电动汽车全生命周期碳排放建模方法、评估方法及装置与流程

本技术涉及电动汽车，尤其涉及一种电动汽车全生命周期碳排放建模方法、评估方法及装置。

背景技术：

1、目前，混合动力汽车（hev）、插电式混合动力汽车（phev）和纯电动汽车（bev）已成为了电动汽车的主要发展方向。研究电动汽车全生命周期碳排放量可以提供全面评估电动汽车对环境的影响的方法，以及与传统燃油汽车相比较的客观依据，通过比较传统汽车和电动汽车的全生命周期碳排放量，可以更清楚地了解电动汽车在全生命周期内对环境的影响，有助于消费者和政策制定者更准确地评估电动汽车的环境性能，对环境保护、可持续发展和气候变化应对具有重要意义。

2、电动汽车的全生命周期包括：生产、汽车使用和回收再利用三个阶段，目前电动汽车的全生命周期碳排放的研究主要集中于对生产和回收阶段碳排放，由于这两个阶段的不确定因素较少，因此评估可靠性相对较高，但对于汽车使用阶段的碳排放，由于使用方式的多样化，评估难度大，导致了目前对于汽车使用阶段的碳排放评估可靠性低的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电动汽车全生命周期碳排放建模方法、评估方法及装置，用于解决现有的碳排放评估对于汽车使用阶段的碳排放评估可靠性低的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本技术第一方面提供了一种电动汽车使用阶段碳排放模型建模方法，包括：

3、获取电动汽车的使用记录数据，所述使用记录数据包括：行驶记录数据和充电记录数据；

4、根据所述行驶记录数据进行数据分布概率统计，确定所述电动汽车的日行驶里程，以根据所述日行驶里程，结合所述电动汽车的车辆参数，确定充电量和充电时长；

5、根据所述充电记录数据进行数据分布概率统计，确定所述电动汽车的日充电时间范围；

6、根据所述日充电时间范围、所述充电量和所述充电时长，结合时间顺序和所述电动汽车的额定充电功率，构建充电负荷计算式，所述充电负荷计算式用于计算所述电动汽车在单日中各个单位时段的充电负荷以及所述电动汽车的日累加充电负荷；

7、根据多个电动汽车的日累加充电负荷，计算单辆电动汽车的日平均充电负荷，根据所述日平均充电负荷结合电动汽车的标准使用年限，构建所述标准使用年限里的总平均充电负荷计算式，得到电动汽车的使用阶段碳排放模型。

8、优选地，所述根据所述行驶记录数据进行数据分布概率统计，确定所述电动汽车的日行驶里程，以根据所述日行驶里程，结合所述电动汽车的车辆参数，确定充电量和充电时长之后还包括：

9、根据所述行驶记录数据，提取第一时间点和第二时间点，其中，所述第一时间点为所述电动汽车每日首次行程的出发时间，所述第二时间点为所述电动汽车每日最后一次行程的出发时间；

10、对所述第一时间点和所述第二时间点进行数据分布概率统计，确定所述电动汽车每日的在家时间段和离家时间段，以根据所述日充电时间范围、所述在家时间段和所述离家时间段，结合时间顺序和所述电动汽车的额定充电功率，分别计算所述电动汽车在单日中在家时间段的充电负荷和离家时间段的充电负荷，再根据所述在家时间段和所述离家时间段的充电时间比例，确定所述电动汽车的日累加充电负荷。

11、同时，本技术第二方面提供了一种电动汽车全生命周期碳排放评估方法，包括：

12、根据电动汽车的材料信息，结合各个材料生产处理对应的碳排放系数，通过预设的生产阶段碳排放模型，计算电动汽车的生产阶段碳排放评估数据，其中，所述生产阶段碳排放模型为对电动汽车的材料获取阶段的碳排放和制造装配阶段的碳排放的求和模型；

13、通过预设的使用阶段碳排放模型，计算电动汽车的使用阶段碳排放评估数据，其中，所述使用阶段碳排放模型包括：无序充电子模型，所述无序充电子模型的运算方式与如本技术第一方面提供的电动汽车使用阶段碳排放模型建模方法相对应；

14、根据所述材料信息，结合各个材料的回收率和回收处理对应的碳排放系数，通过预设的回收阶段碳排放模型，计算电动汽车的回收阶段碳排放评估数据，其中，所述回收阶段碳排放模型为对车体材料回收的碳排放和动力电池回收的碳排放的求和模型；

15、根据所述生产阶段碳排放评估数据、所述使用阶段碳排放评估数据以及所述回收阶段碳排放评估数据之和，确定所述电动汽车的全生命周期碳排放评估数据。

16、优选地，所述使用阶段碳排放模型还包括：有序充电子模型；

17、所述有序充电子模型的目标函数具体为：

18、

19、式中，plt表示配电网t时刻的常规负荷功率，pav表示配电网总负荷功率的平均值，pev（i，t）表示第i辆电动汽车在时刻t的充电功率。

20、优选地，所述有序充电子模型的约束条件具体为：

21、

22、式中， soc（i，t）表示第i辆电动汽车在t时刻的电池荷电状态，为电池荷电状态上限，为电池荷电状态下限，pcmax（t）表示电动汽车集群充电功率最大值，pc（i，t）表示第i辆电动汽车在t时段的充电功率，pevc表示电动汽车充电功率，t（i，t）表示t时段电动汽车在网分钟数，η表示电动汽车充电效率，cev表示电池容量，soclim表示理想充电过程对应的电池荷电状态临界值。

23、优选地，所述生产阶段碳排放模型具体为：

24、

25、式中，cproduce 表示电动汽车生产阶段总的碳排放，cmaterial表示材料获取阶段的碳排放，cassemble表示制造装配阶段的碳排放，cmaterial1表示电动汽车主体材料获取阶段的碳排放，p1i表示电动汽车主体第i种材料的质量，q1i表示电动汽车主体第i种材料的碳排放系数，cassemble1表示主体制造装配阶段产生的碳排放，dij表示主体制造装配阶段第i种组件消耗的第j种能耗，ej表示主体制造装配阶段第j种能耗的碳排放系数，cmaterial2表示动力电池材料获取阶段的碳排放，p2i表示动力电池材料获取阶段第i种材料的质量，q2i表示动力电池材料获取阶段第i种材料的碳排放系数，cassemble2表示动力电池制造装配阶段产生的碳排放，gj表示动力电池制造装配阶段消耗第j种能耗，hj表示动力电池制造装配阶段第j种能耗的碳排放系数。

26、优选地，所述回收阶段碳排放模型具体为：

27、

28、式中，crecycle表示电动汽车回收阶段总的碳排放，cbody表示电动汽车车体回收产生的碳排放，cbattery表示电动汽车动力电池回收产生的碳排放，mi表示电动汽车车体回收阶段第i种金属的质量，ki表示电动汽车车体回收阶段第i种金属的回收率，pij表示电动汽车车体回收阶段第i种金属消耗的第j种能源，qij表示电动汽车车体回收阶段第i种金属消耗的第j种能源的碳排放系数，yi表示电动汽车动力电池回收第i种回收方式的能耗，zi表示电动汽车动力电池回收第i种回收方式产生能耗的碳排放因子。

29、优选地，所述通过预设的使用阶段碳排放模型，计算电动汽车的使用阶段碳排放评估数据具体包括：

30、根据所述使用记录数据，通过调用使用阶段碳排放模型中的其中一个子模型，计算电动汽车的使用阶段碳排放评估数据。

31、本技术第三方面提供了一种电动汽车使用阶段碳排放模型建模装置，包括：

32、使用数据获取单元，用于获取电动汽车的使用记录数据，所述使用记录数据包括：行驶记录数据和充电记录数据；

33、行驶数据统计处理单元，用于根据所述行驶记录数据进行数据分布概率统计，确定所述电动汽车的日行驶里程，以根据所述日行驶里程，结合所述电动汽车的车辆参数，确定充电量和充电时长；

34、充电数据统计处理单元，用于根据所述充电记录数据进行数据分布概率统计，确定所述电动汽车的日充电时间范围；

35、累加充电负荷计算单元，用于根据所述日充电时间范围、所述充电量和所述充电时长，结合时间顺序和所述电动汽车的额定充电功率，构建充电负荷计算式，所述充电负荷计算式用于计算所述电动汽车在单日中各个单位时段的充电负荷以及所述电动汽车的日累加充电负荷；

36、使用阶段模型建模单元，用于根据多个电动汽车的日累加充电负荷，计算单辆电动汽车的日平均充电负荷，根据所述日平均充电负荷结合电动汽车的标准使用年限，构建所述标准使用年限里的总平均充电负荷计算式，得到电动汽车的使用阶段碳排放模型。

37、本技术第四方面提供了一种电动汽车全生命周期碳排放评估系统，包括：

38、生产阶段碳排放计算单元，用于根据电动汽车的材料信息，结合各个材料生产处理对应的碳排放系数，通过预设的生产阶段碳排放模型，计算电动汽车的生产阶段碳排放评估数据，其中，所述生产阶段碳排放模型为对电动汽车的材料获取阶段的碳排放和制造装配阶段的碳排放的求和模型；

39、使用阶段碳排放计算单元，用于通过预设的使用阶段碳排放模型，计算电动汽车的使用阶段碳排放评估数据，其中，所述使用阶段碳排放模型包括：无序充电子模型，所述无序充电子模型的运算方式与如本技术第一方面提供的电动汽车使用阶段碳排放模型建模方法相对应；

40、回收阶段碳排放计算单元，用于根据所述材料信息，结合各个材料的回收率和回收处理对应的碳排放系数，通过预设的回收阶段碳排放模型，计算电动汽车的回收阶段碳排放评估数据，其中，所述回收阶段碳排放模型为对车体材料回收的碳排放和动力电池回收的碳排放的求和模型；

41、全周期碳排放计算单元，用于根据所述生产阶段碳排放评估数据、所述使用阶段碳排放评估数据以及所述回收阶段碳排放评估数据之和，确定所述电动汽车的全生命周期碳排放评估数据。

42、从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：

43、本技术的方案基于电动汽车样本的使用记录数据，通过对使用记录数据进行数据分布概率统计，确定该电动汽车样本的日行驶里程和充电量、充电时长等使用行为数据的高概率范围，以从该范围内取值，再根据日充电时间范围，结合时间顺序和电动汽车的额定充电功率，计算电动汽车在单日中各个单位时段的充电负荷以及电动汽车的日累加充电负荷；根据多个电动汽车的日累加充电负荷，计算单辆电动汽车的日平均充电负荷，根据日平均充电负荷结合电动汽车的标准使用年限，计算标准使用年限里的总平均充电负荷，以根据总平均充电负荷换算出电动汽车在无序充电使用模式下的使用阶段碳排放评估数据，解决了现有的电动汽车使用阶段的碳排放评估可靠性低的技术问题，进而提高电动汽车在使用阶段以及全生命周期的碳排放评估可靠性。