考慮低碳競(jìng)價(jià)的分布式源荷交易策略

楊塞特，喻 潔，陳 謙

（1．國網(wǎng)浙江省電力有限公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000；2．東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南京 210096；3．河海大學(xué) 能源與電氣學(xué)院，南京 211100）

0 引言

隨著電力體制改革的深入，各種形式的分布式能源不斷滲透，分布式電源逐漸成為配電網(wǎng)的重要組成部分[1]，電力系統(tǒng)將面臨著新的運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)的供需平衡不確定性增加，現(xiàn)有的能源電力逐漸不能適應(yīng)未來能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需求和發(fā)展，這對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了更大的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)新的形勢(shì)，通過激發(fā)用戶側(cè)的需求響應(yīng)潛力，促進(jìn)供需實(shí)時(shí)平衡無疑是一個(gè)重要的發(fā)展方向。在智能電網(wǎng)的構(gòu)想中，連接到電網(wǎng)的設(shè)備將積極參與當(dāng)?shù)氐膮f(xié)調(diào)工作[2]。構(gòu)建一個(gè)可交易能源體系，將為各種分布式資源與電力用戶參與市場(chǎng)交易和系統(tǒng)運(yùn)行提供良好的機(jī)制支撐與激勵(lì)，從而有利于更好地保障電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[3]。另一方面，隨著全球氣候的變化及其影響加劇，廣泛開發(fā)低碳能源、使用低碳技術(shù)、建立低碳發(fā)展機(jī)制已成為不可阻擋的新浪潮。電力是全球脫碳和影響溫升目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與否的關(guān)鍵行業(yè)，但目前電力全球總碳強(qiáng)度上的進(jìn)展是令人失望的?？梢灶A(yù)見，為了促進(jìn)節(jié)能減排，低碳的推行將會(huì)滲透到未來電力產(chǎn)業(yè)的各個(gè)方面。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于分布式的算法、策略等均有了一定的研究。文獻(xiàn)[4]基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建了分布式的碳排放交易框架模型，用于解決碳排放交易的匿名交易代理問題。文獻(xiàn)[5]利用可交易能源的概念，對(duì)可再生能源在電網(wǎng)中的成本和收益按照可交易能源產(chǎn)品、可交易能源市場(chǎng)和參與者進(jìn)行分類。文獻(xiàn)[6]針對(duì)買方和賣方制定不同的收益函數(shù)，并以買方和賣方的收益之和最大作為目標(biāo)函數(shù)，利用雙邊拍賣的平均機(jī)制計(jì)算電價(jià)用轉(zhuǎn)移分布因子來計(jì)算傳輸?shù)馁M(fèi)用。文獻(xiàn)[7]提出了一個(gè)集中解決方案和分布式博弈論方法來解決智能電網(wǎng)中的能源交易問題，首先將能源交易問題制定為集中優(yōu)化問題；然后提出了一種基于博弈論的分布式解決方案，該解決方案要求每個(gè)用戶僅將其最佳響應(yīng)策略應(yīng)用于系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)；買家以最小化他們的能源賬單為目標(biāo)，同時(shí)考慮到與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的不同約束，決定從每個(gè)賣家購買的能量。文獻(xiàn)[8]提出了一種P2P 交互式微電網(wǎng)的模型，其中生產(chǎn)型消費(fèi)者可以通過智能管理系統(tǒng)相互交換本地發(fā)電量；能源的交易利用區(qū)塊鏈技術(shù)，以去中心化的形式進(jìn)行，能量交易的拍賣模型是通過智能合約實(shí)現(xiàn)的。文獻(xiàn)[9]提出無需中心機(jī)構(gòu)參與的配電網(wǎng)交易機(jī)制與模型，設(shè)計(jì)了電能多邊交易的智能合約，實(shí)現(xiàn)偏差電量的多邊競(jìng)價(jià)交易，最小化消除偏差電量的成本。文獻(xiàn)[10]在社區(qū)級(jí)微網(wǎng)中構(gòu)建了一個(gè)分布式交易的應(yīng)用場(chǎng)景，微網(wǎng)用戶在微網(wǎng)內(nèi)部直接交易電量并按報(bào)價(jià)支付， 交易者可以根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)選擇在P2P 市場(chǎng)購售電或者對(duì)儲(chǔ)能充放電，并提出一種適用于微網(wǎng)用戶的分布式電源P2P 交易和市場(chǎng)出清機(jī)制。文獻(xiàn)[11]給出了區(qū)域配電網(wǎng)中聯(lián)盟交易模式的存在條件，并且基于公用電網(wǎng)的作用和合作博弈理論，建立了相應(yīng)的交易價(jià)格模型；進(jìn)一步，以集成售電商的收益為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建了聯(lián)盟選擇和定價(jià)的優(yōu)化決策模型。

現(xiàn)有的研究仍缺乏針對(duì)分布式源荷交易的策略算法，將碳排放因素考慮進(jìn)分布式交易的更是寥寥無幾。本文首先提出了一種分布式源荷的交易策略，將購電用戶和售電用戶確定交易對(duì)象、交易量和交易價(jià)格的過程看作一個(gè)合作博弈的過程，根據(jù)一定的規(guī)則選擇交易對(duì)象和交易量，并根據(jù)不同分布式電源發(fā)電產(chǎn)生的碳排放差異，制定報(bào)價(jià)修改規(guī)則，再根據(jù)核仁法進(jìn)行合作利潤(rùn)的分配，確定交易的合約價(jià)格。而后，面向配售電側(cè)的分布式市場(chǎng)主體，利用可交易能源機(jī)制設(shè)計(jì)了一個(gè)供需雙方能夠?qū)崟r(shí)互動(dòng)、匹配的交易機(jī)制。交易主體可自由、靈活地發(fā)起交易請(qǐng)求，經(jīng)過與另一方的協(xié)商，確認(rèn)交易并形成合約，之后進(jìn)入交易執(zhí)行和結(jié)算環(huán)節(jié)。最后，在上述交易機(jī)制下，本文利用算例對(duì)策略的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證分析。

1 考慮低碳競(jìng)價(jià)的分布式源荷交易策略

1.1 分布式源荷交易利潤(rùn)分配的核仁模型

在分布式源荷交易的合作博弈過程中，可以將分布式源荷交易的合作利潤(rùn)分配定義為一個(gè)n人對(duì)策問題Γ（N，v），其中N={1，2，…，n}為所有交易用戶的總聯(lián)盟，特征函數(shù)v 為合作利潤(rùn)。此處，一個(gè)局中人就是一個(gè)交易用戶。用M 表示任意個(gè)交易用戶構(gòu)成的聯(lián)盟，即M 是N 的子集，共有2n個(gè)子集。合作利潤(rùn)數(shù)值為假定M 外的用戶不存在時(shí)，聯(lián)盟M 獲得的合作利潤(rùn)。設(shè)此時(shí)的利潤(rùn)分配向量為x=（x1，x2，…，xn），表示待求的各個(gè)用戶分配到的利潤(rùn)值。定義e（M，x）為聯(lián)盟M對(duì)x 的超出值，它的大小反應(yīng)聯(lián)盟M 對(duì)分配x 的滿意程度，聯(lián)盟M 的超出值即為該聯(lián)盟的合作利潤(rùn)與該聯(lián)盟分配到的利潤(rùn)的差值。利用核仁法進(jìn)行合作利潤(rùn)的分配時(shí)，為使分配的滿意度最大即超出值最小，應(yīng)盡可能使e（M，x）的最大值最小。于是，利潤(rùn)分配的核仁模型定義如下：

定義的目標(biāo)函數(shù)表示優(yōu)化的目標(biāo)為使超出值的最大值最小，第一條約束條件表示各聯(lián)盟M的超出值應(yīng)小于M 中的最大超出值；第二條約束條件表示最終分配的結(jié)果中，全體局中人的分配之和應(yīng)為總聯(lián)盟N 下的合作利潤(rùn)值。ΔPk表示A 與Bj的價(jià)差，由購電用戶報(bào)價(jià)減去售電用戶報(bào)價(jià)；Qk表示A 與Bj的交易量。表示一個(gè)用戶遍歷所有可交易的對(duì)象后，計(jì)算出與多個(gè)用戶交易產(chǎn)生的總合作利潤(rùn)。若主體用戶的交易量得到了滿足，該交易者將不再參與交易，與其他合作對(duì)象的交易利潤(rùn)為零。

1.2 基于利潤(rùn)分配的合約電價(jià)計(jì)算

基于核仁法進(jìn)行利益分配求得各個(gè)用戶獲得的利潤(rùn)xi后，將xi根據(jù)用戶屬性分為xA和xBj。A表示某個(gè)主觀發(fā)起交易的用戶，B 表示對(duì)于用戶A 而言可交易的用戶。若A 為購電用戶，則B為售電用戶；若A 為售電用戶，則B 為購電用戶，Bj為表示可交易用戶中的用戶j。顯然xA表示用戶A 和與多個(gè)用戶進(jìn)行交易后分配到的利潤(rùn)，xBj表示用戶Bj與用戶A進(jìn)行交易后分配到的利潤(rùn)。而后利用分配的利潤(rùn)值，求出合約電價(jià)。

當(dāng)A 為購電用戶時(shí)，對(duì)應(yīng)的合約電價(jià)計(jì)算公式如下：

式中：PABj即為待求的A 和Bj的合約電價(jià)；QABj為A 與Bj的交易量。

當(dāng)A 為售電用戶時(shí)，對(duì)應(yīng)的價(jià)格利潤(rùn)公式如下：

1.3 分布式發(fā)電低碳競(jìng)價(jià)策略

節(jié)能減排常見的經(jīng)濟(jì)手段有征收碳稅和碳交易2 種。本文將不同電源發(fā)電產(chǎn)生的碳排放以價(jià)格的形式考慮到報(bào)價(jià)中，直接影響電力報(bào)價(jià)，進(jìn)而影響到交易的最終結(jié)果。

設(shè)不同分布式電源基于全生命周期的碳足跡方法計(jì)算得到的單位發(fā)電量的平均碳排放為Ci（i=1，2，…表示不同的分布式電源種類），單位為g/kWh，設(shè)每噸碳排放量的價(jià)格為pcarbon，單位為元/t。交易達(dá)成時(shí)各電源由于碳排放需要支付的單位發(fā)電量費(fèi)用可以表示為Ci·pcarbon·10-6，單位為元/kWh。記售電方的初始報(bào)價(jià)為pseller，購電方的初始報(bào)價(jià)為ppurchaser。

發(fā)電用戶將這一部分損失按一定的比例分?jǐn)偨o交易雙方，具體分?jǐn)偙壤砂l(fā)電用戶主觀設(shè)定，可以各不相同。設(shè)發(fā)電用戶i 分?jǐn)偟谋壤秊棣膅eneratori，則與發(fā)電用戶i 進(jìn)行交易的用電用戶分?jǐn)偟谋壤秊棣膗ser，i=1-δgeneratori，本文為方便起見將所有發(fā)電用戶設(shè)置的分?jǐn)偙壤O(shè)定為一致，即δuser=δuser，i（i=1，2，…）。在組織交易的時(shí)候應(yīng)將此價(jià)格因素考慮進(jìn)去，由用電用戶承擔(dān)的碳排放費(fèi)用應(yīng)直接反應(yīng)到初始的報(bào)價(jià)pseller中，所以售電用戶（即發(fā)電用戶）最終的報(bào)價(jià)應(yīng)在初始報(bào)價(jià)的基礎(chǔ)上再加上購電用戶（即用電用戶）分?jǐn)偟奶寂欧刨M(fèi)用，即：

將Ci·pcarbon·δuser·10-6記為pcarbon，seller，購電方需要承擔(dān)的碳排放分?jǐn)傎M(fèi)用即可直觀地加入到價(jià)格中?？梢钥吹?，不同分布式電源因其單位發(fā)電量所產(chǎn)生的碳排放值Ci不同，會(huì)導(dǎo)致其報(bào)價(jià)發(fā)生不同程度的上升?？紤]到碳排放所需要增加的費(fèi)用，為促進(jìn)用戶之間的交易達(dá)成，購電用戶應(yīng)為此提高自身報(bào)價(jià)，將提高的報(bào)價(jià)部分記為pcarbon，purchaser。購電方報(bào)價(jià)的修改不應(yīng)影響購電方在參與交易時(shí)的優(yōu)先順序，因此pcarbon，purchaser的大小應(yīng)為由購電方承擔(dān)的交易區(qū)域內(nèi)所有分布式電源單位電量碳排放的平均價(jià)格，即：

在考慮碳排放前，若要符合交易能獲得利潤(rùn)的情況需要使購電用戶報(bào)價(jià)大于售電用戶報(bào)價(jià)，即ΔP＞0?？紤]碳排放時(shí)，要想使交易獲得利潤(rùn)，則應(yīng)使ΔP′＞0，可以看到，相較于ΔP，ΔP′增加了的部分，記為ΔPcarbon。

考慮低碳競(jìng)價(jià)時(shí)，應(yīng)將式（1）中的ΔP 轉(zhuǎn)變?yōu)棣′進(jìn)行計(jì)算。

2 基于合作博弈核仁法的分布式源荷交易原理

2.1 合作利潤(rùn)及分配對(duì)象

分布式源荷交易涉及交易的雙方，因此可以看成是為了維護(hù)交易雙方利益，均衡交易價(jià)格，從而促進(jìn)交易達(dá)成，使得交易雙方利益都盡可能增加的一個(gè)合作博弈的過程，對(duì)此可以采用核仁法對(duì)利益實(shí)施合理的分配。分布式源荷交易的合作利潤(rùn)是指在分布式源荷交易中，交易雙方由于報(bào)價(jià)差異所產(chǎn)生的可供分配的純利潤(rùn)部分。由于合作利潤(rùn)是交易雙方共同獲得的總利潤(rùn)，每個(gè)參與交易的用戶具體應(yīng)分配到多少利潤(rùn)難以確定，所以用核仁法對(duì)合作利潤(rùn)進(jìn)行分配具有一定的合理性。 合作利潤(rùn)的分配對(duì)象為參與交易的各用戶，即售電用戶和購電用戶。

2.2 交易對(duì)象和交易量的確定

在分布式交易中，交易形式為多方交叉交易。在多方交叉交易模式下，無論是售電用戶還是購電用戶，都可以選擇同時(shí)與多個(gè)交易對(duì)象合作。針對(duì)不同的用戶，將交易者之間的報(bào)價(jià)差ΔP 按照從大到小的順序排列為ΔP1≥ΔP2≥…≥ΔPn，其中，n 表示可供選擇的交易用戶數(shù)量（對(duì)于售電用戶而言即為購電用戶數(shù)量，對(duì)于購電用戶而言即為售電用戶數(shù)量）。售電用戶的報(bào)價(jià)可能低于或高于購電用戶的報(bào)價(jià)，當(dāng)售電用戶的報(bào)價(jià)低于購電用戶的報(bào)價(jià)時(shí)，雙方若要達(dá)成交易，最后達(dá)成的交易價(jià)格會(huì)使售電用戶的售電價(jià)格升高，購電用戶的購電價(jià)格降低，符合交易雙方的利益需求，因此認(rèn)為這種情況下的交易可以讓雙方都增加利潤(rùn)；當(dāng)售電用戶的報(bào)價(jià)高于購電用戶的報(bào)價(jià)時(shí)，雙方若要進(jìn)行交易，最后的交易價(jià)格會(huì)使售電用戶的售電價(jià)格降低，購電用戶的購電價(jià)格升高，可以認(rèn)為這種交易情況下雙方都會(huì)造成損失，因此認(rèn)為情況無法達(dá)成交易。

當(dāng)售電用戶的報(bào)價(jià)低于購電用戶的報(bào)價(jià)時(shí)，雙方都可以增加利潤(rùn)；而當(dāng)雙方的報(bào)價(jià)差最大時(shí)，交易取得的總利潤(rùn)也最大。因此，用戶在選擇交易對(duì)象時(shí)，會(huì)優(yōu)先選擇與自己報(bào)價(jià)差最大的用戶進(jìn)行交易。確定交易對(duì)象后，在最終進(jìn)行利潤(rùn)分配確定交易價(jià)格之前還需進(jìn)行交易量的確定。因?yàn)榻灰讓?duì)象選擇的是可獲得最大利潤(rùn)的用戶，所以在與該用戶進(jìn)行交易時(shí)，規(guī)定進(jìn)行最大交易量的交易，即交易其中一方的需求交易量全部達(dá)成。在達(dá)成最大利潤(rùn)的交易后，將剩余的交易用戶（包括在參與交易后仍有電量剩余或購電需求的用戶）按照同樣的原則繼續(xù)組織交易，直至不存在獲得利潤(rùn)的交易情況。由此可以確定進(jìn)行交易的雙方用戶以及交易的交易量。

2.3 分布式源荷交易機(jī)制

分布式源荷交易的進(jìn)行依賴于有效交易機(jī)制的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。本文設(shè)計(jì)分布式源荷的交易機(jī)制如下所述。首先，參與交易的交易主體可以簡(jiǎn)單歸為兩類，一為購電用戶，二為售電用戶，各用戶需繳納一定金額的保證金，并在剛注冊(cè)時(shí)具備一定的信用額度。平臺(tái)會(huì)公示用戶的注冊(cè)時(shí)間、交易次數(shù)以及信用額度，各用戶在選擇交易對(duì)象時(shí)，除了觀察價(jià)格、電量等信息之外還可以參考信用額度等信息。 交易的實(shí)現(xiàn)主要包括信息發(fā)布、交易發(fā)起、信息反饋及交易確認(rèn)、交易執(zhí)行和結(jié)算等環(huán)節(jié)。其中，各用戶公布的信息包含報(bào)價(jià)、電量、發(fā)用電時(shí)間等內(nèi)容，在發(fā)布信息之前，各用戶應(yīng)根據(jù)負(fù)荷/發(fā)電預(yù)測(cè)，并綜合考慮發(fā)電成本、碳排放費(fèi)用等確定最終公布的交易信息。

交易機(jī)制流程示意如圖1 所示，圖中省略了信息發(fā)布的步驟，并認(rèn)為各用戶均公布了交易信息。圖中1 表示交易發(fā)起，交易用戶根據(jù)可交易對(duì)象的信息，選擇合適交易對(duì)象，利用核仁法分配利潤(rùn)后計(jì)算電價(jià)，并將電價(jià)、電量等信息發(fā)送給期望交易的對(duì)象，圖中用細(xì)實(shí)線表示；2 表示信息反饋及交易確認(rèn)，用戶對(duì)收到的交易請(qǐng)求進(jìn)行回復(fù)，回復(fù)包括接受交易請(qǐng)求、拒絕交易請(qǐng)求以及繼續(xù)就交易進(jìn)行協(xié)商等，圖中用虛線表示；3 表示交易執(zhí)行和結(jié)算，經(jīng)協(xié)商雙方均同意交易后，達(dá)到約定的時(shí)間后執(zhí)行交易并進(jìn)行結(jié)算，圖中用粗實(shí)線表示；4 表示剩余待交易電量的處理，在進(jìn)行分布式交易后，若用戶仍有待交易電量，可以選擇與電網(wǎng)進(jìn)行交易，圖中用點(diǎn)劃線表示。

圖1 分布式源荷交易機(jī)制流程示意

3 算例分析

3.1 基礎(chǔ)交易信息

在某小型交易平臺(tái)組織某一低碳區(qū)域內(nèi)的分布式源荷交易，在一個(gè)待交易的時(shí)間段中，有5個(gè)用戶發(fā)布了交易信息，交易信息情況見表1。

表1 初始交易信息

3.2 考慮低碳競(jìng)價(jià)策略前后的交易結(jié)果對(duì)比

3.2.1 未考慮低碳競(jìng)價(jià)策略時(shí)的交易過程及結(jié)果

對(duì)于購電用戶A1而言，其可交易的售電用戶有3 個(gè)，但由于B1的報(bào)價(jià)過高，不符合售電用戶的報(bào)價(jià)低于購電用戶的報(bào)價(jià)從而獲得利潤(rùn)的情況，因此首先排除。接著在B2和B3中，由于B3的報(bào)價(jià)與A1的報(bào)價(jià)差最大，所以A1將優(yōu)先選擇B3進(jìn)行交易，且由于A1需求電量為1 500 kWh 而B3待售電量為500 kWh，所以A1將嘗試向B3發(fā)起交易量為500 kWh 的交易。而后對(duì)于自身仍然需求的1 000 kWh 電量，A1將嘗試向B2發(fā)起交易。分別計(jì)算2 次交易的合作利潤(rùn)，得：

xA1B3=（PA1-PB3）QA1B3=（60-55）×500=25 元

xA1B2=（PA1-PB2）QA1B2=（60-57）×1 000=30 元

A1和多個(gè)售電用戶交易獲得的總合作利潤(rùn)為55 元。

對(duì)于購電用戶A2而言，按照同樣的原則，A2希望先與B3達(dá)成500 kWh 電量的交易，而后與B2達(dá)成500 kWh 電量的交易，從而使其需求的1 000 kWh 電量完全得到滿足，求得合作利潤(rùn)分別為：xA2B3=15 元，PA1B2=5 元，總合作利潤(rùn)為20 元。

A1和A2利用核仁法求得利潤(rùn)分配見表2。

表2 未考慮低碳競(jìng)價(jià)策略時(shí)，購電用戶與交易對(duì)象的合作利潤(rùn)分配情況

根據(jù)求得的各用戶分配到的利潤(rùn)，利用式（3）求得合約電價(jià)為：PA1B3=0．569 71，PA1B2=0．586 96；PA2B3=0．562 37，PA2B2=0．575 17，單位為元/kWh。接下來購電用戶A1，A2將與每個(gè)售電用戶交易的合約電價(jià)和電量需求分別發(fā)送給各個(gè)售電用戶，等待其進(jìn)行回應(yīng)。

對(duì)于售電用戶B2而言，其接收到2 條交易請(qǐng)求，其中A1希望達(dá)成的合約電價(jià)為PA1B2=0．586 96，A2希望達(dá)成的合約電價(jià)為PA2B2=0．575 17。雖然兩者給出合約電價(jià)都大于B2的預(yù)期售價(jià)0．57，但是顯然，PA1B2=0．586 96＞PA2B2=0．575 17，所以售電用戶B2勢(shì)必選擇購電用戶A1進(jìn)行交易，交易達(dá)成后B2仍有剩余電量200 kWh，因此會(huì)與A2達(dá)成200 kWh 電量的交易。同樣，售電用戶B3也將優(yōu)先選擇購電用戶A1進(jìn)行交易，但由于交易后B3無剩余電量，因此將不會(huì)再與A2進(jìn)行交易。對(duì)于仍有剩余電量或未達(dá)成交易的用戶，可以與電網(wǎng)進(jìn)行電力交易。

因此，若排除一些用戶可能存在的主觀因素的影響，僅根據(jù)自動(dòng)的分布式交易策略，則最后達(dá)成的以購電用戶為交易發(fā)起方的交易情況應(yīng)如表3 所示。主觀用戶表示主動(dòng)發(fā)起交易的用戶，合作用戶表示接收到交易請(qǐng)求的用戶。

表3 未考慮低碳競(jìng)價(jià)時(shí)，購電用戶為主觀用戶的交易結(jié)果

接下來，以售電用戶為主觀用戶，同樣用核仁法分配利潤(rùn)，并依據(jù)相同的原則組織交易。排除不符合交易條件的售電用戶后，可以得到交易結(jié)果如表4 所示。

表4 未考慮低碳競(jìng)價(jià)時(shí)，售電用戶為主觀用戶的交易結(jié)果

可以看到，在以售電用戶為主觀用戶時(shí)，最終交易的對(duì)象及電量不變，但合約電價(jià)會(huì)發(fā)生小程度的變化。

若交易雙方同時(shí)發(fā)起交易訴求，由于雙方對(duì)于電價(jià)的意見并不一致，所以會(huì)進(jìn)入信息反饋的協(xié)商階段。若采取折中的方式，則在表1 的初始交易信息下，雙方同時(shí)發(fā)起交易訴求的交易結(jié)果如表5 所示。

表5 未考慮低碳競(jìng)價(jià)時(shí)，交易雙方同時(shí)發(fā)起交易訴求時(shí)的交易結(jié)果

綜上，在使用本文所設(shè)計(jì)的方法組織交易時(shí)，若發(fā)起交易的主觀用戶不同，交易結(jié)果也會(huì)相應(yīng)地呈現(xiàn)一定的變化。這種結(jié)果符合在分布式發(fā)電交易中，用戶自主參與交易，在達(dá)成交易的同時(shí)盡可能為自身獲取利益的情況。

3.2.2 考慮低碳競(jìng)價(jià)策略時(shí)的交易過程及結(jié)果

首先需要確定一系列的相關(guān)參數(shù)。如不同分布式電源的Ci，發(fā)電方和用電方對(duì)于的碳排放費(fèi)用的分?jǐn)偙壤?。根?jù)基于全生命周期的碳足跡的分析方法得到不同分布式電源的Ci見表6，表中數(shù)據(jù)表示均值，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)表示上下限值。

表6 部分分布式電源的單位發(fā)電量碳排放情況

關(guān)于發(fā)電方和用電方對(duì)于碳排放費(fèi)用的分?jǐn)偙壤?這里假設(shè)發(fā)電方承擔(dān)20%， 購電方承擔(dān)80%，即δgeneratori=20%，δuser=80%。碳減排的主要處理手段包括碳交易和碳稅的方法，目前中國已經(jīng)開始實(shí)行了全國范圍內(nèi)的碳排放權(quán)交易，但受覆蓋面和調(diào)控范圍限制、碳市場(chǎng)中價(jià)格形成機(jī)制構(gòu)建難度大以及可能發(fā)生市場(chǎng)失靈等因素影響，目前的碳交易價(jià)格并不高，根據(jù)專家推算，未來的碳交易價(jià)格會(huì)達(dá)到200～300 元/t，這也與國際碳交易價(jià)格趨勢(shì)相吻合，因此本文選取單位電量的碳排放價(jià)格pcarbon=200 元/t。

將售電用戶B1，B2，B3的電源類型分別劃分為風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和天然氣發(fā)電，計(jì)算各用戶由于碳排放而增加的報(bào)價(jià)數(shù)額以及新的報(bào)價(jià)值，購電用戶計(jì)算pcarbon，purchaser和， 售電用戶計(jì)算pcarbon，seller 和。

結(jié)果如表7 所示。可以看到交易的情況將發(fā)生變化，滿足購電用戶報(bào)價(jià)大于售電用戶報(bào)價(jià)的價(jià)差最大的情況由A1與B3變?yōu)锳1與B2。

接下來，利用核仁法進(jìn)行利潤(rùn)的分配和合約電價(jià)的計(jì)算。得到報(bào)價(jià)分別為：PA1B1=0．619 33，PA1B2=0．604 61，PA2B2=0．597 48。根據(jù)目前的報(bào)價(jià)信息，第一輪交易時(shí)，A1將與B2達(dá)成1 200 kWh 電量的交易，與B1達(dá)成300 kWh 電量的交易。由于B2無剩余可交易電量與A1進(jìn)行交易，因此A2將發(fā)起第二輪的交易對(duì)象搜尋和交易請(qǐng)求，最終以0．610 85 的價(jià)格向B1發(fā)送700 kWh 電量的交易請(qǐng)求（B1與A1交易后僅剩余700 kWh 電量）。因此，在不考慮主觀因素的情況下，按照交易規(guī)則和方法組織交易的最終結(jié)果如表8 所示。

表7 考慮低碳競(jìng)價(jià)策略時(shí)的報(bào)價(jià)更新情況

表8 考慮低碳競(jìng)價(jià)策略時(shí)的交易結(jié)果

可以看到，在考慮低碳競(jìng)價(jià)策略后，售電用戶參與交易的優(yōu)先級(jí)發(fā)生了變化。優(yōu)先級(jí)由最初的B3＞B2＞B1變?yōu)锽2＞B1＞B3。對(duì)于售電用戶，觀察2 種情況下達(dá)成交易時(shí)的合約電價(jià)與初始報(bào)價(jià)，可以發(fā)現(xiàn)：未考慮碳排放時(shí)，B2與A1達(dá)成交易的單位電價(jià)獲利為0．016 96，考慮碳排放時(shí)的單位電價(jià)獲利為0．021 01。這說明，發(fā)電方式產(chǎn)生少量碳排放的售電用戶最終達(dá)成交易時(shí)，獲利相較不考慮碳排放時(shí)會(huì)增加。

因此，利用考慮低碳競(jìng)價(jià)的合作博弈核仁法分配利潤(rùn)組織交易，不僅能夠保障交易雙方利益，提供良好的交易組織依據(jù)，同時(shí)還能夠鼓勵(lì)低碳發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)節(jié)能減排。

4 結(jié)語

隨著我國分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)的開展，分布式發(fā)電交易的相關(guān)研究成為一大熱點(diǎn)。分布式發(fā)電交易具有去中心化、自由交易的特點(diǎn)，能夠使分布式資源得到更充分、自由的利用。

本文設(shè)計(jì)了分布式源荷交易機(jī)制及運(yùn)行流程，明確了各個(gè)交易用戶在參與交易過程中的行為，并且在此交易機(jī)制下設(shè)計(jì)了分布式源荷的交易策略。 根據(jù)各分布式電源單位發(fā)電量碳排放的差異，利用碳交易的價(jià)格設(shè)計(jì)報(bào)價(jià)的修改機(jī)制，并將此機(jī)制運(yùn)用于利用合作博弈核仁法進(jìn)行利潤(rùn)分配的分布式源荷交易策略中?？紤]各電源的碳排放差異后得到的交易結(jié)果不僅能夠兼顧交易雙方的利益，根據(jù)合理的規(guī)則進(jìn)行交易量的分配和交易價(jià)格的確定，取得交易雙方都較為滿意的交易結(jié)果，而且能夠促進(jìn)低碳售電用戶的交易達(dá)成，使得低碳售電用戶能夠獲得更多的收益，從而鼓勵(lì)低碳電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。