基于绿证-碳交易与合作博弈的综合能源系统及其优化调度方法技术方案

本专利涉及新能源系统，具体涉及基于绿证

【技术实现步骤摘要】
基于绿证
‑
碳交易与合作博弈的综合能源系统及其优化调度方法

：
[0001]本专利涉及新能源系统，具体涉及基于绿证
‑
碳交易与合作博弈的综合能源系统及其优化调度方法。

技术介绍
：
[0002]当前，世界正处在新科技革命和产业革命交汇点，加快能源结构改革、促进能源消费向可再生能源方向发展是大势所趋。对于发电端与固碳端，建立耦合碳捕集利用与封存技术(carbon capture，utilization and storage,CCUS)和可再生能源发电的新型综合能源系统是发展的必然趋势；对于市场端，碳排放配额考核与消纳责任权重考核制度，建立了市场化的绿色能源交易机制。但目前，碳交易机制(carbon emission trading，CET)与绿证交易市场(green certificate trading，GCT)尚不完善，各市场主体能否基于现行交易体系展开合作，以发挥综合能源系统多能互补、能流互济的优势仍有待探索。低碳技术与市场机制并行，已成为当下各国实现碳中和的主要路径。就低碳技术而言，综合能源系统可通过聚合系统内各主体的信息，实现对多种能源出力的灵活调控，从而提升可再生能源的消纳水平，从发电端减少化石能源的消耗。同时，大量研究表明，在系统中引入CCUS与电转气(power to gas,P2G)装置，也是减少碳排放的主要技术手段，CCUS技术可从源头捕捉化石能源燃烧产生的CO2，而P2G则有效解决了可再生能源的消纳问题，提升了可再生能源的利用率。就市场机制而言，碳交易相较于碳税等其他减排政策，具有灵活高效的优势，是各国实现碳中和的主要选择，现有技术中绿证交易与碳交易均视综合能源系统为统一整体，系统内各运营主体为合作态势。然而在现实场景中，综合能源系统中各主体往往独立运营，存量火电项目往往需配建风电、光伏项目以满足消纳责任权重考核指标，而存量可再生能源发电项目亦需依赖国家补贴以覆盖建设期财务成本，实现盈利。因此，有必要深入探究合作联盟成立的可能性，并就合作产生的剩余价值进行合理分配，以探索火电项目灵活性改造新途径。

技术实现思路
：
[0003]本专利技术综合考虑发电端、固碳端与市场端在综合能源系统调度中的优势，提出一种基于绿证
‑
碳交易与合作博弈的综合能源系统及其优化调度方法。具体技术方案如下：
[0004]基于绿证
‑
碳交易与合作博弈的综合能源系统，包括：可再生能源发电主体和碳捕集电厂主体；其中，可再生能源发电主体由风力发电设备、光伏发电设备、电转气设备构成，电转气设备包含两个工作阶段，第一阶段为电解水制氢，第二阶段为氢气与二氧化碳重整制取甲烷，其所产生的天然气直接送入天然气管网；碳捕集电厂主体由火电机组、碳捕集设备构成，碳捕集设备采用燃烧后捕集技术，可捕捉火电机组产生的CO2；现实场景中，上述两主体通常独立运行，在满足各自负荷需求的同时，还需完成消纳责任权重考核与碳排放配额考核；而在本文所提综合能源系统中，二者可建立合作联盟，接受统一调度，共同满足区
域负荷需求，同时实现资源的合理配置与互补利用；还包括：绿证存储单元，绿证是国家为发电企业每兆瓦时非水可再生能源上网电量颁发的具有独特标识代码的电子证书。
[0005]在上述综合能源系统上实现的优化调度方法，包括如下过程：
[0006]步骤1：基准线法免费分配碳排放权配额，其计算公式如下：
[0007][0008]E
CE
、Q
CE
分别为火电机组的实际碳排放和碳配额量，ρ
c
为碳捕集电厂单位发电量所产生的CO2量，P
tF
为碳捕集电厂实际出力；
[0009]步骤2：确定绿证获取数量，计算公式如下：
[0010][0011]式中，N
GC,re
为可再生能源发电商获得的绿证数量；P
tW
、P
tV
为第t时段风力发电与光伏发电功率；n为可再生能源种类数量；T为调度周期；η为可再生能源出力预测影响参数；κ
E
为可再生能源出力预测影响权重；θ为上期可再生能源出力预测准确度；θ
s
为可再生能源出力预测准确度标准值；Δt为单位调度时段；
[0012]步骤3：确定绿证需求量；计算公式如下：
[0013][0014]式中，p
q
为可再生能源配额需求电量；α为可再生能源配额系数；p
y
为系统总用电量预测值；γ为历史可再生能源配额完成度影响系数；β为历史可再生能源配额完成度影响权重；P
tVF1
、P
tVF2
分别为可再生能源发电主体、碳捕集电厂主体的电负荷；δ为系统历史可再生能源配额完成度；δ
a
为历史可再生能源配额完成度平均值；N
GC,de
为系统满足消纳责任权重所需的绿证数量；
[0015]步骤4：绿证交易；当卖方在绿证认购平台出售绿证之后，绿证所代表的环保属性已经从卖方转移至买方，绿证存储单元，需将已售出绿证所蕴含所有权信息进行调整；
[0016]此时绿证成本为：
[0017][0018]式中，C
GC
为系统参与绿证交易收益；为单位绿证交易价格；
[0019]碳交易成本为：
[0020][0021]式中：I
CE
为系统碳交易收益；为单位碳配额交易价格；μ
c
为全国发电碳排放因子平均值；
[0022]步骤5：IES多主体合作博弈；
[0023]在一定的规则约束下，各决策人依靠所掌握的信息，选择各自策略，以实现利益最大化或风险成本最小化的过程即博弈；所述综合能源系统中，将可再生能源发电主体与碳捕集电厂主体组成一个联盟，并基于CET与GCT交互的市场机制，在二者间重新配置资源、分配收益，可使系统能源配置更加灵活合理，产生合作剩余；合作博弈存在的2个基本条件是：
[0024]群体理性条件：即对IES整体而言，合作后系统总收益收益大于二者单独经营时的收益之和；个体理性条件：即对联盟内部而言，可再生能源发电主体与碳捕集电厂主体都能获得不少于不参与合作时所获的收益；
[0025]当合作联盟成立时，系统内发电侧出力与用电侧需求由IES统一调度，CCS所需能耗可由可再生能源发电主体提供，所捕获CO2可供给P2G作为生产原料，其价格均按照市场价格计入成员贡献，参与收益分配；同时，碳配额与绿证均按照合作联盟为整体进行核算，并在收益分配环节计算归属，按贡献分配给各合作成员；
[0026]在合作运行时，碳捕集设备的能耗由风电、光伏与火电机组共同提供，此时碳捕集电厂运行模型为：
[0027][0028]其中，P
tOA
、P
tCJ
、P
tCA
分别为t时段碳捕集设备运行能耗、碳捕集电厂上网功率和火电机组提供的碳捕集能耗，P
t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于绿证
‑
碳交易与合作博弈的综合能源系统，包括：可再生能源发电主体和碳捕集电厂主体；可再生能源发电主体由风力发电设备、光伏发电设备、电转气设备构成；碳捕集电厂主体由火电机组、碳捕集设备构成；其特征在于，还包括：绿证存储单元，绿证是国家为发电企业每兆瓦时非水可再生能源上网电量颁发的具有独特标识代码的电子证书。2.在权利要求1所述综合能源系统上实现的优化调度方法，其特征在于，步骤1：基准线法免费分配碳排放权配额，其计算公式如下：E
CE
、Q
CE
分别为火电机组的实际碳排放和碳配额量，ρ
c
为碳捕集电厂单位发电量所产生的CO2量，P
tF
为碳捕集电厂实际出力；步骤2：确定绿证获取数量，计算公式如下：式中，N
GC,re
为可再生能源发电商获得的绿证数量；P
tW
、P
tV
为第t时段风力发电与光伏发电功率；n为可再生能源种类数量；T为调度周期；η为可再生能源出力预测影响参数；κ
E
为可再生能源出力预测影响权重；θ为上期可再生能源出力预测准确度；θ
s
为可再生能源出力预测准确度标准值；Δt为单位调度时段；步骤3：确定绿证需求量；计算公式如下：式中，p
q
为可再生能源配额需求电量；α为可再生能源配额系数；p
y
为系统总用电量预测值；γ为历史可再生能源配额完成度影响系数；β为历史可再生能源配额完成度影响权重；P
tVF1
、P
tVF2
分别为可再生能源发电主体、碳捕集电厂主体的电负荷；δ为系统历史可再生能源配额完成度；δ
a
为历史可再生能源配额完成度平均值；N
GC,de
为系统满足消纳责任权重所需的绿证数量；步骤4：绿证交易；当卖方在绿证认购平台出售绿证之后，绿证所代表的环保属性已经从卖方转移至买方，绿证存储单元，需将已售出绿证所蕴含所有权信息进行调整；此时绿证成本为：式中，C
GC
为系统参与绿证交易收益；为单位绿证交易价格；碳交易成本为：
式中：I
CE
为系统碳交易收益；为单位碳配额交易价格；μ
c
为全国发电碳排放因子平均值；步骤5：IES多主体合作博弈；所述综合能源系统中，将可再生能源发电主体与碳捕集电厂主体组成一个联盟，并基于CET与GCT交互的市场机制，在二者间重新配置资源、分配收益，可使系统能源配置更加灵活合理，产生合作剩余；当合作联盟成立时，系统内发电侧出力与用电侧需求由IES统一调度，CCS所需能耗可由可再生能源发电主体提供，所捕获CO2可供给P2G作为生产原料，其价格均按照市场价格计入成员贡献，参与收益分配；同时，碳配额与绿证均按照合作联盟为整体进行核算，并在收益分配环节计算归属，按贡献分配给各合作成员；在合作运行时，碳捕集设备的能耗由风电、光伏与火电机组共同提供，此时碳捕集电厂运行模型为：其中，P
tOA
、P
tCJ
、P
tCA
分别为t时段碳捕集设备运行能耗、碳捕集电厂上网功率和火电机组提供的碳捕集能耗，P
tWCA
、P
tVCA
风电、光伏提供的碳捕集能耗，P
F,max
、P
F,min
为碳捕集电厂出力上下限，ΔP
F,max
、ΔP
F,min
为碳捕集电厂爬坡功率上下限；碳捕集设备通过捕捉火电机组产生的CO2，并输送至新的生产环节进行循环利用，以节约封存成本，减少CO2排放，其捕获的CO2量为：W
tCB
＝P
tOA
/κ
C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，W
tCB
为碳捕集电厂捕集的CO2总量，κ
C
为碳捕集设备处理单位CO2的运行能耗，MW
·
h/t；此时，碳捕集电厂二氧化碳净排放量为：W
tCJ
＝ρ
c
P
tCD
‑
W
tCB
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：任永峰，云平平，徐睿婕，薛宇，贺彬，潘禹，杭雨祺，
申请(专利权)人：内蒙古国天新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：