电力市场、电碳协同与电力系统经济性分析

电力市场、电碳协同与电力系统经济性分析

魏子仪范旭刚曹宇翔吕小龙马严

华能陇东能源有限责任公司正宁电厂 甘肃 庆阳 745300

摘要：随着电力市场的发展和电力系统的重要性日益凸显，电碳协同在电力市场中的应用也越来越受到关注。电力市场是指将电力供给和需求通过交易的方式进行市场化配置的一种机制。它的重要性在于能够提高电力供需的匹配度，优化电力资源的利用，提高能源效率和降低碳排放。而电碳协同则是指通过整合电力系统和碳市场的机制，实现电力供需和碳排放的协调，以达到经济和环境双赢的目标。本文将从电力市场的概述，电碳协同的概念和应用，以及电力系统经济性分析方法等方面对电力市场、电碳协同和电力系统经济性进行分析和探讨。

关键词：电力市场；电碳协同；经济性分析

1 引言

电力市场是指通过市场机制来供应和交易电能的市场。在传统的电力行业中，电力的生产、输送和销售通常由垂直整合的电力公司完成。然而，随着能源市场改革的深入，电力市场的重要性逐渐凸显出来。电力市场的发展背景是由于能源供需矛盾的加剧和环境保护意识的增强。随着全球经济的发展和人口的增长，对电力供应的需求不断增加。然而，传统的电力行业结构已经无法满足快速增长的电力需求。同时，传统的电力生产方式，如燃煤发电和核能发电，对环境造成严重影响，加剧了全球气候变化问题。因此，发展电力市场成为了确保电力供应安全和环境可持续发展的重要手段。

电力市场可以提高电力资源的配置效率。通过市场机制，将电力资源引入市场，实现供需的平衡和价格的形成，激励供给者提高效率，同时也给消费者提供了选择权，使得电力资源能够得到合理利用。电力市场可以促进电力产业的竞争和创新。传统的电力行业结构通常由少数大型企业垄断，市场竞争相对较弱。引入电力市场可以打破垄断，促进电力供应方之间的竞争，激励企业降低成本、提高效率和推动技术创新。电力市场可以提高电力系统的稳定性和安全性。通过市场机制，引入独立运营者和第三方调度机构，建立起独立、公正、透明的市场规则和监管机制，可以避免因为垄断的问题造成的行业性风险和系统性风险。

电碳协同是指在电力市场中，通过碳排放交易与电力交易进行协同，以达到减少碳排放、优化电力供需和降低电力成本的目标。电碳协同的应用可以提供更大的灵活性和可持续性，可以通过碳排放市场的机制来激励电力企业减少碳排放，同时通过电力交易市场的机制来优化电力供需关系和降低电力成本。这种协同可以通过碳排放权的交易和电力的交易来实现，即通过碳排放权的买卖来达到碳排放减少的目标，同时通过电力的买卖来满足电力供需的要求。在电力市场中，可以通过电碳协同的应用来实现碳排放的减少和电力系统的经济性的提高。

2 电力市场的概述

电力市场是指通过市场机制进行电力的生产、交易和分配的市场体系。它是为了提高电力资源的配置效率和提供更加公平的电力供应而引入的一种市场模式。电力市场的主要特点包括供求平衡、价格竞争、多元化参与方和灵活的市场机制等。在电力市场中，供电企业、发电企业、消费者、发电企业和政府部门等各种参与方都可以通过市场交易来实现资源的优化配置和经济效益的最大化。电力市场的运行机制主要包括电力交易、电力调度和结算等环节，通过这些环节的协调和管理，实现了电力市场的稳定运行和资源的合理利用。电力市场的建立和发展对于提高全社会的用电效率、优化能源结构、促进能源节约和减排具有重要意义。

2.1电力市场的定义和基本特点

电力市场是一个按照一定的规则和制度运行的市场，主要为电力的产、供、销提供了一个交易平台。电力市场的基本特点是自由竞争、透明公开、多种市场体系、价格形成和优化调度等。在电力市场中，有各类供电企业、需电企业、发电企业、输电企业、调度企业等主要参与方，通过市场的交易和运行机制实现电力的产、供、销的平衡。电力市场的发展对于提高电力资源的配置效率、降低电力成本、促进电力体制改革和产业升级具有重要意义。 随着电力市场的发展和完善，越来越多的新能源被纳入到市场交易中。太阳能、风能、水能等可再生能源的利用逐渐增加，成为电力市场的重要组成部分。新能源的纳入使得电力市场更加多元化，减少了对传统化石能源的依赖，也为环境保护提供了更多的选择。电力市场的自由竞争机制为各类企业提供了一个公平竞争的平台。无论是大型发电企业还是小型供电企业，都可以在市场上自由交易，根据市场需求进行产能规划和资源配置。这种自由竞争的机制能够激发企业的创新活力，推动技术进步和管理优化，从而提高电力的供应质量和效率。

2011年10月，国家发改委印发《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》（发改办气候〔2011)2601号），启动北京、上海、天津、重庆、湖北、广东和深圳七省市开展碳交易试点工作。自2013年6月起，这些地区在一年时间内相继开市，拉开了我国碳交易从无到有的序幕。截至目前，试点市场已经完成五个履约周期，在机制构建、体系设计、市场运行等方面取得显著成效，市场参与者、交易量不断增加(纳入控排企业2800余家，碳排放总量超过13亿吨二氧化碳)，已成为仅次于欧盟的全球第二大碳市场，也为全国碳市场建设积累了丰富经验。当然，也存在配额分配不准、交易活跃度不高、市场流动性不足、碳价波动较大、激励约束不够、监测/报告/核查体系（MRV)不健全等问题。

2017年12月，国家发改委印发《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业)》（发改气候规(2017）2191号)，全国碳市场建设正式启动。电力行业特别是发电企业具有碳排放量较大、产品相对单一、计量设备比较完备、管理比较规范等特点，因此电力行业成为碳市场的首选行业和突破口。该市场涵盖了约1700家发电企业，年排放二氧化碳约35亿吨，占全国碳排放总量的1/3左右，是迄今为止全球最大的碳市场，也是继美国区域温室气体减排行动(Regional Greenhouse Gas Initiative，RGGI)之后，第二个只有电力行业参与的碳市场。

从2017年底宣布启动全国碳市场建设，历经三年左右时间，虽然全国碳市场在制度体系设计和交易系统建设等方面取得了较大进展，但在建设进度上与预期目标仍有比较大的差距。2021年2月，生态环境部主要领导在湖北碳排放权交易中心和上海环境能源交易所调研期间，要求全国碳市场建设尽早实现系统运行，确保6月底前启动上线交易。随着碳达峰、碳中和目标的提出，全国碳市场建设被赋予了新的时代内涵，如何选择建设路径，实现从局部试点到全局决策的平稳过渡，并与其他能源、环境和气候治理体系相适应是全国碳市场建设着重考虑的问题。

电力市场的透明公开也是其重要特点之一。市场交易的信息公开，确保了各个参与方都能够了解市场的供需情况和价格趋势，从而做出更加明智的决策。同时，市场监管部门对市场交易进行监督和管理，保证市场的公平和秩序。电力市场的价格形成和优化调度是市场运行的核心环节。通过市场交易，电力价格会根据供需关系和市场竞争情况进行动态调整。而优化调度则是根据电力生产和消费的实际情况，合理安排电力的输送和分配，确保电力的稳定供应。随着电力市场的不断发展，还可以进一步推动电力体制改革和产业升级。通过市场交易的机制，可以逐步引入更多的市场化机制和竞争机制，推动电力企业改革和优化资源配置。

2.2 电力市场的主要参与方和运行机制

电力市场是一个由多个参与方组成的市场，在这个市场中，发电企业、输电企业、配电企业和用户都是市场的主要参与方。发电企业负责发电，输电企业负责输送电力，配电企业负责分配电力，而用户则是市场的最终消费者。在电力市场中，参与方之间的运行机制是通过市场交易来实现的。发电企业通过发电，根据市场需求来确定电力的售卖价格，并通过市场交易的方式与输电企业和配电企业进行交易，将发出的电力送到用户手中。输电企业和配电企业负责将电力从发电企业处接收，通过输电和配电的方式送达用户手中，同时根据市场需求和用户的用电情况，确定不同用户的用电量和售电价格。通过这种市场交易的方式，电力市场能够保持供需的平衡，实现电力的高效分配。

3 电碳协同的概念和应用

3.1 电碳协同的定义和原理

电碳协同是指在电力市场中将碳排放和电力交易进行协同优化的一种方法。其原理是通过优化电力系统运行和电力市场交易，减少碳排放并提高电力系统的经济性。具体来说，电碳协同可以通过以下几个方面实现：

1. 资源调度优化：电碳协同可以通过优化电力系统中各种能源资源的调度，使得碳排放较高的能源资源更少地被利用，从而减少碳排放。同时，可以合理调度能源资源的使用，提高电力系统的经济性。

2. 电力交易优化：电碳协同还可以通过优化电力市场中的电力交易，使得碳排放较高的电力交易更少地被进行，从而减少碳排放。通过合理分配交易的方式，可以提高电力市场的效率和经济性。

3. 碳排放约束考虑：电碳协同还需要考虑碳排放的约束条件，以确保在优化电力系统运行和电力交易的同时，不会超过一定的碳排放限制。通过设定合理的碳排放限制，可以保证电力系统在减少碳排放的同时，保持足够的供电能力。

电碳协同的原理是通过优化电力系统的运行和电力市场的交易，实现碳排放的减少和电力系统的经济性提高。这一方法在电力市场中的应用案例已经有所出现，并且已经证明可以取得一定的效果。然而，电碳协同的具体应用和效果还需要进一步研究和实践。

3.2 电碳协同在电力市场中的应用案例

电碳协同在电力市场中的应用案例是一个重要的研究领域。通过电碳协同策略，电力市场可以实现电力供应与碳排放的协调，提高电力系统的经济性。

图1 电碳协同概念

《关于做好2023—2025年部分重点行业企业温室气体排放报告与核查工作的通知》，生态环境部作为在用电侧纳入碳市场管控的企业期望能够在核算间接碳排放时，扣除购入绿色电力，降低间接排放量。目前，京津冀、浙江、云南、广东等省份先后开展了绿电交易试点，并为用户提供消费绿色电力凭证。同时，国家和地方政策未明确规定或限制企业的变现方式，导致新能源发电企业可能将对应相同碳减排量的CCER、绿证、绿电卖给不同的企业，导致环境溢价重复计算的问题，也容易造成重复激励，导致盲目投资。

通过建立碳排放交易市场，可以对电力企业的碳排放进行限制和交易。这样一来，企业可以通过降低碳排放来减少成本，或者通过交易购买其他企业的额度来补充碳排放，激励企业减少碳排放并提高电力系统的经济性。通过考虑电力系统的碳排放和成本等因素，可以通过优化发电组合来实现电力供应和碳排放的协调。这样可以最大限度地减少碳排放，同时保证电力供应的可靠性和经济性。通过将电力系统的碳排放和成本等因素纳入考虑，可以制定出合理的能源调度和规划策略，以实现电力供应和碳排放的协调，提高电力系统的经济性。通过电碳协同的应用，可以实现电力供应和碳排放的协调，提高电力系统的经济性。

3.3 电碳协同对电力系统经济性的影响

电碳协同对电力系统经济性的影响是本文的重点内容之一。电碳协同是通过将电力市场与碳市场相互衔接，实现电力系统和碳排放之间的协同作用，以降低碳排放并提高经济效益。在电力市场中，通过电碳协同可以有效地引导电力的生产和消费行为，从而调整电力系统的运行状态，减少碳排放。电碳协同可以优化电力系统的供需匹配，通过合理安排电力生产和消费等操作，降低电力系统的运行成本。电碳协同可以通过交易碳配额和碳排放权，引入市场机制，提高电力市场的竞争性，进而促进电力价格的合理形成。此外，电碳协同还可以通过激励可再生能源的开发和利用，降低化石能源的依赖度，从而降低碳排放并减少环境污染。为了评估电碳协同对电力系统经济性的影响，可以使用电力系统经济性分析方法。这种方法主要包括对电力系统的供需关系、经济效益和环境效益等因素进行综合评估。通过分析这些指标和计算方法，可以得出电碳协同对电力系统经济性的具体影响情况。通过电碳协同，可以提高电力系统的供需匹配性，降低运行成本，促进市场竞争，合理形成电力价格，并减少碳排放和环境污染。

4  电力系统经济性分析方法

4.1 电力系统经济性分析的概述

电力系统经济性分析是指对电力系统的经济性进行评估和分析。在电力系统中，各种资源的配置和利用以及电力市场的运行都与经济性密切相关。因此，通过对电力系统的经济性进行分析，可以评估电力系统的运行效率和资源利用情况，为电力市场的优化调度和经济运行提供参考和决策依据。电力系统经济性分析主要包括成本分析、效益分析、风险分析等内容。成本分析主要是通过对电力系统的各项成本进行评估和分析，包括发电成本、输电成本、配电成本等，以了解电力系统的运行成本和资源利用情况。效益分析主要是对电力系统的运行效益进行评估和分析，包括供电可靠性、供电质量、环境保护等方面。而风险分析主要是对电力系统的运行风险进行评估和分析，包括电力市场的不确定性、电力供应的不稳定性等。通过对电力系统的经济性进行分析，可以为电力市场的优化调度和经济运行提供参考和决策依据。同时，电力系统经济性分析也为电力市场的改革和发展提供重要的指导。

4.2 电力系统经济性分析的指标和计算方法

在电力市场中，电力系统经济性分析是一种重要的方法，用于评估电力系统的经济效益和可行性。该方法是通过对电力系统进行各种经济参数的测算和分析，来评估电力系统的经济效益和可行性。通过对电力市场、用电需求、发电成本以及电力供需平衡等因素的综合分析，可以得到电力系统的经济性评估结果。指标和计算方法是电力系统经济性分析方法中的重要组成部分。通过确定适当的经济性指标，如发电成本、发电效率、供需平衡度等，可以评估电力系统的经济性。计算方法一般是将各项指标进行测算和计算，得到相应的数值结果。通过对真实的电力系统进行经济性分析，可以得到具体的经济性评估结果，并对电力系统的优化和改进提供参考意见。这些案例分析可以帮助决策者和能源专业人士更好地理解和应用电力系统经济性分析方法。电力系统经济性分析方法是电力市场中重要的评估工具，具有广泛的应用前景。通过合理选择指标和计算方法，并结合实际案例进行分析，可以评估电力系统的经济效益和可行性，并为电力市场的运营和发展提供科学依据。

电力系统的经济性分析是评估电力系统运行效益和经济效果的一种方法。为了进行有效的分析，需要选择合适的指标和计算方法。在电力系统经济性分析中，常用的指标包括发电成本、供电可靠性和环境影响等。发电成本是衡量电力系统经济性的重要指标之一，可以通过计算发电厂的燃料成本、运维成本和固定资产折旧等来得到。供电可靠性是衡量供电质量和供电连续性的指标，可以通过计算供电中断时间和供电中断次数得到。环境影响是衡量电力系统对环境的影响程度的指标，可以通过计算二氧化碳排放量和其他污染物排放量来评估。计算方法方面，对于发电成本的计算，可以根据各种不同的燃料和发电技术，结合燃料价格和电力市场价格来进行计算。对于供电可靠性的计算，可以根据供电中断时间和中断次数的统计数据，利用可靠性评估模型进行计算。对于环境影响的计算，可以利用电力系统的数据和排放因子，结合相应的计算模型进行计算。除了上述指标和计算方法，还可以根据具体情况选择其他适当的指标和计算方法，以全面评估电力系统的经济性。通过电力系统经济性分析，可以为电力系统的规划、运行和管理提供参考和决策依据，进一步提高电力系统的效益和经济效果。

4.3 电力系统经济性分析的案例分析

基于SD建模原理，根据《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》对能源供给侧结构性改革作出的要求，非化石能源在一次能源消费中的比重、非化石能源发电量占比、电力系统碳排放总量都是重要考虑因素.人口数量、全社会用电量、国民生产总值的变化会引起电力需求的变化.电力需求决定总发电量；结合装机容量、投资力度、发电消纳水平.也会对新能源发电量起到一定的影响作用.绿证数量与新能源发电量有对应关系，其规模和交易直接造成发电结构的变化，进而影响电力碳排放。当电力碳排放呈增长趋势时，在双碳背景下.国家会对行业减排制定相应的政策措施.搭建图2所示的因果回路图，包括电力需求模块、电力技术模块、发电消纳模块、绿证市场模块以及能源消耗和碳排放模块。

图2 因果回路图

通过引入电力市场交易，我们可以评估不同市场机制对系统成本的影响，以及市场机制是否能够提高系统的经济性。为电力系统的规划和运营提供有价值的参考和决策支持。同时，这些案例分析也可以为其他类似系统的经济性分析提供借鉴和启示。

5 结论

电力市场的发展和运行对于保障电力供应的可靠性和可持续发展至关重要。而电碳协同作为一种模式和理念，在电力市场中的应用可以帮助降低碳排放、提高能源利用效率，并促进可再生能源和清洁能源的发展和应用。通过分析电力市场的定义、特点和参与方，可以看到电力市场是一个充满竞争和协作的环境。电力市场的运行机制和规则的制定，可以影响电力生产和消费的行为，从而影响电力系统的经济性和可持续性。在电碳协同的概念和应用中，我们提到了电碳协同的定义和原理。电碳协同可以通过优化电力生产和消费的结构和调度，实现碳排放的降低和能源的高效利用。在电力市场中，电碳协同的应用案例有很多，例如通过调整电力市场的价格机制和政策措施，推动清洁能源项目的发展和应用。电力系统经济性分析可以通过分析电力生产和消费的成本、效益和风险，评估电力系统的经济性和可持续性。电力市场、电碳协同和电力系统经济性是电力行业发展和可持续发展的重要方向。通过合理规划和管理电力市场，推动电碳协同的应用和实践，以及进行电力系统经济性分析，可以促进电力行业的转型和升级，实现电力供应的高效、低碳和可持续发展。

参考文献

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