一种面向新型电力系统的季节性碳交易机制

本发明属于电力系统碳交易，尤其涉及一种面向新型电力系统的季节性碳交易机制。

背景技术：

1、随着碳交易市场开市，多类型主体参与到碳交易中实现对能源系统向低碳化清洁化的转型，从而提出将高碳排放、供能单一、燃煤机组占据主导的电力系统改进为具有清洁低碳、多能源耦合、清洁能源占据主导等基本特征的新型电力系统。目前来看，固定的碳交易价格起到的引导作用并不理想，有必要在其基础上进一步改进为阶梯式的碳交易方案。同时，建立基于奖惩因子的碳交易奖惩方案十分必要。

2、如何合理分配碳排放配额，也是保证碳交易公平和稳定的重要因素。目前，针对系统供需条件进行分配配额的方案被广泛应用。现有的碳交易方式中，常出现碳排放超标、为了减碳不合理运行、碳交易的低碳引导作用不显著等问题，可见必要在全年碳交易的基础上进一步改进到季节性碳交易。因为不同季节不同主体的碳排放特性有所不同，所以如若直接按照全年分配碳排放配额且全年进行结算会导致主体年度碳排放超标的情况发生。

3、一般，对于碳交易奖惩策略的研究主要集中在阶梯碳价、奖惩机制和碳交易模式框架等方面，但如何避免碳排放超标并且保证系统合理运行的研究还相对较少。

4、当前有以下三个需要进一步研究的问题：

5、①建立基于季节性碳排放特性和超标风险概率，考虑多原则多指标的季节性碳排放配额分配模型。

6、②针对季节碳排放特性，设立基于季节碳价因子的碳价方案，进一步保证系统在低碳的同时按照合适的方式运行。

7、③设立基于奖惩因子的碳交易方案，保证参与碳交易主体之间的公平性，且鼓励系统低碳运行同时惩罚高碳排放的主体。

技术实现思路

1、本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种面向新型电力系统的季节性碳交易机制。其为包括“年度-季节”的碳交易策略。为“年度-季节”碳排放配额计算、季节性实际碳排放计算与阶梯碳价的制定。将年度碳排放细分到各个季节，保证系统碳排放不超标的同时避免系统为了限制碳排放不合理运行。

2、本发明通过分析新型电力系统一年中在不同季节下的运行特性，归纳其碳排放特性，针对碳排放特性将年度碳排放配额以季节为单位进一步分配，并且制定季节性阶梯碳价引导新型电力系统低碳运行。本发明通过配额分配与制定碳价引导系统低碳运行，促进区域电力系统向清洁化、低碳化转型，为新型电力系统减碳与碳交易机制奠定基础。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括：

4、步骤一、归纳总结(新型)电力系统不同季节的碳排放特性。

5、步骤二、利用统计理论模型，建立系统内不同主体的季节性碳排放超标概率模型。

6、步骤三、根据系统不同季节的碳排放特性与超标概率p，建立多原则多指标季节性碳排放配额计算模型。

7、步骤四、建立面向不同阶梯碳价参数选取方案，通过阶梯式碳价引导系统在不同季节低碳运行。

8、步骤五、建立基于奖惩因子的季节性碳交易奖惩机制。

9、步骤六、将(新型)电力系统部分碳交易收益根据奖惩因子对主体进行奖惩。

10、进一步地，步骤一中，所述归纳总结(新型)电力系统不同季节的碳排放特性包括：

11、1.1、确定不同季节的碳排放相加总和为系统的年度碳排放。

12、1.2、确定地区的年度总碳排放配额，建立基于季节性碳排放特性的碳排放分配模型；计算出各个季节不同主体的碳排放因子αt，后将全年碳排放配额以季节为单位进一步分配；碳排放因子αt的计算按照公式如下：

13、

14、

15、其中，amax分别为不同的季节下碳排放配额与年度总碳排放配额，αt为季节性碳排放因子，t表示春夏秋冬四个季节，在公式中表示为t＝{spring，summer，autumn，winter}。

16、进一步地，步骤二中，所述利用统计理论模型，建立系统内不同主体的季节性碳排放超标概率模型包括：

17、2.1、计算各个主体碳排放量x的概率密度分布函数；设定x服从正态分布，其概率密度分布函数为：

18、

19、其中，μ和σ分别为正态总体的均值和标准偏差，x为各个主体不同时间段下的碳排放量。

20、2.2、设定超标概率为因素大于平均值的概率，当x>xp的概率即为超标概率，其中，xp为规定碳排放量，其计算概率公式为：

21、

22、进一步地，步骤三中，建立多原则多指标季节性碳排放配额计算模型包括：

23、3.1、分析(新型)电力系统向低碳化转型的碳交易机制原则：公平性原则、效率性原则、低碳性原则以及可持续性原则等，设立碳排放配额分配的经济性收益、能源利用率、发电量、排碳量、灵活响应等共y个指标。

24、3.2、定义各个指标类型，规定其在配额分配中起到正向/负向作用。

25、

26、3.3、建立碳配额关联度模型，建立以共t为季节维度，共n个主体的碳排放配额分配矩阵asys。

27、3.4、根据传统电力系统在不考虑低碳时的运行特性，建立新型电力系统的季节性碳交易配额极限值。

28、3.5、将决定分配碳交易配额多个有量纲参数进行无量纲处理。

29、3.6、计算指标参数与参考碳排放配额的绝对差值及对应关联系数。

30、3.7、构建(新型)电力系统的综合指标体系，量化各个指标对碳交易配额的影响；在指标综合分析的情况下，计算系统中不同主体碳排放配额的比重系数。

31、3.8、根据(新型)电力系统规划的总碳排放量，依据比重系数确定所有主体的碳排放配额分配量。

32、3.9、汇总计算主体n的y个指标的总碳排放配额。

33、3.10、针对清洁能源机组、燃煤机组以及燃气机组的不同碳排放特性，建立不同机组的实际碳排放计算模型。

34、进一步地，步骤四中，所述建立面向不同阶梯碳价参数选取方案，通过阶梯式碳价引导系统在不同季节低碳运行包括：

35、4.1、针对不同季节设定不同的增长比例αseason和碳交易基价。

36、4.2、计算第n个主体的碳交易超额风险因子。

37、4.3、划分多个购卖区间，制定季节性碳交易价格。

38、进一步地，步骤五中，所述建立基于奖惩因子的季节性碳交易奖惩机制包括：

39、5.1、将进行标准化无量化处理，转化为系统碳交易的奖惩因子

40、

41、

42、其中，为归一化后的表征量。

43、5.2、通过辨别的正负情况，确定主体全年的碳排放超标情况，确定第n个主体对系统低碳转型的出力情况。

44、进一步地，所述步骤六中，所述将(新型)电力系统部分碳交易收益根据奖惩因子对主体进行奖惩包括：

45、6.1、为负则表明，系统的第n个主体在第t个季节实际碳排放量低于排放配额，则按照正常的碳排放奖惩阶梯价格交易。

46、6.2、为正则表明，系统的第n个主体在第t个季节实际碳排放量高于排放配额，则先按照正常的碳排放奖惩阶梯价格交易，后设定惩罚机制。

47、6.3、最后针对奖惩因子长期为正，再根据系统年度实际碳排放超出配额的量，对系统的高碳排放进行经济惩罚的模式。

48、与现有技术相比本发明有益效果。

49、本发明能够保证系统适应不同季节的运行特性的同时使系统低碳运行，防止系统内参与碳交易的主体碳排放超标的同时保证系统碳交易的公平性和经济性。