CN109978601A - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了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，包括：101、发电企业通过终端从服务器中获取碳排放交易市场中的碳交易价格变化数据；102、发电企业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；103、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；104、重复上述步骤101‑103，直至发电企业在碳排放交易市场和电力市场中的报价策略不再发生变化。本方法通过采用博弈均衡方法来调整报价策略，直至报价策略不再发生变化，从而使得最终的报价结果较为准确，以利于有效评估碳排放配额初始分配对中长期电力市场的影响。
Description
技术领域
本发明涉及评估方法，具体涉及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。
背景技术
碳排放交易(Carbon Emissions Trading,CET)制度是一种旨在全球范围内促进温室气体减排或减少二氧化碳排放的市场机制，自欧盟首次实施以来，被广泛认为是最有效的控制碳排放的工具之一。中国作为全球最大的碳排放国，承诺到2020年将国内单位生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40％～50％。为了实现这一目标，中国在2011年宣布在北京、天津、上海、广东、湖北、重庆和深圳7个试点建立碳排放交易市场，并在2017年启动建立全国碳排放交易市场。
二氧化碳排放总量的控制和CET机制的实施将极有可能增加整个经济中主要控排企业的生产成本。而中国电力行业二氧化碳排放量约占全国的40％，根据广东碳排放交易试点报告，参与配额竞价的行业中，电力行业居各行业交易量之首。与此同时，近年来电力消费增长迅速，电力市场建设持续推进。目前，广东已形成批发零售协同、场内场外互补的中长期市场交易体系，建立了一二级衔接、场内外互补的批发市场品种架构。因此，探究CET市场对中长期电力市场的影响必不可少。
目前，中国的碳排放配额多数仍处于免费分配阶段，但是未来极有可能由免费配额逐步转向拍卖，这一政策可能会对电力市场产生重大影响。因此，深入分析不同配额初始分配机制如何影响电力市场对于市场参与者、电力交易部门甚至政府决策者来说至关重要。
目前针对这一问题的分析技术主要有仿真模型、优化规划模型和实验分析方法。其中仿真模型主要包括可计算的一般均衡模型(Computable General Equilibrium,CGE)、动态CGE模型、基于多代理的仿真模型(Multi-agent-based Modeling)；在优化方法方面，主要有基于博弈论的优化模型、基于古诺均衡的双层优化模型等；在实验分析方法方面，主要有基于实验经济学的方法等。
优化规划模型常常将单个独立经济体的决策行为建模为一个利润最大化的优化问题，或者考虑社会福利最大化、碳减排成本最小化等构成双层优化问题。其依赖于数学公式的推导，并局限于均衡态的局部研究，无法涉及动态过程。实验分析方法是将经济活动中可以用数学模型表达的环节构成实验环境，将市场参与者的博弈作为实验环境的外部输入，通过主观行为与反映客观规律和市场规则的模型互动仿真，探究市场参与者在一定社会环境中经济行为的内在规律。虽然能够计及市场参与者的行为，但在实验的规模和可重复性方面存在瓶颈。
相比之下，仿真模型能处理复杂的数学模型，并能研究大规模仿真主体互动的“涌现”现象，在研究CET市场对电力行业的影响方面具有独特的优势，尤其是基于多代理的仿真模型。然而，目前应用于探究不同配额初始分配对中长期电力市场影响的多代理模型很少考虑不同拍卖比例设计对电力市场的影响，而且建立的模型要么只对电力市场进行具体建模而对碳市场进行高度简化，要么只对碳市场进行具体建模而高度简化电力市场，甚至对两个市场同时进行高度简化，很少对碳市场和电力市场两个市场同时进行较为精确的建模，且常常忽略电力市场对CET市场所带来的影响。此外，目前的基于多代理的仿真模型大多是对未来几十年甚至一百年的情况进行长时间尺度模拟，结果具有较大的不确定性。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明主要针对碳排放配额初始分配中配额的拍卖比例设计，提出一种基于NetLogo多代理博弈均衡的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
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，包括：
碳市场价格变化数据获取步骤：发电企业通过终端从服务器中获取碳排放交易市场中的碳交易价格变化数据；
电力市场报价策略调整步骤：发电企业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；
碳排放交易市场报价策略调整步骤：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；
重复上述碳市场价格变化数据获取步骤、电力市场报价策略调整步骤以及碳排放交易市场报价策略调整步骤，直至发电企业在碳排放交易市场和电力市场中的报价策略不再发生变化。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本方法考虑了CET市场对电力市场的作用，也反映了电力市场对CET市场的作用，更加符合工程实际；同时本方法通过采用博弈均衡方法来调整报价策略，直至报价策略不再发生变化，从而使得最终的报价结果较为准确，以为发电企业、电力交易部门甚至政府决策者提供重要的参考，以利于电力市场的发展。
附图说明
图1为本发明实施例提供的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法的流程图；
图2为多代理博弈均衡总体框架图；
图3为发电企业参与市场流程图；
图4为双边协商多对多模型图；
图5为集中竞价市场模型图；
图6为一级碳拍卖市场图；
图7为燃煤企业1的报价情况图；
图8为燃煤企业1的利润情况图
图9为燃气企业1的报价情况图；
图10为燃气企业1的利润情况图；
图11为不同拍卖比例下的电价图；
图12为不同拍卖比例下的碳价图；
图13为不同拍卖比例下的碳排放总量图；
图14为不同拍卖比例下的碳排放成本图；
图15为不同拍卖比例下的发电企业总利润图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
参阅图1所示，本实施例提供的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法包括：
101、发电企业通过终端从服务器中获取碳排放交易市场中的碳交易价格变化数据；
102、发电企业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；
103、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；
104、重复上述步骤101-103，直至发电企业在碳排放交易市场和电力市场中的报价策略不再发生变化。
由此可知，本方法考虑了CET市场对电力市场的作用，也反映了电力市场对CET市场的作用，更加符合工程实际；同时本方法通过采用博弈均衡方法来调整报价策略，直至报价策略不再发生变化，从而使得最终的报价结果较为准确，以为发电企业、电力交易部门甚至政府决策者提供重要的参考。
本方法在具体应用时，主要有三种代理人，即，政府、发电企业和购电商。在碳排放权交易机制的政策下，所有的代理人都是根据自己的目标独立做出各种决策，根据外部环境的变化调整自己的行为，并通过两个市场，即电力市场和CET市场，进行交互作用。其中，电力市场包括双边协商市场和集中竞价市场，CET市场包括一级碳拍卖市场(简称为一级碳市场)和二级碳交易市场(简称为二级碳市场)。总体框架如图2示，具体描述如下：
(1)政府作为碳排放交易机制政策的实施者和监督者，负责对发电企业的碳排放进行核查，计算行业总排放。按照不同分配方法分配初始配额，确定免费配额。在一级碳市场中作为碳配额的提供者和拍卖商，确定一级碳市场的拍卖配额。在二级碳市场中作为监管者，对碳价格进行调节，以保证市场稳定，避免投机行为。最后对不合理的排放进行罚款。
(2)发电企业作为碳排放交易机制政策的执行者和市场参与者，要与大型购电商进行双边协商签订双边协议。在集中竞价市场中进行输出决策，根据自己目标申报电价和电量。获得碳配额，并根据实际发电量计算碳需求，在一级碳市场申报碳价和碳配额。在二级碳市场中与其它发电企业进行交易。再进行下一次报价策略调整。
(3)购电商作为电力市场的参与者，其中大型购电商与发电企业进行双边协商签订双边协议，小型购电商通过集中竞价市场获得电量。
具体地，三种代理人分别负责的主要事项如下：
代理人一：政府
其主要负责的事项包括：
1)核查发电企业碳排放，计算总排放a.核查碳排放：
政府根据发电企业生产过程中化石能源的使用情况，核实每个发电企业的二氧化碳排放量：
C_emissionj,t＝nj,tqej,t (1)
其中，C_emissionj,t表示t时间发电企业j的二氧化碳排放量；nj,t表示发电企业j单位电量的二氧化碳排放量；qej,t表示t时间发电企业j的实际供应电量(包括双边协商电量和集中竞价电量)，即：
qej,t＝qe_bj,t+qe_nj,t (2)
其中，qe_bj,t表示t时间发电企业j的集中竞价电量；qe_nj,t表示t时间发电企业j的双边协商电量。
b.总碳排放计算
其中，T_emissiont表示t时间电力行业所有发电企业的二氧化碳排放量总量。
2)分配初始配额，确定免费配额，确定一级碳市场的拍卖配额
在本模型中，配额的分配方法采用历史排放强度法，由政府分配到每个发电企业的初始配额为：
其中，Allocationj,t表示发电企业j的初始总配额；ηj,t表示排放下降系数；T_qet-1表示t-1时间的电力行业总发电量。
因此，每个发电企业可获得的免费配额为：
Free_Allocationj,t＝(1-μ)Allocationj,t (5)
其中，Free_Allocationj,t表示发电企业j的免费配额；μ为拍卖比例。
此外，政府根据拍卖比例确定在一级碳市场中的拍卖配额：
其中，T_a_permitt表示t时间政府在一级碳市场中发放的总配额。
3)监管二级碳市场的碳价
为保证市场稳定，避免投机行为，假设政府在初始阶段对二级碳市场进行监管，将碳交易价格pc2t控制在一定的波动范围内。此模型控制pc2t在一级碳市场出清价格的0～30％范围内波动，即：
(1-α)pct＜pc2t＜(1+α)pct,α∈U(0％,30％) (7)
其中，pct为t时间的一级碳市场碳价；pc2t为t时间的二级碳市场碳价；α为波动范围。
4)对不合理的排放进行罚款
为了惩罚违规排放，政府对发电企业超出配额允许部分的排放进行罚款：
其中，Penaltyj,t表示政府对发电企业j的惩罚金额；ξ表示惩罚率，一般是交易价格的3～5倍；Permitj,t表示发电企业j获得的总配额许可，以式(9)计算：
Permitj,t＝Free_Allocationj,t+qcj,t+qc2j,t (9)
其中，qcj,t表示t时间发电企业j在一级碳市场中的成交碳配额；qc2j,t表示t时间发电企业j在二级碳市场中的成交碳配额。
代理人二：发电企业
发电企业作为市场参与者，是该模型的重点研究对象，其参与市场的流程为：以一月为例，发电企业先与大型购电商参与双边协商市场，获得该月的协商电量与协商电价，之后参与集中竞价市场，获得竞价电量和竞价电价。接着再根据实际发电量的碳需求，参与一级碳市场，获得初始碳配额；随后与其它发电企业参与二级碳市场交易碳配额。最后政府对个发电企业进行排放核查，并对不合理的排放进行惩罚，各发电企业在此基础上计算各自的利润，决定下一轮的报价策略。具体流程如图3所示。
1)与大型购电商进行双边协商签订双边协议
发电企业首先与大型购电商进行双边协商，预期的协商电量为：
qe_negj,t＝g·CapajT_n (10)
其中，qe_negj,t表示t时间发电企业j的预期协商电量；g为双边协商电量比例，指发电企业参与双边协商部分与发电企业最大发电量的比值；T_n表示协商周期。
发电企业j最终协商电量为：
发电企业j最终协商电价为：
双边协商市场电价为：
式(11)-(13)中，pe_nj,t表示t时间发电企业j的最终协商电价；pe_wt表示t时间的双边协商市场电价；k表示第k笔成功协商的交易；Kj表示发电企业j成功协商的交易的总笔数；pe_rjk和qe_rjk分别表示发电企业j第k笔成功协商交易中的协商电量和协商电价。
2)在集中竞价市场中进行输出决策，根据自己目标申报电价和电量
发电企业在集中竞价市场中申报的电量为：
qe_bidj,t＝Capajd-qe_nj,t (14)
其中，qe_bidj,t表示t时间发电企业j在集中竞价市场中申报的电量；Capaj表示发电企业j的容量；d为竞价周期。此模型中假设竞价周期d与协商周期g一致。
发电企业的预期成本如下所示：
E_costj,t＝mj,tqe_bidj,t+(C_neededj,t-Free_Allocation_ej,t)×pct (15)
其中，E_costj,t表示t时间发电企业j的预期总成本；mj,t表示t时间发电企业j单位发电的发电成本(包括固定成本和可变成本)；C_neededj,t表示t时间发电企业j的预期碳需求；Free_Allocation_ej,t表示t时间发电企业j预期得到的免费碳配额。
发电企业在集中竞价市场中的报价为：
pe_bidj,t＝E_costj,t×(1+marj×ave_mar)/qe_bidj,t (16)
其中，pe_bidj,t表示t时间发电企业j在集中竞价市场中的报价；marj表示发电企业j的利润率与电力行业利润率之比，可取1；ave_mar表示电力行业平均利润率，可取0.1。
3)获得碳配额，根据实际发电量计算碳需求，在一级碳市场中申报碳价和碳配额
实际上，每个发电企业都有一个保留价pvj,t，又称为企业的个体价值。这个保留价只有企业自己知道，它是发电企业在一级碳市场中投标价格的上界。发电企业j的保留价格为：
pvj,t＝(pet-1-mj,t)/nj,t (17)
其中，pet-1表示t-1时间的电力市场市场电价。显然，保留价格pvj,t可以认为是发电企业单位碳排放量的边际利润。
因此，每个发电企业在一级碳市场中给出的报价不大于保留价格，即pc_bidj,t≤pvj,t，初始报价在0和pvj,t之间随机产生，之后通过调整报价策略自动调整。
发电企业根据实际发电量申报碳配额：
qc_bidj,t＝C_emissionj,t-Free_Allocationj,t (18)
其中，qc_bidj,t表示t时间发电企业j在一级碳市场中申报的碳配额。
4)在二级碳市场中进行交易
在一级碳市场上，发电企业可以获得一定的初始碳配额qcj,t。然后，发电企业将通过二级碳市场进一步与其它发电企业进行碳排放配额交易。发电企业在二级碳市场中的交易配额为：
qc_traj,t＝C_emissionj,t-Free_Allocationqj,t-qcj,t (19)
其中，qc_traj,t表示t时间发电企业j预期在二级碳市场购买的净碳配额；qcj,t表示t时间发电企业j在一级碳市场成功中标的碳配额。
值得注意的是，当qc_traj,t<0，表示发电企业j可以在二级碳市场中卖掉多余的配额，而当qc_traj,t>0，则表示发电企业j需要在二级碳市场中买回所需配额。
5)报价策略调整
作为具有自适应学习能力的理性代理人，所有发电企业都是根据历史行为来调整投标策略的。由于在集中竞价市场中投标失败的发电企业可能承担更多的利润损失，因此他们将调整投标策略，主要目标是下一次竞价时中标。
发电企业在t时间的利润为：
πj,t＝petqej,t-mj,tqej,t-qcj,t×pct-qc2j,t×pc2t-Penaltyj,t (20)
其中，qc2j,t表示t时间发电企业j在二级碳市场中成功交易的碳配额。
发电企业根据以下原则调整下一阶段在电力市场中的报价pe_bidj,t+1：
策略1(风险追求型)：
策略2(中立型)：
策略3(风险规避型)：
其中，pe_bt表示t时间集中竞价市场的出清电价。
初始，每种策略概率相同，均为1/3。下一阶段的概率如下调整：
首先定义发电企业j在t+1时段选择策略x(x∈{1,2,3})的倾向性propx,j,t+1，由以下式子计算：
其中，e为实验参数；g为时近参数，可分别设为0.2和0.1。
然后再根据倾向性对选择策略的概率进行调整：
最后，发电企业根据以下公式选择下阶段报价策略：
其中，r是[0,1]范围上的随机数。
同样地，由于在一级碳市场中没有获得碳限额的发电企业将承担更多损失和受罚的风险，他们将调整投标策略，主要目标是在下一次竞价中标，方法及策略与在电力市场中的调整类似，即：
策略1(风险追求型)：
策略2(中立型)：
策略3(风险规避型)：
代理人三：购电商
在该方法中，大型购电商与发电企业进行双边协商签订双边协议，而小型购电商则参与集中竞价市场获得电量。由于购电商不是主要的研究对象，因此在集中竞价市场中小型购电商只计算总需求，不进行报价。
本方法在具体应用时，主要的三种代理人，即，政府、发电企业和购电商，在碳排放权交易机制的政策下，根据自己的目标独立做出各种决策，根据外部环境的变化调整自己的行为，并通过两个市场，即电力市场和CET市场，进行交互作用。其中电力市场和CET市场的交易规则具体如下：
1)电力市场
其中，双边协商市场交易规则如下：
基于实际双边协商市场中可能出现一个发电企业同时与多个购电商进行协商，或者一个购电商同时与多个发电企业进行协商，本方法中提出多对多的双边协商模型，如图4所示。在该模型中，发电企业和购电商分别制定计划，分配利润。
①对于发电企业：
发电企业i的价格区域为：[Psi,min,Psi,max]，
其中，Psi,min表示发电企业i的价格下限；Psi,max表示发电企业i的价格上限。
发电企业i的出价方程为：
Psi(r)＝Psi,min+(1-αsi(r))(Psi,max-Psi,min) (25)
②对于购电商：
购电商j的价格区域为：[Pbj,min,Pbj,max]，
其中，Pbj,min表示购电商j的价格下限；Pbj,max表示购电商j的价格上限。
购电商j的出价方程为：
Pbj(r)＝Pbj,min+αbj(r)(Pbj,max-Pbj,min) (26)
式(25)、(26)中r表示协商回合；Psi(r)表示第r回合发电企业i的出价；Pbj(r)表示第r回合购电商j的出价；αsi(r)和αbj(r)称为第r回合的折扣系数，也称为是发电企业i和购电商j的让步方程。
以下详细分析让步方程αsi(r)和αbj(r)：
让步方程(折扣系数)，是与协商截止期限和发电企业或购电商的协商电量完成度有关的，具体描述如下：
a.一般来说，购电商与发电企业的双边谈判时间是有限的。或者说，整个谈判的回合数是固定的。因此，当时间越接近最后期限时，双方的心理压力会增大，价格的让步程度会增大。这一规律应该被反映在让步方程当中。
b.在谈判之前，每个发电企业或者购电商都有其预期的协商电量。定义协商电量完成度为：协商电量完成度＝累计完成协商电量/预期协商电量。
当完成度越高，发电企业或者购电商心理压力越小，价格的让步程度越小；反之，心理压力越大，价格让步程度越大。因此，协商电量完成度也应体现在让步方程中。
综上，让步方程(折扣系数)为：
其中，R为最大协商回合数；n表示累计完成协商电量；N表示预期协商电量。
具体表达式如下：
或
由于不同的发电企业或者购电商有不同的协商心态，因此理论上让步方程不唯一，但是符合以上a,b两点原则。
发电企业和购电商的协商过程为：
①在谈判开始时，每个发电企业或购电商同时出价。
②对于发电企业i，如果所有购电商出价均低于其出价，交易失败；否则，当有购电商j出价高于其出价，表示购电商j接受了发电企业i的出价，两者之间交易成功。
③每一轮谈判结束后，双方各自根据谈判回合以及各自的协商电量完成度等信息，重新调整下一轮报价的折扣系数。
④进行下一轮谈判，直到达到预期目标或谈判结束。
集中竞价市场交易规则如下：
发电企业在进行双边协商之后剩余电量参与集中竞价市场，出清方法是统一出清，不考虑需求的价格弹性。具体模型如图5所示。
市场出清采用排队法，将发电企业的报价从低到高进行排列，j＝1,2,…,n。当累计申报电量达到总需求时，取得市场出清电价pe_bj,t＝pe_bidt，j＝m(如图6，m＝5)，即供给曲线与需求曲线交点的价格。
因此，对于发电企业j来说，如果其申报价格pe_bidj,t小于市场出清价格pe_bj,t，则可以成交电量；否则，竞价失败。参与市场的发电企业的集中竞价电价和所成交的电量分别为：
发电企业j的集中竞价电价：
发电企业j的成交电量：
2)CET市场
其中，一级碳市场交易规则如下：
在一级碳市场上，所有发电企业按从最高的报价到最低报价的顺序排列，j＝1,2,…,n。在累积上报碳配额达到市场总发放配额时，得到均衡价格pct＝pc_bidt，j＝m。如图7所示，此时m＝5。拍卖采用统一价格拍卖，所有发电企业以均衡价格出清。
对于发电企业j，如果投标价格pc_bidj,t超过均衡价格，在碳拍卖市场中成功中标并获得碳配额；否则，投标失败，无法获得碳配额。参与市场的发电企业的一级碳市场碳价和所获得的碳配额分别为：
发电企业j的一级碳市场碳价：
发电企业j在一级碳市场中获得的配额：
二级碳市场交易规则如下：
通过一级碳市场，发电企业j可以获得初始碳排放配额qcj,t。然后，发电企业将进一步通过二级碳市场与其它发电企业进行碳配额的交易，发电企业预期在二级碳市场购买的碳配额为qc_traj,t。特别的，如果在一级碳市场中获得的配额超过该企业在生产过程所需的排放量，那么该企业可以在二级碳市场中出售额外的篇配额来获得利润，那么此时qc_traj,t<0。
二级碳市场的价格形成机制，不采用总需求等于总供给的理想均衡模型的市场出清价格，而是由总配额供给Permit_st和总配额需求Permit_dt之间的差额决定。
总配额供给：
总配额需求:
二级碳市场的碳价为：
当Permit_st≥Permit_dt时，二级碳市场为买方市场，碳价将下降，发电企业j的实际交易量qc_2j,t为：
而当Permit_st<Permit_dt时，市场就会变成卖方市场，碳价上升，发电企业j的实际交易量qc2j,t为：
综上所述，本实施例提供的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是基于NetLogo框架来实现大量代理的建模和优化求解，能很好地对微观个体之间的博弈行为进行模拟，最后实现在宏观层面的均衡求解。在NetLogo框架下，建立电力市场和CET市场，通过两个市场的价格变化去驱动各个代理的报价策略调整以及相互之间的博弈，直到所有市场成员都不再愿意改变报价策略时，即达到了博弈论中的均衡状态。具体而言，假若碳市场的价格发生变化，发电企业的发电成本随之发生变化，其在电力市场中会进行报价策略的调整，从而使得电力市场价格发生变化。而电力市场价格变化又会反过来影响发电企业的个体价值，从而驱动发电企业在碳市场中进行报价策略，影响碳市场价格。直到最终在某一市场价格下，发电企业的报价不再发生变化，认为市场达到均衡状态。从而使得最终的报价结果较为准确，以为发电企业、电力交易部门甚至政府决策者提供重要的参考，以利于电力市场的发展。
为了进一步说明本方法的有益效果，下面结合以算例测试进行进一步的说明。
以某模拟市场为例，该市场包括32个发电企业和24个购电商，具体参数分别如表1和表2所示。发电企业包括燃煤、燃气、水电、风电业和太阳能等企业，其中，燃煤企业的碳排放强度为1.3t/MWh，燃气企业的碳排放强度为0.7t/MWh，水电、风电和太阳能企业的碳排放强度为0。购电商为参与双边协商市场的大型购电商。假设电力市场和碳市场为完全竞争市场，市场参与者数目不变。
表1发电企业参数
表2购电商参数
本方法重点探究碳排放配额初始分配对中长期电力市场的影响，于是算例场景将不考虑碳市场的情况作为基础场景，其它场景分别考虑不同的拍卖比例，分别设定为5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，50％，60％，70％，80％，90％，100％。
结果如下：
1)5％拍卖比例下的燃煤、燃气发电企业报价调整(Yuan/MWh)及利润情况(Yuan)如图8-10所示，其它发电企业类似。
由以上结果可以看出，各个发电企业的报价在多次调整之后趋于稳定值，而企业本身的利润也在调整中趋于最大值。这是因为在市场价格的影响下，各个发电企业会根据各自的利益不断地对自身的报价进行调整，以换取更大的利润或避免惩罚。而同时，发电企业的价格调整又反过来影响市场价格，直到最终发电企业不再改变报价策略，市场达到均衡状态。
2)不同拍卖比例下的电价(包括协商电价、竞价电价和市场电价，单位为：Yuan/MMh)、碳价(包括一级市场碳价和二级市场碳价，单位为：元/吨)情况如表3、图11和图12所示。其中，协商电价指的是双边协商市场的加权平均协商电价，竞价电价为集中竞价市场的出清电价，市场电价为双边协商市场和集中竞价市场电的加权平均市场电价。
表3不同拍卖比例下的电价、碳价情况
由以上结果可以看出，随着拍卖比例增加，协商电价和竞价电价均呈上升趋势，市场电价增加。而协商电价增大幅度较竞价电价小，当拍卖比例为100％时，协商电价增大4.7％，而竞价电价增大23.1％。这说明，碳市场的引入将会提高电力市场的电价，并且拍卖比例越大，电价越高。而随着拍卖比例增加，一二级碳市场碳价非单调变化。这是由于拍卖比例较小时，一级碳市场发放总配额较少，个体价值较小的发电企业无法进入市场，碳价较高；随着拍卖比例增加，一级碳市场发放的总配额增加，使得进入市场的主体增多，个体价值较小的发电企业有可能进入市场获得初始配额，从而拉低碳价；但是同时拍卖比例的变化会导致市场主体对碳配额需求的变化，从而影响碳价，呈波动趋势。
2)不同拍卖比例下碳排放总量、碳排放成本、发电企业总利润分别如图13-15所示。
总碳排放量是显示碳排放交易市场机制效果的重要指标。由以上结果可以看出，随着拍卖比例增加，碳排放总量总体呈减少趋势，在碳排放交易市场中增加拍卖比例有助于减少二氧化碳的排放。但是同时随着拍卖比例的增加，碳排放总成本递增，发电企业总利润总体减少。因此，采取怎样的初始配额分配还需综合考量。
综上，本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)主要针对碳排放配额初始分配中配额的拍卖比例设计，探究不同的碳配额初始分配对中长期电力市场的影响。同时对CET市场(包括一级碳市场和二级碳市场)和中长期电力市场(包括双边协商市场和集中竞价市场)进行较为精确的建模，既考虑了CET市场对电力市场的作用，也反映了电力市场对CET市场的作用，更加符合工程实际。
2)采用基于NetLogo的多代理博弈均衡方法，便于处理复杂的数学模型，各个异构代理能够基于各自的目标独立做决策和根据外部环境的变化调整自己的行为，不仅能够反映各个代理在指定市场环境下博弈过程的微观机理，也能研究大规模仿真主体互动的“涌现”现象。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法，其特征在于，包括：
碳市场价格变化数据获取步骤：发电企业通过终端从服务器中获取碳排放交易市场中的碳交易价格变化数据；
电力市场报价策略调整步骤：发电企业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；
碳排放交易市场报价策略调整步骤：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；
重复上述碳市场价格变化数据获取步骤、电力市场报价策略调整步骤以及碳排放交易市场报价策略调整步骤，直至发电企业在碳排放交易市场和电力市场中的报价策略不再发生变化。
2.如权利要求1所述的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法，其特征在于，所述碳排放交易市场包括一级碳拍卖市场和二级碳交易市场；所述碳交易价格受一级碳拍卖市场的免费配额和拍卖配额数量的影响；所述一级碳拍卖市场的免费配额和拍卖配额数量通过如下方式确定：
核实发电企业的二氧化碳排放量：
C_emissionj,t＝nj,tqej,t
其中，C_emissionj,t表示t时间发电企业j的二氧化碳排放量；nj,t表示发电企业j单位电量的二氧化碳排放量；qej,t表示t时间发电企业j的实际供应电量，即：
qej,t＝qe_bj,t+qe_nj,t
其中，qe_bj,t表示t时间发电企业j的集中竞价电量；qe_nj,t表示t时间发电企业j的双边协商电量；
总碳排放计算：
分配到发电企业的初始配额为：
其中，Allocationj,t表示发电企业j的初始总配额；ηj,t表示排放下降系数；T_qet-1表示t-1时间的电力行业总发电量；
发电企业可获得的免费配额为：
Free_Allocationj,t＝(1-μ)Allocationj,t
其中，Free_Allocationj,t表示发电企业j的免费配额；μ为拍卖比例；
拍卖配额为：
其中，T_a_permitt表示t时间政府在一级碳拍卖市场中发放的拍卖配额总量。
3.如权利要求2所述的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法，其特征在于，还包括：
对所述二级碳交易市场进行监管，将碳交易价格pc2t控制在设定的波动范围内。
4.如权利要求3所述的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法，其特征在于，还包括：对发电企业超出配额允许部分的排放进行罚款：
其中，Penaltyj,t表示对发电企业j的惩罚金额；ξ表示惩罚率，一般是交易价格的3～5倍；Permitj,t表示发电企业j获得的总配额许可，以如下公式计算：
Permitj,t＝Free_Allocationj,t+qcj,t+qc2j,t
其中，qcj,t表示t时间发电企业j在一级碳市场中的成交碳配额；qc2j,t表示t时间发电企业j在二级碳市场中的成交碳配额。
5.如权利要求4所述的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法，其特征在于，所述中长期电力市场包括双边协商市场和集中竞价市场；所述双边协商市场价格由发电企业与购电商双方协商确定；所述集中竞价市场价格由发电企业的申报电量和申报电价通过统一出清的方法确定；
发电企业在集中竞价市场中申报的电量为：
qe_bidj,t＝Capajd-qe_nj,t
其中，qe_bidj,t表示t时间发电企业j在集中竞价市场中申报的电量；Capaj表示发电企业j的容量；d为竞价周期；此模型中假设竞价周期d与协商周期g一致；
发电企业的预期成本如下所示：
E_costj,t＝mj,tqe_bidj,t+(C_neededj,t-Free_Allocation_ej,t)×pct
其中，E_costj,t表示t时间发电企业j的预期总成本；mj,t表示t时间发电企业j单位发电的发电成本，包括固定成本和可变成本；C_neededj,t表示t时间发电企业j的预期碳需求；Free_Allocation_ej,t表示t时间发电企业j预期得到的免费碳配额；
发电企业在集中竞价市场中的报价为：
pe_bidj,t＝E_costj,t×(1+marj×ave_mar)/qe_bidj,t
其中，pe_bidj,t表示t时间发电企业j在集中竞价市场中的报价；marj表示发电企业j的利润率与电力行业利润率之比；ave_mar表示电力行业平均利润率。
6.如权利要求5所述的评估碳排放配额初始分配影响中长期电力市场的方法，其特征在于，所述发电企业除了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，并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之外，还根据其历史行为来调整投标策略：
发电企业在t时间的利润为：
πj,t＝petqej,t-mj,tqej,t-qcj,t×pct-qc2j,t×pc2t-Penaltyj,t
其中，qc2j,t表示t时间发电企业j在二级碳市场中成功交易的碳配额。
发电企业根据以下原则调整下一阶段在电力市场中的报价pe_bidj,t+1：
策略1：
策略2：
策略3：
其中，pe_bt表示t时间集中竞价市场的出清电价；
初始，每种策略概率相同，均为1/3；下一阶段的概率如下调整：
首先定义发电企业j在t+1时段选择策略x(x∈{1,2,3})的倾向性propx,j,t+1，由以下式子计算：
其中，e为实验参数；g为时近参数；
然后再根据倾向性对选择策略的概率进行调整：
最后，发电企业根据以下公式选择下阶段报价策略：
其中，r是[0,1]范围上的随机数；
同样地，由于在一级碳市场中没有获得碳配额的发电企业将承担更多损失和受罚的风险，他们将调整投标策略，主要目标是在下一次竞价中标，方法及策略与在电力市场中的调整类似，即：
策略1：
策略2：
策略3：
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