本发明涉及智能电表和碳排放技术领域，具体涉及一种用户电表耦合碳排放量监测系统和方法。
背景技术：
我国火电企业以煤炭为主要燃料，其在发电过程中产生的二氧化碳是碳排放的最主要来源之一。中国正处于经济快速发展阶段，电力需求和供应持续增长，而减排压力越来越大。准确地核算碳排放量是减排的基础，在此基础上才能进一步研究和寻求减少碳排放的方法。
区域电网平均排放因子，又叫电网用电排放因子或者耗电排放因子，它表示的是使用一度电产生的温室气体排放，其计算方法就是：整个电网的电厂总排放除以总电量得出。电网平均排放因子主要用于计算用电产生的排放，当前做碳核算用得就是它，所以它是最常用的排放因子。
另一方面，建立国内碳交易体系是控制我国不断增长的温室气体排放的重要途经，是我国调整能源和产业结构、提高能源利用效率、引导投资和技术流向的需要，也是我国应对国际(谈判)形势建立“以我为主”的交易体系、制衡发达国家的需要，在当前我国能源资源紧缺、大气污染严重、国家坚持市场在资源配置中的决定作用的方针指引下，建立碳交易体系是利用市场手段促进节能减排和保护环境的战略举措。相对其它交易而言，碳交易七省市试点工作推进迅速，2011年3月，“十二五”规划提出逐步建立碳交易市场，2013年至2014年6月，七省市相继启动碳排放权交易市场，截止2016年12月31日，配额成交量达8670万吨，成交额达20亿元。
目前传统智能电表仅有电量计量功能，碳排放量是依靠收集的电量计量数据，然后经过特定的计算公式计算出碳排放量，这个碳排量往往需要有资质的cdm的碳排放量核查机构来现场核查，不但成本高昂，而且人为因素难以避免，很多cdm或国内碳减排项目在减排量上核查机构和业主单位的统计发生差异，从而对碳交易带来不确定因素，市场上亟待出现一种能够通过硬件替代人工进行碳排放量统计计算的技术方案。
技术实现要素：
针对现有技术的不足,本发明旨在提供一种用户电表耦合碳排放量监测系统和方法，能够实现用电量和碳排放量两种数据的直接采集，避免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议，会极大帮助对各省市区域电网内的电用户的碳排放量的监控，从而从硬件上帮助碳排放量和其相关碳资产的统计和计算，增加碳资产的可信度，帮助建立未来全国乃至全球的统一碳市场。
为了实现上述技术目的,本发明采用如下技术方案:
一种用户电表耦合碳排放量监测系统，包括中央处理器、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块、通讯模块，所述通讯模块、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块分别与所述中央处理器连接；其中：
所述中央处理器用于控制数据的运算和交换；
所述电量计量模块用于对区域电网内的电用户的用电量进行计量；
所述碳排放量监测及计算模块用于直接对用户的碳排放量进行监测计量或根据电量计量模块计量的用电量和区域电网的排放因子计算出碳排放量，生成碳排放量数据；
所述通讯模块用于实现中央处理器与网络或碳排放碳资产管理云平台之间的数据传输。
进一步地，所述中央处理器、电量计量模块和通讯模块设置在常规电表内，碳排放量监测及计算模块和另一通讯模块设置在碳排放监测器内，所述另一通讯模块和所述碳排放量监测及计算模块连接，并且与所述常规电表内的通讯模块通讯连接；所述另一通讯模块和网络或碳排放碳资产管理云平台通讯连接。
进一步地，所述中央处理器、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块和通讯模块设置在智能电表内，所述通讯模块通讯连接于网络或碳排放碳资产管理云平台。
更进一步地，所述碳排放量监测及计算模块采用区块链技术时，所述碳排放量监测及计算模块利用分布式的节点进行分布式碳排放记账，每个节点的碳排放量数据不可篡改地分布式保存在网络中。
再进一步地，所述碳排放量监测及计算模块采用区块链网络中的公有链、联盟链或私有链技术，并利用区块链技术与其他区块链节点进行点对点的碳资产交易。
更进一步地，所述碳排放量监测及计算模块不采用区块链技术时，所述碳排放量监测及计算模块利用中心化的碳排放碳资产管理云平台，统一进行碳排放量计算和碳资产管理。
更进一步地，所述电量计量模块和碳排放量监测及计算模块均配置有加密管理单元，所述加密管理单元用于对数据进行加密和管理用户的加密信息。
进一步地，所述通讯模块为rs485通讯模块、rfid射频模块、蓝牙模块、wifi模块、3g网络模块、4g网络模块、5g网络模块或电力载波模块中的一种或几种组合。
本发明还提供一种上述用户电表耦合碳排放量监测系统的运行方法，包括如下具体步骤：
利用电量计量模块直接计量用户的用电量，记用户的用电量为p用电；
利用碳排放量监测及计算模块监测用户消耗的化石燃料量或其化石燃料锅炉烟气中直接监测其碳排放量；对于有化石燃料锅炉的用户，直接在化石燃料锅炉烟气监测系统中布置具有碳排放量监测及计算模块的碳排放量监测器在线监测碳排放量；
查询用户所处区域电网的用电排放因子，即1kwh电量＝xkgco2；x为区域电网的用电排放因子；
所述碳排放量监测及计算模块根据用户在设定时间内的用电量计算其基于用电量所产生的碳排放量e用电＝p用电*x；
所述碳排放量监测及计算模块根据用户拥有的化石燃料消耗设备在设定时间内所消耗的化石燃料量或所排放的烟气中的碳排放量，得出该用户基于化石燃料消耗的碳排放量为：
e燃＝e燃监＝m燃*y；
其中e燃为用户基于化石燃料消耗的碳排放量，kgco2；e燃监为用户拥有的化石燃料消耗设备在设定时间内排放的烟气中的碳排放量，kgco2；m燃为用户拥有的化石燃料消耗设备在设定时间内消耗的化石燃料量，kg；y为该用户单位质量化石燃料燃烧产生的碳排放量，kgco2/kg燃料；
计算用户的总的碳排放量为：
e总i＝e用电 e燃＝p用电*x e燃监＝p用电*x m燃*y，i＝1,2,…,n；
其中e总为用户的总碳排放量，kgco2,n表示用户的数量；
将同一园区或同一业主单位的用户的碳排放量相加，并实时将碳排放量数据上传至网络，形成碳排放量记录；
e总＝e总1 e总2 … e总n。
本发明的有益效果在于：通过本发明能够实现用电量和碳排放量两种数据的直接采集，避免了人工抄表统计和计算所造成的误差和争议，会极大帮助未来终端用户的碳排放量和碳资产的计量和确权，从而从硬件上帮助碳排放量的统计和计算，增加碳资产的可信度，帮助建立未来全国乃至全球的统一碳市场。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统总体结构示意图；
图2为本发明实施例1中系统的实施方式示意图；
图3为本发明实施例2的方法流程示意图；
图4为本发明实施例3的方法流程示意图；
图5为本发明实施例4的方法流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述,需要说明的是,本实施例以本技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
一种用户电表耦合碳排放量监测系统，如图1所示，包括中央处理器101、电量计量模块102、碳排放量监测及计算模块103、通讯模块104，所述通讯模块104、电量计量模块102、碳排放量监测及计算模块103分别与所述中央处理器101连接；其中：
所述中央处理器101用于控制数据的运算和交换；
所述电量计量模块102用于对区域电网内的用户的用电量进行计量；
所述碳排放量监测及计算模块103用于直接对用户的碳排放量进行监测计量或根据电量计量模块计量的用电量和区域电网的排放因子计算出碳排放量，生成碳排放量数据；
所述通讯模块104用于实现中央处理器101与网络或碳排放碳资产管理云平台105之间的数据传输。
在本实施例中，所述用户电表耦合碳排放量监测系统还配置有电源模块106、显示模块107、时钟模块108、数字信号模块109、协议接口模块110；所述电源模块106、显示模块107、时钟模块108、数字信号模块109均连接于所述中央处理器101，所述协议接口模块110连接于所述数字信号模块109。
更进一步地，在本实施例中，所述碳排放量监测及计算模块103具体包括监测模块1031和计算模块1032，所述监测模块1031用于直接对用户的碳排放量进行监测计量，所述计算模块1032用于根据电量计量模块计量的用电量和区域电网的排放因子计算出碳排放量。所述监测模块1031可以外接外部监测模块111，接收外部监测模块111的监测数据。
进一步地，所述通讯模块104为rs485通讯模块、rfid射频模块、蓝牙模块、wifi模块、3g网络模块、4g网络模块、5g网络模块、电力载波模块中的一种或几种组合。如本实施例中，通讯模块由3g/4g/5g网络模块1041、rs485通讯模块1042、rfid射频模块1043、蓝牙模块1044、wifi模块1045、电力载波模块1046组成。
进一步地，如图2所示，作为一种实施方式，所述中央处理器、电量计量模块和一个通讯模块设置在常规电表300内，碳排放量监测及计算模块和另一通讯模块设置在碳排放监测器400内，所述另一通讯模块和所述碳排放量监测及计算模块连接，并且与所述常规电表300内的通讯模块通讯连接；所述另一通讯模块和网络或碳排放碳资产管理云平台通过区域服务器500通讯连接。具体地，在本实施例中，区域服务器500通过3g/4g/5g网络与所述网络或碳排放碳资产管理云平台通讯连接。
当用户拥有化石燃料消耗设备时，碳排放监测器可以设置在化石燃料消耗设备中监测其化学燃料消耗量或在线监测计量其所排放的烟气中的碳排放量。当用户为纯耗电用户时，则碳排放监测器是单纯的碳排放量计算器。
进一步地，如图2所示，作为另一种实施方式，所述中央处理器、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块和通讯模块设置在智能电表600内，所述通讯模块通讯连接于网络或碳排放碳资产管理云平台。具体地，本实施例中，智能电表600内的通讯模块与网络或碳排放碳资产管理云平台通过3g/4g/5g网络无线传输连接。
当所述碳排放量监测及计算模块103采用区块链技术时，所述碳排放量监测及计算模块利用分布式的节点进行分布式碳排放记账，每个节点的碳排放量数据不可篡改地分布式保存在网络中。
再进一步地，所述碳排放量监测及计算模块采用区块链网络中的公有链、联盟链或私有链技术，并利用区块链技术与其他区块链节点进行点对点的碳资产交易。
当所述碳排放量监测及计算模块103不采用区块链技术时，所述碳排放量监测及计算模块103利用中心化的碳排放碳资产管理云平台105，统一进行碳排放量计算和碳资产管理。
具体地，所述电量计量模块和碳排放量监测及计算模块可通过配置有加密管理单元，对数据进行加密和管理用户的加密信息。
实施例2
本实施例提供一种实施例1所述用户电表耦合碳排放量监测系统的运行方法，如图3所示，包括如下具体步骤：
本实施例中，用户为纯耗电用户。
利用电量计量模块直接计量用户的用电量，记用户的用电量为p用电；查询用户所处区域电网的用电排放因子，即1kwh电量＝xkgco2，x为区域电网的用电排放因子；所述碳排放量监测及计算模块根据用户在设定时间内的用电量计算其基于用电量所产生的碳排放量e用电＝p用电*x。本实施例中，用户的总的碳排放量为：e总i＝e用电(i＝1,2,…,nn表示用户的数量)。将同一园区或同一业主单位的用户的碳排放量相加，并实时将碳排放量数据上传至网络，形成碳排放量记录；
e总＝e总1 e总2 … e总n。
实施例3
本实施例提供一种实施例1所述用户电表耦合碳排放量监测系统的运行方法，如图4所示，包括如下具体步骤：
本实施例中，用户拥有化石燃料锅炉。
利用电量计量模块直接计量用户的用电量，记用户的用电量为p用电；碳排放量监测及计算模块监测用户拥有的化石燃料锅炉消耗的化石燃料量；
查询用户所处区域电网的用电排放因子，即1kwh电量＝xkgco2，x为区域电网的用电排放因子；所述碳排放量监测及计算模块根据用户在设定时间内的用电量计算其所产生的碳排放量e用电＝p用电*x；
所述碳排放量监测及计算模块根据用户拥有的化学燃料锅炉在设定时间内消耗的化石燃料量，得出该用户基于化石燃料消耗的碳排放量为：
e燃＝m燃*y；
其中e燃为用户在设定时间内基于化石燃料消耗的碳排放量，kgco2；m燃为用户拥有的化学燃料锅炉在设定时间内消耗的化石燃料量，kg；y为该用户单位质量化石燃料燃烧产生的碳排放量，kgco2/kg燃料；
计算用户的总的碳排放量为：
e总i＝e用电 e燃＝p用电*x m燃*y，i＝1,2,…,n；
其中e总为用户的总碳排放量，kgco2,n表示用户的数量；
将同一园区或同一业主单位的用户的碳排放量相加，并实时将碳排放量数据上传至网络，形成碳排放量记录；
e总＝e总1 e总2 … e总n。
实施例4
本实施例提供一种实施例1所述用户电表耦合碳排放量监测系统的运行方法，如图5所示，包括如下具体步骤：
本实施例中，用户带有化石燃料锅炉。
利用电量计量模块直接计量用户在设定时间内的用电量，记用户的用电量为p用电；碳排放量监测及计算模块在线监测用户拥有的化石燃料锅炉在设定时间内排放的烟气中的碳排放量；
查询用户所处区域电网的用电排放因子，即1kwh电量＝xkgco2，x为区域电网的用电排放因子；所述碳排放量监测及计算模块根据用户在设定时间内的用电量计算其基于用电量所产生的碳排放量e用电＝p用电*x；
所述碳排放量监测及计算模块根据在线监测得到的用户拥有的化石燃料锅炉在设定时间内排放的烟气中的碳排放量，得出该用户基于化石燃料消耗的碳排放量为：
e燃＝e燃监；
其中e燃为基于化石燃料消耗的碳排放量，kgco2；e燃监为在线监测得到的用户拥有的化石燃料锅炉在设定时间内排放的烟气中的碳排放量，kgco2；
计算用户的总的碳排放量为：
e总i＝e用电 e燃，i＝1,2,…,n；
其中e总为用户的总碳排放量，kgco2,n表示用户的数量；
将同一园区或同一业主单位的用户的碳排放量相加，并实时将碳排放量数据上传至网络，形成碳排放量记录；
e总＝e总1 e总2 … e总n。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
1.一种用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，包括中央处理器、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块、通讯模块，所述通讯模块、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块分别与所述中央处理器连接；其中：
所述中央处理器用于控制数据的运算和交换；
所述电量计量模块用于对区域电网内的用户的用电量进行计量；
所述碳排放量监测及计算模块用于直接对用户的碳排放量进行监测计量或根据电量计量模块计量的用电量和区域电网的排放因子计算出碳排放量，生成碳排放量数据；
所述通讯模块用于实现中央处理器与网络或碳排放碳资产管理云平台之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述中央处理器、电量计量模块和一个通讯模块设置在常规电表内，碳排放量监测及计算模块和另一通讯模块设置在碳排放监测器内，所述另一通讯模块和所述碳排放量监测及计算模块连接，并且与所述常规电表内的通讯模块通讯连接；所述另一通讯模块和网络或碳排放碳资产管理云平台通讯连接。
3.根据权利要求1所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述中央处理器、电量计量模块、碳排放量监测及计算模块和通讯模块设置在智能电表内，所述通讯模块通讯连接于网络或碳排放碳资产管理云平台。
4.根据权利要求1-3任一所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述碳排放量监测及计算模块采用区块链技术时，所述碳排放量监测及计算模块利用分布式的节点进行分布式碳排放记账，每个节点的碳排放量数据不可篡改地分布式保存在网络中。
5.根据权利要求4所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述碳排放量监测及计算模块采用区块链网络中的公有链、联盟链或私有链技术，并利用区块链技术与其他区块链节点进行点对点的碳资产交易。
6.根据权利要求1-3任一所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述碳排放量监测及计算模块不采用区块链技术时，所述碳排放量监测及计算模块利用中心化的碳排放碳资产管理云平台，统一进行碳排放量计算和碳资产管理。
7.根据权利要求1-3任一所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述电量计量模块和碳排放量监测及计算模块均配置有加密管理单元，所述加密管理单元用于对数据进行加密和管理用户的加密信息。
8.根据权利要求1-3任一所述的用户电表耦合碳排放量监测系统，其特征在于，所述通讯模块为rs485通讯模块、rfid射频模块、蓝牙模块、wifi模块、3g网络模块、4g网络模块、5g网络模块或电力载波模块中的一种或几种组合。
9.一种如权利要求1～8任一所述的用户电表耦合碳排放量监测系统的运行方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
利用电量计量模块直接计量用户的用电量，记用户的用电量为p用电；
利用碳排放量监测及计算模块监测用户消耗的化石燃料量或其化石燃料锅炉烟气中直接监测其碳排放量；对于有化石燃料锅炉的用户，直接在化石燃料锅炉烟气监测系统中布置具有碳排放量监测及计算模块的碳排放量监测器在线监测碳排放量；
查询用户所处区域电网的用电排放因子，即1kwh电量＝xkgco2；x为区域电网的用电排放因子；
所述碳排放量监测及计算模块根据用户在设定时间内的用电量计算其基于用电量所产生的碳排放量e用电＝p用电*x；
所述碳排放量监测及计算模块根据用户拥有的化石燃料消耗设备在设定时间内所消耗的化石燃料量或所排放的烟气中的碳排放量，得出该用户基于化石燃料消耗的碳排放量为：
e燃＝e燃监＝m燃*y；
其中e燃为用户基于化石燃料消耗的碳排放量，kgco2；e燃监为用户拥有的化石燃料消耗设备在设定时间内排放的烟气中的碳排放量，kgco2；m燃为用户拥有的化石燃料消耗设备在设定时间内消耗的化石燃料量，kg；y为该用户单位质量化石燃料燃烧产生的碳排放量，kgco2/kg燃料；
计算用户的总的碳排放量为：
e总i＝e用电 e燃＝p用电*x e燃监＝p用电*x m燃*y，i＝1,2,…,n；
其中e总为用户的总碳排放量，kgco2,n表示用户的数量；
将同一园区或同一业主单位的用户的碳排放量相加，并实时将碳排放量数据上传至网络，形成碳排放量记录；
e总＝e总1 e总2 … e总n。
技术总结