本發(fā)明屬于電力，具體涉及一種基于合約電量和碳配額的優(yōu)化分配方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著碳市場建設(shè)日益完善，許多市場主體目前在碳市場和電力市場同時進(jìn)行交易。碳市場的加入使得市場主體在生產(chǎn)過程中需要額外考慮碳成本，進(jìn)一步推動了產(chǎn)業(yè)低碳的發(fā)展。同時，在電力市場中，企業(yè)用戶簽訂年度合約電量后根據(jù)實際的生產(chǎn)需求將年度合約電量分解為月、日或者更短的時間尺度執(zhí)行。除了購買中長期合約電量外，企業(yè)用戶還需要購買額外的電量以滿足實際需求，這部分電能主要由不同時間尺度的電價決定。購電費用直接影響到企業(yè)用戶的經(jīng)濟(jì)效益，因此用戶需要設(shè)計合理的多時間尺度的合約電量分解計劃來降低用電成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：在電-碳市場協(xié)同發(fā)展下，可再生能源出力的季節(jié)性波動和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展會影響碳價的變化。許多用戶同時參與碳市場和電力市場交易，在制定多時間尺度的合約電量和碳配額分解方案時，用戶需同時考慮用電成本和碳成本。提出一種基于合約電量和碳配額的優(yōu)化分配方法，旨在幫助高耗能用戶制定出最優(yōu)的合約電量和碳配額分解策略，降低用能成本并提高經(jīng)濟(jì)效益。，本發(fā)明還提供一種基于合約電量和碳配額的優(yōu)化分配系統(tǒng)。

2、技術(shù)方案：第一方面，本發(fā)明提供基于合約電量和碳配額的優(yōu)化分配方法，包括以下步驟：

3、數(shù)據(jù)預(yù)處理，確定模型的參數(shù)包括電價、可再生能源發(fā)電量、火力發(fā)電量、合約電量以及碳市場等相關(guān)參數(shù)。

4、基于多時間尺度的生產(chǎn)效益模型，分別建立了月度、日度和實時的用戶生產(chǎn)收益模型和用戶購電成本模型；

5、基于多時間尺度的環(huán)境效益模型，分別建立了月度和日度的用戶環(huán)境收益模型，免費碳配額分配方式為優(yōu)化分配。

6、進(jìn)一步地，確定模型的輸入數(shù)據(jù)，步驟包括：

7、s11，考慮高耗能企業(yè)用戶為鋼鐵用戶，選擇的鋼材為螺紋鋼，確定鋼耗量，利潤率，年度合同總電量，月度鋼價，每日鋼價。

8、s12，考慮地區(qū)資源稟賦，可再生能源選擇風(fēng)能太陽能，確定風(fēng)能的發(fā)電成本和太陽能的發(fā)電成本。

9、s13，考慮可再生能源具有低碳排的特點，設(shè)可再生能源的碳排系數(shù)為0，確定火電的碳排系數(shù)，月度和日度碳價。

10、進(jìn)一步地，所述生產(chǎn)效益模型包括用戶生產(chǎn)收益模型和用戶購電成本模型。

11、進(jìn)一步地，所述用戶生產(chǎn)收益模型包括：

12、s21，用戶月度生產(chǎn)收益的計算公式如下所示：

13、

14、生產(chǎn)收益模型滿足的約束條件如下：

15、

16、式中，為第y月用戶的生產(chǎn)收益；為第y月用戶的用電量；為第y月用戶獲得的邊際收入，即每消耗1kwh電量所帶來的經(jīng)濟(jì)收益；α為每生產(chǎn)單位商品所消耗的電量；為第y月產(chǎn)品的市場價格；ε為用戶銷售產(chǎn)品的利潤率；為第y月用戶電力消費量的最大值；為第y月用戶電力消費量的最小值。

17、s22，用戶日度生產(chǎn)收益的計算公式如下所示：

18、

19、生產(chǎn)收益模型滿足的約束條件如下：

20、

21、式中，為第d日用戶的生產(chǎn)收益；為第d日用戶的用電量；為第d日用戶獲得的邊際收入；為第d日產(chǎn)品的市場價格；為第d日用戶電力消費量的最大值；為第d日用戶電力消費量的最小值。

22、s23，用戶實時生產(chǎn)收益的計算公式如下所示：

23、

24、生產(chǎn)收益模型滿足的約束條件如下：

25、

26、式中，為第h時用戶的生產(chǎn)收益；為第h時用戶的用電量；為第h時用戶獲得的邊際收入；為第h時產(chǎn)品的市場價格；為第h時用戶電力消費量的最大值；為第h時用戶電力消費量的最小值。

27、進(jìn)一步地，所述用戶購電成本模型包括：

28、s31，用戶的月度購電成本如下所示：

29、

30、購電成本滿足的約束條件如下：

31、

32、式中，為第y月用戶的購電成本；為第y月的電力市場的出清電價；為用戶分配到第y月的合同電量；為購售電雙方簽訂年度合約時的協(xié)商電價。year為12個月；為用戶簽訂的年度合約電量總量；為用戶分配到第y月的合同電量的最小值。

33、s32，用戶的日度購電成本如下所示：

34、

35、購電成本滿足的約束條件如下：

36、

37、式中，為第d日用戶的購電成本；為第d日的電力市場的出清電價；為用戶分配到第d日的合同電量；為購售電雙方簽訂月度合約時的協(xié)商電價。month為每月的天數(shù)；為用戶簽訂的月度合約電量總量；為用戶分配到第d日的合同電量的最小值。

38、s33，用戶的實時購電成本如下所示：

39、

40、購電成本滿足的約束條件如下：

41、

42、式中，為第h時用戶的購電成本；為第h時的電力市場的出清電價；為用戶分配到第h時的合同電量；為購售電雙方簽訂日度合約時的協(xié)商電價。day為每日的小時數(shù)；為用戶簽訂的日度合約電量總量；為用戶分配到第h時的合同電量的最小值。

43、進(jìn)一步地，s31中，月度電價的計算公式為：

44、

45、式中，acoal和bcoal為邊際燃料成本的一次項系數(shù)和二次項系數(shù)；cre,i為可再生能源商發(fā)電商i的發(fā)電成本；為第y月的火力發(fā)電量；為第y月可再生能源商發(fā)電商i的發(fā)電量。

46、進(jìn)一步地，建立環(huán)境效益模型包括：

47、s41，初始碳配額模型為：

48、quser,free＝puser,averagee(1-α)

49、式中，quser,free為用戶初始碳排放量；e為用戶參考碳排放強(qiáng)度；puser,average為用戶電能年均消耗量，其值為前2～4年用戶用電量平均值；α為用戶碳排放強(qiáng)度下降率。

50、s42，高耗能企業(yè)用戶在碳市場中所獲得的月度環(huán)境收益模型為：

51、

52、碳配額滿足的約束條件如下：

53、

54、式中，為第y月用戶獲得的環(huán)境收益；為第y月碳價；ωy為第y月的碳排因子；為用戶分配到第y月的免費碳配額；為用戶分配到第y月的免費碳配額最小值；為用戶分配到第y月的免費碳配額最大值。s42，高耗能企業(yè)用戶在碳市場中所獲得的日度環(huán)境收益模型為：

55、

56、碳配額滿足的約束條件如下：

57、

58、式中，為第d日用戶獲得的環(huán)境收益；為第d日碳價；為用戶分配到第d日的免費碳配額，ωd為第d日的碳排因子；為用戶分配到第d日的免費碳配額最小值；為用戶分配到第d日的免費碳配額最大值。s43，年末所擁有的碳配額總量計算公式為：

59、

60、quser＝quser,free+quser,hold

61、式中，ccarbon,penalty為市場主體年末未履約所需支付的碳懲罰；為懲罰系數(shù)；pc,max為碳價最大值，qtotal為市場主體在履約期內(nèi)的實際碳排放總量；quser為市場主體在年末所擁有的碳配額總量；quser,hold為市場主體買賣碳配額的凈持有量。

62、進(jìn)一步地，s42中，月度電價的計算公式為：

63、

64、式中，β為一次項系數(shù)；為第y月的碳價實際值；為第y月碳價的趨勢循環(huán)分量；為第y月碳價的隨機(jī)分量。

65、進(jìn)一步地，s42中，計及可再生能源發(fā)電量的月度碳排因子的計算公式為：

66、

67、式中，ωy為第y月的碳排因子；e為火力發(fā)電商的碳排放系數(shù)；為火力發(fā)電商在第y月時發(fā)電量；為可再生能源發(fā)電商i在第y月時發(fā)電量。

68、進(jìn)一步地，合約電量和碳配額分解模型如下：

69、s51，以年-月為時間尺度的目標(biāo)函數(shù)為

70、

71、式中，ε1和ε2為效益權(quán)重系數(shù)。

72、s52，月-日分解模型是在以年-月分解模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步劃分為以月為時間尺度的分解模型，其目標(biāo)函數(shù)為

73、

74、s53，日-時分解模型是在以月-日分解模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步劃分為以小時為時間尺度的分解模型，其目標(biāo)函數(shù)為：

75、

76、另一方面，本發(fā)明還提供一種合約電量和碳配額分解模型建立系統(tǒng)，包括：

77、數(shù)據(jù)處理模塊：用于確定模型的參數(shù)包括電價、可再生能源發(fā)電量、火力發(fā)電量、合約電量以及碳市場等相關(guān)參數(shù)；

78、多時間尺度的生產(chǎn)效益模塊：用于建立了月度、日度和實時的用戶生產(chǎn)收益模型和用戶購電成本模型；

79、多時間尺度的環(huán)境效益模塊：用于建立了月度和日度的用戶環(huán)境收益模型，免費碳配額分配方式為優(yōu)化分配。

80、第三方面，本發(fā)明還提供一種合約電量和碳配額分解模型構(gòu)建設(shè)備，包括：

81、一個或多個處理器；

82、存儲器，用于存儲一個或多個程序；

83、當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)上述方法。

84、第四方面，一種包含計算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲介質(zhì)，其特征在于，當(dāng)所述計算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時，所述處理器執(zhí)行上述方法。

85、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢：

86、本發(fā)明通過多種參數(shù)構(gòu)建基于多時間尺度的生產(chǎn)效益模型，分別建立了月度、日度和實時的用戶生產(chǎn)收益模型和用戶購電成本模型；基于多時間尺度的環(huán)境效益模型，分別建立了月度和日度的用戶環(huán)境收益模型，在上述多種模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建合約電量和碳配額分解模型，通過該分解模型可以達(dá)到在電碳耦合市場環(huán)境下，采用優(yōu)化分配的免費碳配額分配方式能夠達(dá)到減排降碳的環(huán)境效果。從而通過優(yōu)化分配免費碳配額，用戶可以更加靈活的控制碳排放，并根據(jù)市場需求和價格變化進(jìn)行調(diào)整。