Evolutionary game-based optimization of green certificate-carbon emission right-electricity joint market for thermal-wind-photovoltaic power system

With the increasing proportion of renewable energy in the power market,the demands on government financial subsidies are gradually increasing.Thus,a joint green certificate-carbon emission right-electricity multi-market trading process is proposed to study the market-based strategy for renewable energy.Considering the commodity characteristics of green certificates and carbon emission rights,the dynamic cost models of green certificates and carbon rights are constructed based on the Rubinstein game and ladder pricing models.Furthermore,considering the irrational bidding behavior of energy suppliers in the actual electricity market,an evolutionary game based multi-market bidding optimization model is presented.Subsequently,it is solved using a composite differential evolutionary algorithm.Finally,the case study results reveal that the proposed model can increase profits and the consumption rate of renewable energy and reduce carbon emission.

不同碳减排政策交互影响下发电企业交易策略

在双碳目标和电力系统转型背景下,发电企业的交易策略会发生重要转变。基于可再生能源配额制的实施,综合考虑碳排放权市场和绿证市场,探究了发电企业参与电力市场的最优决策。首先搭建了在多政策情形下市场主体参与交易的市场架构,理清各市场中的供求关系。随后建立发电企业利润函数,以发电企业利润最大化为目标,并分别在非合作博弈和合作博弈两种情况下,建立发电企业的最优生产交易模型。最后通过算例分析检验该交易模型,为发电企业在多种政策影响下参加电力市场交易提供依据。

“双碳”目标下基于系统动力学的发电行业碳减排政策研究

能源结构转型和碳减排政策是实现“双碳”目标的重要举措。本研究旨在探讨“双碳”背景下发电行业碳减排政策与市场交易机制的耦合作用。通过研究绿色证书市场交易机制、碳排放市场交易机制与电力市场机制间的耦合协同效应,考虑了价格影响市场间机制、能源结构分析和技术创新等因素,建立系统动力学模型并进行多情景仿真,研究不同政策组合对市场均衡及电力行业碳减排的影响。通过对模型的敏感性分析,评估了各种政策措施对系统行为的潜在影响,对政策体系的作用机理及其协同机制进行分析,明确不同政策间可能存在的冗余激励和效应冲抵等现象。研究得出:有效的碳减排政策组合使得未来十年火电装机占比下降至45%,可再生能源占比突破50%与传统能源持平甚至超过传统能源。建议碳减排政策的成功实施需要综合考虑市场监管、激励机制、技术创新等多方面因素。

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。

绿色电力消费与碳交易市场的链接机制研究

区别于国际碳市场仅纳入直接排放(范围1)的普遍设计,中国依据自身的国情除纳入直接排放(范围1),还纳入因外购电力、热力产生的间接排放(范围2)。随着绿证全覆盖制度的推进,企业绿色电力消费如何与碳市场链接成为争论的焦点。为避免重复计算、交叉补贴与“漂绿”风险,提出绿电在间接排放核算时直接扣减对应电量,剩余电量按火电处理。同时,依据绿证的成本额外性与效应额外性提出,不同类型绿电项目产生的绿证应设置不同的时间限制,存量项目6年内的绿证可用于碳市场链接,新增项目签发的绿证使用21个月原则。且需碳市场纳排企业绿电消纳比例超过所在省份可再生能源电力考核权重比例才可以进行链接。该方法较其他方法在简便性、公平性与避免重复计算方面都更优。该机制的提出可为中国电-碳市场耦合的高质量发展提供决策参考。

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。

2022中国可再生能源绿色电力证书发展现状与展望

绿证是市场化方式驱动可再生能源高质量发展的重要举措,对推动能源绿色低碳转型意义重大。为此,梳理了国内外绿证发展历程,系统回顾了我国绿证政策的历史沿革;基于详实的数据,分析了我国绿证核发交易情况;结合最新政策,剖析了绿证机制的新变化;最后从引导绿电消费、支撑能耗双控、衔接碳市场、提升国际影响等方面展望了中国绿证发展趋势。

“双碳”目标下中国绿色电力市场建设关键问题

积极推动绿色电力市场建设是促进能源消费绿色低碳转型、实现“双碳”目标的有效途径。中国已经启动绿色电力市场建设,目前正处于快速发展期,亟须对相关关键问题进行研究,为绿色电力市场建设提供支撑。文中研究了绿色电力及绿色电力市场的内涵,以美国、欧洲作为典型案例,从政策设计、运营机制、应用场景、支撑技术等方面研究了国外绿色电力市场实践,提出了相关启示。在此基础上,结合中国绿色电力市场建设进展,探讨了“双碳”目标下中国绿色电力市场建设的关键问题,从顶层设计、关键机制、衔接机制、支撑技术4个方面提出了中国绿色电力市场建设亟须破解的关键机制设计与技术难题。

电碳联合市场下发电商激励性竞价策略

为在电力市场、碳市场和绿证市场下优化发电商的竞价策略,该文提出了一种电-碳联合市场下发电商竞价模型。首先,建立了发电商电-碳交易成本函数,实现对电-碳联合市场成本传导的量化分析。其次,以发电商自身综合收益最大化为目标函数,并考虑电量、碳配额和绿证3类交易产品的耦合约束,建立了电-碳联合市场下发电商竞价模型,并提出模型的线性化重构和求解方法。此外,引入Vickrey-Clarke-Groves(VCG)机制设计理论,提出适用于电-碳联合市场的发电商激励性竞价策略,抑制发电商恶意虚假报价。通过对上海某地区进行算例分析,验证了所提模型能提高发电商收益及促进碳减排,为电-碳联合市场下的发电商组合交易提供参考。

基于隐私计算的绿电消费评价认证模型

绿电消费评价及认证是绿电市场建设的关键一环,当前对绿电消费的评价和认证缺乏有效的技术证明手段,并且绿电消费评价过程存在绿电消费数据隐私保护的技术难题。文中提出一种基于隐私计算的绿电消费评价认证模型。首先,设计一种新型同态加密方法,支持参与绿电消费评价多方主体的隐私保护。相较于传统的同态加密算法,该方法具有更高的加解密效率,且加解密过程可分解,满足全同态性。然后,提出同态加密与可信执行环境协同的隐私计算模式,解决传统同态加密算法无法支持密文下的非线性运算、计算和存储开销大的问题。最后,基于可信执行环境计算过程可验证机制和区块链存证数据防篡改特性,构建绿电消费评价结果的可靠性保障机制。理论和实验结果表明,该方案可高效计算涉及隐私保护的绿色电力消费评价数据,针对10000个绿电消费者,仅需0.114 s即可完成隐私保护的绿电消费评价。

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。

基于改进算法的电网企业间接碳排放研究与应用

在新型电力系统转型背景下,绿电交易呈快速增长趋势,随之而来的问题是如何综合考虑绿电因素影响并精准核算电力间接碳排放。文章通过研究和比较不同的改进算法,选取了一种适合企业统计基础、具备快速应用特点、考虑绿色电力消费的电力平均排放因子改进算法。通过算例验证了所选取改进算法的可行性及影响,为电力行业间接碳排放核算提供了改进算法选择及实施的参考。

“双碳”目标背景下油气企业深度参与绿电交易探析

“双碳”目标背景下,需要加快建设以新能源为主体的新型电力系统,绿电交易就是深化电力体制改革的一项重要市场举措。以目标为导向,梳理绿电交易的政策环境和交易规则,分析绿电交易目前存在的问题和未来发展趋势,结合油气行业的实际案例与交易经验,提出了适用于油气企业的绿电交易参与方向。研究认为:油气企业能以电力用户和发电企业两个市场主体身份参与绿电交易,作为电力用户,购买绿电可以在减排替代的同时树立良好企业形象;作为发电企业,出售非保障性收购的绿电可以获取溢价收益提高投资效益;建议油气企业持续关注政策动向,统筹规划绿电交易路径。

以数智化赋能绿色电力证书一体化管控研究思考

为顺利实现我国“双碳”目标,构建以新能源为主体的新型电力系统是关键举措,绿色电力证书(绿证)是体现可再生能源绿色价值的重要凭证。国家能源集团绿证管理面临责任主体众多、信息壁垒较厚、收益分配困难、数智化手段匮乏等问题,无法最大化兑现绿证的环境价值。从绿证核发、需求侧、供应侧、数据治理、价格机制等方面建立一体化管控体系,并通过数智化手段,打造绿证全过程线上管理平台,为各市场主体购销绿证提供服务和支撑,最终实现国家能源集团绿证购销效益最大化。

基于多市场空间古诺模型的电能与绿色证书交易市场均衡分析

针对可再生能源配额制及其配套的绿色证书交易制度的实施,研究可再生能源发电商和火电发电商在电力批发市场和绿色证书市场下的中长期电能交易市场均衡问题。首先,在电力批发市场和绿色证书市场下,构造两类发电商的空间古诺模型,对多市场下两类发电商的目标函数集中优化,利用yalmip求解。最后,分析得到可再生能源配额的变化对电能价格、交易电量等存在的影响,对政府科学设置配额比例提供了参考意见。

电-碳市场协同运行研究现状综述与展望

在中央全面深化改革委员会推动能耗“双控”转向碳排放“双控”的新政策背景下,电力市场与碳市场的协同优化问题备受关注,首先从国际与国内的视角对相关研究现状按照一定逻辑关系进行梳理,包括电-碳成本传导机理、碳抵消市场中的电力企业角色、国内绿证交易与碳交易市场的相互影响机制,以及电力与碳排放数据互通和重复激励等关键问题,在此基础上凝练出电-碳市场协同运行原理。最后提出进一步研究建议:(1)构建电-碳综合数据库;(2)建立“绿电(证)+碳减排量”捆绑交易的协同机制;(3)设计电-碳的价格传导机制。研究旨在为后续研究和政策制定提供参考,确保电-碳市场的协同发展以服务碳排放双控。

绿色证书交易下可再生能源参与现货市场的过渡机制

随着电力市场改革的深化以及风电和太阳能为主的间歇性可再生能源发电(IREG)机组在电力系统中的占比不断升高,目前,对IREG机组采用的全额固定电价收购模式将按计划逐步终止,IREG机组将作为市场竞争主体参与电力市场,包括电力现货市场的运营。在此背景下,考虑绿色证书交易,通过建立三层决策模型优化政府对IREG机组的补贴政策,并引导其参与电力现货市场运营。首先,提出了过渡机制并建立了多市场多主体交易框架。然后,分别以求解最优合约覆盖率、社会效益最大化的市场出清和发电机组参与现货市场的最优投标策略为目标,建立了考虑绿色证书交易的多主体三层优化决策模型,并以市场出清结果作为这三层模型间的交互数据。接着,基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,将该三层优化决策模型转化为混合整数线性规划模型,以提升求解效率。最后,通过算例对所提过渡机制的可行性和有效性进行了验证。

基于卖方灵活合同的绿电与绿证中长期联合交易机制及其均衡分析

提出了一种基于卖方灵活合同的绿电与绿证中长期联合交易机制,聚合商协商达成中长期绿电交易合同,并基于风、光出力预测误差,考虑现货市场交易的影响执行卖方灵活合同交割。同时,聚合商可通过绿证市场交易,完成绿证考核指标。为验证该机制的有效性,进一步构建了聚合商绿电-绿证交易均衡模型,并设计了基于Lp-Box ADMM(alternating direction method of multipliers,交替方向乘子法)的分布式求解算法。通过模拟算例分析,验证了所提方法的有效性并分析了对聚合商交易行为及成本/收益的影响。结果表明所提出的机制可以有效实现聚合商间的中长期绿电与绿证联合交易,促进中长期绿电合同的达成,实现绿电与绿证交易的有效衔接。

碳-绿证-电量市场耦合交易优化研究

随着“双碳”目标的提出与新型电力系统的发展,如何减少电力行业碳排放量、缓解可再生能源补贴资金缺口是当下面临的两大问题。为此,建立了碳–绿证–电能量市场耦合交易优化模型。该模型中,发电商均以发电边际成本参与电能量市场竞价,考虑碳交易成本和绿证交易成本对发电商报价的影响,经过电能量市场统一出清后,得到最优的发电机组中标出力、碳配额基准系数和绿证比例系数,从而在限制区域碳排放总量、激励可再生能源参与市场竞争的前提下购电成本最小,同时为监管部门制定碳排放配额系数和绿证比例系数提供参考。然后对模型进行线性化处理,进而利用Cplex求出模型约束条件的拉格朗日对偶变量,以便研究不同碳配额基准和绿证比例下碳排放边际成本和绿证边际成本的变化,揭示碳市场、绿证市场对电能市场影响的内在机理。最后通过算例分析对比了耦合交易机制与单一电能量市场优化结果,表明碳–绿证–电量市场耦合交易优化机制具有提高可再生能源消纳、减少碳排放量的显著作用。

计及需求灵活性的地区绿色证书、碳排放权及电力联合交易分析

通过市场的导向作用,形成不同关联市场之间的合力,促成能源的清洁低碳转型是亟待解决的重要问题。针对当前电–碳–绿证联合市场方面的研究未针对市场参与主体构建可供量化分析的动力学模型,以及求解算法的智能性仍需进一步挖掘等问题,提出了计及需求灵活性的地区绿色证书、碳排放权及电力联合交易分析方法。首先,构建了地区绿色证书、碳排放权及电力的联合交易框架;其次,结合系统动力学理论对传统火电厂商、可再生能源发电厂商以及电力用户负荷聚合商等市场参与主体进行建模;在此基础上,采用深度分布式强化学习算法对模型问题进行求解;最后,通过实际算例仿真分析验证所提理论方法的有效性,并对联合交易中的关键影响因素进行灵敏性分析。