【论文推荐】东南大学王蓓蓓等：基于配额制的可再生能源电力交易系统动力学仿真

基于配额制的可再生能源电力交易系统动态模拟

杨利兵 1、张廷辉 2、李亚超 2、李小刚 1、吴敏 1、王蓓蓓 2*

（1.国家电网华东分公司；2.东南大学电气工程学院）

本文发表于《全球能源互联网》第五期《电力市场推动可再生能源发展》专题。本文得到国家自然科学基金委和国家电网华东分公司科技项目的资助。

文章介绍

近年来，以风能、光伏为代表的可再生能源消纳问题日益突出。初期采用补贴刺激发展，资金缺口较大，难以持续实施。可再生能源配额制度（RPS）及其配套的绿色证书交易机制（Green，TGC）可以通过市场化手段鼓励可再生能源的有效消费。本文梳理了电力市场与绿证市场之间的资源转移关系，构建了市场主体进行绿证与电力交易的基本框架，构建了各耦合模块的系统动力学模型，并模拟了可再生能源发电企业的参与。中长期电力和绿证市场策略，并分析各市场的交易状况。

研究成果

配额制度下，梳理了中长期可再生能源电力市场、电力现货市场、绿证市场中可再生能源发电企业与售电方之间的价格、供需传导关系。

我们构建了系统动力学模型，包括可再生能源电力中长期合同交易、传统能源中长期合同交易、电力现货交易、绿色证书市场等耦合模块。主要分析了中长期可再生能源发电企业在绿色证书市场电力交易中的作用。

主要内容

本文运用系统动力学方法构建了绿证市场与电力市场互动的机制模型。图1所示为绿证市场与电力市场互动模型的因果循环图。主要包括电力市场模块、绿色证书模块和发电模块三部分。发电商根据单位收益的变化调整现货市场的报价。可再生能源电力中长期合同比例和可再生能源发电企业在现货市场的中标金额分别影响绿证的需求和供给，进而影响绿证和绿证的价格变化。发电商的收入。参与各市场的发电商发电量、绿证交易量、绿证价格等相关因素之间存在明显的因果关系。形成的反馈环是系统动力学模型的直接表示方法。

⬆图1 因果循环图

本文使用PLE软件建立并仿真系统动力学模型。计算示例中，模拟周期设置为100天，现货市场时间步长为1天，中长期合约市场持续时间为30天。

模拟期间，电商期望购买的绿证数量与可再生能源发电商期望出售的绿证数量以及绿证价格的差值如图2所示，交易量绿色证书如图3所示。从图2中的绿线可以看出，绿证的价格在初始阶段变化较大。这是因为，第一天，现货市场上的可再生能源发电机标量为0，这意味着此时绿证市场上没有绿证供应。此时，供给远远小于需求。供需差异达到最大值，导致绿证价格从初始值（150元/张）迅速上涨至最大值（300元/张）。由于第二天绿证价格达到最高，超过了电商的预期购买价格（165元/张），电商将减少绿证的购买。此时，绿色证书的价格远远超过了可再生能源发电机的预期销售价格（144元/台）。因此，发电商会大幅增加供应，导致供大于求，导致绿证价格下跌。后期绿证价格略有波动，但基本稳定在230元/张左右。价格的波动幅度与绿证供需差异成正比。随着模拟天数的增加，绿证供需整体缺口呈现一正一负交叉的趋势，且幅度逐渐减小，体现在绿证价格趋于稳定。

从图3可以看出，除可再生能源发电企业无证交易首日外，绿证实际交易量与绿证价格整体呈负相关：当绿证价格下降时，绿证实际交易量与绿证价格呈负相关。交易量将会增加。。绿证交易量每30天逐步增加。这是由于可再生能源发电商和售电商签订的中长期合同比例下降。为了履行配额义务，售电商必须在绿证市场购买绿证。购买证书的数量将会增加。

⬆图2 绿证价格及供需差异

⬆图3 绿证价格及交易量

当配额比例发生变化时，售电方对可再生能源电力和绿色证书的需求也会随之变化。当配额比例分别调整为12%和16%时，绿证市场的交易价格也将发生变化。如图4所示。从图中可以看出：①三种配额比例下，由于初期绿证供应不足，绿证价格飙升至峰值。配额比例越小，电商企业对绿证的需求就越少，供需差异就越大。，导致绿证价格第二天进一步下跌。 ②三种配额比例下，绿证价格将趋于均衡值，且配额比例越高，均衡值越大。这是因为配额比例越高，电商企业对绿色证书的实际需求就越大，从而抬高证书价格。

⬆图4 不同配额比例下的绿证价格

图5显示了不同配额比例下参与中长期市场和现货+绿证市场的可再生能源发电企业单位出力收入的变化。可以看出，配额比例设置得越高，可再生能源发电商在现货市场和绿证市场上的表现就越好。市场的单位收入越高。这是因为配额比例的提高不会影响传统能源发电机组的报价策略，即不会影响现货电价，但绿证价格会相应上涨（图4），这将使可再生能源发电商在现货发电和绿色发电方面有更多机会。两个证书市场的总收入均有所上升。这为可再生能源发电企业调整中长期合同比例提供了动力。因此，配额比例越高，可再生能源发电企业减少中长期合同比例的幅度就越大，如图6所示。

⬆图5不同配额比例下参与中长期市场和现货+绿证市场的可再生能源发电企业单位发电收入

⬆图6 不同配额比例下可再生能源发电企业签订中长期合同比例变化

模拟结果表明，绿证市场的价格和交易量受供求关系的影响，会出现波动，最终趋于均衡值。现货市场和绿证市场的可再生能源发电机组单位收益高于中长期市场。因此，在中长期合同价格不变的情况下，可再生能源发电企业更倾向于同时参与现货市场和绿证市场，并降低中长期合同比例。这为可再生能源发电企业做出战略调整提供了一定的参考。

随着配额比例的增加，绿证均衡价格上升，有助于增加现货和绿证市场上可再生能源发电商的总收入。然而，对于售电商来说，为了完成配额任务，就要承受更大的资金压力，可能会削弱他们的参与积极性。因此，综上所述，有必要参考绿证均衡价格，将配额比例设定在合理范围内。

本文的引用信息

杨利兵，张廷辉，李亚超，等。基于配额制的可再生能源电力交易系统动态仿真[J]. 全球能源互联网，2020，3(5)：497-507。

杨，张，李，等。权力基础[J]. , 2020, 3(5): 497-507(in )。

关于作者

杨丽兵

高级工程师、硕士

长期从事电力市场及电力交易相关工作。作为骨干人员参与制定了《华东电力市场跨省集中竞价交易规则》和《华东地区跨省发电权交易规则》。熟悉华东电网电力交易组织和规划管理流程，负责华东电网电力交易平台的日常运营，具有丰富的电力交易实践经验。近年来，参与了国家电网公司、华东电网公司多项电力市场交易相关科技项目的研究。多次荣获华东电网公司科技进步奖、国家电网公司优秀管理咨询成果奖。具有丰富的科技项目管理经验。。

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王贝贝

东南大学电气工程学院电力经济技术研究所副所长、博士生导师

入选江苏省六项人才高峰智能电网领域资助计划。江苏省电力市场管理委员会首批专家之一，《电网技术》、《电力需求侧管理》、《IET》等期刊编委。在IEEE on Power等国内外顶级核心期刊上接收或发表论文近90篇，其中SCI收录论文19篇，EI收录论文40余篇。 2篇论文入选中国优质科技期刊（F5000）顶尖学术论文。研究团队的主要研究领域包括电力市场与电力监管、电力需求侧管理与需求响应、电力规划、电力系统节能与经济运行。

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