一种基于系统动力学的绿证市场与电力市场协同建模方法与流程

本发明涉及可再生能源，具体涉及一种基于系统动力学的绿证市场与电力市场协同建模方法。

背景技术：

1、在全球节能减排的背景下，可再生能源配额制衍生的绿色电力证书交易成为各国发展和研究的重点。国外的绿证交易市场在经过了十多年的发展后已经趋于完善,拥有健全的市场交易机制和监管手段，并且市场发展良好，形成了稳定的价格机制并具有灵活的市场自我调控能力。

2、目前绿证交易在我国还处在初级发展阶段，市场规模迟迟不能发展起来，但未来我国势必要形成完整的绿证交易市场。绿色电力证书交易对我国电网的发电侧及用电侧有重大影响,特别是在当前处于电力市场改革下的电网。但是目前关于绿证市场与电力市场协同发展方面的研究少之又少，尚未关注绿证市场与电力市场协同发展的作用机制及影响。

3、此外，系统动力学是一门建立在各因素的因果关系和反馈环的基础上，分析系统内部各变量之间的反馈结构关系来研究系统整体行为。绿色证书交易与电力交易是一个复杂的动态系统，涉及可再生能源配额制、电力价格、绿证价格、绿证需求等因素。系统动力学作为一种全面、动态和定量描述问题的方法，能全面展现两市场协同发展后各因素对电力市场和电源结构的影响。

4、因此本发明从双碳目标出发，基于系统动力学研究绿证交易与电力交易的衔接机制，分析两者的耦合作用机理，在此基础上，构建两者的协同发展模型，分析系统因素对电源结构的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于系统动力学的绿证市场与电力市场协同建模方法，以解决上述缺陷之一。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于系统动力学的绿证市场与电力市场协同建模方法，具体步骤如下：

4、1)、根据绿证交易与电力交易市场主体间的衔接机制，确定绿证交易参与电力市场的函数关系；

5、2)、根据函数关系确定系统动力学模型的关键因素进而构建绿证市场与电力市场关键因素的因果关系图；

6、3)、根据所述关键因素、和对所述关键因素产生影响的关联因素和所述因果关系图，构建绿证市场与电力市场协同发展的系统流图；

7、4)、在所述的系统流图的基础上，建立绿证市场与电力市场协同发展的系统动力学模型；

8、5)、根据所构建系统动力学模型运用vensim软件进行仿真，分析绿证市场与电力市场协同发展对电源结构影响的关键因素。

9、进一步，所述关键因素包括：可再生能源装机比例、可再生能源配额比例、可再生能源发电量和电力需求增长率；

10、所述的函数关系包括：消费者效用函数、可再生能源生产成本函数、煤电生产成本函数、绿证价格与电力价格函数关系、碳排放量函数、碳配额指标函数；

11、所述消费者效用函数为：

12、u(q)＝εq2+ζq+δ

13、其中，u(q)为效用函数；ε、ζ和δ为参数；

14、所述的可再生能源生产成本函数为：

15、

16、其中，cr为可再生能源电力生产成本；qr为可再生能源发电量；βr、和λr为参数；

17、所述的煤电生产成本函数为：

18、

19、其中，cf为煤电生产成本；qf为传统能源发电量；βf、和λf为参数；

20、所述的绿证价格与电力价格函数关系为：

21、

22、其中，ρg(ρe)为绿证价格；

23、所述碳排放量函数为：

24、

25、其中，为碳排放量；η1、η2为碳排放系数；为碳交易价格；

26、所述碳配额指标函数为：

27、

28、其中，为碳配额指标；α为碳配额；μ为煤电厂商减排率；qf为传统能源(煤电)发电量；为碳排放交易量。

29、进一步，所述的关键因素的关联因素包括以下内容：

30、所述可再生能源装机比例的关联因素包括：可再生能源在建装机、传统能源再建装机、传统能源装机比例、传统能源发电量；

31、所述的可再生能源配额比例的关联因素包括：配额增长率、电力价格、绿证价格、绿电厂商利润空间、可再生能源装机建设；

32、所述的可再生能源发电量的关联因素包括：颁发给发电商的绿证、发电商持有的绿证、电网持有绿证、绿证预计销售量、绿证超额需求、碳排放量、碳配额；

33、所述的电力需求增长率的关联因素包括：电力价格需求弹性、上交的绿证、绿证预计购买量、可再生能源装机建设、传统能源装机建设。

34、进一步，所述的绿证市场与电力市场协同发展的系统动力学模型包括：状态变量方程、速率变量方程、辅组变量方程和外生变量方程；

35、所述的状态变量方程为：

36、ρgc＝ρg0+ρq

37、其中，ρgc为绿证价格变化，单位：元；ρg0为绿证初始价格，单位：元/个；ρgc为绿证超额需求，单位：个；

38、

39、其中，cr为可再生能源装机量，单位：亿/kw；cr0为可再生能源初始装机量，单位：亿/kw；μ为可再生能源装机比例；ρg0为绿证初始价格，单位：元/个；ρg为绿证价格，单位：元/个；ν为可再生能源平均年利用小时，单位：小时/年；

40、所述的速率变量方程为：

41、

42、其中，ρr为发电厂商持有的绿证数量，单位：个；qr为可再生能源发电量，单位：万亿kw·h；

43、所述的辅助变量方程为：

44、

45、其中，qr为可再生能源发电量，单位：万亿kw·h；cr为可再生能源装机量，单位：亿/kw；ν为可再生能源平均年利用小时，单位：小时/年；

46、所述外生变量方程：

47、

48、其中，qe为电力需求，单位：万亿kw·h；q0为电力需求初始值，单位：万亿kw·h；qup为电力需求增长率；

49、tqr＝tqr0+tup

50、其中，tqr为配额比例；tqr0为配额比例初始值；tup为配额增长率。

51、进一步，所述的绿证市场与电力市场协同发展的系统动力学模型包括：外生变量、状态变量和常量；

52、所述的外生变量包括：电力需求；

53、所述的状态变量包括：绿证价格、碳交易价格、可再生能源装机量、传统能源装机量；

54、所述常量包括：电力需求增长率、可再生能源配额比例、可再生能源装机比例、可再生能源平均年利用小时。

55、进一步，所述的绿证市场与电力市场协同发展模型中关键因素对电源结构的影响包括：可再生能源配额制，可再生能源装机比例、电力需求增长率；

56、所述的可再生能源配额制对电源结构影响具体内容包括：运用vensim软件仿真分析不同配额制目标对传统能源发电量和可再生能源发电量的影响；

57、所述的可再生能源装机比例对电源结构影响具体内容包括：运用vensim软件仿真分析不同可再生能源装机比例对可再生能源发电量和可再生能源发电量占比的影响；

58、所述的电力需求增长率对电源结构影响具体内容包括：运用vensim软件仿真分析不同电力需求增长率对可再生能源装机容量影响。

59、本发明的有益效果在于：

60、该基于系统动力学的绿证市场与电力市场协同建模方法,通过绿证交易与电力交易市场主体间的衔接机制、构建绿证市场与电力市场关键因素的因果关系图、构建绿证市场与电力市场协同发展的系统流图、建立绿证市场与电力市场协同发展的系统动力学模型，以及析绿证市场与电力市场协同发展对电源结构影响的关键因素，实现了从双碳目标出发，基于系统动力学研究绿证交易与电力交易的衔接机制，分析两者的耦合作用机理，在此基础上，构建两者的协同发展模型，分析系统因素对电源结构的影响。

61、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。