碳+绿证如何能源匹配？考虑碳交易和绿证交易制度的电力批发市场能源优化程序代码！

前言

近年来，面对日益受到全社会关注的气候变化问题，国外尤其是欧美等发达国家和地区针对电力行业制定了一系列碳减排组合机制。其中，碳排放权交易（以下简称“碳交易”）和绿色电力证书交易（以下简称“绿证交易”）制度组合已经在美国、加拿大、英国、日本以及欧盟等国家和地区的电力行业广泛应用，并对推动地区清洁低碳发展发挥了重要作用。2017年，中国国家发展改革委选择以发电行业为突破口在全国范围内开展碳交易体系建设。同年，国家发展改革委联合财政部、国家能源局启动绿证自愿认购交易制度，并计划适时开展绿证强制约束交易。因此，在碳交易和绿证交易制度双重约束下，管制机构如何合理确定最优碳配额系数和绿证比例组合从而既实现电力行业碳减排目标又确保区域内发电商利益成为摆在管制机构面前亟待解决的重点问题。

碳市场与绿证市场的区别

第一，实现的具体目标有所差异。碳市场是管制机构根据一定的规则，设置不同地区不同行业（或企业）碳配额上限，控排企业根据自身实际排放水平与管制机构分配给企业的碳配额之间差异来决定其在碳市场中的交易策略以履行控排义务，其最终目的是实现区域内碳减排成本的最小化和碳排放总量的控制。而绿证市场主要以电力市场为基础，按照一定的规则对参与市场竞争的电力企业制定约束性的非水可再生能源电力配额指标，并通过绿证交易制度实现配额指标的交易。我国绿证市场建设的主要目的是为了促进清洁能源发展和高效利用，以及降低国家财政资金对可再生能源发展的直接补贴强度。虽然二者具体目的不同，但实际上如果实现绿证市场与电力市场的协调，清洁电力的消纳比例必然会上升，也将间接减少二氧化碳等温室气体排放。

第二，涵盖行业范围及参与主体不同。目前，我国碳市场主要涵盖石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空8个重点排放行业，其参与主体为这些行业中年综合能源消费总量达到1万吨标准煤以上（含）的重点企业。相较碳市场而言，我国绿证市场仅限于电力行业，参与主体中绿证出售方为陆上风电和光伏发电项目（不含分布式光伏项目），购买方主要为各大发电企业、电网企业和售电公司。

第三，碳配额和绿证分配方式不同。我国碳市场建设初期大多数碳交易试点地区采用碳配额免费发放方式，但是广东等少数地区采用免费发放为主，有偿拍卖发放为辅的方式。而在绿证市场中，虽然目前政府主管部门采用绿证自愿认购的方式，但是按照规划会适时启动绿证强制约束交易。在强制约束交易方式下，非水可再生能源发电量配额指标不存在免费分配这一说法，每个发电企业均要求完成政府部门分配给本企业的最低非水可再生能源发电量配额考核指标的义务。

第四，组织模式不同。目前全国各碳交易地区均由国家发展改革委批准成立了相应的省级碳交易机构，独立地承担着本地区碳交易。在全国统一碳市场尚未完全建立的情况下短期内依然会存在多个省级碳市场。而绿证市场自建设之初就被定位为全国统一性的市场，各市场参与主体要求集中在全国绿证认购平台上开展绿证交易。

市场的影响机理

在分析碳交易与绿证交易制度对电力市场影响机理前，首先需要对发电机组参与单一碳市场或绿证市场交易的机理进行分析。其中，在碳市场中管制机构首先设定区域范围内的碳排放总量目标，然后根据总量目标采用基准线法核定不同机组类型不同装机容量发电机组单位发电量的碳排放初始配额。在基准线交易体系下，不同碳排放强度发电机组获得的免费碳配额总量会随着自身发电量的变化而变化。在不考虑发电机组自身发电边际成本的情况下，当发电机组单位发电量的实际碳排放量大于管制机构核定的配额基准线时，该高排放机组需要在碳市场中买入对应自身发电量的碳排放配额，以满足管制机构配额考核要求。相反，当发电机组单位发电量的实际碳排放量小于管制机构核定的碳排放初始配额上限时，该低排放机组可将对应自身电量的富余碳配额在碳市场中售出从而获得一部分收益。

区别于碳市场在绿证市场中管制机构首先按照一定的规则核定出区域内不同类型发电机组需承担的非水可再生能源发电量指标配额比例。由于火电机组发出的电全部为火电，因此为了满足自身非水可再生能源配额指标考核要求，火电机组需在可再生能源发电项目信息管理平台上购买数量为非水可再生能源发电量指标配额比例乘以自身实际发电量相对应的绿证。相反，可再生能源发电商发出的全部为非水可再生能源电量，因此其可以将数量为（1-非水可再生能源发电量指标配额比例）乘以自身实际发电量的绿证在可再生能源发电项目信息管理平台上售出从而获得一部分收益。

但是，在发电行业同时实施碳交易和绿证交易制度后，不同类型发电机组既要参与电力市场交易，同时还要考虑管制机构对碳配额系数和绿证比例的分配方案。因此，在三个市场相互作用下，区域范围内不同类型发电机组需要根据管制机构对碳市场和绿证市场的具体方案、自身机组发电类型、自身及其他发电机组的发电成本、碳排放强度等因素进行综合决策。下图显示了碳交易和绿证交易制度对电力市场不同类型发电机组的影响机理。

程序介绍

电力行业参与碳交易与绿证交易是解决电力生产负外部性的有效市场化手段。近年来，国家发展改革委先后在电力行业推行碳交易和绿证交易制度以期达到碳减排目标。在分析碳市场和绿证市场区别及对电力批发市场影响机理的基础上，构建了考虑碳交易和绿证交易制度的电力批发市场能源优化模型并进行数值仿真分析，碳交易与绿证交易制度协调对于优化电源结构、促进电力行业碳减排具有积极作用；在管制机构既定碳排放总量目标下存在一个满足各发电商总利润最大化的最优碳配额和绿证比例组合。。程序中算例丰富，注释清晰，干货满满，创新性和可扩展性很高，足以撑起一篇高水平论文！下面对程序做简要介绍！

程序适用平台：Matlab+Yalmip+Cplex

程序结果

部分程序

%% 模型参数(碳配额基准系数和绿证比例系数均为优化变量，采用二进制展开法+大M法线性化，采用matlab+cplex求解）
para_PG1=[0.076,23.588,0];%火电1发电成本系​数
para_PG2=[0.076,23.588,0];%火电2发电成本系数​
para_PG3=[0.1085,45.889,0];%风电发电成本系数​
ra_emis=[0.78,0.825];%火电1、2碳排放基准系数，t/MWh
N_rabase=10; %线性化处理分段数-碳​
N_raG=10; %线性化处理分段数-绿证​
ra_bamin=0;  %碳配额基准系数下限​ra_bamax=1.2;  %碳配额基准系数上限
ra_Gmin=0;  %绿证比例系数下限​ra_Gmax=1;  %绿证比例系数上限
del_PGc=(ra_bamax-ra_bamin)*2^-N_rabase;%碳配额基准系数分段步长
del_G=(ra_Gmax-ra_Gmin)*2^-N_raG;%绿证比例系数分段步长
M=2e3;  %大M法数​
%% 定义优化变量
PG=sdpvar(1,3);%发电机组电量（1、2为火电机组，3为可再生能源发电机组）
ra_baseline=sdpvar(N_rabase+1,1);​ra_G=sdpvar(N_raG+1,1);
yc_base=binvar(N_rabase+1,1);%碳交易状态变量​
yG_base=binvar(N_raG+1,1);%绿证​交易状态变量
Pc_base=sdpvar(N_rabase+1,1);%碳配额基准系数分段0-1变量与火电机组出力乘积项​
PG_base=sdpvar(N_raG+1,1);%绿证比例系数分段0-1变量与火电机组出力乘积项​
PWG_base=sdpvar(N_raG+1,1);%绿证比例系数分段0-1变量与风电机组出力乘积项​
% PGc=sdpvar(2,N_rabase);​% q_co2=sdpvar(1,2);%火电1、2机组碳交易量

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