【精选100秒】东南大学 陈芷萌,王蓓蓓,等:在双碳目标下,如何实现不同位置用户碳责任的公平分摊?

学术   2024-11-02 12:45   浙江  

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面向双碳目标的“位置公平”用户侧碳责任分摊方法研究/陈芷萌,雷舒娅,魏仁杰,王轶申,李扬,王蓓蓓

DOI10.13335/j.1000-3673.pst.2023.2107



01

主要内容




1) 现有负荷侧碳责任计量方法缺陷。

基于碳排放流理论、电网平均及边际碳排放因子来进行负荷侧碳计量是两大重要研究分支。基于碳排放流理论的研究虽已较多,但对于负荷侧来说,利用其来进行碳责任计量与低碳激励的公平性有待探究。尽管已有学者关注到碳排放流理论的“位置公平”争议,提出构造广义节点,但并未考虑到用户参与需求响应的影响,导致不参与需求响应的用户也可享受到其他用户参与需求响应而带来的用电碳排放因子变化,一定程度上损害了参与需求响应用户的权益,存在“效益公平”问题。而平均及边际碳排放因子在负荷侧碳责任分摊方面虽各有优势侧重,但也各有应用限制。平均碳排放因子注重平均,因此其忽略了电力来源的边际性质;而边际碳排放因子具有边际性,却也因此与碳排放总量难以直接挂钩。此外,在电力需求响应背景下,适用于负荷侧需求响应的碳责任分摊机制研究尚处于探索阶段,如何在通过需求响应进行碳减排的同时公平地进行碳责任分摊,也是一个值得研究的问题。
2) 本文总体研究框架与研究思路。
首先,将碳排放责任按照一定比例在发电侧与负荷侧进行分摊,在此基础上,独立系统运营商结合发用电侧报量报价进行预出清;接着,以平均边际碳排放率作为低碳激励信号,在预出清基础上,负荷以需求响应收益最大化并基于底层ISO发电成本最小化为出清条件,建立双层优化模型;继而,循环迭代缩小前后两次循环平均边际碳排放率的偏差,得到负荷侧的最终需求响应计划与最终平均边际碳排放率;然后进行最终出清,以预出清下负荷碳责任为基准,利用最终平均边际碳排放率对发用电侧各主体碳责任进行调整核算。
研究框架见图1。

图1  研究框架
3) 发用电侧碳责任分摊下ISO预出清。
在电力市场中,发电侧在日前进行报量报价,负荷侧只报量不报价,ISO以发电成本最小化为目标进行出清以满足负荷需求。在碳市场中,传统能源发电机组与电力用户需要根据自身碳责任购买碳配额作为碳成本,可再生能源机组可以售出与发电量对应的国家核证自愿减排量作为碳收益。在电力系统发用电侧碳责任分摊机制下,将电力系统碳排放按一定比例在发用电侧间分摊。ISO以各市场参与主体的报量报价信息为基础,以全天发电成本最小化为目标求解直流最优潮流进行预出清。预出清完成后,ISO可求解得到预出清计算结果,包括系统碳排放总量、平均碳排放因子、节点边际碳排放因子、节点边际电价,并可计量预出清下各负荷碳责任,以此作为负荷碳责任的核算基线。
4) 基于需求响应的用户侧碳责任调整。
为解决边际碳排放因子难以与碳排放总量变化直接挂钩的痛点,本文提出平均边际碳排放率的概念。平均边际碳排放率由系统整体碳排放变化量与负荷变化量计算得出,反映各时段负荷进行单位需求响应所带来的碳排放变化。
在预出清的基础上,各负荷以自身需求响应后收益增加最大化为目标进行需求响应独立决策。获得负荷侧的需求响应量后,ISO进行电力市场最终出清,出清结束后进行各主体碳责任核算。不进行需求响应的固定负荷碳责任与预出清相同,进行需求响应的负荷碳责任在预出清碳责任的基础上利用平均边际碳排放率进行调整修正。
通过与碳流理论碳责任分摊方法对比,本文所提出的碳责任分摊方法不受节点位置的影响,对同一网络中所有节点“一视同仁”,在碳责任分摊上实现 “位置公平”。此外,本文所提出的碳责任分摊方法可以保证调整前后固定负荷的碳责任不变,保障了需求响应参与方的利益,在公平性上更具优势。
不同分摊方式下各参与主体的碳责任见图2。

图2  不同分摊方式下各参与主体的碳责任


02

后续研究方向或讨论话题




本文基于双碳目标背景,提出了一种“位置公平”的用户侧碳责任分摊方法。需要说明的是,本文为做探索性研究,精细化碳市场时间尺度到每小时,后续研究中可以放宽该假设限制,分析用户在电力中长期市场与碳市场的耦合决策行为,并考虑碳配额累积使用水平的影响,放宽用户调整自身用电行为的时间尺度,从而优化电碳市场中用户需求响应模型,使研究更加深入与完善。



参 文 格 式


陈芷萌,雷舒娅,魏仁杰,等.面向双碳目标的“位置公平”用户侧碳责任分摊方法研究[J].电网技术,2024,48(9):3544-3553.
CHEN Zhimeng,LEI Shuya,WEI Renjie,et al.Research on “location-fair” approach for user-side carbon responsibility allocation in the context of dual carbon goals [J].Power System Technology,2024,48(9):3544-3553(in Chinese)



相关文献扩展阅读

叶晨,牟玉亭,王蓓蓓,等.考虑动态碳交易曲线的电–碳市场出清模型及节点边际电价构成机理分析[J].电网技术,2023,47(2):613-623.


李姚旺,张宁,杜尔顺,等.基于碳排放流的电力系统低碳需求响应机制研究及效益分析[J].中国电机工程学报,2022,42(8):2830-2841.





团队介绍

东南大学电气工程学院电力经济技术研究所主要研究方向包括电力市场与监管、需求侧管理与需求响应、综合能源与电力系统规划、电力系统节能与经济运行。研究所目前有教授两名,副教授三名,副研究员两名,讲师一名,博后一名。研究所积极推动相关领域科学研究发展,在需求响应基础理论与应用、虚拟电厂建设运营与新能源市场化交易、售电运营管理平台设计与开发等方面具有鲜明特色。






作者简介


陈芷萌,硕士研究生,研究方向为电力市场与碳市场等,E-mail:chenzhimeng@seu.edu.cn。



李扬,博士生导师,教授,研究方向为电力市场、电力需求侧管理等,E-mail:li_yang@seu.edu.cn。



王蓓蓓,博士生导师,副教授,主要研究方向为电力市场、需求侧管理等,E-mail:wangbeibei@seu.edu.cn。



责任编辑:徐梅

审核:李兰欣

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