一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法及计算设备，该方法包括：生成联盟碳减排成本模型，联盟碳减排成本模型包括联盟碳排放交易价格函数和联盟边际减排成本函数；对联盟减排成本模型中的联盟碳排放交易函数进行拟合处理，以生成国家碳减排成本模型，国家碳减排成本模型包括国家碳排放交易价格函数；对国家碳减排成本模型构造对应的最小化约束条件，并通过最小化约束条件求解国家碳减排成本模型；根据国家碳减排成本模型的求解结果更新联盟碳减排成本模型，以基于更新后的联盟碳减排成本模型计算碳排放交易市场中的总减排成本；通过博弈的方法对总减排成本进行最小化处理，以实现控制碳排放。

A Game Behavior Control Method for Carbon Emission Based on Minimizing the Cost of Carbon Emission Reduction

The invention discloses a carbon emission game behavior control method and calculating device based on minimizing the cost of carbon emission reduction. The method includes: generating the coalition carbon emission reduction cost model, the coalition carbon emission reduction cost model includes the coalition carbon emission trading price function and the coalition marginal emission reduction cost function, and the coalition carbon emission reduction cost model. The national carbon emission reduction cost model includes the national carbon emission trading price function; the corresponding minimum constraints are constructed for the national carbon emission reduction cost model, and the national carbon emission reduction cost model is solved through the minimum constraints. The solution result of the national carbon emission reduction cost model updates the alliance carbon emission reduction cost model, calculates the total emission reduction cost in the carbon emission trading market based on the updated alliance carbon emission reduction cost model, and minimizes the total emission reduction cost through game theory to achieve carbon emission control.

【技术实现步骤摘要】
一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法
本专利技术涉及能源环保领域，特别涉及一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法及计算设备。
技术介绍
碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称，由于温室气体中最主要的气体是二氧化碳，因此用碳一词作为代表。通常我们对降低碳排放量是从一个国家内部出发来讨论的，比如对个人来说，少用空调和暖气、少开车、少坐飞机等等，对工厂和企业来说，则是如何通过节能减污的技术来减少生产制造环节中的碳排放量。若要从国家层面出发，考虑全球性的碳减排，设计和选择增加各国参与的激励措施的政策工具通常是成功达成诸如减少国际二氧化碳排放量等协议的关键。理论上，激励可以基于特定政策工具的成本和收益进行比较，最高的激励措施将是实现承诺目标的最高净收益。但是，通过实证计算可以得出，政策带来的净收益通常难以实现。因此，寻求最低的成本，即采用成本效益的方法来实现设计和承诺的目标，或者在没有参与安排的情况下，在总减排成本方面产生最大的节约成本，这是一种务实的做法替代。然而，每个国家或联盟拥有的补贴或福利都不同，则为那些不承诺减排的国家或联盟设计激励机制对于实现全球目标至关重要，必须评估各联盟之间通过减排量确定的博弈进行合作。现有的碳排放博弈行为控制方法通常是利用气候博弈理论来解决上述问题，而气候博弈分析是基于斗鸡博弈或囚徒困境博弈，强调对各种不确定因素的指定概率下发生损害的论证，但对参与交易博弈的联盟或国家的碳排放量、碳减排能力和偏好没有进行相适应考虑。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制的技术方案，以力图解决或者至少缓解上面存在的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法，适于在计算设备中执行，该方法包括如下步骤：首先，生成联盟碳减排成本模型，联盟碳减排成本模型包括联盟碳排放交易价格函数和联盟边际减排成本函数；对联盟减排成本模型中的联盟碳排放交易函数进行拟合处理，以生成国家碳减排成本模型，国家碳减排成本模型包括国家碳排放交易价格函数；对国家碳减排成本模型构造对应的最小化约束条件，并通过最小化约束条件求解国家碳减排成本模型；根据国家碳减排成本模型的求解结果更新联盟碳减排成本模型，以基于更新后的联盟碳减排成本模型计算碳排放交易市场中的总减排成本；通过博弈的方法对总减排成本进行最小化处理，以实现控制碳排放。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，联盟排放交易价格函数以如下公式确定：其中，表示联盟l的碳交易价格比率，x、y和b分别表示输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，g＝(gy,gb)表示期望的输出gy与非期望的输出gb的产生方向的向量，β为方向距离，且其值属于Pcoalition-l(x)范围内，Pcoalition-l(x)表示输入向量集合x在联盟l的输出集合，表示在β值处于Pcoalition-l(x)中时从y+β·gy和b-β·gb中确定一个较大值。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，联盟边际减排成本函数以如下公式确定：其中，MACl表示联盟l的边际减排成本，表示对中向量b进行求导得到的求导值，表示对中向量y进行求导得到的求导值，表示联盟l的碳交易价格比率，x、y和b分别表示输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，g＝(gy,gb)表示期望的输出gy与非期望的输出gb的产生方向的向量，p为差异均衡价格。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，对联盟中的国家k而言，其对应的国家碳排放交易价格函数以如下公式确定：其中，表示国家k的碳交易价格比率，xk、yk和bk分别表示中输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，gk＝(gky,gkb)表示期望的输出gky与非期望的输出gkb的产生方向的向量，ykt是第t年国家k期望输出国内生产总值，bkt是第t年国家k二氧化碳排放量的非期望输出，当n＝1,2,3时，表示国家k在第1年，第2年和第3年的能源消耗、实际资本形成以及总劳动力的投入输入变量，an、νn和δn分别表示第1年，第2年和第3年，的加权系数、与bkt的第一关联系数和与ykt的第二关联系数，当n′＝1,2,3时，分别表示国家k在第1年，第2年和第3年的能源消耗、实际资本形成以及总劳动力的投入输入变量，ann′是与的相关系数，β1和β2分别是ykt对应的第一方向系数和第二方向系数，γ1和γ2分别是bkt对应的第三方向系数和第四方向系数，μ表示ykt和bkt的第三关联系数，a为常数参数。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，最小化约束条件包括非负区间约束条件、一次偏导约束条件和二次偏导约束条件。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，非负区间约束条件以如下公式表示：其中，表示国家k的碳交易价格比率，xk、yk和bk分别表示中输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，gk＝(gky,gkb)表示期望的输出gky与非期望的输出gkb的产生方向的向量，min(·)表示求最小值。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，一次偏导约束条件以如下公式表示：其中，表示国家k的碳交易价格比率，xk、yk和bk分别表示中输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，gk＝(gky,gkb)表示期望的输出gky与非期望的输出gkb的产生方向的向量，为求偏导数的符号。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，二次偏导约束条件以如下公式表示：其中，表示国家k的碳交易价格比率，xk、yk和bk分别表示中输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，gk＝(gky,gkb)表示期望的输出gky与非期望的输出gkb的产生方向的向量，为求偏导数的符号。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，总减排成本以如下公式表示：其中，TAC表示碳排放交易市场中的总减排成本，Cl表示联盟l实施碳排放应支付的成本，ERl表示联盟l允许的初始排放权，表示联盟l的均衡权，p为差异均衡价格，L为联盟总数。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，联盟l允许的初始排放权ERl为组成该联盟的一个或多个国家的初始排放权的总和，国家k的初始排放权通过允许排放量AEk来表征，AEk以如下公式确定：其中，TAE为全球允许的排放总量，PFk为国家k的累计排放量，TPF全球总累计排放量，K为全球已承诺减排的国家总数。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中,博弈的方法包括基于纳什均衡的博弈方式。可选地，在根据本专利技术的基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法中，通过博弈的方法对总减排成本进行最小化处理的步骤包括：基于纳什均衡的博弈方式，对碳排放交易市场的各参与者，以获取最大碳减排回报为目标进行博弈；获取博弈过程中各参与者形成的策略，根据该策略确定最小的总减排成本。根据本专利技术的又一个方面，提供一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法，适于在计算设备中执行，所述方法包括：生成联盟碳减排成本模型，所述联盟碳减排成本模型包括联盟碳排放交易价格函数和联盟边际减排成本函数；对所述联盟减排成本模型中的联盟碳排放交易函数进行拟合处理，以生成国家碳减排成本模型，所述国家碳减排成本模型包括国家碳排放交易价格函数；对所述国家碳减排成本模型构造对应的最小化约束条件，并通过所述最小化约束条件求解所述国家碳减排成本模型；根据所述国家碳减排成本模型的求解结果更新所述联盟碳减排成本模型，以基于更新后的联盟碳减排成本模型计算碳排放交易市场中的总减排成本；通过博弈的方法对所述总减排成本进行最小化处理，以实现控制碳排放。

【技术特征摘要】
1.一种基于最小化碳减排成本的碳排放博弈行为控制方法，适于在计算设备中执行，所述方法包括：生成联盟碳减排成本模型，所述联盟碳减排成本模型包括联盟碳排放交易价格函数和联盟边际减排成本函数；对所述联盟减排成本模型中的联盟碳排放交易函数进行拟合处理，以生成国家碳减排成本模型，所述国家碳减排成本模型包括国家碳排放交易价格函数；对所述国家碳减排成本模型构造对应的最小化约束条件，并通过所述最小化约束条件求解所述国家碳减排成本模型；根据所述国家碳减排成本模型的求解结果更新所述联盟碳减排成本模型，以基于更新后的联盟碳减排成本模型计算碳排放交易市场中的总减排成本；通过博弈的方法对所述总减排成本进行最小化处理，以实现控制碳排放。2.如权利要求1所述的方法，所述联盟排放交易价格函数以如下公式确定：其中，表示联盟l的碳交易价格比率，x、y和b分别表示输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，g＝(gy,gb)表示期望的输出gy与非期望的输出gb的产生方向的向量，β为方向距离，且其值属于Pcoalition-l(x)范围内，Pcoalition-l(x)表示输入向量集合x在联盟l的输出集合，表示在β值处于Pcoalition-l(x)中时从y+β·gy和b-β·gb中确定一个较大值。3.如权利要求1或2所述的方法，所述联盟边际减排成本函数以如下公式确定：其中，MACl表示联盟l的边际减排成本，表示对中向量b进行求导得到的求导值，表示对中向量y进行求导得到的求导值，表示联盟l的碳交易价格比率，x、y和b分别表示输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，g＝(gy,gb)表示期望的输出gy与非期望的输出gb的产生方向的向量，p为差异均衡价格。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，对联盟中的国家k而言，其对应的国家碳排放交易价格函数以如下公式确定：其中，表示国家k的碳交易价格比率，xk、yk和bk分别表示中输入向量、输出向量和非期望输出向量的集合，gk＝(gky,gkb)表示期望的输出gky与非期望的输出gkb的产生方向的向量，ykt是第t年国家k期望输出国内生产总值，bkt是第t年国家k二氧化碳排放量的非期望输出，当n＝1,2,...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙辰军，马伟，杨硕，曾鸣，孟诗语，田立燚，隆竹寒，王晟嫣，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：河北,13