用电 1
61
供用电
DISTRIBUTION & UTILIZATION
第39卷 第12期
2022 年 12 月
电动汽车在使用1 kWh电的条件下出行的平均碳
减排量ρev为:
(2)
式中:λi为第i款热销车型销量占总销量的比重。
经计算得出在使用1 kWh电的条件下,每辆电动
汽车的出行平均碳减排量为0.085 804 71 t。
2 多元电碳市场的运行机制
2.1 电力碳强度的时空分析模型
在低碳电力领域,电力系统碳排放量的计算与分
析是基础性工作[19-21]
。现有的宏观分析法可以界定各
个地区的电力系统生产电力所带来的碳成本,却无法
厘清各地在电力交换下因支撑经济发展伴随的碳排放
责任,这将使能源输出地区在低碳发展中处于劣势,
不利于电力系统低碳减排目标的合理分配[22-24]
。传
统的电网平均碳排放因子无法满足精确计量用电侧碳
排放的要求,无法量化电力消费者对碳排放贡献。以
此,本文基于电力潮流追踪的方法,定义分时分区电
力碳强度为单位时间内给定区域的每度电的二氧化碳
含量。分时分区电力碳排放强度的计算模型可以有效
反映不同时间、不同区域的电力碳排放情况,为电力
用户制定基于碳排放强度的电价模型提供依据。
在电力领域,这种基于生产侧的核算方法将火电
厂视为碳排放源,排放责任都计为发电厂及其所在地
区,而实际上电力负荷才是真正的电力消费者和碳排
放的责任承担者,因此,需要从电力消费侧来核算排
放责任,并根据电力系统潮流分析结果来核算碳排放
量。与潮流模型描述功率在网络中的流动相似,碳流
模型用于描述电力系统中维持任一支路潮流的碳排放
所形成的虚拟网络流。本质上,碳流模型实现了碳排
放责任从电力的生产方到消费方的转移。
针对某一区域电网,流入该区域的碳流应该等于
流出该区域的碳流和该区域消耗的碳流之和。类似于
电力系统潮流计算中的功率守恒原理,根据碳流守恒
原理,区域碳流平衡方程可以表示为:
(3)
式中:N
+为与区域n相连的支路中有潮流流入区域n的
所有支路的集合;N −为与区域n相连的支路中有潮流
流出区域n的所有支路的集合;Pi,n,t为在时段t从区域i
流入区域n的有功功率;CIi,t为区域i在时段t的电力碳
强度;PGn,t为区域n在时段t的发电机输出功率;ρGn为
区域n发电机的发电碳强排放因子;Pn,j,t为在时段t从区
域n流入区域 j的有功功率;Pl,n,t为区域n内负荷l在时段
t的有功负荷;Ploss,n,t为区域n在时段t的网损;CIn,t为区
域n在时段t的电力碳强度。
2.2 基于电力碳强度的电价模型
在考虑电力消费者作为碳排放的责任承担者的市场
环境中,碳排放的责任需要从用户测进行核算并体现在
电力消费者的用电价格上。用户侧电力碳排量可通过电
力碳强度与用电量的乘积计算得出,如式(4)所示:
(4)
式中:WLoad,n,t为负荷区域 n在交易周期t中的用电碳排放
总量;PLoad,i,t为与负荷区域
n相连的负荷i在交易周期t中的
用电功率;CIn,t为负荷区域n在交易周期t中的用电碳排放
强度。
假设排放单位二氧化碳所需承担的环境经济成本
因子为α,则该负荷的消费者在交易周期t中需承担经
济成本为αWLoad,n,t,其反映到电价上的价格增量为:
(5)
式中:βn,t为区域n在交易周期t中碳排放的电价增量。
如果负荷区域n在交易周期t中的边际电价为pLMPn,t,
那么基于电力碳强度计算结果的碳排放强度边际电价
pcarbon,n,t模型可以表示为:
(6)
3 电动汽车参与电碳市场模型架构
3.1 电动汽车对电碳市场的影响分析
负荷聚合商电力碳排放强度可以做为电碳关联的
量化分析工具及纽带。对于电动汽车负荷聚合商而
言,电动汽车充放电行为通过核算碳减排量进入碳市
场,从而影响碳强度因子来影响碳排放强度边际电
价。负荷聚合商可以通过精确量化分析,实现参与电
碳市场的收益最大化。
电动汽车在使用电能的同时减少了燃油的碳排放
量,其单位时间内的碳减排量为充电功率与燃油碳排
放因子的乘积。采用用电量法计算区域市场电力碳排
放强度,如式(7)所示:
(7)
式中:CILoad,n,t为负荷区域n在交易周期t中利用发电量法
计算的市场电力碳排放强度;Pev,n,t为电动汽车负荷在
交易周期t中的充电功率;ρev为电动汽车的燃油碳减排
供用电2022年第12期-第二部.indd 61供用电2022年第12期-第二部.indd 61 2022/11/28 下午1:412022/11/28 下午1:41