引所m+1的方向依次递加，直到牵引所m+1侧相邻的列车序号为j+s；设定牵引所m和列车j之间的支路编号为k，支路序号向着牵引所m+1的方向依次递加，直到牵引所m+1相连接的支路序号为k+s；用表示牵引所m的电流，用表示列车j的电流，用表示支路k的电流，则有：（1）从而可计算各个支路的电流，又由于各个节点电压可以直接量测，则各个支路和节点的功率流可以求解得到，具体如下：通过计算支路电流和测量节点电可以计算支路功率，设分支连接节点m和，从节点m到的功率为：（2）这个支路的功率损耗为：（3）通过节点m的总流入或流出功率为：（4）其中，是节点的下游节点的集合，是节点的负载功率。将上式改为矩阵形式：（5）其中，和分别是和构成的向量。是矩阵，是向量，定义如下：（6）（7）。
24.其中，、分别为牵引所、列车的节点总个数。
25.在步骤s103中，基于预设潮流追踪算法，根据每个支路的功率流和每个节点的功率流进行实时潮流追踪，以确定电源节点的碳排放强度。
26.具体地，本发明实施例将支路和节点的功率流输入给经典的潮流追踪算法中进行实时潮流追踪，具体过程为：如果存在从节点输出的功率，则基于（5）:（8）其中，是其第个元素等于1的单位向量。然后基于（8），从节点输出到节点负载功率的功率是：（9）上述计算描述了用于直流牵引供电系统的潮流跟踪方法；完成潮流追踪之后要进行碳排放流的计算，假设电能、功率、碳排放流和碳流率分别用e、p、f和表示。其中，电能和功率的单位可以用kwh和mw来表示，碳排放流和碳流率的单位可以用kgco2和kgco2/s来表示。规定从节点向外流出为电能、功率、碳排放流和碳流率的正方向。某个节点的碳排放流就表示碳排放责任。例如，f=1 kgco2则认为该节点向外转移了1 kgco2的碳排放责任；f=-1 kgco2则认为该节点需要承担1 kgco2的碳排放责任。碳流率为碳排放流对时间t的导数：（10）碳排放流方法要计算节点功率和支路功率的碳排放强度e，即每kwh电能里包含了多少kgco2的碳排放责任，因此，首先要确定电源节点的碳排放强度，直流牵引供电系统的电源节点有3类：外电源、新能源和再生制动发出电能的列车，在电源节点为外电源的情况下，通过外电网确定电源节点的碳排放强度；在电源节点为新能源的情况下，电源节点的碳排放强度为零；在电源节点为再生制动发出电能的列车的情况下，建立列车碳排放流模型，通过列车碳排放流模型计算电源节点的碳排放强度，其中，列车碳排放流模型为：直流牵引供电系统中运行着若干辆列车，假设对于第i辆列车，获取第i辆列车在预设时间段内的第一总流入电能ei和碳排放流fi，再统计第i辆列车在两个车站之间的第二总流入的电能和碳排放流，分别记为e
vi
和f
vi
。当列车进入车站停车后，需要先清零e
vi
和f
vi
。
27.列车启动后需要获取电能来加速、克服阻力。假设碳排放责任计算的时间步长为，则在列车流入电能的阶段，不断累加来统计列车启动后流入的总电能和总碳排放责任：（11）（12）（13）（14）（15）
其中，t为当前时间点，δt为碳排放责任计算的时间步长，为预设列车i在两个车站之间的总流入电能，为预设列车i的功率，ei为预设列车i在预设时间段内累积的总流入电能，为预设列车i在两个车站之间的总流入碳排放流，为预设列车i的碳排率，为预设列车i在预设时间段内累积的总流入碳排放流，为预设列车i的节点碳排放强度，由其它电源点的碳排放强度决定。
28.当不再有电能流入列车，而是列车开始向外流出电能时，计算列车作为电源点的碳排放强度为：（16）同时，按照（11）-（15）同步更新其它相关物理量。
29.在步骤s104中，根据电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。
30.具体地，获取了列车的碳排放强度后，所有电源节点的碳排放强度已知，可以根据比例共享原则计算支路和负荷节点的碳排放强度，根据碳排放强度乘以各个负荷的用电量获得负荷的碳排放责任。
31.当列车再次到达下一个车站之后，ei和fi不作处理，再次清零e
vi
和f
vi
，从而进行下一个列车运行区段的计算。
32.需要说明的是，本发明实施例的直流牵引供电系统碳排放责任计算方法既适用于柔性直流牵引供电系统，又适用于其他直流牵引供电系统，如采用二极管整流机组、二极管整流机组加能馈装置、能量路由器作为供电主设备的直流牵引供电系统；也适用于新能源不同的接入方式，如在直流接触网上接入、牵引所直流母线处接入、交流侧接入。
33.根据本发明实施例提出的直流牵引供电系统碳排放责任计算方法，针对实时运行应用场景提出完整的碳排放责任计算框架，实现了碳排放责任核算；提出列车碳排放流模型，使碳排放流方法能够考虑列车的能源产消者特征，并计算列车再生制动时的碳排放责任转移；计算方法充分利用了工程项目中常见的测量条件和系统的特殊拓扑结构。
34.其次参照附图描述根据本发明实施例提出的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置。
35.图4为根据本发明实施例提供的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置的方框示意图。
36.如图4所示，该直流牵引供电系统碳排放责任计算装置10包括：获取模块100、构建模块200、确定模块300和计算模块400。
37.其中，获取模块100，用于获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息和实时列车位置信息。构建模块200，用于根据实时列车位置信息建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，并根据节点位置关系和实时电气信息得到每个支路的功率流和每个节点的功率流。确定模块300，用于基于预设潮流追踪算法，根据每个支路的功率流和每个节点的功率流进行实时潮流追踪，以确定电源节点的碳排放强度。计算模块400，用于根据电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。
38.可选地，在本发明的实施例中，实时电气信息包括：直流牵引供电系统中多个牵引
所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网上的上网馈线电流、所有列车电压信息和所有列车电流信息中的至少一项，实时列车位置信息包括列车所在区段位置信息和所有列车与牵引所之间的相对位置关系中的至少一项。
39.可选地，确定模块包括：获取单元，用于获取电源节点的实际类型；第一确定单元，用于在实际类型为外电源的情况下，通过外电网确定电源节点的碳排放强度；第二确定单元，用于在实际类型为新能源的情况下，电源节点的碳排放强度为零；计算单元，用于在实际类型为再生制动发出电能的列车的情况下，建立列车碳排放流模型，通过列车碳排放流模型计算电源节点的碳排放强度。
40.可选地，计算单元具体用于获取目标列车在预设时间段内的第一总流入电能和碳排放流，以及目标列车在两个车站之间的第二总流入电能和碳排放流；利用第一总流入电能和碳排放流和第二总流入电能和碳排放流建立列车碳排放流模型，其中，列车碳排放流模型的计算公式为：模型的计算公式为：模型的计算公式为：模型的计算公式为：模型的计算公式为：模型的计算公式为：其中，为当前时间点，为碳排放责任计算的时间步长，为预设列车在两个车站之间的总流入电能，为预设列车的功率，为预设列车在预设时间段内累积的总流入电能，为预设列车在两个车站之间的总流入碳排放流，为预设列车的碳排放责任，为预设列车在预设时间段内累积的总流入碳排放流，为预设列车的节点碳排放强度。
41.需要说明的是，前述对直流牵引供电系统碳排放责任计算方法实施例的解释说明也适用于该实施例的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，此处不再赘述。
42.根据本发明实施例提出的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，针对实时运行应用场景提出完整的碳排放责任计算框架，实现了碳排放责任核算；提出列车碳排放流模型，使碳排放流方法能够考虑列车的能源产消者特征，并计算列车再生制动时的碳排放责任转移；计算方法充分利用了工程项目中常见的测量条件和系统的特殊拓扑结构。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、
ꢀ“
示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
46.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
47.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

技术特征：
1.一种直流牵引供电系统碳排放责任计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息和实时列车位置信息；根据所述实时列车位置信息建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，并根据所述节点位置关系和所述实时电气信息得到每个支路的功率流和每个节点的功率流；基于预设潮流追踪算法，根据所述每个支路的功率流和所述每个节点的功率流进行实时潮流追踪，以确定电源节点的碳排放强度；根据所述电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。2.根据权利要求1所述的直流牵引供电系统碳排放责任计算方法，其特征在于，所述实时电气信息包括：所述直流牵引供电系统中多个牵引所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网上的上网馈线电流、所有列车电压信息和所有列车电流信息中的至少一项；所述实时列车位置信息包括所有列车所在区段位置信息和所有列车与牵引所之间的相对位置关系中的至少一项。3.根据权利要求1所述的直流牵引供电系统碳排放责任计算方法，其特征在于，所述确定电源节点的碳排放强度，包括：获取所述电源节点的实际类型；在所述实际类型为外电源的情况下，通过外电网确定所述电源节点的碳排放强度；在所述实际类型为新能源的情况下，所述电源节点的碳排放强度为零；在所述实际类型为再生制动发出电能的列车的情况下，建立列车碳排放流模型，通过所述列车碳排放流模型计算所述电源节点的碳排放强度。4.根据权利要求3所述的直流牵引供电系统碳排放责任计算方法，其特征在于，所述建立列车碳排放流模型，通过所述列车碳排放流模型计算所述电源节点的碳排放强度，包括：获取目标列车在预设时间段内的第一总流入电能和碳排放流，以及所述目标列车在两个车站之间的第二总流入电能和碳排放流；利用所述第一总流入电能和碳排放流和所述第二总流入电能和碳排放流建立所述列车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：其中，为当前时间点，为碳排放责任计算的时间步长，为预设列车在两个车站之间的总流入电能，为预设列车的功率，为预设列车在预设时间段内累积的总流入电能，为预设列车在两个车站之间的总流入碳排放流， 为预设列车的碳排放责任，为预设列车在预设时间段内累积的总流入碳排放流，为预设列车的节点碳排放强度。5.一种直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息和实时列车位置信息；构建模块，用于根据所述实时列车位置信息建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，并根据所述节点位置关系和所述实时电气信息得到每个支路的功率流和每个节点的功率流；确定模块，用于基于预设潮流追踪算法，根据所述每个支路的功率流和所述每个节点的功率流进行实时潮流追踪，以确定电源节点的碳排放强度；计算模块，用于根据所述电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。6.根据权利要求5所述的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，其特征在于，所述实时电气信息包括：所述直流牵引供电系统中多个牵引所直流侧端口的电压、牵引所到牵引网上的上网馈线电流、所有列车电压信息和所有列车电流信息中的至少一项，所述实时列车位置信息包括列车所在区段位置信息和所有列车与牵引所之间的相对位置关系中的至少一项。7.根据权利要求5所述的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，其特征在于，所述确定模块包括：获取单元，用于获取所述电源节点的实际类型；第一确定单元，用于在所述实际类型为外电源的情况下，通过外电网确定所述电源节点的碳排放强度；第二确定单元，用于在所述实际类型为新能源的情况下，所述电源节点的碳排放强度为零；计算单元，用于在所述实际类型为再生制动发出电能的列车的情况下，建立列车碳排放流模型，通过所述列车碳排放流模型计算所述电源节点的碳排放强度。8.根据权利要求7所述的直流牵引供电系统碳排放责任计算装置，其特征在于，所述计算单元具体用于：获取目标列车在预设时间段内的第一总流入电能和碳排放流，以及所述目标列车在两个车站之间的第二总流入电能和碳排放流；利用所述第一总流入电能和碳排放流和所述第二总流入电能和碳排放流建立所述列车碳排放流模型，其中，所述列车碳排放流模型的计算公式为：算公式为：算公式为：算公式为：算公式为：算公式为：其中，为当前时间点，为碳排放责任计算的时间步长，为预设列车在两个车站之间的总流入电能，为预设列车的功率，为预设列车在预设时间段内累积的总流入电
能，为预设列车在两个车站之间的总流入碳排放流， 为预设列车的碳排放责任，为预设列车在预设时间段内累积的总流入碳排放流，为预设列车的节点碳排放强度。

技术总结
本发明涉及牵引供电技术领域，特别涉及一种直流牵引供电系统碳排放责任计算方法及装置，其中，该方法包括：获取直流牵引供电系统中多个牵引所的实时电气信息、列车位置信息，以建立任意相邻牵引所之间的任一行线的节点位置关系，再利用实时电气信息得到每个支路和每个节点的功率流；基于预设潮流追踪算法，根据每个支路、每个节点的功率流进行实时潮流追踪，确定电源节点的碳排放强度，根据电源节点的碳排放强度计算支路上传输的碳排放责任和节点的碳排放责任，以得到用于实时运行的直流牵引供电系统碳排放责任计算结果。由此，解决了现有碳排放责任核算中忽略列车的能源产消者特征、实时潮流追踪困难等问题。实时潮流追踪困难等问题。实时潮流追踪困难等问题。


技术研发人员：陆超 李笑倩 李占赫 包维瀚
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/9/7