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.

Daily rolling estimation of carbon emission cost of coal-fired units considering long-cycle interactive operation simulation of carbon-electricity market

The high overlap of participants in the carbon emissions trading and electricity markets couples the operations of the two markets.The carbon emission cost(CEC)of coal-fired units becomes part of the power generation cost through market coupling.The accuracy of CEC calculation affects the clearing capacity of coal-fired units in the electric power market.Study of carbon–electricity market interaction and CEC calculations is still in its initial stages.This study analyzes the impact of carbon emissions trading and compliance on the operation of the electric power market and defines the cost transmission mode between the carbon emissions trading and electric power markets.A long-period interactive operation simulation mechanism for the carbon–electricity market is established,and operation and trading models of the carbon emissions trading market and electric power market are established.A daily rolling estimation method for the CEC of coal-fired units is proposed,along with the CEC per unit electric quantity of the coal-fired units.The feasibility and effectiveness of the proposed method are verified through an example simulation,and the factors influencing the CEC are analyzed.

Inter-Provincial Transaction Model in Two-Level ElectricityMarket Considering Carbon Emission and Consumption Responsibility Weights

In the context of the joint operation of China’s intra-provincial markets and inter-provincial trading,how to meet the load demand and energy consumption using inter-provincial renewable energy trading is a key problem.The combined operation of intra-provincial and inter-provincial markets provides a new way for provincial power companies to optimize and clear the intra-provincial power market,complete the intra-provincial consumption responsibility weight index,and consume renewable energy across provinces and regions.This paper combines power generation and consumption within the province,uses inter-provincial renewable energy trading tomeet the load demand within the province and completes the index of intra-provincial consumption responsibility weights.The intra-provincial market trading and inter-provincial market clearing are respectively taken as the upper and lower levels of the model.Under the two-level electricity market operation framework,the upper-level model aims to minimize the expected total operating cost within the province considering the carbon emission cost and the weight of the consumption responsibility,while the lower-level model aims to minimize the inter-provincial renewable energy purchasing cost.Finally,the influence of inter-provincial transaction mechanism,risk aversion coefficient,voucher price,and responsibility weight on operating cost is analyzed.Simulation is used to verify that the proposed model can meet the requirements of the provincial load power consumption and the consumption responsibility weight index,and promote the consumption of renewable energy.

Joint electricity and carbon market for Northeast Asia energy interconnection

Decarbonization of the electricity sector is crucial to mitigate the impacts of climate change and global warming over the coming decades.The key challenges for achieving this goal are carbon emission trading and electricity sector regulation,which are also the major components of the carbon and electricity markets,respectively.In this paper,a joint electricity and carbon market model is proposed to investigate the relationships between electricity price,carbon price,and electricity generation capacity,thereby identifying pathways toward a renewable energy transition under the transactional energy interconnection framework.The proposed model is a dynamically iterative optimization model consisting of upper-level and lower-level models.The upper-level model optimizes power generation and obtains the electricity price,which drives the lower-level model to update the carbon price and electricity generation capacity.The proposed model is verified using the Northeast Asia power grid.The results show that increasing carbon price will result in increased electricity price,along with further increases in renewable energy generation capacity in the following period.This increase in renewable energy generation will reduce reliance on carbon-emitting energy sources,and hence the carbon price will decline.Moreover,the interconnection among zones in the Northeast Asia power grid will enable reasonable allocation of zonal power generation.Carbon capture and storage (CCS) will be an effective technology to reduce the carbon emissions and further realize the emission reduction targets in 2030-2050.It eases the stress of realizing the energy transition because of the less urgency to install additional renewable energy capacity.

Forecasting the Impact of CCGT-CCS on the UK’s Electricity Market by LCOE

To achieve the target for building a low-carbon economy, the UK will have to build more low-carbon power plants to reduce carbon dioxide emissions from electricity generation. However, renewable energy is difficult to meet the increasing energy demand and keep lights on. This limitation of renewable could be solved by coal and gas-fired power station fitted with carbon capture storage (CCS) technology. CCS technology could capture up to 90% of carbon dioxide from emissions and allow fossil fuel power station to provide continuous low-carbon electricity power. This paper presents the levelised cost of electricity of CCGT with CCS and compared with renewable technology to forecast the impact of CCGT with CCS on the UK’s electricity market.

“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。

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。

考虑碳交易的电力现货市场出清多阶段优化模型研究

近年来,随着我国电力现货市场和碳市场的逐步完善,如何更好地实现电力现货市场和碳市场深度耦合,推进电碳市场向竞争市场发展已经成为一个新的研究重点。该文提出了一个考虑碳交易的电力现货市场出清多阶段优化模型,并对该模型下的电力现货市场均衡问题进行了分析。在模型的第一阶段,建立了市场机组碳配额分配模型;在第二阶段引入阶梯碳交易机制,结合各机组的碳配额,建立考虑电能量成本最小和阶梯碳交易成本最小的电力现货市场出清模型;在第三阶段,结合前两个阶段确定的各机组碳配额和中标信息,建立以电能量成本最小为目标的电价追踪模型和机组碳成本计算模型。最后将该文模型在改进的PJM5节点系统(Pennsylvania-New Jersey-Maryland 5-bus power grid)上实现,并从出清结果和市场均衡结果两个方面验证了模型的有效性。结果表明,该文所提模型能够实现市场出清经济目标与低碳目标之间的平衡,能够在不增加电碳耦合总成本的基础上实现最大的碳减排量,同时通过增强发电机组参与市场竞争的主观能动性,降低了用户侧用电成本。

新型电力系统中的规划运营与电力市场:研究进展与科研实践

“碳达峰、碳中和”战略目标下,能源结构清洁化—可再生能源并网比例不断提高、能源要素多元化—发输配用各环节海量灵活性资源接入两大趋势带来的挑战,对电力规划、调度运营、电力市场产生了重大影响。规划中如何综合考虑海量运行场景与多元化要素,运营中如何高效调度多样灵活性资源,市场如何设计机制激励主体提供灵活性,都是新型电力系统建设亟待解决的问题。该文从电力规划、调度运营、电力市场3个层面出发,对近年来新型电力系统中规划运营与电力市场的相关研究进展进行系统梳理,涵盖基础理论、机制设计、应用研究、系统研发等多类型研究文献。进一步从规划、调度、市场3个方面展望未来研究趋势,如新型要素接入下的电网韧性、电碳耦合调度理论与高效求解技术、辅助服务与容量市场交易品类、考虑储能等新型主体的市场交易机制等,以期为我国新型电力系统的建设提供有益参考。

能源系统低碳转型背景下的混合电力市场体系结构与设计

能源系统低碳转型的背景下,各国电力市场的运行面临多方面的政策边界,为解决政府如何干预市场以实现多维目标的问题,在以两阶段市场竞争理论为核心的混合电力市场的基础上,结合电力市场体系中政府与市场的驱动关系,对混合电力市场展开进一步研究。首先,对传统电力市场的均衡原理和面临的挑战进行了深入分析,并对电力市场中政府干预市场的原因进行分类讨论,包括外部性、市场体系不完善、市场机制不完善、市场竞争不完美等。然后,结合两阶段市场竞争理论对混合电力市场基本结构的意义和面临的挑战进行讨论。在此基础上,提出了包括短期和长期、市场和政府的两维四模块的混合电力市场扩展结构,并对其设计的关键步骤和内容进行了分析。最后,结合中国电力市场建设存在的问题,对混合电力市场中政府干预方式的设计进行了讨论。

电力市场化改革与全国统一碳市场建设关联协调发展的研究探索——基于交叉补贴和价格传导的双重视角

“电—碳”市场协同发展在推动能源清洁发展、应对气候治理方面具有重要作用,然而当前我国电力市场和碳市场运行相对独立,二者发展协调性亟待提高。鉴于此,基于交叉补贴和价格传导的双重视角,对电力市场中不同类型用户间的电价交叉补贴、电碳市场关联的价格传导效应以及碳市场的价格设计进行细致探讨具有重要理论意义,并且通过探讨设计电碳市场关联协调发展机制如何推动实现碳达峰、碳中和目标具有重要现实意义。具体来讲,电力市场化改革与全国统一碳市场建设关联协调发展可以从三个方面进行研究:第一,基于交叉补贴视角,明晰交叉补贴如何引致能源效率损失并降低社会福利;第二,围绕电力市场化改革和“双碳”目标,探讨电力市场价格扭曲导致的无谓损失如何影响碳排放,进而通过电力价格机制优化实现碳约束目标;第三,聚焦价格传导,在评估电力市场效率基础上考察电碳关联条件下碳价对电价的传导率,对不同场景下碳市场的碳价进行优化设计。深入探讨上述三方面问题将对驱动电力市场和碳市场协同发展,统筹推进碳达峰、碳中和具有重要的理论和现实意义。

双碳目标约束下电力行业低碳转型的制度门槛效应研究

电力行业低碳转型不仅关系本行业碳达峰、碳中和目标的达成,也影响着中国总体碳达峰、碳中和目标的实现,对于促进经济社会低碳转型具有十分重要的现实意义。本文采用中国省级面板数据实证检验了碳排放规制对电力行业低碳转型的影响效果。研究发现,碳排放规制促进了电力行业低碳转型,并且通过了稳健性检验。受财政分权程度与市场化程度影响,碳排放规制对中国电力行业低碳转型具有门槛效应。随着财政分权程度的提升,碳排放规制对电力行业低碳转型促进作用呈现边际递减趋势。而随着市场化程度的提升,碳排放规制对电力行业低碳转型促进作用呈现边际递增趋势。本文为“双碳目标”约束下,加快推进电力行业低碳转型提供了经验证据和政策启示。

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。

基于大语言模型的低碳电力市场发展应用前景

随着全球环境问题加剧,低碳电力市场备受关注。深入探讨了低碳电力市场的发展现状及其面临的挑战,并特别聚焦于基于大语言模型(LLMs)的方法在推动低碳电力市场发展中的应用潜力。通过微调、提示语设计、语义嵌入等手段,LLMs能有效适应电力领域的专业化应用,尤其是在电源结构调整、电力需求预测和风险预警等领域展现出潜力。此外,基于LLMs的智能体和思维链的方法可解决复杂问题,助力低碳电力市场建设。随着LLMs技术的发展和电力行业改革的深入,这些方法将支持中国电力系统的低碳转型和实现“双碳”目标。但也需关注LLMs应用局限性,采取措施预防潜在风险,确保其在低碳市场的安全、有序发展。

计及电量交易信息的用电碳计量方法

充分挖掘电碳耦合价值,构建电碳协同市场是实现碳达峰、碳中和目标的重要抓手。电碳信息的耦合依赖一套合理、有效的用电碳计量体系,但我国现行用电碳计量体系中尚未考虑电量交易信息的影响,不能完全厘清每个电量交易行为背后蕴含的碳排放责任。针对此问题,该文从碳排放流理论出发,提出一套计及电量交易行为的用电碳计量新方法。首先,根据碳排放流理论的计算特性,针对有损网络建立其无损等效网络模型;之后,将交易电量和非交易流电量拆解开来,并分别根据其电量来源独立核算其产生的对应碳排放责任。该文方法严格遵守直接和间接碳排放的总量守恒原则,能够厘清电量交易行为背后蕴含的碳排放责任转移,且能够兼顾碳排放因子的时空差异性量化需求,进而具备引导用户开展低碳需求响应的能力。基于PJM-5节点系统和我国某地市实际数据开展仿真分析,仿真结果验证该文方法的有效性。

新型电力系统中火电机组运营智慧决策系统

火电机组目前面对电力中长期合约市场、现货市场、辅助服务调峰调频市场,民用供热及工业供热等多种电热产品售卖途径,需要根据市场交易机制、运营成本及碳排放成本,在各种市场中优化分配有限的火电机组电热产品以获取最大利润。提出了火电机组运营智慧决策系统,采用通用开发平台,考虑了实时热电成本分摊、实时热电转换比、实时平衡利润比等,该智慧决策系统可以帮助火电企业实现实时的经营核算,并给出各级市场最优组合竞价策略及提供机组最佳运行方式。

考虑阶梯式碳交易机制的电化学储能与抽水蓄能协同调度优化

为了验证电化学储能与抽水蓄能协同调度下参与电力市场与碳市场的可行性,构建了包含火力发电、风力发电、光伏发电、抽水蓄能以及电化学储能的多能互补系统。考虑平准化度电成本(LCOE)和碳排放成本,以购能成本、LCOE、碳排放成本及弃风弃光成本之和最小为目标函数,调用MATLAB的Cplex求解器,进行调度优化求解。以西北某区域电网夏季典型日的数据为例,引入分时上网电价及阶梯碳交易机制,设置不同储能系统参与、不同碳交易机制等6种场景。结果表明:抽水蓄能与电化学储能协同调度下的电力市场收益和碳市场收益最高,系统碳排放量最低,验证了所提出的储能协同配置方案及调度优化方案的可行性。

考虑碳市场交易的寡头电力市场均衡分析

在碳市场上线的背景下,发电商需同时参与碳市场与电力市场,并对电力市场均衡产生影响。为研究碳市场及电力市场中发电商的交易决策及两个市场之间的交互影响关系,建立了考虑碳市场交易的寡头电力市场双层均衡模型,该模型可同时考虑发电商在电力市场和碳市场中的博弈行为。针对所建立模型,采用协同进化算法进行纳什均衡的求解。最后通过算例验证了相关模型和算法的有效性,并重点研究了碳市场对电力市场均衡及发电商市场博弈行为的影响。结果表明:在当前采用基准线法进行初始碳配额分配情况下,发电商的策略性行为同时抬高了电价与碳价,其中电价的上涨幅度远小于碳价的上涨幅度。

电碳耦合对煤电机组现货市场结算电价影响分析模型

煤电行业二氧化碳排放量占比最多,首先被纳入了全国性碳市场,而碳排放成本又对煤电现货市场结算电价造成一定程度的影响。基于此,构建了现货市场下不考虑碳排放成本的煤电机组竞价调度模型,并进行了模拟分析;继而构建了考虑碳排放成本的煤电机组竞价模型;再以广东省为例,模拟了煤电机组在“有无风光出力”“不同碳市场”情景下煤电机组现货市场报价及出清情况的变化。结果显示,随着碳市场的逐步完善,碳价和配额总量进一步收紧,煤电机组报价逐渐升高,现货市场结算电价也随之提高,夏季有风有光情景下轻度、中度、重度碳市场的平均出清电价分别为0.1607元/(kW·h)、0.1863元/(kW·h)、0.2461元/(kW·h),较未引入碳市场时分别增加了0.18%、16.14%、53.41%。

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。