碳交易市场

双碳目标下，多能耦合协同运行的虚拟电厂（virtual power plant，VPP）能够有效提升系统经济效益。为降低VPP碳排放量，同时挖掘其需求侧可调节潜力，提出一种考虑阶梯碳交易及综合需求响应的虚拟电厂优化调度模型。首先，基于阶梯式碳交易机制，考虑虚拟电厂各组成元件约束，建立参与碳交易市场的虚拟电厂模型；其次，将需求响应分为价格型需求响应和替代性需求响应，分别构建响应模型；最后，考虑购能成本、系统运营成本和阶梯式碳交易成本，以VPP在调度周期内收益最大为目标函数建立虚拟电厂低碳经济运行模型，并通过算例仿真验证所提模型的有效性。

2021年7月16日，全国碳排放交易市场正式启动上线交易，标志着我国碳交易市场的建设迈出了重要步伐。

为了提高能源利用效率，促进可再生能源的开发利用，考虑虚拟电厂可聚合资源规模，进行虚拟电厂低碳交易优化策略研究。首先，一方面，考虑源侧技术开发量与经济开发量分析源侧可聚合资源的上限值；另一方面，考虑荷侧可调节能力分析荷侧可聚合资源的上限值。然后，设计低碳虚拟电厂运行交易框架，分别对虚拟电厂中各单元建模。其次，基于碳交易机制，构建虚拟电厂参与电能量市场、碳交易市场与调峰辅助服务市场的低碳联合交易优化策略。最后，以某一地区为例进行算例分析，验证了模型的有效性。

在“双碳”目标的背景下，大力发展以风光为代表的新能源，构建适应新能源大规模发展的新型电力系统已成为我国能源转型的必然路径。然而，在电力负荷高峰时期，新能源往往处于较低的出力水平，难以对系统提供可靠的支撑，而储能具有双向快速灵活调节能力，能够为系统提供电量、容量和安全支撑服务，但储能是容量有限型资源，所以准确评估储能对于系统充裕性的贡献变得越来越重要。为此，文中概述储能容量价值评估框架，基于等可靠容量比例概念，提出一种考虑边际值的可信容量定义表征储能的容量价值，给出储能可信容量的具体计算方法；建立考虑碳交易市场和可再生能源配额制的电源规划模型进行市场模拟，分析引入不同低碳政策对储能可信容量的影响。算例结果表明，储能可信容量在不同程度上受到碳交易市场和可再生能源配额制的影响。

“30·60”目标发布后，全国碳市场的各项工作加快推进，2021年7月16日全国碳市场正式启动，发电行业正式纳入碳市场，并于2021年底前完成了2019和2020年发电企业的碳排放履约工作。与此同时，CCER作为强制性碳交易市场的补充机制，在之前CCER开展工作的经验基础上，生态环境部和市场监管总局发布了《温室气体自愿减排交易管理办法（试行）》；试点地区碳市场积极进行配额分配机制等各方面的调整，碳市场更加活跃。随着欧洲等发达国家逐步推出“碳税”等机制，倒逼我国碳市场向更大范围、更灵活机制等进行调整，因此对2020-2022年中国碳市场进行整体回顾非常有必要。本报告对2020-2022年期间全国碳市场、试点地区碳市场、中国自愿减排机制等相关的各项制度、机制进行回顾，并对欧盟新推出的碳边境调节机制（CBAM）进行分析，可以为行业内相关从业人员加深对中国碳市场存在的问题以及面临的新的问题的理解。

屋顶光伏迎来大规模发展，同时随着我国碳交易市场的不断完善，大规模屋顶光伏发电所产生的碳指标可通过企业履约或者参与碳交易市场进行交易，从而获得除电费以外的收益。针对大规模屋顶光伏项目如何参与到碳交易市场以及进行碳交易对项目经济性的影响程度问题，文中首先研究屋顶光伏项目参与碳交易市场的路径和方法；其次，基于发电模型，建立含碳交易收益的屋顶光伏全寿命周期经济性模型；然后，为了定量分析碳交易收益，提出一种基于差分阈值滤波法的改进灰色预测GM （1，1）模型对未来碳价进行预测；最后，对大规模屋顶光伏应用场景进行算例分析。结果表明，考虑参与碳交易市场的大规模屋顶光伏具有较为显著的经济性提升。

在“碳达峰”与“碳中和”背景下，为提高能源的低碳化利用，提出一种基于阶梯式碳交易机制与细化电转气和碳循环的综合能源系统（integrated energy system，IES）低碳经济运行策略。首先考虑阶梯式碳交易机制，采用碳交易市场，利用区间数与碳交易费用达到控制碳排放的目的；其次在细化电转气的基础上引入电解槽（eLectrolyzer，EL）、甲烷反应器（methane reactor，MR），并增设碳捕集装置（carbon capture system，CCS），实现碳的循环利用。最后构建以购能成本、阶梯式碳排放交易成本、弃风弃光成本、碳捕集成本最小为目标的IES优化调度模型，利用CPLEX建模优化引擎将原问题转化为混合整数线性问题对此模型进行求解，结果验证了所建模型的有效性。

在“碳达峰”与“碳中和”背景下，为提高能源的低碳化利用，提出一种基于阶梯式碳交易机制与细化电转气和碳循环的综合能源系统（integrated energy system，IES）低碳经济运行策略。首先考虑阶梯式碳交易机制，采用碳交易市场，利用区间数与碳交易费用达到控制碳排放的目的；其次在细化电转气的基础上引入电解槽（eLectrolyzer，EL）、甲烷反应器（methane reactor，MR），并增设碳捕集装置（carbon capture system，CCS），实现碳的循环利用。最后构建以购能成本、阶梯式碳排放交易成本、弃风弃光成本、碳捕集成本最小为目标的IES优化调度模型，利用CPLEX建模优化引擎将原问题转化为混合整数线性问题对此模型进行求解，结果验证了所建模型的有效性。

数字技术助力“双碳”目标是推进中国式现代化和经济社会发展全面绿色转型的重要命题。与发达国家实现碳达峰所处经济发展阶段的主要特征是借助工业化进入发达经济体不同，中国是经济高质量进程中稳妥有序推动“双碳”目标。因此，数字技术助力“双碳”目标的实现，在政策体系上的关键抓手是推动数字化绿色化的协同发展。数字技术助力“双碳”目标的实现，理论链条是“数字技术—能源消费—碳排放”。数字技术作为一种技术进步，理论上可以通过提高能源效率与推动结构升级两种方式降低能源消费来减少碳排放。然而，这一过程也有可能提高能源消费：一方面，虽然数字技术可以引致的能源效率改进，但是在某个发展阶段会刺激能源消费，不可避免遭遇“能源需求反弹”，即数字技术推动经济产出扩张的规模效应。不过，这个挑战可以随着数字技术的深入应用、数字经济的深度融合而化解，即借助技术效应、结构效应而中和规模效应。另一方面，数字技术赋能低碳发展的前提是数字产业自身的发展，这一阶段自身就会加剧能源消费，从而增加碳排放。数字技术助力“双碳”目标的实现，微观体现为企业通过在生产和管理过程中应用数字技术起到减少碳排放的效果。本报告研究发现，数字技术应用能够推高企业碳边际减排成本，有力奠定了碳交易市场的形成，从而激励企业更自主降碳。其次，数字技术应用总体上可以显著抑制企业碳排放，说明根据当前经验，技术效应、结构效应可以中和规模效应，因此可以认为数字技术有助于“双碳”目标实现。然而，这一过程存在规模分化的挑战：企业规模越大，实力越强，数字技术助力降碳的效应越显著，大企业经济效率和能源效率同步改进会对小企业形成更大竞争优势，企业规模分化会进一步加剧。数字技术、数字经济是引领经济高质量发展的主要动能，因此需要大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力，内在需要数字技术的深入应用和数字经济的深度融合。积极稳妥推进碳达峰碳中和，需要持续发挥数字技术助力“双碳”目标实现的积极作用。为此需要推动数字化绿色化协同发展，厚植高质量发展的绿色底色，推动经济社会发展全面绿色转型；要依靠数字技术大力推动清洁能源的研发与应用，实现能源技术的关键性突破，加速清洁能源结构转型；还要大力强化数字基础设施的普惠性，降低企业数字技术应用的成本和负担，让更多企业尤其是中小企业能够借力数字技术实现发展与降碳的协同。

虚拟电厂（VPP）可以将各类资源聚合成一个整体参与电力市场和碳交易市场，随着VPP的规模不断扩大，其也将由原来的价格的接受者转变为价格的制定者。为此,本文将VPP作为价格的制定者，提出了一种考虑碳交易影响的虚拟电厂日前电力市场双层竞价模型。首先，对考虑碳交易的日前电力市场机制进行了介绍和分析。其次，基于Stackelberg博弈原理建立了以虚拟电厂为竞价主体的日前电力市场双层竞价模型。上层模型以VPP预期收益最大化为目标；下层模型以系统出清成本最小化为目标。针对VPP中风电场出力预测的不确定性，基于信息间隙决策理论(Information Gap Decision Theory,IGDT)给VPP运营商提供了风险规避和机会获利两种投标策略。然后，利用强对偶理论、Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优性条件以及大M法，将双层模型简化为一个混合整数线性规划问题进行求解。最后，通过算例给出了VPP的最优竞价策略以及运行计划，并分析了VPP中风电场出力预测的不确定性对VPP预期利润的影响。算例表明，VPP可以通过策略性的投标决策影响市场价格，考虑碳交易后，VPP的预期收益较无碳交易时增加了5.1%。