适用于电碳市场联动的发电商平准化电能成本计算方法与流程

本发明属于电力市场调控，具体涉及适用于电碳市场联动的发电商平准化电能成本计算方法。

背景技术：

1、能源是现代经济发展的基础，随着近年来世界经济的快速发展，各个国家对能源的需求迅猛增长。现阶段世界各国的主要能源形式依然是煤、石油和天然气等化石燃料。我国的资源禀赋决定了我国是以煤炭为主体的能源结构，电力行业也形成了以煤电为主体的电源结构。2019年我国总碳排放量102亿吨，其中电力行业碳排放42亿吨，占比约为37％。我国电力行业的碳排放充分说明实施低碳电力发展具有重要意义，电力行业应该是碳减排的主战场。

2、我国现有电力市场与碳市场相对独立运行，未实行耦合协同，“电-碳”市场之间的不协调开始凸显。碳交易市场带来的碳排放成本，将会通过“电-碳”市场碳排放成本传导协同机理传导至电力市场中，影响新能源与火电在电力市场中的边际成本，使市场主体盈利模式受限，极大的影响两种市场应有的资源配置作用和新能源市场化消纳能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供适用于电碳市场联动的发电商平准化电能成本计算方法，能够提高能源市场的消纳能力。

2、本发明所采用的技术方案是，适用于电碳市场联动的发电商平准化电能成本计算方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1、基于cournot模型，考虑电力市场环境下用电需求弹性与发电供给弹性，定性分析电力市场竞争类型，定量分析可再生能源ccer减排量，构建火电“电-碳”市场碳排放成本传导模型；

4、步骤2、基于lcoe国际通用化定义与计算方法，构建适用于“电-碳”市场环境的lcoe计算模型；综合考虑内部收益率irr计算方法，可再生能源与火电基准收益率，计算“电-碳”市场环境下可再生能源与火电反算最低电价。

5、本发明的特点还在于：

6、步骤1中火电“电-碳”市场碳排放成本传导模型包括火电碳排放成本传导模型和可再生能源碳排放成本传导模型。

7、火电碳排放成本传导模型的构建过程为：

8、核算火电碳排放量e，公式为：

9、e＝e燃烧+e脱硫+e净购入             (1)

10、

11、其中e燃烧代表火电煤炭燃烧阶段的碳排放量；e脱硫代表火电脱硫阶段的他排放量；e净购入代表火电净购入电力的碳排放量；ncvi为化石燃料的平均低位发热值；cci为化石燃料的单位热值含碳量；ofi为化石燃料的碳氧化率；为二氧化碳与碳的分子量之比；

12、

13、其中，f为煤炭二氧化硫转化率；s为煤炭中的全硫分含量；nso2％为脱硫效率，若全部进入脱硫装置则为1，未采用脱硫装置则为0；mdlf为脱硫所用碳酸盐的摩尔质量；mso2为二氧化硫的摩尔质量；ft为碳酸盐的纯度；st为碳酸盐的钙硫比，efk为完全脱硫时碳酸盐的排放因子；tr为转化率；

14、计算e净购入，计算公式为：

15、e净购入＝ad×ef            (4)

16、其中ad为企业净购入电量；ef为区域电网年平均供电排放因子，计算火电机组配额a，公式为：

17、a＝ae+ah           (5)

18、其中，a为火电机组配额总量，ae为机组发电配额，ah为机组供热配额；计算机组发电配额，公式为：

19、ae＝qe×be×fl×fr×ff          (6)

20、其中qe为机组供电量；be为机组所属类别的供电基准值；fl为机组冷却方式修正系数，水冷修正系数为1，空冷修正系数为1.05；fr为机组供热量修正系数，ff为机组出力系数修正系数；

21、计算机组供热配额，公式为：

22、ah＝qh×bh             (7)

23、其中qh为机组供热量，bh为机组所属类别的供热基准值；

24、火电碳成本传导模型为：

25、当火电机组边际成本恒定且用户用电需求为线性时，则有：

26、

27、其中，n为参与电力市场的火电厂数量；

28、当火电边际成本恒定且用户用电需求为等弹性时，则有：

29、

30、其中，ε为用电需求弹性；

31、当火电边际成本可变且用户用电需求为线性时，则有：

32、

33、其中，b为供给函数弹性；

34、当火电边际成本可变且用户用电需求为等弹性时，则有：

35、

36、得到火电“电-碳”市场碳排放成本传导模型为：

37、uf＝(a-e)ptr           (12)

38、其中，a为火电机组碳配额、e为火电机组碳排放核算量、ptr为火电机组碳成本传导率。

39、可再生能源碳排放成本传导模型构建过程为：

40、假定可再生能源电站内部收益率irr低于国家规定基准收益率8％，引入可再生能源电站后，可再生能源核证减排量计算方法为：

41、efy＝bey-pey-dey         (13)

42、其中efy为第y年减排量；bey为第y年基准线排放量；pey为第y年项目排放量；dey为第y年泄露量，可再生能源核证减排量计算不考虑泄露量dey，则有：

43、bey＝egpj.y×efgrid,cm,y        (14)

44、egpj.y＝egfacility.y＝c×h×(1-w)     (15)

45、efgrid,cm,y＝efgrid.om.y×wom+efgrid.bm.y×wbm  (16)

46、其中egpj.y为第y年可再生能源电站产生的净上网电量；efgrid,cm,y为第y年可再生能源电站并网发电的组合边际co2排放因子；c为可再生能源电站装机容量；h为可再生能源电站年运行小时数；w为可再生能源电站弃风率、弃光率；egfacility.y为第y年可再生能源电厂的净上网电量；efgrid.om.y为第y年电量边际排放因子；wom为电量边际排放因子权重(％)；efgrid.bm.y为y年容量边际排放因子；wbm为容量边际排放因子权重(％)；

47、可再生能源碳排放成本传导模型表示为：

48、ur＝-efy×cccer             (17)

49、其中，cccer为ccer市场价格。

50、步骤2中构建适用于“电-碳”市场环境的lcoe计算模型包括构建火电lcoe计算模型和构建可再生能源lcoe计算模型。

51、构建火电lcoe计算模型具体过程为：

52、火电初始投资成本if，计算公式为：

53、if＝cf,a+cf,b            (18)

54、其中，cf,a为火电设备购置成本，cf,b为火电建设成本；

55、火电运维成本rf，计算公式为：

56、

57、cf,d＝cf,n+fcoal(pn)            (20)

58、

59、其中cf,d为第n年的运行维护成本；cf,n为火电机组第n年的运行维护成本、fcoal(pn)为火电厂第n年煤耗成本；pf,n为火电厂第n年发电量；

60、火电贷款利率成本uf，计算公式为：

61、

62、其中uf,n为火电运行第n年需缴纳的贷款利息；nd为火电贷款年限；

63、火电税收成本tf，计算公式为：

64、

65、其中，tf,value为火电增值税；tf,sales为火电营业税金及附加；tf,incomes为火电企业所得税；tf,build为火电城市建设维护税；tf,education为火电教育附加费；

66、环境成本ff，计算公式为：

67、

68、其中，ff,n为火电第n年的碳成本；

69、火电折旧抵税v，计算公式为：

70、

71、

72、其中vf,n为火电机组第n年折旧抵税额；nz为火电折旧年限；df,n为火电第n年的折旧额；tf,incomes为火电的所得税率；

73、火电残值gf，计算公式为：

74、gf＝g(1+i)-nz              (27)

75、其中gf为火电的残值；

76、火电发电量，计算公式为：

77、

78、其中，ef,n为火电在第n年的发电量；

79、综上，可得并网火电厂的lcoe模型为：

80、

81、构建可再生能源lcoe计算模型具体过程为：

82、可再生能源初始投资成本ir，计算公式为：

83、ir＝cr,a+cr,b              (30)

84、其中，cr,a为可再生能源电站设备购置费用；cr,b为可再生能源电站土木建设成本；

85、可再生能源运维成本rr，计算公式为：

86、

87、其中cr,d为第n年的运行维护成本；

88、可再生能源贷款利率成本ur，计算公式为：

89、

90、其中ur,n为可再生能源电站运行第n年需缴纳的贷款利息；nd为可再生能源贷款年限；

91、可再生能源税收成本tr，计算公式为：

92、

93、其中tr,value为增值税；tr,sales为营业税金及附加；tr,incomes为企业所得税；tr,build为城市建设维护税；tr,education教育附加费；

94、可再生能源环境效益fr，计算公式为：

95、

96、其中，fr,n为可再生能源ccer收益；

97、可再生能源折旧抵税vr，计算公式为：

98、

99、

100、其中vr,n为可再生能源第n年折旧抵税额；nz为可再生能源折旧年限；dr,n为可再生能源第n年的折旧额，tr,incomes为可再生能源的所得税率；

101、可再生能源残值gr，计算公式为：

102、gr＝g(1+i)-n               (37)

103、其中g为可再生能源的残值；

104、可再生能源发电量，计算公式为：

105、

106、其中，er,n为可再生能源电厂在第n年的发电量；

107、综上，可得并网可再生能源的lcoe模型为：

108、

109、步骤2中计算“电-碳”市场环境下可再生能源与火电反算最低电价具体过程为：

110、火电最低反算电价计算公式为：

111、lcoef×(1+irr)＝pirr                     (40)

112、其中lcoef为火电平准化电能成本，irr为火电预期收益率，pirr为火电最低反算电价；

113、可再生能源最低反算电价计算公式为：

114、lcoer×(1+irr)＝pirr          (41)

115、其中，lcoer为可再生能源平准化电能成本，irr为可再生能源预期收益率，pirr为可再生能源最低反算电价。

116、本发明的有益效果是：

117、本发明是适用于电碳市场联动的发电商平准化电能成本计算方法，考虑碳市场收益后，可再生能源项目在电力市场中的盈利空间显著增大，盈利能力增强，有利于提升我国电力系统中可再生能源占比，促进可再生能源消纳。