[发明专利]一种碳-电耦合市场中水火电协同竞价策略制定方法

说明书

本发明公开一种碳‑电耦合市场中水火电协同竞价策略制定方法，技术方案如下：首先构建碳‑电耦合市场下梯级水电与火电发电调度模型，其次建立考虑CCER机制的碳‑电耦合市场中水火电协同竞价模型，最后综合模型的转化与求解。本发明成果能够帮助水火电发电集团统筹考虑碳‑电中长期耦合市场中的复杂价格关系，协同竞价，指导制定各月计划发电量，同时具有较高的求解效率，能够满足中长期竞价的时效性需要，快速给出梯级水电站参与碳‑电耦合市场最优策略，可有效推动发电集团内部能源结构调整，指导调整发电方案，提高清洁电源参与碳市场的积极性提供新的技术途径。

技术领域

本发明涉及多电源参与电力市场、碳交易市场竞价领域，特别涉及梯级水电站与火电站协同参与碳-电耦合市场竞价策略制定方法。

背景技术

水电是我国现阶段装机规模最大的清洁能源，水火联合运行是我国发电集团最常见的运营形式。在中长期水火协同竞价问题中，水电调度需要克服长时间尺度的来水波动，考虑梯级上下游之间复杂的水力-电力联系和自身高维非线性的运行特征，根据市场价格信号合理安排发电计划，表现为复杂的多阶段高维度非凸优化问题。

在碳市场背景下，电源的发电量根据其清洁属性以碳排放权的形式在市场中生产、流通、结算。火电根据其发电产生的二氧化碳排放需要获得对应的碳排放权予以抵消，水电等清洁能源则可以通过CCER(Chinese Certified Emission Reduction，国家核证自愿减排量)交易等机制在碳市场出售核证的CCER从而获取收益。碳配额交易及其CCER补充交易通过相互关联的多种渠道为多电源共同参与碳市场提供机制条件，同时也进一步增加了水火电协同竞价的复杂性。对碳市场规则的深入解析和数学建模是参与碳-电(碳交易-电力交易)耦合市场的基础，也是新环境下协同竞价的难点。

国内外学者对于碳-电耦合市场的讨论主要集中在碳交易市场机制研究、碳交易机制对电力行业的影响、碳交易背景下电力系统调度等3方面。其中(1)碳排放权交易市场机制重点关注市场的主要交易模式和碳市场不同阶段的特征，以及影响碳排放权价格因素等；(2)碳交易机制对电力行业的影响主要关注碳交易机制对煤电的碳排放成本的影响、对多电源出力结构的影响以及与发电权交易的相互作用等方面；(3)从电力系统调度角度，学者主要关注碳交易背景下的调度模型的构建。

目前关于多电源参与碳-电耦合市场方面研究整体而言尚存在一些不足。首先，现有方法大多从电网(或系统运行者)开展研究，较少讨论发电企业角度如何参与市场；事实上，发电企业的决策行为是评价市场效果的重要基础，对其竞价决策模型的研究将有助于对系统效果的准确评判。其次，碳交易市场规则建模较为粗略，缺乏对市场中碳清缴、CCER抵消等机制详细建模，不能准确服务于我国现行的碳市场交易规则。最后，对清洁能源参与碳-电耦合市场的研究多考虑风电、光伏等，鲜有以梯级水电参与碳市场的探讨，作为水电装机及年发电量均居世界第一的我国，对水电参与碳-电耦合市场研究十分有必要。

针对以上问题，本发明依托国家自然科学基金项目(项目号52039002)，首先提出一种碳-电耦合市场中水火电协同竞价策略制定方法。并以澜沧江流域梯级水电站与火电站为工程背景验证了方法的有效性，本发明成果制定的发电计划详细考虑碳市场中的碳清缴、CCER 抵消、违约惩罚等机制及电力市场特征，同时兼顾梯级水电站发电的非线性、上下游水力- 电力联系，以及水火电在耦合市场中的协同作用，能够帮助水火电集团合理应对碳-电中长期耦合市场中协同竞价问题，具有重要的推广价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳-电耦合市场中水火电协同竞价策略制定方法，可有效应对发电集团面临电力市场竞争和碳减排双重压力之下，在中国当前的碳-电耦合市场中统筹考虑市场交易细则及自身电源特征制定发电计划实际问题。

本发明技术方案：