【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢铁生产企业电-碳市场协同交易，涉及一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易决策方法及系统。
技术介绍
1、钢铁行业是我国工业的支柱性行业，约占我国gdp的5％，并且钢铁行业涉及面广、产业关联度高、消费拉动大，在经济建设、社会发展等方面发挥着重要作用。钢铁工业是工业领域重点高耗能、高碳排行业，其所有生产流程都伴随着大量的电能消耗以及二氧化碳排放。我国钢铁行业耗电约占全国总用电量的10％左右，占工业用电量的15％左右，电力成本占钢铁企业生产成本10％。我国钢铁工业碳排放占全球钢铁工业碳排放60％以上，占全国碳排放量15％左右。目前，生态环境部已经委托中国钢铁工业协会开展钢铁行业纳入全国碳市场的相关工作，继火电和建材行业后，钢铁行业将被全面纳入全国碳市场参与碳配额交易。
2、然而面对电力市场和碳市场不断波动的价格以及多重市场环境下的高不确定性和高风险情况，制定钢铁企业用户参与电力市场和碳市场的交易策略并获得收益，对钢铁工业用户是一个巨大的挑战。研究钢铁企业参与电力市场、碳市场的交易决策技术，对于挖掘需求侧资源、推动钢铁行业积极主动参与电力市场和碳市场具有至关重要的意义，同时对于促进钢铁企业碳减排，实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要推动作用。
3、现有针对电力市场和碳市场的交易策略研究大多集中于发电行业。对于火电机组，部分研究将碳市场成本纳入电力市场成本考虑，增加其在电力市场的报价，提出基于自身收益最大化的两阶段市场出清模型。对于新能源机组，部分研究提出考虑日前市场、实时市场及绿证市场的多时间尺度协同优
4、目前针对钢铁行业的研究大多集中在钢铁生产流程的多能协同优化、钢铁生产企业内部碳流追踪及碳排放核算、钢铁生产流程物质-能量-碳流的耦合和采用系统动力学方法来评价钢铁厂资源和能源效率，很少有研究落足于钢铁生产企业参与电力市场、碳市场的交易决策方法。钢铁企业属于高耗能、高碳排行业，具有较大的市场力，其参与电力市场和碳市场的交易会造成电力价格、碳排放权价格产生巨大波动，反过来会影响钢铁企业自身的生产运行及市场报价报量策略，同时碳市场和电力市场存在价格传导效应。因此，如何综合考虑在电力价格和碳排放权价格巨大波动下，制定合适的钢铁企业交易策略并提高钢铁企业用户收益是一个重要挑战。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易决策方法及系统，以解决如何实现通过在电力市场和碳市场灵活报价报量，减少在电力市场和碳市场交易成本，能够进一步增加钢铁生产企业收益的问题。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，包括：
4、步骤101：根据钢铁企业生产过程用能行为和碳排行为刻画参与电力市场交易的成本和碳市场的交易成本，并构建以钢铁生产企业收益最大化为目标的上层钢铁生产企业收益模型；
5、步骤102：根据发电商和用户的报价构建以社会福利最大化为目标的下层电力市场出清模型，根据碳市场成员的碳配额交易量构建碳市场古诺模型；
6、步骤103：根据kkt条件将上层钢铁生产企业收益模型和下层电力市场出清模型、碳市场古诺模型双层模型转化为单层非线性模型，并对单层非线性模型采用强对偶定理和大m法进行线性化处理后求解，输出最佳钢铁生产企业电-碳市场协同交易方案。
7、可选地，构建上层钢铁生产企业收益模型具体包括：
8、根据钢铁企业卖出成品钢材的收益减去钢铁企业参与电力市场交易的成本、钢铁企业在碳市场上的交易成本及原材料的成本，获得钢铁生产企业收益；
9、具体按照公式(1)和(2)构建以钢铁生产企业收益最大化为目标的上层钢铁生产企业收益模型：
10、
11、
12、式中，rd表示钢铁企业的收益，表示钢铁实时产量，sd表示钢铁企业所需生产的订单量，ps表示成品钢材在市场上的价格，表示钢铁企业生产过程中其他原材料成本，包括铁矿石、生铁及焦炭等，表示在碳市场购买碳配额成本，表示从电网购电成本。
13、可选地，根据钢铁生产企业电能消费模型计算钢铁企业参与电力市场交易的成本包括：
14、步骤1011：计算钢铁生产企业在时刻t的总用电量和每吨钢电耗的乘积，获得总用电量；
15、步骤1012：计算钢铁厂内部发电机组利用燃料发电的发电量与焦炭干淬装置在时刻t的发电量之和，获得内部发电量；
16、步骤1013：计算钢铁企业的总用电量与内部发电量之差，获得钢铁企业在电网的电能交易量；
17、步骤1014：根据钢铁企业在日前市场的出清电量和出清节点边际电价,构建钢铁企业参与电力市场交易成本模型并计算钢铁企业参与电力市场交易的成本。
18、可选地，根据钢铁生产企业碳配额消费模型计算钢铁企业在碳市场上的交易成本构建包括：
19、步骤1101：根据燃料f在时刻t的使用质量计算钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量；
20、步骤1102：根据钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量构建钢铁生产企业碳配额消费模型并计算钢铁企业在碳市场上的交易成本。
21、可选地，根据燃料f在时刻t的使用质量计算钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量具体计算方式为：
22、
23、式中，表示企业在时刻t的二氧化碳排放量，表示燃料f在时刻t的使用质量，燃料包含bfg、cog、ldg和煤炭，pd,t表示在时刻t从电网购电量，εf表示燃料f的二氧化碳排放因子，εe表示从当地电网购买电力的二氧化碳排放因子。
24、可选地，根据钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量构建钢铁生产企业碳配额消费模型，钢铁生产企业碳配额消费模型为：
25、
26、
27、式中，表示钢铁企业在时刻t碳市场的碳配额交易量，表示钢铁企业在碳市场购买碳配额，表示钢铁企业在碳市场出售碳配额。表示分配给钢铁企业的初始碳配额，ic,t表示碳市场在时刻t的交易价格。
28、可选地，根据发电商的报价和用户的报价构建以社会福利最大化为目标的下层电力市场出清模型为：
29、
30、
31、
32、
33、
34、
35、
36、式中，αj,k,t表示发电商j在时刻t报价段k的报价，表示发电商j在t时刻报价段k的发电功率，βd,i,t表示用户d在时刻t报价段i的报价，表示用户d在t时刻报价段i的用电功率，bn,m表示节点n和节点m之本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，所述构建上层钢铁生产企业收益模型具体包括：
3.如权利要求2所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据钢铁生产企业电能消费模型计算所述钢铁企业参与电力市场交易的成本包括：
4.如权利要求2所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据钢铁生产企业碳配额消费模型计算所述钢铁企业在碳市场上的交易成本包括：
5.如权利要求4所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据燃料f在时刻t的使用质量和电网购电量计算钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量具体计算方式为：
6.如权利要求4所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量构建钢铁生产企业碳配额消费模型，所述钢铁生产企业碳配额消费模型为：
7.如权利要求1所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据发电商的报价和用户的
8.如权利要求1所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，构建的碳市场古诺模型为：
9.如权利要求1所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据KKT条件将所述下层电力市场出清模型重新表述为：
10.如权利要求1所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，对所述单层非线性模型中决策变量乘积采用强对偶定理进行线性化处理后表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，所述构建上层钢铁生产企业收益模型具体包括：
3.如权利要求2所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据钢铁生产企业电能消费模型计算所述钢铁企业参与电力市场交易的成本包括：
4.如权利要求2所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据钢铁生产企业碳配额消费模型计算所述钢铁企业在碳市场上的交易成本包括：
5.如权利要求4所述的一种钢铁生产企业电-碳市场协同交易方法，其特征在于，根据燃料f在时刻t的使用质量和电网购电量计算钢铁企业在时刻t的二氧化碳排放量具体计算方式为：
6.如权利要求4所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢海鹏，何佳蒙，孙啸天，汤宜昕，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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