碳普惠下碳聚合商参与区域碳市场的收益规划方法及系统与流程

本发明涉及碳交易，具体地，涉及一种碳普惠下碳聚合商参与区域碳市场的收益规划方法及系统。

背景技术：

1、建立碳交易机制是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术手段。当前我国碳交易大多以大型企业为主缺乏面向小微企业和居民用户的碳交易方法，碳普惠下的区域碳交易市场存在空缺，无法发挥居民参与减碳控排的作用。

2、现有技术中，面向海量小微用户的碳普惠方案主要是以积分兑换优惠券或商品为主，具有积分散、积分少的特征，无法进入碳市场交易，需要碳聚合商聚合；现有面向企业级的区域碳交易机制比较简单，主要是以碳配额、大型赛事碳中和等交易方式为主，无法发挥控排企业、等主体积极性。因此，需要提出一种以积分为载体的碳聚合商参与碳市场交易方法，构建非高能耗用户和大型企业共同参与碳交易市场交易机制，共建共治共赢能源生态圈，实现低碳的价值传递。现有技术1“一种考虑碳排放权的电力市场边际价格规划方法”(cn110232583b)根据碳排放总量来获得发电企业机组所分配到的碳排放权；建立含电网公司和发电企业双主体的多目标优化模型；建立以电网公司运营成本最小为目标的出清模型，并以多目标优化模型计算得到的结果作为参数，来确定出清模型中的各发电企业机组和各抽水蓄能机组启停状态，求得考虑碳排权影响的电力日前电力市场边际价格。现有技术1未能体现各碳市场交易主体间的供需关系。

3、现有技术2“一种评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法”(cn109978601a)根据所获取到的碳交易价格变化数据来调整其在电力市场中的报价策略，使得电力市场的电量交易价格发生变化；发电企业根据电量交易价格的变化来调整其在碳排放交易市场中的报价策略，使得碳排放交易市场中的碳交易价格发生变化，现有技术2虽然采用均衡方法来调整报价策略但只基于电力企业碳配额考量碳交易，未能考虑小用户的自愿碳减排效益。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明面向区域碳交易场景，聚焦控排企业与碳聚合商间的交易行为，考虑碳普惠机制与现有碳市场的对接，以碳积分为载体，提出一种碳普惠下碳聚合商参与区域碳市场交易的方法及系统，实现以积分为载体的碳普惠发展及其生态圈构建，构建非高能耗用户和大型企业共同参与碳交易市场机制，共建共治共赢能源生态圈，实现低碳的价值传递。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种碳普惠下碳聚合商参与区域碳市场的收益规划方法，其特征在于，包括：

4、步骤1，根据碳普惠应用平台向碳聚合商和控排企业发布的区域碳积分交易价格，构建基于碳积分交易价格的碳聚合商收益模型和控排企业成本模型；

5、步骤2，基于碳聚合商收益模型，在碳积分交易价格和碳积分聚合价格的约束下建立碳聚合商收益最大目标；基于控排企业成本模型，在碳配额约束和积分交易额度约束下建立控排企业成本最小目标；以碳聚合商收益最大目标和控排企业成本最小目标构建区域碳交易上层优化模型，基于碳交易上层优化模型分别得到碳聚合商的碳积分交易供给总量和控排企业的碳积分交易需求总量；

6、步骤3，以碳聚合商的区域碳积分供给费用与控排企业的区域碳积分需求费用相等构建基于供需比的区域碳交易下层模型，更新区域碳积分交易价格；

7、步骤4，重复步骤2和3，当满足设定的最大迭代次数或满足碳聚合商收益和控排企业成本均最优的约束时，得到区域碳积分交易价格；

8、步骤5，碳普惠应用平台将步骤4得到区域碳积分交易价格发布给碳聚合商和控排企业，碳聚合商基于所述区域碳积分交易价格参与区域碳市场交易。

9、步骤1包括：

10、步骤1.1，根据用户碳积分响应历史数据，建立碳积分聚合率和激励水平之间的关系，对碳聚合商的碳积分聚合率进行预测，得到碳积分聚合率预测值；

11、步骤1.2，利用碳积分聚合率预测值，确定碳聚合商的碳积分响应量和碳积分交易量；

12、步骤1.3，根据碳聚合商的碳积分响应量和碳积分交易量确定碳聚合商的成本和收益，根据碳聚合商的成本和收益构建基于碳积分交易价格的碳聚合商收益模型；

13、步骤1.4，基于碳积分交易价格以及控排企业控排成本，构建控排企业成本模型。

14、碳聚合商i下用户x在激励水平时的碳积分聚合率预测值如下：

15、

16、式中，ηmax(ρa)和ηmin(ρa)分别为在激励水平时的碳积分聚合率的上下界。

17、碳聚合商i下用户x在激励水平时的碳积分响应量如下：

18、

19、式中，表示碳聚合商i下用户x碳积分响应量的最大值。

20、碳聚合商i的成本如下：

21、

22、式中，x为碳聚合商i下用户集合，为碳聚合商i下用户x在激励水平时的碳积分响应量。

23、碳聚合商参与区域碳交易的收益如下：

24、

25、式中，ρs为碳积分交易价格，x为碳聚合商i下用户集合，为碳聚合商i下用户x的碳积分交易量。

26、在区域碳积分交易价格和减排成本双重约束下，控排企业的成本如下：

27、

28、式中，

29、表示控排企业j的成本，

30、为控排企业j在区域碳市场的积分需求量，

31、为控排企业j通过减排技术减少的碳排量，

32、为控排企业j需抵消的碳排量，

33、ρc为控排企业控排成本系数，

34、ρs为为区域碳市场碳积分交易价格，

35、为控排企业j的减排成本价格，

36、aj，bj和cj为控排企业j减排成本的系数。

37、碳积分交易价格和碳积分聚合价格的约束满足：

38、

39、式中，激励水平表现为碳积分聚合价格。

40、碳配额约束为：

41、积分交易额度约束为：

42、更新后的区域碳积分交易价格ρs*如下：

43、

44、式中，

45、ρc，e为单位碳排放平均控排价格，

46、ρa，e为单位碳积分回收价格，

47、sk为第k次迭代时的供需比。

48、第k次迭代时供需情况如下：

49、

50、式中，为第k次迭代时碳积分交易的需求总量，为第k次迭代时碳积分交易的供给总量，为第k次迭代时控排企业j的碳积分交易需求量，为第k次迭代时碳聚合商i的碳积分交易供给量。

51、碳聚合商收益和控排企业成本均最优的约束如下：

52、

53、式中，

54、分别为第k次迭代、第k-1次迭代时控排企业j的成本，

55、分别为第k次迭代、第k-1次迭代时碳聚合商i参与区域碳交易的收益。

56、设定的最大迭代次数取值为30次。

57、本发明还提出了一种碳普惠下碳聚合商参与区域碳市场的收益规划系统，包括碳普惠应用平台，供需计算模块，交易价格计算模块；

58、供需计算模块，用于根据碳普惠应用平台向碳聚合商和控排企业发布的区域碳积分交易价格，构建碳聚合商收益模型和控排企业成本模型；基于碳聚合商收益模型，在碳积分交易价格和碳积分聚合价格的约束下建立碳聚合商收益最大目标；基于控排企业成本模型，在碳配额约束和积分交易额度约束下建立控排企业成本最小目标；以碳聚合商收益最大目标和控排企业成本最小目标构建区域碳交易上层优化模型，基于区域碳交易上层优化模型分别得到碳聚合商的碳积分交易供给总量和控排企业的碳积分交易需求总量；

59、交易价格计算模块，用于以碳聚合商的区域碳积分供给费用与控排企业的区域碳积分需求费用相等构建基于供需比的区域碳交易下层模型，得到区域碳积分交易价格；当满足设定的最大迭代次数或满足碳聚合商收益和控排企业成本均最优的约束时，输出区域碳积分交易价格；

60、碳普惠应用平台，用于将交易价格计算模块输出的区域碳积分交易价格发布给碳聚合商和控排企业，碳聚合商基于所述区域碳积分交易价格参与区域碳市场交易。

61、一种终端，包括处理器及存储介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据所述指令进行操作以执行方法的步骤。

62、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。

63、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明聚焦碳普惠下区域碳市场交易，以碳积分为载体构建碳聚合商、控排企业和碳普惠用户共同参与区域碳市场交易情景，构建了一种碳普惠下小微用户以聚合形式参与区域碳市场的交易模式，提出了一种全新的区域碳市场交易方法。具体地，构建碳聚合商与碳普惠用户间的积分聚合响应模型，构建碳聚合商与控排企业间的区域碳市场竞争模型，通过碳普惠应用平台等第三方平台构建基于供需比的区域碳交易价格，并经过多次磋商达到最终区域碳交易价格，确保区域碳交易的公平、公正、公开，弥补当前碳市场交易在碳普惠用户侧的空缺。

64、与现有技术相比，本发明提出的方法将居民纳入享有碳交易体系，实现低碳价值在居民侧的延伸，通过引入碳聚合商这一概念实现居民用户与区域碳市场的对接。同时引入基于供需比的碳交易价格模型，能实时反映区域碳交易双方对于碳交易的意愿，避免区域碳交易间的信息差。