基于多元回归分析的园区碳排放测算模型

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基于多元回归分析的园区碳排放测算模型
摘  要:依据碳排放监测需求,对办公园区内的水、电、天然气、公务车油耗等主要能源消耗量进行分类统计,建立能耗数据库。针对不同的能耗数据,选取影响能耗的不同变量,构建一个含有多个变量的多元回归分析模型,将能耗数据带入模型进行训练,最终得到一个多元的园区碳排放测算模型。
关键词:碳排放,分类统计,回归分析,测算模型
“碳达峰、碳中和”已然成为当前重要的国家战略。2021年7月16日,中国碳排放权交易市场启动上线交易。10月24日,中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,10月26日,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,聚焦2030年前碳达峰目标,对推进碳达峰工作作出总体部署[1]。目前,办公园区内人员活动产生的碳排放量十分重要,通过构建园区碳排放测算模型可以测算不同园区的碳排放总量,分析用能趋势、区域用能情况、单位建筑面积用能情况、人均用能情况等数据,分析不同区域办公楼宇能源消耗情况,根据能耗数据计算楼宇碳排放指标,挖掘楼宇碳排放态势,利于节能降耗措施的落实[2]
1  园区碳排放核算
在办公园区内,目前消耗最多的为电、水、天然气、汽油等,均为能源类。因此,选用物料衡算法对后勤领域办公活动产生的二氧化碳排放量进行测算。在《IPCC国家温室气体清单编制指南》中,对物料衡算法的计算方法有三种[3],本文选用第二种特定国家排放因子进行测算CO2排放量。
假设园区内共消耗n类能源,计算公式为:
其中,i为能源种类,为第i种能源的使用量,为第i种能源的碳排放系数,通过计算得到碳排放总量。
通过查证《中国统计年鉴》、《民用建筑能耗统计报表制度》、《企业温室气体排放核算方法与报告指南发电设施(2021年修订版)》等资料[4],以华北地区为准,确定计算所需不同能源的碳排放系数[5],如表1所示。
表1 不同能耗碳排放系数
丰乳贴
能源名称
碳排放
汽油(L)
2.30(kgCO2)
天然气(m³)
2.1622(kgCO2)
电能(kWh)
0.9419(kgCO2)
1.1  能耗统计
按照《中央和国家机关能源资源消耗定额》(JGSW01 2021)规定[6],选取某一地市办公园区进行能耗统计,综合能源消耗统计范围为:电能消耗、天然气消耗、公务用车能耗。
表2 能耗统计
无动力风球
年份
用电量(kw·h)
天然气量(m³)
汽油量(L)
2019年
3423134
15655
23045.64
2020年
3603223
18620
19467.28
2021年
3715644
19404
19240.6
1.2  碳排放测算
消耗的能源依次为:电能、天然气、汽油。其对应的碳排放因子依次为:0.9419kgCO2/kWh、2.1622kgCO2/m³、2.30kgCO2/L。按能耗种类进行分类计算可得:
电能碳排放:
天然气碳排放:
汽油碳排放:
图1 能耗碳排放
经统计,在所有能耗的碳排放总量中,电能消耗所产生的碳排放量占据了97%
2  能耗碳排放数据模型
办公园区内的碳排放主要来自各类系统产生的能耗折算的碳排放之和,需要对这些能耗数据进行分析和挖掘,结合实际情况,建立基于回归分析的能耗碳排放测算模型,对办公园区内碳排放进行测算分析。
2.1电耗碳排放模型
以办公园区内用电能耗数据来建模进行分析,详细解释碳排放基础测算模型在节能减排方面的应用。首先统计收集不同办公区近三年内与电量相关的数据,主要包括电量数据、房屋建筑面积、用能人数以及平均负荷等会影响用电耗能的数据。
构建一个含有多个变量的多元回归分析模型为:
其中变量为建筑面积,为用能人数,为平均负荷。
结合碳排放系数中的电能碳排放数据(1kW·h=0.9417kgCO2),年耗电量碳排放模为:
表3 部分用电数据
交换机面板bdav
建筑面积
钢碗用能人数
平均负荷
年耗电量
28122
821
1206.00
4003223
6097
96
78.00
329782
6287
400
156.00
433860
1692
110
60.00
167955
964
150
116.00
336635
5026
130
126.00
370601
4417
312
188.00
543923
2902
80
48.00
126791
...
...
...
...
利用SPSS数据分析软件对统计的用电数据进行分析,并利用现有的数据进行模型训练,得到模型常数分别为:a0=-30490.222、a1=7.114、a2生产圆珠笔=-164.474、a3=3264.961,带入模型中,得到年耗电量碳排放模型为:

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