一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法及系统技术方案

一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法及系统，包括基于现有碳排放权交易制度，建立发电主体碳排放成本模型，计算发电主体碳排放成本；基于发电主体碳排放成本，以购电成本最低为目标函数，建立考虑碳排放约束的电力现货市场机组组合模型，确定考虑碳排放约束的电力现货市场机组组合；在机组组合确定基础上，建立考虑碳排放约束的电力现货市场经济调度模型，开展考虑碳排放约束的电力现货市场经济调度，实现电力现货市场交易出清。通过将发电企业碳排放约束和成本引入电力现货市场出清机制，实现对现有电力现货市场出清方法的完善，降低电力系统碳排放。降低电力系统碳排放。降低电力系统碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法及系统


[0001]本专利技术属于电力市场与调度运行
，涉及一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法及系统。

技术介绍

[0002]自提出加快构建有效竞争的市场结构和市场体系，形成主要由市场决定能源价格的机制目标以来，我国电力现货试点范围逐步扩大，全国碳市场启动交易，纳入大规模发电企业，我国已经进入电力现货市场、全国碳市场同时运行的阶段。
[0003]电力现货市场和碳市场有极强的耦合关联特性，从市场主体看，两个市场参与主体高度一致，目前全国碳市场中首批纳入交易的发电行业，在电力市场中属于电力生产供应商；从价格机制看，全国碳市场启动将改变发电成本结构，进而对电力现货市场出清机制产生重大影响。
[0004]但目前，我国电力现货市场、碳市场相对独立运行，电力现货出清机制并未考虑碳市场启动后对于发电企业成本变化、系统碳排放约束的影响。导致电力现货市场促进清洁能源优化配置作用发挥不充分、碳减排效益仍有提升空间。
[0005]在国家碳达峰碳中和目标提出背景下，亟需优化现有电力现货市场出清方法，充分考虑发电主体碳排放约束，从而有效实现电力市场合理反映发电成本、促进清洁能源发电利用、降低电力系统碳排放的功能。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法及系统，通过将发电企业碳排放约束和成本引入电力现货市场出清机制，实现对现有电力现货市场出清方法的完善，降低电力系统碳排放。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：基于现有碳排放权交易制度，建立发电主体碳排放成本模型，计算发电主体碳排放成本；
[0010]步骤2：基于发电主体碳排放成本，以购电成本最低为目标函数，建立考虑碳排放约束的电力现货市场机组组合模型，确定考虑碳排放约束的电力现货市场机组组合；
[0011]步骤3：在机组组合确定基础上，建立考虑碳排放约束的电力现货市场经济调度模型，开展考虑碳排放约束的电力现货市场经济调度，实现电力现货市场交易出清。
[0012]优选地，步骤1建立的发电主体碳排放成本模型为：
[0013][0014]其中，e
i,t
(P
i,t
)表示机组i在时间t内的碳排放成本；
[0015]N表示机组的总台数；
[0016]T表示总时段数；
[0017]P
i,t
表示机组i在时段t的出力；
[0018]EF
i
表示机组i发电使用燃料的发电排放因子；
[0019]E
i
表示机组i在碳排放权交易制度下获得的碳排放配额量；
[0020]p
t
表示在时段t对应的碳排放价格。
[0021]优选地，步骤2中，电力现货市场机组组合模型的目标函数为：
[0022][0023]其中：N表示机组的总台数；
[0024]T表示总时段数；
[0025]P
i,t
表示机组i在时段t的出力；
[0026]c
i,t
(P
i,t
)、e
i,t
(P
i,t
)、表示机组i在时段t的运行费用、碳排放成本、启动费用、最小稳定技术出力费用；
[0027]M表示用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；
[0028]分别表示线路l的正、反向潮流松弛变量；
[0029]NL表示线路总数；
[0030]分别表示断面s的正、反向潮流松弛变量；
[0031]NS表示断面总数。
[0032]优选地，步骤2中，电力现货市场机组组合模型的约束条件包括：
[0033]碳排放约束、系统负荷平衡约束、系统正备用约束、系统负备用约束、系统一次调频备用容量约束、机组出力上下限约束、机组最小连续开停时间约束、机组爬坡约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
[0034]优选地，步骤2中，电力现货市场机组组合模型的约束条件具体为：
[0035](1)碳排放约束：
[0036][0037]其中，EF
i
表示机组i发电使用燃料的发电排放因子；
[0038]E0为实现国家碳达峰碳中和目标所确定的电力系统碳排放配额总量限制；
[0039]P
i,t
表示机组i在时段t的出力；
[0040](2)系统负荷平衡约束：
[0041][0042]其中，T
j,t
表示联络线j在时段t的计划功率；
[0043]NT为联络线总数；
[0044]D
t
为时段t的系统负荷；
[0045](4)系统正备用约束：
[0046][0047]其中，NF表示火电机组的数量；
[0048]表示机组f在时段t的启停状态，表示机组停机，表示机组开机；
[0049]为机组f在时段t的最大出力；
[0050]NP表示抽蓄电厂的数量；
[0051]表示抽蓄电厂p在时段t内的单机容量；
[0052]表示抽蓄电厂最大开机台数；
[0053]NH表示常规水电机组数量；
[0054]为常规水电机组h在时段t内的容量；
[0055]表示时段t的机组不稳定出力减扣值；
[0056]表示时段t的系统正备用容量要求。
[0057](4)系统负备用约束：
[0058][0059]其中，为机组f在时段t的最小出力；
[0060]表示抽蓄电厂p在时段t内的单机最小出力；
[0061]表示抽蓄电厂最大开机台数；
[0062]为常规水电机组的最小出力；
[0063]表示时段t的系统负备用容量要求。
[0064](5)系统一次调频备用容量约束：
[0065][0066]其中，表示时段t的系统一次调频备用容量要求；
[0067]分别表示火电机组f、抽蓄电厂p、水电机组h在时段t提供的一次调频备用容量；
[0068](6)机组出力上下限约束：
[0069][0070](7)机组最小连续开停时间约束：
[0071][0072][0073]其中，表示机组i在时段t的启停状态；
[0074]T
U
、T
D
表示机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；
[0075]表示机组i在时段t时已经连续开机的时间和连续停机的时间。
[0076](9)机组爬坡约束：
[0077][0078][0079]其中，表示机组i最大上爬坡速率，表示机组i最大下爬坡速率。
[0080](9)线路潮流约束：
[0081][0082]其中，表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：基于现有碳排放权交易制度，建立发电主体碳排放成本模型，计算发电主体碳排放成本；步骤2：基于发电主体碳排放成本，以购电成本最低为目标函数，建立考虑碳排放约束的电力现货市场机组组合模型，确定考虑碳排放约束的电力现货市场机组组合；步骤3：在机组组合确定基础上，建立考虑碳排放约束的电力现货市场经济调度模型，开展考虑碳排放约束的电力现货市场经济调度，实现电力现货市场交易出清。2.根据权利要求1所述的一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法，其特征在于：步骤1建立的发电主体碳排放成本模型为：其中，e
i,t
(P
i,t
)表示机组i在时间t内的碳排放成本；N表示机组的总台数；T表示总时段数；P
i,t
表示机组i在时段t的出力；EF
i
表示机组i发电使用燃料的发电排放因子；E
i
表示机组i在碳排放权交易制度下获得的碳排放配额量；p
t
表示在时段t对应的碳排放价格。3.根据权利要求1所述的一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法，其特征在于：步骤2中，电力现货市场机组组合模型的目标函数为：其中：N表示机组的总台数；T表示总时段数；P
i,t
表示机组i在时段t的出力；c
i,t
(P
i,t
)、e
i,t
(P
i,t
)、表示机组i在时段t的运行费用、碳排放成本、启动费用、最小稳定技术出力费用；M表示用于市场出清优化的网络潮流约束松弛罚因子；分别表示线路l的正、反向潮流松弛变量；NL表示线路总数；分别表示断面s的正、反向潮流松弛变量；NS表示断面总数。4.根据权利要求1所述的一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法，其特征在于：步骤2中，电力现货市场机组组合模型的约束条件包括：
碳排放约束、系统负荷平衡约束、系统正备用约束、系统负备用约束、系统一次调频备用容量约束、机组出力上下限约束、机组最小连续开停时间约束、机组爬坡约束、线路潮流约束和断面潮流约束。5.根据权利要求4所述的一种考虑碳排放约束的电力现货市场交易出清方法，其特征在于：步骤2中，电力现货市场机组组合模型的约束条件具体为：(1)碳排放约束：其中，EF
i
表示机组i发电使用燃料的发电排放因子；E0为实现国家碳达峰碳中和目标所确定的电力系统碳排放配额总量限制；P
i,t
表示机组i在时段t的出力；(2)系统负荷平衡约束：其中，T
j,t
表示联络线j在时段t的计划功率；NT为联络线总数；D
t
为时段t的系统负荷；(3)系统正备用约束：其中，NF表示火电机组的数量；表示机组f在时段t的启停状态，表示机组停机，表示机组开机；为机组f在时段t的最大出力；NP表示抽蓄电厂的数量；表示抽蓄电厂p在时段t内的单机容量；表示抽蓄电厂最大开机台数；NH表示常规水电机组数量；为常规水电机组h在时段t内的容量；表示时段t的机组不稳定出力减扣值；表示时段t的系统正备用容量要求。(4)系统负备用约束：其中，为机组f在时段t的最小出力；
表示抽蓄电厂p在时段t内的单机最小出力；表示抽蓄电厂最大开机台数；为常规水电机组的最小出力；表示时段t的系统负备用容量要求。(5)系统一次调频备用容量约束：其中，表示时段t的系统一次调频备用容量要求；分别表示火电机组f、抽蓄电厂p、水电机组h在时段t提供的一次调频备用容量；(6)机组出力上下限约束：(7)机组最小连续开停时间约束：(7)机组最小连续开停时间约束：其中，表示机组i在时段t的启停状态；T
U
、T
D
表示机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；表示机组i在时段t时已经连续开机的时间和连续停机的时间。(8)机组爬坡约束：(8)机组爬坡约束：其中，表示机组i最大上爬坡速率，表示机组i最大下爬坡速率。(9)线路潮流约束：其中，表示线路l的潮流传输极限；G
l
‑
i
表示机组i所在节点对线路l的发电机输出功率转移分布因子；G
l
‑
j
表示联络线j所在节点对线路l的发电机输出功率转移分布因子；K表示系统的节点数量；G
l
‑
k
表示节点k对线路l的发电机输出功率转移分布因子；D
k,t
表示节点k在时段t的母线负荷值；(10)断面潮流约束：
其中，分别表示断面s的潮流传输极限；G
s
‑
i
表示机组i所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；G
s
‑
j
表示联络线j所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子；G
s<...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志飞，李梓仟，贾旭东，孙振，邓淑斌，李嵘，何登，凡鹏飞，袁伟，
申请(专利权)人：电力规划总院有限公司，
类型：发明
国别省市：