智能电网|考虑电–碳–绿证市场协同的电能受端区域调度优化

导读：

针对广域级城市群电能受端区域的调度优化问题，建立了考虑电–碳–绿证市场协同的优化模型。通过双层非线性的两级电力市场模型优化区域的电源配置，该模型的上、下层问题分别为区域内电力市场和区域间电力交易的出清。利用常规电源与抽水蓄能、电动汽车集群充电联合，在辅助服务市场提供备用容量，应对新能源出力的不确定性，进一步优化电源主体出力。同时在考虑碳排权与绿证交互联动及区域内碳排权供不应求的前提下，利用碳排权的约束，从区域内新能源与电动汽车集群处获得碳排权补充，从而降低区域调度的碳排放成本。最后通过设置算例，得到不同情景下的仿真数据，对比验证本文模型的有效性。

基本信息：

考虑电–碳–绿证市场协同的电能受端区域调度优化

The Electricity Receiver Region Scheduling Optimization Considering Electricity-Carbon-Green Certificate Market Synergy

作者：

周旭展, 吴杰康*, 阚东旺, 唐文浩, 杨宜豪, 陈敦进, 陈志鑫：广东工业大学自动化学院，广东广州

关键词:

受端区域；电–碳–绿证市场协同；两级电力市场；电动汽车集群充电；碳排权；调度优化

项目基金：

广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金项目——粤港澳研究团队项目(2020B1515130001)

原文链接：

https://doi.org/10.12677/sg.2025.153003

内容简介：

在汉斯出版社《智能电网》期刊上，有论文以广域级城市群电能受端区域为研究对象，在考虑区域间互联系统能源供需均衡和我国实际电力市场运行情况下，设计了考虑电–碳–绿证市场协同的广域级区域调度优化运行模式。

本文参考省域级两级电力市场，设计了广域级城市群区域两级电力市场调度优化运行模式。首先在区域两级电力市场，城市群受端区域上报区域内各类发电主体参与调度的电量、电价信息，区域内各负荷用户上报用电负荷需求信息，包括电动汽车集群充电需求。电能受端区域基于发电主体电能报价与日前负荷需求向其他区域进行区域间购电交易。通过区域间电力市场交易，电能送端区域的各类发电主体参与区域间交易以满足受端区域的购电需求，出清的交易结果作为各区域间联络线的日前调度计划。受端区域在考虑联络线日前调度计划后，再对区域内进行电力市场出清。其次，考虑抽水蓄能在调度中发挥削峰填谷的作用，以及电动汽车集群充电灵活的需求响应，两者提供的备用容量还能平抑新能源出力的不确定性。通过构建常规电源与车、蓄的联合提供备用容量，在辅助服务市场决策中出清，优化各主体运行出力。具体优化模型如图1所示。

本文的区域两级电力市场购电策略分为上下双层优化模型。通过引入场景组合概念，建立基于场景分析的随机优化模型，随机变量为新能源发电出力偏差。在上层模型中，以受端区域运行期望成本最小为目标进行优化，得到对其他区域的购电需求。在下层模型中，以送端区域发电主体出清电量成本最小为目标优化联络线运行，满足受端区域的购电需求，同时得到受端区域外购电的出清价格。同时，考虑受端区域新能源发电出力预测不确定性带来的运行风险，利用常规电源、抽水蓄能与电动汽车集群灵活的调节能力，在辅助服务市场提供备用容量，以成本最小为目标，优化常规电源、抽水蓄能与电动汽车集群充电出力。

在碳交易市场中，常规发电主体以成本效益最优的方式，优化配置碳资源完成碳配额考核。在绿证市场中，新能源发电主体通过绿证交易获取绿电的环境价值收益。一方面，两类发电主体共同参与电力市场得到电能出清收益。另一方面，通过区域间绿证和碳排权交互联动的方式，可以将绿证的一部分转化为碳排权，减少区域内的超额碳排权。

本文以某电能受端区域为背景进行算例仿真，选取某典型日运行数据，该区域的区间联络线拓扑及参数参考文献，具体设置如图2所示。受端区域内各类发电机组装机容量、运行技术参数及机组报价见表1，假设受端区域与送端同类型机组初始电价相同，备用容量报价取0.05倍电量报价，电动汽车取20元/(MW∙h)。送端区域各类机组参与区域间交易的容量参数见表2。

选择概率最大的场景作为结果展示。不同电力市场下，区域内各类机组出清电能如下图3、图4所示。常规下与优化后区域内备用容量出清情况如下图5、图6所示。

结论

(1) 通过区域两级电力市场，电能受端区域能从区域内外的电能交易中降低用电成本，促进电源的跨区域配置利用。通过区域碳交易市场与绿证市场联动，开展碳排权与绿证转换，响应区域的碳排放权需求，以约束的方式提高系统的新能源消纳，从而优化系统整体的低碳用能策略。

(2) 通过常规电源与抽水蓄能、电动汽车集群充电联合参与辅助服务市场，出清备用容量，在应对区域内的新能源出力不确定性的同时，系统的调节灵活性较高，运行得到优化。电动汽车集群充电通过参与多方市场提供多种服务，得到最大程度的利用，发挥了电量调节与低碳双重作用。随着电动汽车集群充电规模的扩大，系统将获得更多更灵活的资源。

(3) 碳市场与绿证市场受市场波动与政策影响，相关参数存在变动风险。分析各参数对系统运行的影响，合理的设置相关参数，综合考虑电–碳–绿证市场协同，能够进一步增强系统的低碳、经济性能。

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https://doi.org/10.12677/mos.2025.141005

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http://dx.doi.org/10.12677/JWRR.2013.23024

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