CN114936745A - 一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法及装置 - Google Patents

一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法及装置 Download PDF

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CN114936745A CN202210383105.4A CN202210383105A CN114936745A CN 114936745 A CN114936745 A CN 114936745A CN 202210383105 A CN202210383105 A CN 202210383105A CN 114936745 A CN114936745 A CN 114936745A
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叶玲节
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杨侃
李知艺
罗仁杰
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Abstract

本发明公开了一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法及装置，属于电气工程技术领域。该方法包括：在电力市场双边竞价模型下获得各发电机组出力数据，通过碳排放流的追踪模型以及各机组的出力数据获得碳流，再通过合作博弈的方法使用改进Shapley的方法降低计算复杂度去对负荷侧以及发电侧的碳责任进行具体的分摊，从而获得每个区域的具体碳排放的评价方法以及其包含碳属性的更新节点电价，从市场机制实现系统的进一步降低碳排。本发明的电力系统中碳排放的成本分摊方法充分考虑了需求决定供给的原则，从碳排放的全生命周期进行成本分摊，采用改进Shapley方法减少计算资源。

Description

一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法及装置
技术领域
本申请涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法及装置。
背景技术
在应对全球气候变暖、实现我国社会经济可持续发展方面，能源领域扮演着重要角色。我国能源领域是二氧化碳排放的主体，约占总排放量的85％，能源系统对实现碳排放目标起决定性作用，未来能源碳排放应及早达峰，且尽可能控制峰值，为非能源二氧化碳排放、非二氧化碳温室气体排放争取更多空间。在能源碳排放中，电力系统排放约占四成，电力行业作为化石燃料消耗的主要行业之一，占全球能源相关碳排放总量的40％左右。而在电力系统中的碳排放主要来自于发电环节。如果仅在发电侧分摊碳责任对负荷成员没有直接的激励信号；同样地，仅在负荷侧分摊碳责任不会直接对发电机组产生激励。此外，对于电力系统，发电机组和负荷是相互依存的关系，缺少其中的任何一方都不会产生发电行为，并且发电机组和负荷都具有节能减排的潜力。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
电力现货市场目前并没有将各市场主体和每笔交易的碳属性进行有效和合理的整合。现有的碳排放量计算方法，从宏观数据出发，根据能源消耗量进行统计，无法完全体现电力系统的低碳特征。具体来说，这种以电源为排放源的传统计量方式没有考虑电力的传输过程，忽视了需求产生供给的原则，将减排压力全部给了发电环节，用户也无法直观感受到自身消费行为引起的碳排放。所以需要通过将碳排放分摊至负荷侧，并根据其碳属性引入碳价，实现从市场机制降低碳排放。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本申请实施例的目的是提供一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法及装置，以通过将碳排放分摊至负荷侧，并根据其碳属性引入碳价，实现从市场机制降低碳排放。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法，包括：
一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法，其特征在于，包括：
获取用户侧所需负荷；
根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
进一步地，所述双边竞价模型如下：
Figure BDA0003592494840000021
Figure BDA0003592494840000022
Figure BDA0003592494840000023
Figure BDA0003592494840000024
Figure BDA0003592494840000025
其中，PDi、λDi为负荷i的实际负荷与报价，PGi、λGi为机组i的实际处理以及报价，
Figure BDA0003592494840000026
表示负荷需求量，
Figure BDA0003592494840000027
为机组最大处理，fi为支路i的潮流，
Figure BDA0003592494840000028
为支路i容量。
进一步地，所述碳潮流追踪模型如下：
RCEF＝aPG
Figure BDA0003592494840000029
IBCE＝INECi 1：i→j
Figure BDA00035924948400000210
Ei＝DINECi
其中RCEF表示发电机结点的节点碳流率，PG、a分别为发电机组的出力和碳排放系数，IBCE1、P1表示支路1上的碳流密度以及有功功率，IBCE1＝INECi 1：i→j表示支路的碳流密度和流入节点的碳势是相等的，INECi表示区域节点碳势，
Figure BDA0003592494840000031
表示该节点所有流入支路的碳流密度之和，
Figure BDA0003592494840000032
表示该节点所有流入支路的有功功率之和，Ei表示该节点对应的碳排放量，D表示该节点负荷量。
进一步地，利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊的模型为：
Figure BDA0003592494840000033
Figure BDA0003592494840000034
Figure BDA0003592494840000035
其中xi表示负荷结点i所承担的碳责任，即节点碳流密度，c(N)表示总体的造成碳责任，c(N/{i})表示负荷i不存在时，整体的碳责任，c{i}表示只有i时造成的碳责任。
Figure BDA0003592494840000036
表示由于双边Shapley是不完全分摊所造成的的剩余，
Figure BDA0003592494840000037
表示按照节点负荷碳责任已分摊比例将剩余进行再分配，xin表示最终节点i应该承担的碳责任。
进一步地，所述阶梯碳价的设置方法为：
Figure BDA0003592494840000038
xmin＝mini∈Nxi
xmax＝maxj∈Nxj
其中λ1，λ2，λ3表示三级的阶梯电价，C代表由于碳责任造成的碳价，IN代表该区域节点碳势，xmin表示所有节点中最小碳责任，xmax表示所有节点中最大碳责任。
进一步地，考虑惩罚系数的基于碳价信号的目标函数如下：
Figure BDA0003592494840000039
Figure BDA00035924948400000310
Figure BDA00035924948400000311
Figure BDA00035924948400000312
Figure BDA00035924948400000313
其中ρi表示对象i的惩罚系数，
Figure BDA0003592494840000041
表示对象i的自身碳排放量造成的额外碳价，Nd表示负荷节点数量，NG表示发电机节点数量，PDi表示实际负荷，
Figure BDA0003592494840000042
表示负荷需求量，PGi表示发电机出力，
Figure BDA0003592494840000043
表示发电机出力上限，fi表示支路上潮流，
Figure BDA0003592494840000044
表示支路容量。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低装置，包括：
获取模块，用于获取用户侧所需负荷；
双边竞价模块，用于根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
碳潮流追踪模块，用于根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
碳责任分摊模块，用于利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
碳责任分布模块，用于根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
第一设置模块，用于根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
第二设置模块，用于针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
优化模块，用于根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请充分考虑了需求决定供给的原则，通过利用碳潮流追踪模型，从碳排放的全生命周期进行成本分摊；在现有电价的基础上，引入包含各区域节点碳势和碳责任分布的阶梯碳价，将包含的碳属性的电价进行出清，可以降低整个系统的碳排放，从而使得本发明考虑到“双碳”背景下，实现电力现货市场进行含有碳属性交易的转型，并给出可行的求解方法。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法的框架图
图2是根据一示例性实施例示出的一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在......时”或“当......时”或“响应于确定”。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法的框架图，图2是根据一示例性实施例示出的一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法的流程图，如图1和图2所示，该方法应用于电力系统中，可以包括以下步骤：
步骤S11：获取用户侧所需负荷；
步骤S12：根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
步骤S13：根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
步骤S14：利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
步骤S15：根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
步骤S16：根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
步骤S17：针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
步骤S18：根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
由上述实施例可知，本申请充分考虑需求决定供给的原则，利用碳排放流追踪模型，从碳排放的全生命周期进行成本分摊，在现有电价的基础上，引入包含各区域节点碳势和碳责任分布的阶梯碳价，将包含的碳属性的电价进行出清，可以降低整个系统的碳排放，从而实现考虑到“双碳”背景下，电力现货市场进行含有碳属性交易的转型，并给出可行的求解方法。
在步骤S11的具体实施中，获取用户侧所需负荷；
具体地，根据用户需求量获取每个用户节点对应负荷量
在步骤S12的具体实施中，根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
具体地，将用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价输入电力市场中的双边竞价模型，可得到各个发电机组的出力，从而实现模拟电力现货市场中交易流程，所述双边竞价模型如下：
Figure BDA0003592494840000071
Figure BDA0003592494840000072
Figure BDA0003592494840000073
Figure BDA0003592494840000074
Figure BDA0003592494840000075
其中，PDi、λDi为负荷i的实际负荷与报价，PGi、λGi为机组i的实际处理以及报价，
Figure BDA0003592494840000076
表示负荷需求量，
Figure BDA0003592494840000077
为机组最大处理，fi为支路i的潮流，
Figure BDA0003592494840000078
为支路i容量。
在步骤S13的具体实施中，根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
具体地，将所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷输入碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，通过该区域的节点碳势以及负荷量获得碳排放量，所述碳潮流追踪模型如下：
RCEF＝aPG
Figure BDA0003592494840000079
IBCE＝INECi 1：i→j
Figure BDA00035924948400000710
Ei＝DINECi
其中RCEF表示发电机结点的节点碳流率，PG、a分别为发电机组的出力和碳排放系数，IBCE1、P1表示支路1上的碳流密度以及有功功率，IBCE1＝INECi 1：i→j表示支路的碳流密度和流入节点的碳势是相等的，INECi表示区域节点碳势，
Figure BDA00035924948400000711
表示该节点所有流入支路的碳流密度之和，
Figure BDA00035924948400000712
表示该节点所有流入支路的有功功率之和，Ei表示该节点对应的碳排放量，D表示该节点负荷量。
具体地，先将发电机组的出力和碳排放系数计算发电机节点的节点碳势，根据支路的碳流密度和流入节点的碳势相等原则，得出所有流入支路的碳流密度，通过将节点的流入支路的碳流密度之和与流入支路的有功功率之和比例获得节点碳势，最后根据节点碳势和负荷量得到各区域的节点碳势。通过该方法实现从发电侧到用户侧的碳排放流全生命周期追溯过程，使得碳流方向变得清晰。
在步骤S14的具体实施中，利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
具体地，利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊的模型为：
Figure BDA0003592494840000081
Figure BDA0003592494840000082
Figure BDA0003592494840000083
其中xi表示负荷结点i所承担的碳责任，即节点碳流密度，c(N)表示总体的造成碳责任，c(N/{i})表示负荷i不存在时，整体的碳责任，c{i}表示只有i时造成的碳责任。
Figure BDA0003592494840000084
表示由于双边Shapley是不完全分摊所造成的的剩余，
Figure BDA0003592494840000085
表示按照节点负荷碳责任已分摊比例将剩余进行再分配，xin表示最终节点i应该承担的碳责任。
具体地，发电机与用户侧应该共同分摊碳排放的产生，因此具体比例可以根据需求自行设定，本实施例中按照1∶1的比例进行分摊。
具体地，首先通过双边Shapley的方法获得每个节点的碳责任，但由于该方法并未将所有碳责任全部划分，每个节点通过上一步划分的碳责任占已经划分碳责任比例将剩余的碳责任进一步分摊。该方法解决了Shapley随着节点增多，计算量爆炸增长的影响，实现整体算法复杂度降低。
在步骤S15的具体实施中，根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
具体地，根据历史数据，将划分区域内所有节点的双边Shapley碳责任进行累加，将所有区域的碳责任进行比较，得到整体的碳责任区域分布情况。该方法使得在历史情况总结时，能够更直观看出高碳责任区域，从而方便后续设置惩罚系数实现系统降碳。
在步骤S16的具体实施中，根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
具体地，所述阶梯碳价的设置方法为：
Figure BDA0003592494840000091
xmin＝mini∈Nxi
xmax＝maxj∈Nxj
其中λ1，λ2，λ3表示三级的阶梯电价，C代表由于碳责任造成的碳价，IN代表该区域节点碳势，xmin表示所有节点中最小碳责任，xmax表示所有节点中最大碳责任。
具体地，以
Figure BDA0003592494840000092
设置三个阶梯分位点，根据不同节点的碳责任情况设置对应碳价。该方法实现不同排放水平对应不同碳价，从而激励整体降碳的目标。
在步骤S17的具体实施中，针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
具体地，根据历史区域碳责任分布情况，分区域设置不同惩罚系数，在该区域的所有节点都对应相同惩罚系数。
在步骤S18的具体实施中，根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
具体地，考虑惩罚系数的基于碳价信号的目标函数如下：
Figure BDA0003592494840000093
Figure BDA0003592494840000094
Figure BDA0003592494840000095
Figure BDA0003592494840000096
Figure BDA0003592494840000097
其中ρi表示对象i的惩罚系数，
Figure BDA0003592494840000098
表示对象i的自身碳排放量造成的额外碳价，Nd表示负荷节点数量，NG表示发电机节点数量，PDi表示实际负荷，
Figure BDA0003592494840000099
表示负荷需求量，PGi表示发电机出力，
Figure BDA00035924948400000910
表示发电机出力上限，fi表示支路上潮流，
Figure BDA00035924948400000911
表示支路容量。
具体地，每个节点的最终碳价包括其阶梯碳价与负荷乘积并在此基础上乘以对应惩罚系数，通过以所有节点的碳价为目标函数，在保证所有机组生产和所有负荷消费量相同前提下，寻求目前函数最小的最优解。该方法通过考虑历史数据和当前情况两个维度对节点碳排放量造成碳价进行核算，通过追逐整体碳价最小的目标，以市场机制降低整体系统的碳排放量。
与前述的电力系统中碳排放的成本分摊方法的实施例相对应，本申请还提供了电力系统中碳排放的成本分摊装置的实施例。
图2是根据一示例性实施例示出的一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低装置框图。参照图2，该装置包括：
获取模块21，用于获取用户侧所需负荷；
双边竞价模块22，用于根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
碳潮流追踪模块23，用于根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
碳责任分摊模块24，用于利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
碳责任分布模块25，用于根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
第一设置模块26，用于根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
第二设置模块27，用于针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
优化模块28，用于根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
相应的，本申请还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法。
相应的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如上述的基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低方法，其特征在于，包括：
获取用户侧所需负荷；
根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双边竞价模型如下：
Figure FDA0003592494830000011
Figure FDA0003592494830000012
Figure FDA0003592494830000013
Figure FDA0003592494830000014
Figure FDA0003592494830000015
其中，PDi、λDi为负荷i的实际负荷与报价，PGi、λGi为机组i的实际处理以及报价，
Figure FDA0003592494830000016
表示负荷需求量，
Figure FDA0003592494830000017
为机组最大处理，fi为支路i的潮流，
Figure FDA0003592494830000018
为支路i容量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳潮流追踪模型如下：
RCEF＝aPG
Figure FDA0003592494830000019
IBCEl＝INECi l：i→j
Figure FDA00035924948300000110
Ei＝DINECi
其中RCEF表示发电机结点的节点碳流率，PG、a分别为发电机组的出力和碳排放系数，IBCEl、Pl表示支路l上的碳流密度以及有功功率，IBCEl＝INECi l：i→j表示支路的碳流密度和流入节点的碳势是相等的，INECi表示区域节点碳势，
Figure FDA0003592494830000021
表示该节点所有流入支路的碳流密度之和，
Figure FDA0003592494830000022
表示该节点所有流入支路的有功功率之和，Ei表示该节点对应的碳排放量，D表示该节点负荷量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊的模型为：
Figure FDA0003592494830000023
Figure FDA0003592494830000024
Figure FDA0003592494830000025
其中xi表示负荷结点i所承担的碳责任，即节点碳流密度，c(N)表示总体的造成碳责任，c(N/{i})表示负荷i不存在时，整体的碳责任，c{i}表示只有i时造成的碳责任。
Figure FDA0003592494830000026
表示由于双边Shapley是不完全分摊所造成的的剩余，
Figure FDA0003592494830000027
表示按照节点负荷碳责任已分摊比例将剩余进行再分配，xin表示最终节点i应该承担的碳责任。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阶梯碳价的设置方法为：
Figure FDA0003592494830000028
xmin＝mini∈Nxi
xmax＝maxj∈Nxj
其中λ1，λ2，λ3表示三级的阶梯电价，C代表由于碳责任造成的碳价，IN代表该区域节点碳势，xmin表示所有节点中最小碳责任，xmax表示所有节点中最大碳责任。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，考虑惩罚系数的基于碳价信号的目标函数如下：
Figure FDA0003592494830000031
Figure FDA0003592494830000032
Figure FDA0003592494830000033
Figure FDA0003592494830000034
Figure FDA0003592494830000035
其中ρi表示对象i的惩罚系数，
Figure FDA0003592494830000036
表示对象i的自身碳排放量造成的额外碳价，Nd表示负荷节点数量，NG表示发电机节点数量，PDi表示实际负荷，
Figure FDA0003592494830000037
表示负荷需求量，PGi表示发电机出力，
Figure FDA0003592494830000038
表示发电机出力上限，fi表示支路上潮流，
Figure FDA0003592494830000039
表示支路容量。
7.一种基于碳成本分摊的电力系统碳排放量降低装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取用户侧所需负荷；
双边竞价模块，用于根据所述用户侧所需负荷以及机组情况、用户侧报价、发电侧报价，利用电力市场中的双边竞价模型，得到各个发电机组的出力；
碳潮流追踪模块，用于根据所述各个发电机组的出力和用户侧所需负荷，利用碳潮流追踪模型，得到各区域的节点碳势，从而求出碳排放量；
碳责任分摊模块，用于利用双边Shpaley方法，对用户侧承担的碳责任进行分摊，其中发电侧和用户侧按照预定比例承担碳责任；
碳责任分布模块，用于根据所述发电侧和用户侧的分摊结果，得到以区域为单位的碳责任分布；
第一设置模块，用于根据所述各区域的节点碳势和所述以区域为单位的碳责任分布，设置阶梯碳价；
第二设置模块，用于针对不同的市场主体，通过分析其每年的碳责任分布，对不同的负荷主体进行惩罚系数的设置，同时对不同的发电机组进行惩罚系数设置；
优化模块，用于根据考虑惩罚系数的基于碳排放量的碳价信号作为目标函数进行需求响应，对负荷进行调整优化，降低整体碳排放量。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
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