考虑绿电交易的用户间接碳排放核算方法/王婧婷，王宇扬，周明，武昭原，余涛，石竹玉
《电网技术》2024年1期：29-38
研究内容
1）根据网络电路变换和发电侧实时碳排放强度计算，对用户有功潮流追踪和间接碳排放追踪，建立用户侧电力消费与发电侧电力实时碳排放的关系。
建立节点电纳矩阵，G代表发电机节点，L代表负荷节点。BGG、BGL、BLG和BLL为节点电纳矩阵的分解；PG和PL分别表示注入发电机和负荷节点的有功功率向量；θG和θL分别表示发电机和负荷的节点电压相位角向量：
通过对网络节点电纳矩阵的基本代数运算，建立用户侧和发电侧有功功率的解析关系，输入负荷的有功功率可以唯一地分解成各发电机输出有功功率的线性组合，用矩阵形式表示为
其中，Γ为发电机有功功率对负荷有功功率的贡献矩阵，可通过基本矩阵变换得到，具体表达式如下：
其中变量BG表示θG和PG之间的关系，可表示为
其中变量ψL表示θL和PL之间的关系，可表示为
不同于常规基于节点功率比例分摊原则的潮流追踪方法，上述方法基于电路理论，考虑网络拓扑，通过数学推导和矩阵运算直接给出发电机和负荷之间的功率关联关系，不需要节点功率比例共享的假设。
2）针对用户绿电双边交易，将绿电交易双方的总电力流分解成绿电和非绿电两部分，计算用户绿电交易对应的碳排放抵扣量，再叠加非绿电部分的用户碳溯源结果。
参与绿电交易的机组出力和负荷拆分示意图见图1。
图1 换流站降压判据 I-III
如图1所示，根据绿电交易合约将参与绿电交易的机组出力（负荷）拆分成绿电交易合约出力（负荷）以及非绿电交易部分的等值出力（负荷）。则考虑绿电交易的用户总电力消费对应的间接碳排放EL：
3）通过IEEE-30节点系统模拟3个不同区域碳排放强度的算例验证所提方法的合理性和可行性。
图2展示了节点11的风电和节点17的用户一天内进行100MW·h绿电交易前后的用户碳排放分布和去掉绿电交易前后的风电功率流向。可以发现进行绿电交易的节点17用户间接碳排放显著下降，而其余节点用户间接碳排放增加，且原风电机组功率主要流向的用户碳排放前后差异更大。绿电的环境效益只计算一次，由支付了环境价值的绿电交易企业获得，只在该企业排放量核算中将绿色电力相关碳排放量予以扣减。
图2 100MW·h 绿电交易前后的风电功率及用户碳排放分布
图3展示了区域2和区域3开展绿电交易和不开展绿电交易3个区域一天内碳排放转移量的区别，开展绿电交易后区域3进行100MW·h绿电跨区交易的碳排放扣减值为46.21t。所提方法考虑了区域网络关系、电源结构和用户用电行为，能够计算绿电交易对区域电力碳排放的影响，为合理量化碳排放转移分摊提供了方法，有助于推动绿色电力省间大范围优化配置，促进可再生能源发展。
图3 绿电交易前后各区域碳排放转移占比
后续研究方向或讨论话题
本文主要贡献是采用基于电路理论的碳流追踪方法，建立考虑用户绿电双边交易溯源的间接碳排放核算方法。所提方法能准确量化绿电交易的碳抵扣效应，体现不同用户参与绿电双边交易前后的间接碳排放差异。本模型后续可为用户绿电消费溯源，碳排放核算和评价提供依据，促进绿电交易市场和碳市场衔接，并为绿电激励机制设计提供理论支撑和分析工具。
参 文 格 式
王婧婷，王宇扬，周明，等．考虑绿电交易的用户间接碳排放核算方法[J]．电网技术，2024，48(1)：29-38.
WANG Jingting，WANG Yuyang，ZHOU Ming，et al．Accounting method of users’ indirect carbon emissions considering green electricity trading [J]．Power System Technology，2024，48(1)：29-38 (in Chinese).
相关文献扩展阅读
武昭原，周明，王剑晓，等．双碳目标下提升电力系统灵活性的市场机制综述[J]．中国电机工程学报，2022，42(21)：7746-7764.
康重庆，杜尔顺，李姚旺，等．新型电力系统的“碳视角”：科学问题与研究框架[J]．电网技术，2022，46(3)：821-833.
汪超群，陈懿，文福拴，等．电力系统碳排放流理论改进与完善[J]．电网技术，2022，46(5)：1683-1693.
尚楠，陈政，卢治霖，等．电力市场、碳市场及绿证市场互动机理及协调机制[J]．电网技术，2023，47(1)：142-154.
作者简介
王婧婷，硕士研究生，研究方向为电力市场。
王宇扬，博士研究生，研究方向为电力市场。
周明，教授，博导，主要研究方向为新能源电力系统分析与运行、电力市场、电力系统规划与可靠性等。已完成国家自然科学基金5项、"863"课题2项、企事业合作项目30多项。目前主持国家重点研发计划项目子课题2项、国家自然科学基金项目1项和国网公司科技项目3项。发表论文200余篇，其中150余篇被SCI、EI收录，获省部级奖励2项，授权发明专利8项。
武昭原，博士，讲师，通信作者，主要研究方向为电力市场机制设计，电力系统灵活性、能源政策分析等。近年来已在电力与能源行业重要期刊和国际会议发表SCI/EI检索论文30余篇，主持国家自然科学基金青年项目1项，博士后面上基金1项，国家重点研发子课题1项，曾获中国电工技术学会科学进步奖二等奖、北京市科学进步奖二等奖、北京市优秀博士论文等多项荣誉。
制作：张博
责任编辑：徐梅
审核：李兰欣
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