一种可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法及系统与流程

本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法及系统。

背景技术：

为进一步加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，促进可再生能源开发利用，在电力消费中的可再生能源电量应达到一定比重，包括可再生能源电力总量消纳责任权重和非水电可再生能源电力消纳责任权重。各承担消纳责任的市场主体以实际消纳可再生能源电量为主要方式完成消纳量，同时可通过两种补充(替代)方式完成消纳量：(1)向超额完成年度消纳量的市场主体购买其超额完成的可再生能源电力消纳量，即超额消纳量；(2)自愿认购可再生能源绿色电力证书，绿证对应的可再生能源电量等量记为消纳量。其中，超额消纳量交易为各主体完成可再生能源电力消纳责任权重、均衡不同性质责任主体间实际消纳可再生能源的现状搭建了高效平台和交易实施机制。通过该交易，各责任主体能够以经济成本的形式进一步明晰其自身完成消纳责任权重所付出的代价，促使其权衡并制定相应的提高可再生能源电力消纳的方案和措施。而在超额消纳量交易的规则设计和组织实施中，对其交易规模进行测算是一个不可或缺的环节，其意义在于对各省级行政区域可再生能源消纳权重完成情况进行预测的基础上，测算可再生能源超额消纳量电量规模，以便及时对超额消纳量市场的交易品种及机制进行调整与更新。

因此，如何有效地对可再生能源超额消纳量电量规模进行测算对于进一步加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系至关重要也是亟需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术无法对可再生能源超额消纳量电量规模进行测算的问题，本发明实施例提供了一种可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法及系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法，包括：

获取基础预测数据；所述基数预测数据包括：待测算区域年度全社会用电量及外购电量；待测算区域年度计划电量与市场电量比例、外购电量中可再生能源发电总量及非水可再生能源发电量占比、待测算区域年度可再生能源发电机组的装机容量、待测算区域年度再生能源发电机组的年平均利用小时数、待测算区域可再生能源电力总量消纳责任权重和非水电可再生能源电力消纳责任权重；

根据所获取到的基础预测数据来建立待测算区域可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算模型；

根据所建立的测算模型来测算待测算区域超额消纳量交易的电量规模。

第二方面，本发明实施例提供了一种可再生能源超额消纳量交易规模的测算系统，包括：

数据读取器，其用于读取获取基础预测数据；所述基数预测数据包括：待测算区域年度全社会用电量及外购电量；待测算区域年度计划电量与市场电量比例、外购电量中可再生能源发电总量及非水可再生能源发电量占比、待测算区域年度可再生能源发电机组的装机容量、待测算区域年度再生能源发电机组的年平均利用小时数、待测算区域可再生能源电力总量消纳责任权重和非水电可再生能源电力消纳责任权重；

第一数据处理器，其用于接收数据读取器所传输来的基础预测数据，并根据所获取到的基础预测数据来建立待测算区域可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算模型；

第二数据处理器，其用于根据第一数据处理器所建立的测算模型来测算待测算区域超额消纳量交易的电量规模。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本实施例所提供的可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法首先通过获取基础预测数据，然后在测算算规划水平年下省级行政区域实际完成可再生能源电力总量消纳责任权重与非水电可再生能源电力消纳责任权重，再针对各省可再生能源电量收购政策，提出相应的可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算方法，最后即可测算可再生能源超额消纳量交易电量规模，为超额消纳量市场交易品种及机制制定提供参考，从而能够及时对超额消纳量市场的交易品种及机制进行调整与更新，进而能够进一步加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，促进可再生能源开发利用。

本实施例提供的可再生能源超额消纳量交易规模的测算系统首先通过数据读取器来获取基础预测数据，然后通过第一数据处理器测算算规划水平年下省级行政区域实际完成可再生能源电力总量消纳责任权重与非水电可再生能源电力消纳责任权重，最后通过第二数据处理器来测算出可再生能源超额消纳量交易电量规模，为超额消纳量市场交易品种及机制制定提供参考，从而能够及时对超额消纳量市场的交易品种及机制进行调整与更新，进而能够进一步加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，促进可再生能源开发利用。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的可再生能源超额消纳量交易规模的测算系统的流程图；

图中：201、数据读取器；202、第一数据处理器；203、第二数据处理器；204、客户端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例1：

在本实施例中，以省级行政区域为例，来进行种可再生能源超额消纳量交易规模的测算，具体地，如图1所示，测量方法包括如下步骤：

step1：获取基础预测数据统计，包括：

①全省年度全社会用电量及省外购电量，该数据可以通过本省电力工业发展中长期规划报告获得；

②全省年度计划电量与市场电量比例，该数据可以通过省级电力交易平台获得；

③省外购电量中可再生能源发电总量及非水可再生能源发电量占比，该数据可以通过政府外购电框架协议获得；

④全省年度各类型可再生能源发电机组的装机容量，该数据可以通过本省中长期运行方式研究报告获得；

⑤全省年度各类型可再生能源发电机组的年平均利用小时数，其中水电、生物质机组按均匀投产计算年平均利用小时数，风电、光伏机组按照项目规划年利用小时数测算；

⑥全省可再生能源电力总量消纳责任权重(以下简称“总量消纳责任权重”)和非水电可再生能源电力消纳责任权重(以下简称“非水电消纳责任权重”)，该数据可以通过国家能源局官方网站获得。

step2：根据所获得的基础预测数据来进行全省可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算，包括以下步骤：

①计划电量与市场电量计算

根据全省年度全社会用电量q^{全省全社会用电量}及计划电量与市场电量比例α，计算年度计划电量q^{省内计划电量}和q^{省内市场电量}，计算公式如下：

②全省年度可再生能源发电总量与非水可再生能源发电量计算

全省年度可再生能源发电总量计算公式如下：

其中，n为全省水电机组总数，m为全省非水可再生能源机组总数；表示第i台水电机组的装机容量，表示第i台水电机组在测算年度的年平均利用小时数；表示第j台非水可再生能源机组的装机容量，表示第j台非水可再生能源机组在测算年度的年平均利用小时数。

③省外购电量中可再生能源发电总量与非水可再生能源发电量计算

根据省外购电量中水电机组发电量占比γ^w、非水可再生能源发电量占比γ^f计算，公式如下：

省外购电量中可再生能源发电总量与非水可再生能源发电量由电网公司统购统销，属于计划电量。

④省内可再生能源机组发电量中计划电量与市场电量计算

对于国家核定最低保障性收购小时数的区域，风电、光伏等非水可再生能源机组发电量包含计划电量(电网公司保障性收购电量)和市场电量两部分；各水电机组发电量根据参与市场情况分为计划电量和市场电量，计算公式如下：

其中，为第i台水电机组参与电力市场状态，为0-1变量，表示第i台水电机组参与电力市场交易；t^b表示国家对该省核定的最低保障性收购小时数。

对于不存在限制可再生能源发电情况地区，风电、光伏等非水可再生能源电量由电网公司进行全额保价收购，可再生能源电量全部属于计划电量，有将其代入到式(4)中，有：

由式(4)和式(5)可得出省内非水可再生能源计划电量与市场电量，如式(6)所示：

同样地，对于不存在限制可再生能源发电情况地区有将其代入至式(6)可得省内非水可再生能源计划电量与市场电量如式(7)所示：

step3：测算全省超额消纳量交易的电量规模，包括以下步骤：

①全省整体完成消纳责任权重计算

根据式(2)和式(3)可分别计算全省整体完成总量消纳责任权重λ^z和非水电消纳责任权重λ^f：

②省间超额消纳量交易电量规模测算

对省间总体可再生能源超额消纳电量进行计算，公式如下：

q^{省间可再生能源超额消纳量}＝(λ^z-λ^z,min)×q^{全省全社会电量}(9)

其中，λ^z,min为国家能源局规定的全省可再生能源电力总量最低消纳责任权重，若q^{全省可再生能源超额消纳量}≥0，说明该省已达到可再生能源消纳目标，其超额消纳量可通过省间交易出售；若q^{全省可再生能源超额消纳量}＜0，说明该省并未达到可再生能源消纳目标，需通过省间交易购入外省可再生能源超额消纳量。

省间非水可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省间非水可再生能源超额消纳量}＝(λ^f-λ^f,min)×q^{全省全社会电量}(10)

其中，λ^f,min为国家能源局规定的全省非水可再生能源电力总量最低消纳责任权重。同样地，若q^{全省非水可再生能源超额消纳量}≥0，说明该省达到了可再生能源消纳目标，其超额消纳量可通过省间交易出售；若q^{全省非水可再生能源超额消纳量}＜0，说明该省并未达到可再生能源消纳目标，需通过省间交易购入外省可再生能源超额消纳量。

③省内超额消纳量交易电量规模测算

省内可再生能源超额消纳交易在保证全省完成可再生能源消纳责任权重的前提下所进行的省内交易，其市场主体包括承担可再生能源消纳责任的电网公司、售电公司以及电力批发用户等，其中电网公司通过对风电、光伏等可再生能源电量进行保障性或全额收购完成消纳责任，其电量属于计划电量部分；售电公司和电力批发用户等通过市场交易购买可再生能源电量以完成消纳责任，其电量属于市场电量部分。不考虑市场电量内部超额消纳量交易，省内超额消纳量交易电量为计划电量中达到最低消纳责任权重的电量与市场电量中达到最低消纳责任权重的电量之差的绝对值。对于国家核定最低保障性收购小时数的区域，省内总体可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省内可再生能源超额消纳量}＝|(q^{省外可再生能源发电总量}+q^{省内可再生能源计划电量})-q^{省内可再生能源市场电量}|×λ^z,min(11)

省内非水可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省内非水可再生能源超额消纳量}＝|(q^{省外非水可再生能源发电量}+q^{省内非水可再生能源计划电量})-q^{省内非水可再生能源市场电量}|×λ^f,min(12)

对于不存在限制可再生能源发电情况地区，省内总体可再生能源超额消纳电量计算公式同式(11)。对于非水可再生能源超额消纳电量，由于电网公司对风电、光伏等非水可再生能源电量进行全额收购，市场电量中达到非水可再生能源最低消纳责任权重的电量为0，因此省内非水可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省内非水可再生能源超额消纳量}＝(q^{全省全社会电量}-q^{省内计划电量})×λ^f,min(13)。

由此可见，本实施例所提供的可再生能源超额消纳量交易规模的测算方法首先通过获取基础预测数据，然后在测算算规划水平年下省级行政区域实际完成可再生能源电力总量消纳责任权重与非水电可再生能源电力消纳责任权重，再针对各省可再生能源电量收购政策，提出相应的可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算方法，最后即可测算可再生能源超额消纳量交易电量规模，为超额消纳量市场交易品种及机制制定提供参考，从而能够及时对超额消纳量市场的交易品种及机制进行调整与更新，进而能够进一步加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，促进可再生能源开发利用。

此外，本方法提出了省间、省内可再生能源超额消纳量交易的规模测算方法，能够适应不同省份可再生能源收购政策的实际情况；对可再生能源发电量中的计划电量与市场电量进行清晰界定，针对不同可再生能源收购政策下的超额消纳量交易，提出有针对性的测算方法，具有良好的实际应用前景；有利于根据测算所得交易规模制定相应的交易机制，对于避免因交易规模过大导致交易风险具有一定的实用意义；对可再生能源超额消纳量交易规模进行测算，对下一步市场发展、新交易品种开发具有指导意义，在一定程度上可以提高市场主体消纳可再生能源的积极性。

实施例2：

参阅图2所示，为本实施例提供的可再生能源超额消纳量交易规模的测算系统的组成示意，在本实施例中，测算系统所测量的区域范围为省级行政区域，具体地，该系统包括：

数据读取器201，其用于读取获取基础预测数据；所述基数预测数据包括：

①全省年度全社会用电量及省外购电量，该数据可以通过本省电力工业发展中长期规划报告获得，当然该报告是一电子文档的方式，以便于数据读取器获取相关数据信息；

②全省年度计划电量与市场电量比例，该数据可以通过省级电力交易平台获得；

③省外购电量中可再生能源发电总量及非水可再生能源发电量占比，该数据可以通过政府外购电框架协议获得，同理该外购电框架协议也是一电子文档的方式，以便于数据读取器获取相关数据信息；

④全省年度各类型可再生能源发电机组的装机容量，该数据可以通过本省中长期运行方式研究报告获得，该报告也是一电子文档的方式，以便于数据读取器获取相关数据信息；

⑤全省年度各类型可再生能源发电机组的年平均利用小时数，其中水电、生物质机组按均匀投产计算年平均利用小时数，风电、光伏机组按照项目规划年利用小时数测算；当然，该全省年度各类型可再生能源发电机组的年平均利用小时数可以预先做成电子文档的方式，以便于数据读取器获取相关数据信息

⑥全省可再生能源电力总量消纳责任权重(以下简称“总量消纳责任权重”)和非水电可再生能源电力消纳责任权重(以下简称“非水电消纳责任权重”)，该数据可以通过国家能源局官方网站获得。

同时，需要说明的是上述的“数据读取器”是一统称，针对上述不同的数据来源，可以采用不同形式的“数据读取器”，也就是说，上述的“数据读取器”可以设置有多个或者是多个不同类型的“数据读取器”，又或者是，一个数据源由单独的一个“数据读取器”来进行获取。

第一数据处理器202，其用于接收数据读取器所传输来的基础预测数据，并根据所获取到的基础预测数据来建立全省可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算模型；也就时是说，第一数据处理器根据其预先设定的数据运算程序来对数据读取器所传输来的基础预测数据进行运算处理，从而建立全省可再生能源发电量及其计划电量与市场电量测算模型，具体的，第一数据处理器的数据运算处理包括：

①计划电量与市场电量计算

根据全省年度全社会用电量q^{全省全社会用电量}及计划电量与市场电量比例α，计算年度计划电量q^{省内计划电量}和q^{省内市场电量}，计算公式如下：

②全省年度可再生能源发电总量与非水可再生能源发电量计算

全省年度可再生能源发电总量计算公式如下：

其中，n为全省水电机组总数，m为全省非水可再生能源机组总数；表示第i台水电机组的装机容量，表示第i台水电机组在测算年度的年平均利用小时数；表示第j台非水可再生能源机组的装机容量，表示第j台非水可再生能源机组在测算年度的年平均利用小时数。

③省外购电量中可再生能源发电总量与非水可再生能源发电量计算

根据省外购电量中水电机组发电量占比γ^w、非水可再生能源发电量占比γ^f计算，公式如下：

省外购电量中可再生能源发电总量与非水可再生能源发电量由电网公司统购统销，属于计划电量。

④省内可再生能源机组发电量中计划电量与市场电量计算

对于国家核定最低保障性收购小时数的区域，风电、光伏等非水可再生能源机组发电量包含计划电量(电网公司保障性收购电量)和市场电量两部分；各水电机组发电量根据参与市场情况分为计划电量和市场电量，计算公式如下：

其中，为第i台水电机组参与电力市场状态，为0-1变量，表示第i台水电机组参与电力市场交易；t^b表示国家对该省核定的最低保障性收购小时数。

对于不存在限制可再生能源发电情况地区，风电、光伏等非水可再生能源电量由电网公司进行全额保价收购，可再生能源电量全部属于计划电量，有将其代入到式(4)中，有：

由式(4)和式(5)可得出省内非水可再生能源计划电量与市场电量，如式(6)所示：

同样地，对于不存在限制可再生能源发电情况地区有将其代入至式(6)可得省内非水可再生能源计划电量与市场电量如式(7)所示：

第二数据处理器203，其用于根据第一数据处理器所建立的测算模型(即运算结果)来测算全省超额消纳量交易的电量规模，具体地，第二数据处理器的运算处理流程包括：

①全省整体完成消纳责任权重计算

根据式(2)和式(3)可分别计算全省整体完成总量消纳责任权重λ^z和非水电消纳责任权重λ^f：

②省间超额消纳量交易电量规模测算

对省间总体可再生能源超额消纳电量进行计算，公式如下：

q^{省间可再生能源超额消纳量}＝(λ^z-λ^z,min)×q^{全省全社会电量}(9)

其中，λ^z,min为国家能源局规定的全省可再生能源电力总量最低消纳责任权重，若q^{全省可再生能源超额消纳量}≥0，说明该省已达到可再生能源消纳目标，其超额消纳量可通过省间交易出售；若q^{全省可再生能源超额消纳量}＜0，说明该省并未达到可再生能源消纳目标，需通过省间交易购入外省可再生能源超额消纳量。

省间非水可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省间非水可再生能源超额消纳量}＝(λ^f-λ^f,min)×q^{全省全社会电量}(10)

其中，λ^f,min为国家能源局规定的全省非水可再生能源电力总量最低消纳责任权重。同样地，若q^{全省非水可再生能源超额消纳量}≥0，说明该省达到了可再生能源消纳目标，其超额消纳量可通过省间交易出售；若q^{全省非水可再生能源超额消纳量}＜0，说明该省并未达到可再生能源消纳目标，

需通过省间交易购入外省可再生能源超额消纳量。

③省内超额消纳量交易电量规模测算

省内可再生能源超额消纳交易在保证全省完成可再生能源消纳责任权重的前提下所进行的省内交易，其市场主体包括承担可再生能源消纳责任的电网公司、售电公司以及电力批发用户等，其中电网公司通过对风电、光伏等可再生能源电量进行保障性或全额收购完成消纳责任，其电量属于计划电量部分；售电公司和电力批发用户等通过市场交易购买可再生能源电量以完成消纳责任，其电量属于市场电量部分。不考虑市场电量内部超额消纳量交易，省内超额消纳量交易电量为计划电量中达到最低消纳责任权重的电量与市场电量中达到最低消纳责任权重的电量之差的绝对值。对于国家核定最低保障性收购小时数的区域，省内总体可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省内可再生能源超额消纳量}＝|(q^{省外可再生能源发电总量}+q^{省内可再生能源计划电量})-q^{省内可再生能源市场电量}|×λ^z,min（11）

省内非水可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省内非水可再生能源超额消纳量}＝|(q^{省外非水可再生能源发电量}+q^{省内非水可再生能源计划电量})-q^{省内非水可再生能源市场电量}|×λ^f,min（12）

对于不存在限制可再生能源发电情况地区，省内总体可再生能源超额消纳电量计算公式同式(11)。对于非水可再生能源超额消纳电量，由于电网公司对风电、光伏等非水可再生能源电量进行全额收购，市场电量中达到非水可再生能源最低消纳责任权重的电量为0，因此省内非水可再生能源超额消纳电量计算公式如下：

q^{省内非水可再生能源超额消纳量}＝(q^{全省全社会电量}-q^{省内计划电量})×λ^f,min（13）。

由此可见，本系统首先通过数据读取器来获取基础预测数据，然后通过第一数据处理器测算算规划水平年下省级行政区域实际完成可再生能源电力总量消纳责任权重与非水电可再生能源电力消纳责任权重，最后通过第二数据处理器来测算出可再生能源超额消纳量交易电量规模，为超额消纳量市场交易品种及机制制定提供参考，从而能够及时对超额消纳量市场的交易品种及机制进行调整与更新，进而能够进一步加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系，促进可再生能源开发利用。

作为本实施例可再生能源超额消纳量交易规模的测算系统的一种优选，该系统还包括一客户端204，该客户端用于接收第二数据处理器的运算结果。如此，即可以能够及时地得知可再生能源超额消纳量交易电量规模。

具体地，在本实施中，该客户端可以为手机、电脑、平板电脑中的一种。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。