耦合碳-绿证-消纳量市场的日前电量市场交易交互式优化

随着“双碳”目标的提出,电力行业减碳步伐加快,碳交易、绿证交易与超额消纳量交易成为减少碳排放与促进新型电力系统发展的重要市场手段。首先,基于双边集中竞价模式,构建火电、风电、光伏企业与电力用户共同参与的耦合碳-绿证-消纳量的日前电量市场交易机制。其次,兼顾市场成员收益与电量市场社会福利最优目标,建立了上下层迭代交互式交易优化模型。最后,采用交替方向乘子法进行迭代求解,并在IEEE-30节点系统上分析碳配额基准、绿证比例及消纳量交易价格对电量市场出清结果、发电商收益及用户成本的影响。算例结果表明,与单一电能量市场交易机制相比,耦合碳-绿证-消纳量的电量市场交易机制能够显著降低火电企业的碳排放量,同时提高风电、光伏企业的中标电量,激励用户跟踪系统新能源出力,减轻系统弃风、弃光现象。

考虑综合需求响应及绿证-碳交易机制的能源系统低碳经济调度

“双碳”背景下,考虑电热需求响应并结合市场交易机制有助于综合能源系统低碳经济运行,由此,提出一种电热需求响应配合绿证-碳交易机制的综合能源系统模型并进行低碳经济调度。首先,通过加装储液罐的方式改造碳捕集电厂,建立以碳捕集电厂、电转气设备为主要能源耦合设备的综合能源系统数学模型;其次,为降低系统电热负荷峰谷差,进一步降低高碳排机组出力,引入电热需求响应机制;再次,建立阶梯式碳交易机制与绿证交易机制数学模型并将其引入系统低碳经济调度中;最后,以系统运行成本最小为目标函数建立低碳经济调度模型;算例表明,所提模型在系统总成本全面下降的同时实现了风电全额消纳,大幅提高了系统运行的低碳经济效益。

计及灵活需求响应和碳-绿证交易的综合能源系统优化调度

基于“碳达峰、碳中和”背景,有效结合碳交易和绿证交易机制,挖掘需求侧资源,有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此,提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,在源侧引入含有机朗肯循环的余热发电环节,解耦热电联产“以热定电”约束,并在荷侧引入综合需求响应模型,构建了源荷协调的灵活需求响应模型。其次,研究碳交易和绿证交易机制原理,分析两者之间的相关性,构建了阶梯碳-绿证联合交易机制。最后,综合考虑系统经济性和低碳性,以总成本最低为目标,构建了日前低碳经济优化模型。算例仿真表明,考虑阶梯碳-绿证联合交易机制后系统总成本和碳排放量分别下降了13.37%和11.44%,并且相比传统需求响应模型,考虑所提的灵活需求响应模型后系统总成本和碳排放量分别下降了3.87%和2.85%,有效实现了系统经济、灵活和低碳运行。

基于绿证-阶梯式碳交易交互的源荷互补调度优化

针对多能耦合的区域综合能源系统的低碳经济运行问题,提出基于绿证-阶梯式碳交易交互的源荷互补优化调度模型。首先,通过引入绿证-阶梯式碳交易交互机制来提高源侧可再生能源的消纳水平和降低系统碳排放量;其次,在负荷侧引入考虑用户满意度的激励型需求响应和调峰收益来实现热电负荷的“削峰填谷”;最后,以日运行成本最小化为目标,采用Cplex求解器对模型进行求解。算例结果表明:绿证-阶梯式碳交易交互机制有助于充分发挥激励型需求响应的优化能力,提高源侧可再生能源的消纳能力,实现源荷侧协同降碳,降低系统运行成本,有效提高系统运行的绿色性、低碳性和经济性。

考虑绿证–碳排等价交互机制的区域综合能源系统绿色调度

“双碳”目标背景下,将现有碳交易与绿色证书交易机制实现互动,更能反映新能源低碳属性,有助于完善综合能源系统清洁替代的实现机制。该文构建绿证–碳排等价交互机制,提出一种实现碳交易与绿色证书交易联动的区域综合能源系统绿色调度方法。首先,研究碳交易和绿色证书交易运行原理,引入历史新能源配额完成度及其出力预测准确度作为新能源配额分配和绿色证书获取依据之一。然后,研究绿色证书碳减排机理,提出绿证–碳排等价交互机制,通过绿色证书联动碳交易与绿证交易。最后,以系统总成本最小为目标,构建考虑碳交易与绿色证书交易交互的区域综合能源系统优化模型。算例结果表明,该方法可提高系统绿电占比和经济性,进一步体现新能源环保价值。

考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化

针对相邻国家能源市场机制不同、多边协同调度难度大等问题,提出一种考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化方法。根据不同国家综合能源系统所处位置,提出考虑热网、电网损耗的跨境综合能源系统模型。在充分考虑跨境能量流动与转化的基础上,引入跨境绿证、碳交易,建立考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同优化模型。基于所建模型的仿真结果分析表明,在跨境综合能源系统中引入碳、绿证交易可减少不同国家的综合能源系统运行成本,同时提高能源优化配置与可再生能源消纳量。

计及绿证-碳交易与氢能的综合能源系统多时间尺度优化调度

为建立一个清洁低碳、安全稳定的能源系统,提出了基于绿证-碳交易机制的氢能利用综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,为发挥氢能高效清洁的作用,建立电解槽热氢联产模型。其次,为降低系统的碳排放量,分别构建绿色证书交易机制和奖惩阶梯型碳交易机制。最后,为降低源-荷预测误差对系统运行的影响,构建基于模型预测方法的日前-日内-实时多时间尺度的优化调度模型。算例分析表明,所提模型能有效降低碳排放量和系统功率波动,提高系统的稳定性和经济性。

融合碳交易的电力现货市场日前出清机制研究

当前电力市场与碳市场缺乏关联,新能源机组与传统发电机组的市场竞价优势不明确,亟须构建合理的电-碳耦合市场的运行机制,明确新能源发电机组与传统能源机组的市场关系。针对电力现货市场与碳交易市场之间的协同运行问题,从交易主体通过电力交易中心完成碳交易的角度构建一种电-碳市场耦合下电力现货市场激励型日前出清方法,为电力现货市场运行机制优化提供思路参考。首先,从交易数据、交易主体行为和运作机制等方面的协同构建电-碳市场耦合运行框架。其次,设计一种包含预出清和正式出清的电力现货市场激励型日前出清机制,该机制引入基于动态碳排放的碳市场激励因子,对各机组报价进行修正后再次出清。再次,建立考虑电-碳市场耦合的电力现货日前市场出清模型。最后在PJM-5节点电力系统进行算例分析,结果表明该机制下新能源机组的出清电量增加67.29%,碳排放量降低56.29%,碳交易成本降低95.48%;碳交易价格和传统发电商报价的增加会增大新能源机组的出清电量;碳配额比例和新能源发电商报价的增加会增大平均出清价格。

计及碳交易机制的含光热电站海岛微网能量管理策略

针对海岛能源供给低碳经济性和热电联产机组“以热定电”稳定运行问题,文中提出计及碳交易机制的含光热电站海岛微网能量管理策略。基于光热电站、热泵、风电、微型燃气轮机组、海水淡化设备等集电、热、水一体化的多能源海岛微网系统,通过热泵配合光热电站实现电-热能量双向转化,提高光热电站的发电能力并满足部分热负荷需求。引入碳交易机制来限制碳排放,建立海岛微网低碳经济性模型,研究在光热电站参与下海岛微网不同运行方式的经济性。多场景对比实验证明了海岛微网低碳经济调度可以较好地兼顾经济性与环保性,在以较低经济成本运行的同时碳排放较少。

计及氢能多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统优化运行

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点,提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性,建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能多元利用模型,并考虑氢能利用过程中产生的余热,在氢能多元利用模型中引入热回收装置,提出氢能精细化多元利用结构;为提升新能源消纳能力以及降低系统碳排放量,分别建立碳交易机制和绿证交易机制,并针对两者之间的关联性提出绿证-碳联合交易机制;兼顾综合能源系统的经济性和环保性,建立以绿证交易成本、购能成本、碳交易成本、运行维护成本和弃风成本之和最低为目标的综合能源系统低碳经济调度模型。算例结果表明,所提模型能够提高新能源消纳能力,显著降低碳排放量,实现了能源的高效利用和综合能源系统的低碳经济运行。

绿证交易与企业减碳的实践初探

随着绿证交易的普及,绿证作为可再生能源发电企业的证明不断被用电企业购买。绿证交易不仅能够证明用电企业使用了环保的可再生能源电力,还能带来经济与环保双重效益。通过分析天津某石化公司购买绿电及使用绿证前后的经济效益,证实绿证交易后能够在企业用电方面减少经济支出,并达到减碳的作用,为国内其他用电企业提供借鉴参考。

面向含氢综合能源系统的电-碳-氢耦合交易市场研究综述

在我国“双碳”目标愿景下,电-碳-氢耦合交易市场正通过市场机制优化能源配置,加速能源转型,但含氢综合能源系统的兴盛给多能耦合交易市场的发展带来了新的挑战。介绍了含氢综合能源系统的基本结构,并在电-碳、电-氢交易市场研究的基础上分析了电-碳-氢耦合交易机制,深入探究了面向含氢综合能源系统的电-碳-氢耦合交易市场机制。分别从市场的交易标的物、交易对象、交易价格角度进行了阐述,并归纳分析了目前实现市场均衡的能源定价策略与市场出清机制。最后总结了电-碳-氢交易市场与含氢综合能源系统发展面临的挑战,并对后续的研究方向进行了展望。

考虑电-氢一体化的微电网低碳-经济协同优化调度

针对微电网中缺乏对碳排放流特性的精确刻画,导致运行层面中微电网的低碳运行方式和经济运行方式之间矛盾凸显,低碳和经济难以兼顾的问题,构建了计及绿电制氢和多能耦合的电-氢一体化运行框架,提出了综合考虑碳排放流和低碳需求响应的微电网低碳-经济协同双层优化调度模型。上层优化调度模型中,以风光储氢一体化工业园区为典型微电网场景,以低碳性和经济性协调最优为目标,将源侧碳交易机制融入调度决策目标中,充分挖掘微电网低碳-经济协同运行方式,以此制定微电网最优低碳经济调度策略;下层低碳需求响应模型中,以微电网用户碳减排所节约的碳排放成本为激励信号,通过建立微电网能量流与碳排放流的映射关系,实现碳排放责任的转移和分摊以及对微电网运行中的碳排放特性精细化评估,进而建立由负荷碳排放强度时空差异性引导用户参与碳减排策略的低碳需求响应(demond response,DR)模型,深入挖掘微电网源-荷间的低碳性和经济性间的协同性。以某工业园区微电网为例,验证了所提模型能有效兼顾系统的低碳性和经济性。

电-碳-气-绿证市场耦合下的电氢耦合系统运行优化研究

随着碳排放权与可再生能源配额制的推进,建设以电市场为主导的碳绿联合市场将成为未来电力市场发展的重要方向,而电氢耦合系统的高灵活性是实现风光规模化发展的重要方案。基于这一背景,该文构建了计及经济、稳定、环境3方面最优的电–碳–气–绿证市场耦合下的电氢耦合系统多目标运行优化模型。为验证模型的有效性,选取某地电氢耦合系统进行算例分析,比较5种情景下的运行结果。结果表明,电–碳–气–绿证联合交易机制下,所建立模型可在提高系统经济效益的同时,提升系统供能稳定性,降低碳排放量。

计及需求侧管理与碳排放的综合能源系统光-储设备优化配置方法

合理调整综合能源系统(IES)的配置结构能够有效提升其低碳经济运行水平,基于此,提出了一种计及需求侧管理与碳排放的IES光-储设备优化配置方法。基于IES典型拓扑及供能设备的工作机理,建立其冷-热-电-气能流模型;根据不同柔性负荷特点,从不同维度构建用能体验的评价指标,并提出一种考虑用户综合满意度的需求侧能量管理策略;在此基础上,为进一步提升系统的低碳性能,设计了一种计及全寿命周期碳排放的奖惩阶梯型碳交易机制;在同时考虑所提需求侧管理与碳交易机制的前提下,以设备全寿命周期内创造的总收益最大为优化目标,构建了从运行到规划层面的源-网-荷-储多环节协同的光-储设备优化配置模型及运行方案;基于某真实IES开展算例研究,结果验证了所提方法在避免设备冗余配置、减碳与提高经济运行水平方面的有效性。

计及碳市场和绿证市场的配电网投资效益动态评估

随着碳排放权交易机制和绿证交易机制的持续完善,配电网投资效益评估需综合考虑电力市场与碳市场及绿证市场间的交互影响。建立电-碳-绿证市场协同运营架构,剖析碳市场、绿证市场对配电网投资决策的因果反馈关系。从发购电、碳排放权交易、绿证交易、可再生能源消纳责任权重和投资效益5个层面搭建系统动力学子模块,提出计及碳市场和绿证市场耦合关系的配电网投资效益动态评估模型。算例仿真结果表明,所提模型在提高配电网投资效益的同时可减少碳排放以及提高可再生能源消纳责任权重。

电力市场、碳市场及绿证市场互动机理及协调机制

面向“碳达峰、碳中和”战略目标,应在统一的能源、气候、环境治理框架体系下,统筹协调碳市场、电力市场、绿证市场等各类市场的关联关系,做好市场机制层面有效衔接。分析了欧盟、美国等国外电、碳市场协同运作的实践经验,总结了国内推进碳市场、电力市场、绿证市场建设的现状,剖析了碳市场、电力市场、绿证市场之间的关联关系与交互影响机理,探索了市场间协调发展的衔接机制。最后,立足国内市场建设发展环境和现实需要,提出了当前阶段助力碳市场、电力市场、绿证市场协调发展的相关建议,以充分发挥综合调控作用,助力能源电力行业和社会低碳转型。

总量-交易机制下制造商占优供应链碳减排策略

在碳排放总量-超额交易规制下,文章研究了供应链系统碳减排合作策略问题。考虑碳减排投资成本,低碳产品高价格支付意愿及产品采购量价格效应等因素,构建了供应链双方的利润函数。解析求解得到系统变量的纳什均衡及系统整体利润。仿真分析直观反映了供应链系统关键参数对于系统变量及参数的影响。研究发现,集中决策策略优于部分合作策略;部分合作策略虽然不能明显改善供应链收益,但却能显著提升系统碳效率;碳排放总量设定必须兼顾供应链碳效率和收益。

参与多元耦合市场的电-气综合能源系统低碳经济调度

为进一步提升综合能源系统(IES)绿电消纳水平,减少CO_(2)排放量及降低系统运行成本,提出一种计及绿证交易与碳交易交互机制下的IES低碳经济调度模型及其求解方法。首先,对传统阶梯式碳交易机制进行改进,并根据绿色证书碳减排原理,提出一种绿证-碳交易交互机制,即通过冗余绿色证书联动碳交易与绿证交易的耦合市场机制;然后,以系统总成本最小为目标,结合低碳技术,构建绿证-碳交易交互机制下计及碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的电-气互联综合能源系统优化调度模型;最后,以IEEE39节点电网、比利时20节点气网构成的电-气互联综合能源系统为例进行仿真研究,结果表明所提方法在提高风电消纳的同时,可显著减少CO_(2)排放。

绿证-碳交易机制下新型电力系统电-氢-气混合储能容量优化配置方法

在“双碳”目标的背景下,为进一步提升新型电力系统的经济效益和环境效益,提出了一种绿证-碳交易机制下新型电力系统电-氢-气混合储能容量优化配置方法。首先,以两阶段电转气作为能源桥梁,提出了考虑电化学储能系统、氢储能系统和气储能系统的新型混合储能系统;其次,为了提升可再生能源消纳、降低碳排放量,引入了绿证-碳联合交易机制,并采用了能源断供/弃能机制,同时提升了系统的可靠性;最后,以新型混合储能系统的全生命周期成本、购能成本、可靠性成本、绿证-碳交易成本之和为目标函数,并采用CPLEX求解器求解。算例分析结果表明,所提方法能在提升可再生能源消纳的同时实现系统的经济性、低碳性、可靠性最优。