基于区块链技术的碳排放权与发电权联合交易研究

发布时间：2020-08-06 06:22

【摘要】：在全球气候日益恶化的背景下很多国家都开始采取积极行动,控制温室气体的排放量。目前,以风电为主的新能源兼具可再生和清洁无污染的特点,在近年来得到了飞速的发展。然而新能源出力具有一定的波动性及预测误差,在其大规模并网时往往需要传统火电机组提供相应的调峰等辅助服务,因此火力发电在电力行业中是主要发电手段并在碳排放中占主要比重。从目的来看,碳排放权交易与发电权交易相辅相成。因此,研究发电权交易与碳排放权交易对电力市场的完善及其对电力行业的宏观调控,对促进新能源发展,推动我国能源转型具有重大意义。基于此,本文在电力市场化改革的背景下,提出了基于区块链技术的碳排放权与发电权联合交易平台。将碳排放权交易作为一种激励手段,引入电力行业的传统发电权交易中,二者的交易在基于区块链技术的平台中进行,达到促进新能源消纳,发挥新能源和高效能火电机组在市场竞争中的优势地位。将发电商获得最大收益作为目标函数,并计及各发电主体运维成本、发电权交易成本以及碳排放权交易成本,以风电为新能源代表,考虑风电风电预测置信水平,建立了含风电机组的电力系统碳排放与发电权联合交易模型。选取算例对比了合同制交易、常规发电权交易与碳排放权与发电权联合交易模型,其中联合交易模型选取基准线因子法对初始碳排放权进行分配。结果表明,通过联合交易,区域内整体碳排放水平下降,发电商在联合交易过程中能够通过尽可能消纳风电获得一定量的碳排放权交易收益,使得区域内发电商总成本下降、总利润增大,从而促进火电企业通过参与市场交易为风电提供辅助服务,增大了风电消纳量,实现了电力行业节能减排的目标。采用有效的发电权与碳排放权交易技术,保证交易安全,降低信任风险和交易成本,对促进经济效益的提升和节能环保等,具有巨大的价值。因此在联合交易模型基础上,引入区块链技术与连续双向竞拍机制,让火电主体与新能源主体运用智能合约直接进行点对点的交易,解决了火电主体与新能源发电主体之间交易中的信任问题,促进了发电权与碳排放权交易的市场化。最后,模拟多个主体在以太坊私有链建立账户,以发电权交易为例,通过具体交易案例验证基于区块链技术的交易市场的可行性。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X196;F426.61;TP311.13
【图文】：

发电权,市场分类

实现发电侧资源的配置优化与节能减排。以风电、光伏为主的新能源具有发电成本低且清洁无污染的优点，能够在市场化交易中最大发挥自身优势。发电权交易市场主要分为中长期合约市场和现货交易市场，如图 2.1 所示其中中长期合约市场的主要作用在于平抑交易风险，为市场主体（投资者）提供长期稳定的预期收益，促进投资和提高运营效率。而现货交易市场的作用则主要在于实现资源、设备与需求的灵活调度，弥补预测误差带来的交易风险以及为间歇式发电资源提供可信的交易平台。

对比图,风电,负荷预测,功率

3.3.2 仿真及结果分析采用 MATLAB_R2016b 软件对所设置的场景进行仿真计算，针对现有我国常用的集中撮合交易模式，优先撮合社会效益最大的交易对，重复此过程直至交易量达到上限或剩余交易对交易后发电商利润增量为负值。交易流程图如图 3.所示。图 3.3 为基于历史发电量的合同交易结果，即政府为各机组分配的初始发电权份额；以火电机组成本最小为目标且不考虑碳排放交易的传统发电权交易模型、以及本章中所提出的联合交易模型进行优化求解，火电机组出力结果分别如图 3.4、图 3.5 所示。对比图 3.3 与图 3.4，相比于定额发电权分配，由于大容量机组单位发电成本较低，在发电权交易市场中占有较大的竞价优势。在进行发电权交易后，大容量低碳排放机组 G4 通过购买发电权其出力明显增加，而小容量机组 G1、G2 则因出售发电权其出力降低。

常规,模型

常规模型交易结果

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