考虑CCER机制的虚拟电厂电碳市场运营策略

考虑CCER机制的虚拟电厂电碳市场运营策略为发挥虚拟电厂(VPP)的电碳灵活性聚集效应,促进VPP低碳高效运营,本研究提出考虑国家自愿核证减排量(CCER)机制的VPP参与电碳市场运营策略。研究背景与意义双碳目标挑战2020年9月我国提出2030年"碳达峰"与2060年"碳中和"目标。在"双碳"目标下,我国电力系统低碳转型面临大规模新能源消纳与低碳减排的双重压力。虚拟电厂具有能-碳灵活性聚合效应,通过VPP能碳协同调度,可促进VPP低碳高效运营和电力系统低碳转型。CCER机制重启随着《温室气体自愿减排项目设计与实施指南,2023》及《温室气体自愿减排交易管理办法(试行)》发布,CCER机制重启。包含可再生能源电力的各类主体可自主开发温室气体减排项目,项目减排效果经科学方法量化核证后,可用于碳交易市场碳排放配额清缴,获取相应减排贡献收益。VPP参与电碳市场运营框架01资源聚合VPP代理商聚合分布式新能源、燃气轮机和储能资源02配额核证采用碳配额基准线法确定VPP初始CEA配额,以VPP内部新能源出力计算CCER初始核证03监管审核向生态环境监管部门提交运行信息,核算CEA及CCER配额使用和完成情况04市场运营响应市场电能量调度和低碳减排调度需求,实现能量优化调度促进新能源消纳核心研究内容VPP碳交易模型采用基准线法构建VPP初始免费碳配额CEA分配模型,以VPP新能源机组出力计划为依据申报新能源CCER核证。考虑CCER抵消机制,将CCER和CEA一同用于抵扣VPP实际碳排量,余缺量进入碳市场交易。主从博弈模型以电碳市场运营商为领导者,建立市场出清模型,根据各市场主体投标策略满足市场需求出清。以VPP为跟随者,在考虑CCER机制下制定参与电碳市场的投标决策,达到综合运营效益最大化。效益分配模型针对多个体数量的VPP效益分配问题,建立基于Owen值法的VPP效益分配模型。实现VPP内部各主体效益的公平分配,维持联盟合作机制的稳定性。CCER与CEA抵消机制核心公式VPP的CCER核证量:其中减排因子:CCER抵消机制:机制说明新能源发电CCER核证规则由新能源机组出力与对应机组边际排放因子乘积决定。VPP的新能源发电CCER凭证用于碳排放配额清缴,按照一定比例代替CEA。根据减排量核算,华中区域电网的电量边际排放因子FOM为0.8587tCO₂/MWh,容量边际排放因子FBM为0.2854tCO₂/MWh,可得出新能源机组碳减排因子δw为0.7154tCO₂/MWh。CCER允许抵消的CEA需予以限制,确保碳市场机制的有效性和公平性。三种场景对比分析1场景1:仅电能量市场VPP只参与电能量市场,不考虑CCER机制和CEA交易VPP总出力:1695.3MW·h平均电价:370.2元综合收益:402,245.8元碳排放:未计量2场景2:电市场+CEAVPP参与电能量市场,并考虑CEA交易VPP总出力:1642.2MW·h平均电价:377.8元综合收益:409,726.6元碳市场收益:-1,519.6元3场景3:电市场+CEA+CCERVPP参与电能量市场,同时考虑CCER和CEA机制VPP总出力:1712.1MW·h平均电价:376.9元综合收益:452,501.5元碳市场收益:2,938.6元场景3相比场景2,VPP综合收益增加42,774.9元,增幅达10.4%,充分体现CCER机制的激励作用。碳排放与效益分析市场碳排放变化场景2相较场景1,碳排放总量减少107.82t;场景3在场景2基础上再次减少180.6t,说明CCER机制的引入更能降低市场碳排放量。VPP内部碳排放场景3相较场景2,VPP内部碳排放总量增加11t,是由于新能源机组兑换CCER抵消部分CEA,使得燃气轮机组出力增加。但整体市场碳排放仍显著下降。180.6t碳减排量场景3相比场景2市场总碳排放减少量42,775元收益增加场景3相比场景2VPP综合收益提升10.4%增长率引入CCER机制后VPP收益增长幅度碳交易量对比分析场景2CEA交易量(t)场景3总交易量(t)在场景3中,VPP内部新能源机组兑换CCER与燃气轮机组CEA缺额进行抵消后,存在多余的60.4tCCER在碳市场进行交易,最终使得VPP的碳交易量为33.8t,碳市场收益增加4,458.2元。火电机组由于无法获得CCER,在碳成本压力下调整发电策略,其中碳排放系数较小的火电机组3获得更多发电空间。基于Owen值法的效益分配分配原理Owen值法是Shapley值法的延拓,适用于具有稳定聚合体结构的VPP效益分配。第一层:聚合体之间的效益分配第二层:聚合体内部个体的效益再分配根据各主体的边际贡献和个体禀赋特点进行公平分配,维持联盟稳定性。分配结果燃气轮机聚合体总效益:287,326.68元燃气轮机1:96,856.42元燃气轮机2:77,481.13元燃气轮机3:112,989.13元新能源聚合体总效益:154,943.82元风电1:85,062.37元风电2:58,066.56元光伏:11,814.89元储能聚合体总效益:10,230.99元储能单元:10,230.99元研究结论与展望1CCER机制促进系统降碳在考虑CCER机制后,VPP总出力提升,外部火电机组中标电量下降,使得市场碳排放总量下降。引入CCER机制可充分发挥VPP的激励降碳作用,促进电力系统低碳转型。2提升VPP运营效益同时考虑CCER和CEA,VPP通过优化发电策略增加了额外碳收益,降低了整体运行成本。CCER抵消机制增加了VPP的碳减排收益途径,提高了VPP内部成员的盈利能力。3实现公平效益分配Owen值法效