CN115829748A - 基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法 - Google Patents
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Abstract
基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，包括：S1.结合基准法和历史法分配优势，提出多因子修正法的初步配额，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额；S2.考虑新能源用能，再根据发展导向、未释放产能、在建项目计算修正因子，修正用能权配额，最后为确保区域用能总量不变，引入总量控制比例得到企业初始用能配额M；S3.充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础，提出用能权交易与碳排放权交易的协同设计；S4.把握电力用户参与用能权市场与电力市场的行为耦合特性，并根据电力特色，拓展用能权市场的时间尺度和交易日范围，提出两个市场的协同交易设计。
Description
技术领域
本发明涉及一种用能权交易与电力市场的协同设计方法。
背景技术
目前，国际上的交易用能权/节能量交易制度主要是白色证书制度，意大利、英国、法国以及美国都已经实施白色证书制度，荷兰、波兰等国家正在考虑引入白色证书制度。白色证书制度实施的前提是政府部门为特定的责任主体制定节能目标，责任主体要在规定期限内完成，否则会受到相应惩罚。白色证书代表了实施节能项目所获得的经过测量和认证的一定数量的节能量。不同责任主体完成节能目标的边际成本不同，对边际成本较高的责任主体，如果购买白色证书的费用低于其边际成本，则更愿意通过购买白色证书完成节能目标。而边际成本较低的责任主体可以通过出售超额完成的节能量获取经济利益。
用能权交易市场由一级市场和二级市场构成。用能权交易一级市场是指政府依法确定用能权指标总量并初始分配用能权指标的市场，在内容上主要涉及指标总量控制制度和初始分配制度两个方面。用能权交易二级市场是指通过初始分配取得或二级市场交易取得的用能权指标在不同交易主体之间合法流转的市场，主要涉及交易主体之间的交易行为以及相关报告、监测、核查等活动的监督与管理环节。各试点省份在交易机制的设计、交易价格和市场活跃度等方面存在一定差异。
发明内容
为了克服现有机制的不足，本发明针对科学分配区域用能权和企业用能权的需求，提出了一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，实现用能的有效管理。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：结合基准法和历史法分配优势，提出多因子修正法的初步配额，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额；
S2：考虑新能源用能，再根据发展导向、未释放产能、在建项目计算修正因子，其中包括导向因子，成长因子和总量因子，从而修正用能权配额，最后为确保区域用能总量不变，引入总量控制比例得到企业初始用能配额M；
S3：充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础，提出用能权交易与碳排放权交易的协同设计；
S4：重点把握电力用户参与用能权市场与电力市场的行为耦合特性，并根据电力特色，拓展用能权市场的时间尺度和交易日范围，以提出两个市场的协同交易设计。
所述步骤S1中，多因子修正法的初步配额计算包括以下过程：
S1-1：配额分配是用能权交易的基础，《用能权有偿使用和交易制度试点方案》对于配额分配提出了指导意见，即产能严重过剩行业、高耗能行业可采用基准法，即结合近几年产量、行业能效“领跑者”水平以及化解过剩产能目标任务，确定初始用能权；其他用能单位可采取历史法，即近几年综合能源消费量平均值确定初始用能权；结合节能评估审查制度，从严确定新增产能的初始用能权。鼓励可再生能源生产和使用，用能单位自产自用可再生能源不计入其综合能源消费量。在配额分配方法方面，主要有历史法和基准法两大主流方法，但由于两种方法有其局限性，根据两者的优势进一步提出多因子修正法。
S1-2：历史法又分为“历史消耗法”和“历史强度下降法”。“历史消耗法”是指政府根据每一企业在基准年(通常为过去3～5年)的平均能源消耗量，再结合本区域今后年度的能源消费总量控制计划(体现为特定的能源消费总量下降系数且该系数将逐年降低)核定并发放配额。“历史强度下降法”是按年度产量计算及发放预配额，计算公式为：企业配额＝产量×历史平均能源消费强度×年度下降系数。历史法简便易行，对能源消费数据的要求不高，并且该方法考虑到了每个企业的历史能源消费量，节能力度比较温和、企业比较容易接受；但“历史排放法”有可能起到“保护浪费”或“奖劣罚优”的反作用，对已经采取节能措施的企业不公平。
S1-3：“基准法”是指政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据。在某一行业中，政府选择每单位产品或产值的能源消费量最小的若干企业，再将这些先进企业在基准年的平均历史能源消费水平作为基准线，或者选择将某行业所有纳入企业每单位产品或产值的平均历史能源消费水平作为基准线，再结合该企业的年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额。“基准法”能比较充分地体现用能权交易的“奖优罚劣”导向，能比较有效地激励企业积极采取节能行动，但是未顾及每一个企业的历史排放水平，且实质上要求所有纳入企业向行业先进能耗值看齐，企业的节能任务比较重。
S1-4：多因子修正法结合历史法和基准法的优点，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额，既兼顾了历史法对历史排放水平的参考，又结合了基准法对用能权交易的“奖优罚劣”导向。
历史法确定的配额N1，政府根据每一企业在基准年(通常为过去3～5年)的平均能源消耗量，再结合本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额，或按年度产量计算及发放预配额，计算公式为：企业配额＝产量×历史平均能源消费强度×年度下降系数。
基准法确定的配额N2，政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据。以经开区2020年作为基准年选取某一个行业平均能源消费强度，结合该企业年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额。
所述步骤S2中，修正因子的计算包括以下过程：
S2-1：修正因子主要包含三部分，分别为综合考虑政策倾向力度的导向因子，考虑企业未释放产能和在建项目产能的成长因子，以及企业初始用能权配额需根据区域用能分配总量占区域企业总用能量的比例调整分配的总量因子，通过修正因子修正合理分配初始用能权。
S2-2：导向因子考虑以政府依据行业发展系数、单位GDP能耗系数、亩均评级系数，综合考虑政策倾向力度；
①亩均评级系数a1，权重0.4，对A、B、C和D的4项评价结果分别设定1、0.95、0.9和0.85的权重系数值x1；
②单位GDP能耗系数a2，权重0.3，按历史三年单位GDP能耗平均值为基准值，以“基准值/企业实际值”的比值作为权重系数x2，系数控制在0.8～1.2之间，当基准值/企业实际值大于1.2时，记为1.2，当基准值/企业实际值小于0.8时，记为0.8；
③行业发展系数a3，权重0.3，根据统计局2017年国民经济行业分类和平湖市经开区产业实际，按行业不同分别设定权重系数值x3；
根据①～③，可以得到导向因子：
S2-3：成长因子为企业未释放产能和在建项目产能，可参考三年内能评报告确定下年度释放产能倍数，也可对比上一年度产能确定释放倍数，成长因子为b。
S2-4：总量因子c：若区域总用能预算分配结余或不足量时，为保持区域用能总量不变，企业初始用能权配额需根据区域用能分配总量占区域企业总用能量的比例调整分配。
该策略分配的初始用能权主体部分是由企业历史用能量(历史法)和能效排名(基准法)共同决定的，可确保高耗能企业配额逐年下降但保底达上年一半、高能效企业配额逐年上升但不超过上年2倍，从而通过初始权分配形成买方和卖方群体，推动用能权交易发展。另一方面，通过能效激励推动企业节能降耗整体氛围的形成，同时考虑新建项目用能权分配问题，主要结合企业能评报告，依据达产年用能情况，合理分配初始用能权。
根据所求得的初步配额和修正因子可以得到多因子修正法下的企业用能权配额计算公式，即企业用能权配额(M)＝(历史法确定的配额+基准法确定的配额)×0.5×导向因子×成长因子×总量因子：
M＝(N1+N2)×0.5×a×b×c (2)
进一步，在所述步骤S3中，用能权交易与碳排放交易的协同设计包括以下过程：
用能权交易与碳排放权交易的协同应充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础进行协同设计。
各种能源消费产生的温室气体可以计算。因此，碳排放量与能源消费量在物理上存在耦合，如式(3)和(4)所示。该公式是用能权市场与碳排放市场协同的物理基础，建立了用能权与碳排放权的物理转换关系。
式中，e为用户的温室气体排放量，由于当前我国碳市场只统计二氧化碳排放量，故本文只研究二氧化碳排放量；nvci为第i种能源的低位发热量；efi为第i种能源的二氧化碳排放因子，单位为tCO2/GJ；cci为第i种能源的单位热值含碳量；ofi为第i种能源的碳氧化率；44/12为二氧化碳与碳的相对分子质量之比。
以公式(3)和(4)为基础，建立用能权和碳排放权的互认及转换机制。1单位的用能权配额可以转化为λ单位的碳排放配额，如式(5)所示。兑换系数的值由政策制定者根据式(6)确定，并定期进行更新。
λC1＝1A1 (5)
式中，C1是1单位的碳排放权配额；A1是1单位的用能权配额；λ是用能权配额兑换碳排放权配额的系数。
λ＝∑ωi×nvci×efi (6)
式中，ωi是第i种能源消费量占交易范围内的能源消费总量的比重。
进一步，在所述步骤S4中，用能权交易与电力市场的协同机制包括以下过程：
用能权市场与电力市场的协同设计应重点把握电力用户参与两个市场的行为耦合特性，并根据电力特色，扩展用能权市场的时间尺度和交易日范围，以更好地开展两个市场的协同交易。
电能的使用需要缴纳相应的用能权配额，电力用户在两个市场下的行为存在耦合，交易结果互相影响。用户综合考虑自己的用电需求和用能权剩余配额，在电力市场中报量，电力市场基于市场行为确定出清结果。用户以电力市场的出清结果作为边界条件，以实际电能消费量做修正，确定用能权配额的使用情况，并根据用能权剩余配额决定在用能权交易中的竞量。
考虑到当前电力市场的时间尺度多样以及电力系统的平衡需求，为更好地实现用能权市场与电力市场的协同，将用能权交易的时间尺度覆盖中长期交易，交易日范围也覆盖非工作日。用能权的中长期交易可以采用远期、期货或者期权等金融合约的方式开展，满足电力系统季节性平衡的需求；而用能权的现货交易覆盖非工作日，充分考虑电力系统实时平衡的需求。
本发明的基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，根据现有企业历史用能及行业用能基准值，基于“基准法”和“历史法”完善浙江省用能权确权方法，为政府分配企业用能基准量提供有效参考意见；借鉴其他市场建设经验，搭建用能权交易市场机制框架，建立用能权市场交易、奖惩机制；结合“双碳”目标，研究用能权交易和碳交易的协同发展机制，适用于企业用能权合理配额以及用能权交易市场的管理，为政府确权决策提供支撑和参考。
本发明的有益效果是：
1、科学分配区域用能权和企业用能权需求。根据区域行业能源消费情况和企业历史能耗情况，结合“基准法”和“历史法”优劣势，完善政府用能权确权方法，科学、合理的确定区域用能权，企业初始用能配额。
2、提升企业能效，减少温室气体排放。用能权交易市场管理机制的建设，从市场管理机制、奖惩机制入手，搭建碳排放市场协同机制，一方面加强企业节能减排，提升能效，另一方面有助于“双碳”目标早日实现，减少温室气体排放。
附图说明
图1是本发明的碳排放交易平台示意图。
图2是本发明的用能权交易平台及流程。
图3是本发明的用能权交易与电力市场的协同设计方法流程图。
图4是不同地区不同方法下的用能权配额对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1～4图，一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，包括以下步骤：
S1：结合基准法和历史法分配优势，提出多因子修正法的初步配额，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额；
S2：考虑新能源用能，再根据发展导向、未释放产能、在建项目计算修正因子，其中包括导向因子，成长因子和总量因子，从而修正用能权配额，最后为确保区域用能总量不变，引入总量控制比例得到企业初始用能配额M；
S3：充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础，提出用能权交易与碳排放权交易的协同设计；
S4：重点把握电力用户参与用能权市场与电力市场的行为耦合特性，并根据电力特色，拓展用能权市场的时间尺度和交易日范围，以提出两个市场的协同交易设计。
所述步骤S1中，多因子修正法的初步配额计算包括以下过程：
S1-1：配额分配是用能权交易的基础，《用能权有偿使用和交易制度试点方案》对于配额分配提出了指导意见，即产能严重过剩行业、高耗能行业可采用基准法，即结合近几年产量、行业能效“领跑者”水平以及化解过剩产能目标任务，确定初始用能权；其他用能单位可采取历史法，即近几年综合能源消费量平均值确定初始用能权；结合节能评估审查制度，从严确定新增产能的初始用能权。鼓励可再生能源生产和使用，用能单位自产自用可再生能源不计入其综合能源消费量。在配额分配方法方面，主要有历史法和基准法两大主流方法，但由于两种方法有其局限性，根据两者的优势进一步提出多因子修正法。
S1-2：历史法又分为“历史消耗法”和“历史强度下降法”。“历史消耗法”是指政府根据每一企业在基准年(通常为过去3～5年)的平均能源消耗量，再结合本区域今后年度的能源消费总量控制计划(体现为特定的能源消费总量下降系数且该系数将逐年降低)核定并发放配额。“历史强度下降法”是按年度产量计算及发放预配额，计算公式为：企业配额＝产量×历史平均能源消费强度×年度下降系数。历史法简便易行，对能源消费数据的要求不高，并且该方法考虑到了每个企业的历史能源消费量，节能力度比较温和、企业比较容易接受；但“历史排放法”有可能起到“保护浪费”或“奖劣罚优”的反作用，对已经采取节能措施的企业不公平。
S1-3：“基准法”是指政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据。在某一行业中，政府选择每单位产品或产值的能源消费量最小的若干企业，再将这些先进企业在基准年的平均历史能源消费水平作为基准线，或者选择将某行业所有纳入企业每单位产品或产值的平均历史能源消费水平作为基准线，再结合该企业的年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额。“基准法”能比较充分地体现用能权交易的“奖优罚劣”导向，能比较有效地激励企业积极采取节能行动，但是未顾及每一个企业的历史排放水平，且实质上要求所有纳入企业向行业先进能耗值看齐，企业的节能任务比较重。
S1-4：多因子修正法结合历史法和基准法的优点，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额，既兼顾了历史法对历史排放水平的参考，又结合了基准法对用能权交易的“奖优罚劣”导向。
历史法确定的配额N1，政府根据每一企业在基准年(通常为过去3～5年)的平均能源消耗量，再结合本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额，或按年度产量计算及发放预配额，计算公式为：企业配额＝产量×历史平均能源消费强度×年度下降系数。
基准法确定的配额N2，政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据。以经开区2020年作为基准年选取某一个行业平均能源消费强度，结合该企业年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额。
所述步骤S2中，修正因子的计算包括以下过程：
S2-1：修正因子主要包含三部分，分别为综合考虑政策倾向力度的导向因子，考虑企业未释放产能和在建项目产能的成长因子，以及企业初始用能权配额需根据区域用能分配总量占区域企业总用能量的比例调整分配的总量因子，通过修正因子修正合理分配初始用能权。
S2-2：导向因子考虑以政府依据行业发展系数、单位GDP能耗系数、亩均评级系数，综合考虑政策倾向力度；
①亩均评级系数a1，权重0.4，对A、B、C和D的4项评价结果分别设定1、0.95、0.9和0.85的权重系数值x1；
②单位GDP能耗系数a2，权重0.3，按历史三年单位GDP能耗平均值为基准值，以“基准值/企业实际值”的比值作为权重系数x2，系数控制在0.8～1.2之间，当基准值/企业实际值大于1.2时，记为1.2，当基准值/企业实际值小于0.8时，记为0.8；
③行业发展系数a3，权重0.3，根据统计局2017年国民经济行业分类和平湖市经开区产业实际，按行业不同分别设定权重系数值x3；
根据①～③，可以得到导向因子：
S2-3：成长因子为企业未释放产能和在建项目产能，可参考三年内能评报告确定下年度释放产能倍数，也可对比上一年度产能确定释放倍数，成长因子为b。
S2-4：总量因子c：若区域总用能预算分配结余或不足量时，为保持区域用能总量不变，企业初始用能权配额需根据区域用能分配总量占区域企业总用能量的比例调整分配。
该策略分配的初始用能权主体部分是由企业历史用能量(历史法)和能效排名(基准法)共同决定的，可确保高耗能企业配额逐年下降但保底达上年一半、高能效企业配额逐年上升但不超过上年2倍，从而通过初始权分配形成买方和卖方群体，推动用能权交易发展。另一方面，通过能效激励推动企业节能降耗整体氛围的形成，同时考虑新建项目用能权分配问题，主要结合企业能评报告，依据达产年用能情况，合理分配初始用能权。
根据所求得的初步配额和修正因子可以得到多因子修正法下的企业用能权配额计算公式，即企业用能权配额(M)＝(历史法确定的配额+基准法确定的配额)×0.5×导向因子×成长因子×总量因子：
M＝(N1+N2)×0.5×a×b×c (2)
进一步，在所述步骤S3中，用能权交易与碳排放交易的协同设计包括以下过程：
用能权交易与碳排放权交易的协同应充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础进行协同设计。
各种能源消费产生的温室气体可以计算。因此，碳排放量与能源消费量在物理上存在耦合，如式(3)和(4)所示。该公式是用能权市场与碳排放市场协同的物理基础，建立了用能权与碳排放权的物理转换关系。
式中，e为用户的温室气体排放量，由于当前我国碳市场只统计二氧化碳排放量，故本文只研究二氧化碳排放量；nvci为第i种能源的低位发热量；efi为第i种能源的二氧化碳排放因子，单位为tCO2/GJ；cci为第i种能源的单位热值含碳量；ofi为第i种能源的碳氧化率；44/12为二氧化碳与碳的相对分子质量之比。
以公式(3)和(4)为基础，建立用能权和碳排放权的互认及转换机制。1单位的用能权配额可以转化为λ单位的碳排放配额，如式(5)所示。兑换系数的值由政策制定者根据式(6)确定，并定期进行更新。
λC1＝1A1 (5)
式中，C1是1单位的碳排放权配额；A1是1单位的用能权配额；λ是用能权配额兑换碳排放权配额的系数。
λ＝∑ωi×nvci×efi (6)
式中，ωi是第i种能源消费量占交易范围内的能源消费总量的比重。
进一步，在所述步骤S4中，用能权交易与电力市场的协同机制包括以下过程：
用能权市场与电力市场的协同设计应重点把握电力用户参与两个市场的行为耦合特性，并根据电力特色，扩展用能权市场的时间尺度和交易日范围，以更好地开展两个市场的协同交易。
电能的使用需要缴纳相应的用能权配额，电力用户在两个市场下的行为存在耦合，交易结果互相影响。用户综合考虑自己的用电需求和用能权剩余配额，在电力市场中报量，电力市场基于市场行为确定出清结果。用户以电力市场的出清结果作为边界条件，以实际电能消费量做修正，确定用能权配额的使用情况，并根据用能权剩余配额决定在用能权交易中的竞量。
考虑到当前电力市场的时间尺度多样以及电力系统的平衡需求，为更好地实现用能权市场与电力市场的协同，将用能权交易的时间尺度覆盖中长期交易，交易日范围也覆盖非工作日。用能权的中长期交易可以采用远期、期货或者期权等金融合约的方式开展，满足电力系统季节性平衡的需求；而用能权的现货交易覆盖非工作日，充分考虑电力系统实时平衡的需求。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，算例分析包括以下构成：
一、算例描述及仿真结果分析
选取2016年中国10个不同地区的能源消耗进行算例仿真，仿真数据来源于《中国能源统计年鉴》，分别采用历史法、基准法和多因子修正法，三种不同的方法对用能权初始配置场景进行仿真，其中，历史法取近三年的平均能源消耗，年递减系数为0.9；基准法能源消费水平取历史平均消费水平的60％，根据用能权与碳交易协同设计理论，用能权可以根据消费水平关系的倍数而变化，因此能比较三种方法在用能权方面的运用。
为了便于比较，表1列出了地区用能权的相关参数，用能配额的实际数据比三种方法都要多，历史法配额最小减少的方法最温和，适用于前期；而基准法配额变化最大，对企业的配额控制最严格、最公平，低排放企业收入最高，碳排放最低，适合后期使用，一般没有行业总配额；多因子修正法配额分配较为温和，且适合长期使用。
表1各地三种方法下的用能权参数
二、响应主体行为分析
如图4所示，历史法简便易行，对能源消费数据的要求不高，并且该方法考虑到了每个企业的历史能源消费量，节能力度比较温和、企业比较容易接受。同时，由于历史法不需要设置基准，也不需要计算各种复杂的调整因子，因此具有很强的可操作性。在总量配额已知的情况下，历史法的本质是根据企业碳排放的比例进行分配。因此，总配额可以先按比例分配给行业，再按比例分配给企业，具有统一性。但历史排有可能起到保护浪费或奖劣罚优的反作用，对已经采取节能措施的企业不公平。
在采用基准法分配配额的情况下，政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据。在某一行业中，政府选择每单位产品或产值的能源消费量最小的若干企业，再将这些先进企业在基准年的平均历史能源消费水平作为基准线，或者选择将某行业所有纳入企业每单位产品或产值的平均历史能源消费水平作为基准线，再结合该企业的年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额。由于设定基准的过程比较复杂，在碳市场的早期阶段往往难以实现。但是，一旦确定了不同产品的基准，这种方法操作起来相对简单，只需要将企业不同产品的产量乘以相应的基准，同样的算法也可以用于新的企业和新的设施。因此，基准法能比较充分地体现用能权交易的“奖优罚劣”导向，能比较有效地激励企业积极采取节能行动，但是未顾及每一个企业的历史排放水平，且实质上要求所有纳入企业向行业先进能耗值看齐，企业的节能任务比较重。
多因子修正法兼顾两种方法的优势，将历史法获得的配额数量与基准法获得的配额数量进行加权，企业最终获得的配额数量介于两种方法之间。既对减排表现好的企业给予一定的奖励，在一定程度上避免了奖劣罚优的问题，且为资金不足的企业留下了空间。为了鼓励节能减排，促进经济增长，历史法与基准法的结合很有必要。
综上可知，本发明一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，采用多因子修正法，并且考虑新能源用能，再根据发展导向、未释放产能、在建项目计算修正因子，修正用能权配额，最后为确保区域用能总量不变，引入总量控制比例得到企业初始用能配额并参与电力市场，有效分配区域用能权和企业用能权需求。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (5)
1.一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：结合基准法和历史法分配优势，提出多因子修正法的初步配额，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额；
S2：考虑新能源用能，再根据发展导向、未释放产能、在建项目计算修正因子，其中包括导向因子，成长因子和总量因子，从而修正用能权配额，最后为确保区域用能总量不变，引入总量控制比例得到企业初始用能配额M；
S3：充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础，提出用能权交易与碳排放权交易的协同设计；
S4：重点把握电力用户参与用能权市场与电力市场的行为耦合特性，并根据电力特色，拓展用能权市场的时间尺度和交易日范围，以提出两个市场的协同交易设计。
2.如权利要求1所述的一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，其特征在于，所述步骤S1中，多因子修正法的初步配额计算包括以下过程：
S1-1：配额分配是用能权交易的基础，《用能权有偿使用和交易制度试点方案》对于配额分配提出了指导意见，即产能严重过剩行业、高耗能行业可采用基准法，即结合近几年产量、行业能效“领跑者”水平以及化解过剩产能目标任务，确定初始用能权；其他用能单位可采取历史法，即近几年综合能源消费量平均值确定初始用能权；结合节能评估审查制度，从严确定新增产能的初始用能权；鼓励可再生能源生产和使用，用能单位自产自用可再生能源不计入其综合能源消费量；在配额分配方法方面，有历史法和基准法两大主流方法；
S1-2：历史法又分为“历史消耗法”和“历史强度下降法”；“历史消耗法”是指政府根据每一企业在基准年(通常为过去3～5年)的平均能源消耗量，再结合本区域今后年度的能源消费总量控制计划(体现为特定的能源消费总量下降系数且该系数将逐年降低)核定并发放配额；“历史强度下降法”是按年度产量计算及发放预配额，计算公式为：企业配额＝产量×历史平均能源消费强度×年度下降系数；历史法简便易行，对能源消费数据的要求不高，并且该方法考虑到了每个企业的历史能源消费量，节能力度比较温和、企业比较容易接受；但“历史排放法”有可能起到“保护浪费”或“奖劣罚优”的反作用，对已经采取节能措施的企业不公平；
S1-3：“基准法”是指政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据；在某一行业中，政府选择每单位产品或产值的能源消费量最小的若干企业，再将这些先进企业在基准年的平均历史能源消费水平作为基准线，或者选择将某行业所有纳入企业每单位产品或产值的平均历史能源消费水平作为基准线，再结合该企业的年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额；“基准法”能比较充分地体现用能权交易的“奖优罚劣”导向，能比较有效地激励企业积极采取节能行动，但是未顾及每一个企业的历史排放水平，且实质上要求所有纳入企业向行业先进能耗值看齐，企业的节能任务比较重；
S1-4：多因子修正法结合历史法和基准法的优点，历史法确定的配额为N1和基准法确定的配额为N2，运用历史法和基准法确定的配额的平均值为初步配额，既兼顾了历史法对历史排放水平的参考，又结合了基准法对用能权交易的“奖优罚劣”导向；
历史法确定的配额N1，政府根据每一企业在基准年(通常为过去3～5年)的平均能源消耗量，再结合本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额，或按年度产量计算及发放预配额，计算公式为：企业配额＝产量×历史平均能源消费强度×年度下降系数；
基准法确定的配额N2，政府以企业所属行业在基准年的先进能源消费水平作为核定用能权配额的依据；以经开区2020年作为基准年选取某一个行业平均能源消费强度，结合该企业年度产量以及本区域今后年度的能源消费总量控制计划，核定并发放配额。
3.如权利要求2所述的一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，修正因子的计算包括以下过程：
S2-1：修正因子主要包含三部分，分别为综合考虑政策倾向力度的导向因子，考虑企业未释放产能和在建项目产能的成长因子，以及企业初始用能权配额需根据区域用能分配总量占区域企业总用能量的比例调整分配的总量因子，通过修正因子修正合理分配初始用能权；
S2-2：导向因子考虑以政府依据行业发展系数、单位GDP能耗系数、亩均评级系数，综合考虑政策倾向力度；
①亩均评级系数a1，权重0.4，对A、B、C和D的4项评价结果分别设定1、0.95、0.9和0.85的权重系数值x1；
②单位GDP能耗系数a2，权重0.3，按历史三年单位GDP能耗平均值为基准值，以“基准值/企业实际值”的比值作为权重系数x2，系数控制在0.8～1.2之间，当基准值/企业实际值大于1.2时，记为1.2，当基准值/企业实际值小于0.8时，记为0.8；
③行业发展系数a3，权重0.3，根据统计局2017年国民经济行业分类和平湖市经开区产业实际，按行业不同分别设定权重系数值x3；
根据①～③，可以得到导向因子：
S2-3：成长因子为企业未释放产能和在建项目产能，可参考三年内能评报告确定下年度释放产能倍数，也可对比上一年度产能确定释放倍数，成长因子为b；
S2-4：总量因子c：若区域总用能预算分配结余或不足量时，为保持区域用能总量不变，企业初始用能权配额需根据区域用能分配总量占区域企业总用能量的比例调整分配；
该策略分配的初始用能权主体部分是由企业历史用能量(历史法)和能效排名(基准法)共同决定的，可确保高耗能企业配额逐年下降但保底达上年一半、高能效企业配额逐年上升但不超过上年2倍，从而通过初始权分配形成买方和卖方群体，推动用能权交易发展；另一方面，通过能效激励推动企业节能降耗整体氛围的形成，同时考虑新建项目用能权分配问题，主要结合企业能评报告，依据达产年用能情况，合理分配初始用能权；
根据所求得的初步配额和修正因子可以得到多因子修正法下的企业用能权配额计算公式，即企业用能权配额(M)＝(历史法确定的配额+基准法确定的配额)×0.5×导向因子×成长因子×总量因子：
M＝(N1+N2)×0.5×a×b×c (2)。
4.如权利要求3所述的一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，用能权交易与碳排放交易的协同设计包括以下过程：
用能权交易与碳排放权交易的协同应充分考虑用能与碳排放间的物理耦合关系，并以此为基础进行协同设计；
各种能源消费产生的温室气体可以计算；因此，碳排放量与能源消费量在物理上存在耦合，如式(3)和(4)所示；该公式是用能权市场与碳排放市场协同的物理基础，建立了用能权与碳排放权的物理转换关系；
式中，e为用户的温室气体排放量，由于当前我国碳市场只统计二氧化碳排放量，故本文只研究二氧化碳排放量；nvci为第i种能源的低位发热量；efi为第i种能源的二氧化碳排放因子，单位为tCO2/GJ；cci为第i种能源的单位热值含碳量；ofi为第i种能源的碳氧化率；44/12为二氧化碳与碳的相对分子质量之比；
以公式(3)和(4)为基础，建立用能权和碳排放权的互认及转换机制；1单位的用能权配额可以转化为λ单位的碳排放配额，如式(5)所示；兑换系数的值由政策制定者根据式(6)确定，并定期进行更新；
λC1＝1A1 (5)
式中，C1是1单位的碳排放权配额；A1是1单位的用能权配额；λ是用能权配额兑换碳排放权配额的系数；
λ＝∑ωi×nvci×efi (6)
式中，ωi是第i种能源消费量占交易范围内的能源消费总量的比重。
5.如权利要求4所述的一种基于多因子修正法的用能权交易与电力市场的协同设计方法，其特征在于，所述步骤S4中，用能权交易与电力市场的协同机制包括以下过程：
用能权市场与电力市场的协同设计应重点把握电力用户参与两个市场的行为耦合特性，并根据电力特色，扩展用能权市场的时间尺度和交易日范围，以更好地开展两个市场的协同交易；
电能的使用需要缴纳相应的用能权配额，电力用户在两个市场下的行为存在耦合，交易结果互相影响；用户综合考虑自己的用电需求和用能权剩余配额，在电力市场中报量，电力市场基于市场行为确定出清结果；用户以电力市场的出清结果作为边界条件，以实际电能消费量做修正，确定用能权配额的使用情况，并根据用能权剩余配额决定在用能权交易中的竞量；
考虑到当前电力市场的时间尺度多样以及电力系统的平衡需求，为更好地实现用能权市场与电力市场的协同，将用能权交易的时间尺度覆盖中长期交易，交易日范围也覆盖非工作日；用能权的中长期交易可以采用远期、期货或者期权等金融合约的方式开展，满足电力系统季节性平衡的需求；而用能权的现货交易覆盖非工作日，充分考虑电力系统实时平衡的需求。
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| CN117114885A (zh) * | 2023-10-17 | 2023-11-24 | 华北电力大学 | 一种用于电力交易的数据交互模型构建方法及系统 |
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