一种考虑谐波的碳交易方法与流程

本发明涉及配电网管理，主要涉及一种考虑谐波的碳交易方法。

背景技术：

1、近代以来由于全球工业化进程加快,化石能源消耗巨大,碳排放量居高不下,极端天气频繁发生。为了缓解减排压力，《京都议定书》提出了碳排放权交易机制,中国作为全球最大的发展中国家也进一步建立了国家层面的碳市场。全国碳排放交易市场旨在建立市场机制以减少温室气体排放，虽然发电侧是二氧化碳的直接排放者，但用电侧却是碳排放的潜在驱动者，因此国家逐步在碳交易试点省份纳入不同行业用户参与碳市场交易。同时，随着新型电力系统中电力电子设备的增多及新能源占比的上升，谐波问题凸显，由谐波导致的用户设备附加损耗不可忽视，所以需要研究一种考虑谐波的碳交易方法。

2、cn115496260a《一种基于阶梯碳交易的虚拟电厂运行调度方法》中公开了一种“基于阶梯碳交易的虚拟电厂运动调度方法，包括：将碳交易机制引入vpp的调度模型中，构建划分碳排放区间的阶梯型碳交易计算模型；考虑p2g接入vpp后的低碳特性，得到p2g参与碳交易市场的激励机制，以构建完善的vpp实际碳排放模型；综合考虑机组运行成本、外购能源成本以及碳交易成本，建立适用于vpp的低碳经济调度模型；将低碳经济调度模型转化为混合整数线性模型、并进行求解，得到对应的调度策略；根据调度策略，相应控制vpp的运行工作状态”，与现有技术相比，本发明能够可靠兼顾vpp运营的经济性与低碳性，有效降低vpp的碳交易成本和系统运行总成本，但所述发明并未考虑vpp中含有大量可再生能源，其出力与常规能源不同，具有很强的间隙性及波动性，因此vpp优化调度问题是一个具有不确定性的问题，从而使得调度vpp有可能面临风险。

技术实现思路

1、为了解决现有技术所存在的上述问题，本技术提供了一种考虑谐波的碳交易方法，本技术的技术方案如下：

2、一种考虑谐波的碳交易方法，具体步骤包括：

3、在所述碳交易模型目标函数中加入用于衡量运行期望成本风险性的条件风险价值cvar获得碳交易条件风险价值模型目标函数；

4、在所述碳交易模型目标函数中加入用于衡量运行期望成本风险性的cvar获得碳交易条件风险价值模型目标函数；

5、综合碳市场约束，利用蒙特卡洛法对碳交易条件风险价值模型进行计算获得最优用户综合成本；

6、根据最优用户综合成本对应的谐波治理成本和碳配额交易成本进行碳交易。

7、优选的，所述期望成本具体数学表达式为：

8、

9、式中，cz为谐波治理成本，n为碳交易场景数，pc，σ为碳交易场景σ下的年度碳配额单价，qc为年度碳配额交易量。

10、优选的，所述碳交易方法采用电压检测型有源电力滤波器vdapf通过向污染线路注入反向谐波电压形成抵消实现谐波治理，所述谐波治理成本包括vdapf的购置成本与安装成本，其中，所述购置成本具体数学表达式为：

11、cvdapf＝cvunitsvdapf；

12、式中，cvdapf为购置成本，cvunit为vdapf单位容量的市场价格，svdapf为装设vdapf的容量；

13、所述安装成本具体数学表达式为：

14、cr＝cinstallnvdapf；

15、式中，cr为安装成本，cinstall为安装一台vdapf的市场单价，nvdapf为装设vdapf的台数；

16、所述谐波治理成本的具体数学表达式为：

17、cz＝cvdapf+cr。

18、优选的，以用户期望成本最小化和碳市场交易风险最小化为目标在碳交易模型目标函数中加入用于衡量运行期望成本风险性的cvar获得碳交易条件风险价值模型目标函数，具体数学表达式为：

19、minl＝(1-β)p+βr；

20、式中，l为用户综合成本；p为用户期望成本；r为cvar；β为风险权重系数；

21、其中，cvar具体数学表达式为：

22、

23、式中，α为给定的置信度，η为给定的置信度β上潜在的最大损失；

24、根据上述两式可获得碳交易条件风险价值模型目标函数具体数学表达式：

25、

26、优选的，所述碳市场约束包括碳配额买入卖出约束、最小交易量约束和电-碳约束。

27、优选的，所述碳配额买入卖出约束具体为用户买入碳配额不能超过政府所分配免费配额的一定比例μ，卖出碳配额不能超出当前所持有的初始配额量ec，具体数学表达式为：

28、qc≥0，qc≤μec；

29、qc＜0，-qc＜μec；

30、式中，qc为年度碳配额交易量，所述初始配额量ec通过基准线法计算获得，具体数学表达式为：

31、ec＝k1ahβ1；

32、式中，k1为政府核定的碳排放基准值，ah为排放单位的产量，β1为修正系数。

33、优选的，所述最小交易量约束具体为碳排放配额交易以每吨二氧化碳当量价格为计价单位，买卖申报量的最小变动计量为1吨二氧化碳的单量qc，min，具体数学表达式为：

34、|qc|≥qc，min。

35、优选的，其特征在于，所述电-碳约束具体数学表达式为：

36、ec+qc≥ep+eco；

37、eco＝e-ep；

38、式中，e为用户实际产生的碳排量，ec为初始配额量，ep为谐波造成的设备用电附加损耗等同的碳排放量，eco为用户正常生产产生的碳排放量。

39、优选的，所述谐波造成的设备用电附加损耗等同的碳排放量通过量化谐波造成的设备用电附加损耗获得，具体为获取设备相关参数计算获得设备用电附加损耗，根据待测区域电网年平均碳排放因子将设备的附加损耗折算为设备碳排放量，其中，所述设备包括变压器、感应电机、电容器及三相电缆。

40、优选的，所述获取设备相关参数计算获得设备用电附加损耗具体数学表达式为：

41、

42、式中，pt为变压器的附加损耗，变压器的相关参数包括电力系统h次谐波电流ih、变压器h次谐波电阻分量rt，h、电力系统空载基波损耗pco，1、电力系统h次谐波电压uh、电力系统基波电压u1及变压器计算系数mt；

43、

44、式中，pm为感应电机的附加损耗，感应电机的相关参数包括电力系统h次谐波电压uh、感应电机h次谐波阻抗zm，h、感应电机h次谐波电阻分量rm，h、电力系统空载基波损耗pco，1、电力系统基波电压u1及感应电机计算系数nm；

45、

46、式中，pc为电容器的附加损耗，电容器的相关参数包括电力系统基波电压对应的角频率ω，电容器的电容值c，电容器在h次谐波下的损耗系数tanδh；

47、

48、式中，pca为三相电缆的附加损耗，三相电缆的相关参数包括电力系统h次谐波电流ih、三相电缆h次谐波下单相等效交流电阻rca，h、电力系统基波电压对应的角频率ω、电缆充电功率等效充电电容值cca、电力系统h次谐波电压uh、电容器在h次谐波下的损耗系数tanδh。

49、优选的，所述根据待测区域电网年平均碳排放因子将设备的附加损耗折算为电网设备碳排放量具体数学表达式为：

50、p＝pt+pm+pc+pca；

51、ep＝×ef；

52、式中，p为待测区域电网设备的附加损耗总量，ef为待测区域电网年平均碳排放因子。

53、优选的，所述利用蒙特卡洛法对碳交易条件风险价值模型进行计算获得最优用户综合成本具体为用数学分析软件生成随机蒙特卡洛抽样场景，将生成的随机蒙特卡洛抽样场景代入碳交易模型中进行迭代获得最优用户综合成本。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

55、本发明为一种考虑谐波的碳交易方法，建立以用户期望成本最优为目标的碳交易模型目标函数，量化谐波造成的设备用电附加损耗对用户碳排放量造成的影响，综合碳市场约束，在所述碳交易模型目标函数中加入用于衡量运行期望成本风险性的cvar获得碳交易条件风险价值模型目标函数，通过蒙特卡洛法对所述碳交易条件风险价值模型目标函数求解得到用户的最优决策；

56、该方法区别于传统的只考虑成本最优的碳交易计算模型提出了以cvar为理论基础的风险项，能够权衡经济性与风险性，实现对用户谐波治理投资的把控，同时在碳市场中合理买卖碳配额，从而达到降低总成本的目的，简单易实现，具有较大的经济价值与实用价值。