一种虚拟电厂碳减排贡献分配方法及装置与流程

本发明涉及碳排放贡献分配，尤其涉及一种虚拟电厂碳减排贡献分配方法及装置。

背景技术：

1、目前，随着新型电力系统建设的深入推进和虚拟电厂技术的规模化发展，分布式光伏、储能系统、可控负荷、充电设施等多类型资源逐步接入电网调度体系。虚拟电厂通过聚合分散的分布式资源，能够在削峰填谷、负荷调节、新能源消纳和辅助服务中发挥重要作用。准确衡量虚拟电厂每一次响应行为对电网碳排放的实际影响，并将减排贡献公平合理地分配至内部各分布式资源，是实现虚拟电厂参与碳市场交易和需求响应激励机制有效运转的重要基础。

2、现有的虚拟电厂响应贡献评估方法多以响应功率、响应电量或调度指令完成率作为主要依据，按照各资源的出力比例或电量比例进行贡献分配。由于电网中不同节点和不同时段的电力来源结构不同，其单位电量隐含的碳排放强度存在明显差异，仅按电量比例分配会造成“同功不同碳”场景下的贡献误判；并且不同资源在响应速度、持续能力、执行偏差和节点碳势方面存在显著差异，仅按实际调节量分配无法体现响应质量和边际减排效应的差异。

技术实现思路

1、本发明提供了一种虚拟电厂碳减排贡献分配方法及装置，以提高虚拟电厂碳减排贡献分配的可靠性和准确性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种虚拟电厂碳减排贡献分配方法，包括：

3、获取虚拟电厂响应前的第一运行数据，并基于所述第一运行数据计算各个节点的第一节点碳势和第一负荷碳流率，生成第一碳排放流分布；

4、获取所述虚拟电厂响应后的第二运行数据，基于所述第二运行数据计算第二碳排放流分布；

5、基于所述第一碳排放流分布和第二碳排放流分布计算总负荷碳流率差值，并基于所述总负荷碳流率差值计算碳减排贡献初值；

6、统计虚拟电厂的响应时间、响应偏差和碳势灵敏度，基于所述响应时间、响应偏差和碳势灵敏度计算修正系数，并基于所述修正系数对所述碳减排贡献初值进行修正，获得有效碳减排贡献量；

7、基于各个分布式资源的调节量、所在节点的第一节点碳势及各个分布式资源的响应质量，将所述有效碳减排贡献量分配至各个分布式资源，获得各个分布式资源对应的碳减排贡献量。

8、本发明通过获取虚拟电厂响应前后的运行数据分别计算响应前后的碳排放流分布，使得虚拟电厂的每一次响应行为都能够被置于电网实际的碳流物理场中进行度量，由于碳排放流分布反映了各节点碳势和负荷碳流率的真实空间分布，因此基于响应前后两套碳排放流分布计算得到的碳减排贡献初值能够避免仅按响应电量或功率比例分配所产生的物理价值误判。在此基础上，本发明进一步引入响应时间、响应偏差和碳势灵敏度进行修正系数计算，从而对贡献初值进行修正，使得响应速度快、执行精度高且作用于高碳势区域的响应行为能够获得更高的贡献评价，从而将响应质量差异有机地融入贡献度量过程。同时，本发明在分配环节同时考虑各分布式资源的调节量、所在节点的碳势水平及个体响应质量，使不同类型资源在调节能力、空间位置和执行表现上的差异均能在最终分配结果中得到公平体现，使得虚拟电厂碳减排贡献的计量具备明确的电网物理基础，分配结果能够真实反映各资源的边际减排价值，从而显著提高虚拟电厂碳减排贡献分配的可靠性和准确性。

9、进一步的，所述获取虚拟电厂响应前的第一运行数据，并基于所述第一运行数据计算各个节点的第一节点碳势和第一负荷碳流率，生成第一碳排放流分布，包括：

10、获取响应前电网的第一运行数据，所述第一运行数据包括拓扑结构、第一支路有功潮流、各个发电机组的第一有功出力、各个发电机组的碳排放强度以及各个节点的第一负荷功率；

11、基于各个发电机组的第一有功出力及其对应的碳排放强度，计算各个发电机组向电网注入的第一碳流率；

12、基于所述拓扑结构、各个发电机组向电网注入的第一碳流率、第一支路有功潮流计算各个节点的第一节点碳势；

13、根据各个节点的第一负荷功率和第一节点碳势，计算各个节点的第一负荷碳流率；

14、基于所有节点的所述第一节点碳势和所述第一负荷碳流率生成所述第一碳排放流分布。

15、本发明通过获取响应前电网的拓扑结构、第一支路有功潮流、各发电机组的第一有功出力及其对应的碳排放强度以及各节点的第一负荷功率，基于各发电机组的出力与其碳排放强度的对应关系计算各发电机组向电网注入的第一碳流率，从而将发电侧的碳排放属性以碳流率的形式映射至电网功率注入端。在此基础上，利用拓扑结构、各发电机组注入的第一碳流率和第一支路有功潮流计算各节点的第一节点碳势，使每个节点的碳势均基于上游碳流注入和本地发电碳流注入共同确定，避免了采用统一碳排放因子所导致的空间差异忽略问题。进一步根据各节点的第一负荷功率和第一节点碳势计算各节点的第一负荷碳流率，从而将节点碳势转化为负荷侧的实际碳排放责任，为后续响应前后碳排放流对比提供了节点级精细度的基态数据基础。

16、进一步的，所述基于所述拓扑结构、各个发电机组向电网注入的碳流率、支路有功潮流计算各个节点的第一节点碳势，包括：

17、以各个发电机组向电网注入的碳流率为起始碳流来源，沿支路有功潮流的流动方向，将所述碳流率按照预设的功率分配比例逐级传递至电网的各条支路和各个节点；

18、对于每个节点，基于流入所述节点的所有碳流率之和以及流入所述节点的总有功功率计算所述节点的第一节点碳势。

19、本发明以各发电机组向电网注入的碳流率为起始碳流来源，沿支路有功潮流的流动方向将碳流率按照功率分配比例逐级传递至电网的各条支路和各个节点，使电网中各股有功功率所携带的碳流按照其实际流动路径进行分摊而非采用统计平均方式分配碳责任。在此基础上对于每个节点，基于流入该节点的所有碳流率和流入该节点的总有功功率计算该节点的节点碳势，使该节点的单位电量碳势准确反映了流入该节点的碳流加权平均结果。这种基于功率比例分配的逐级传递方式完整保留了碳流随潮流分布动态迁移的特性，使得节点碳势能够灵敏响应电网运行方式的变化，为后续响应前后的碳流差值计算提供了准确且具备物理一致性的节点碳势输入。

20、进一步的，所述获取所述虚拟电厂响应后的第二运行数据，基于所述第二运行数据计算第二碳排放流分布，包括：

21、获取响应后电网的第二运行数据，所述第二运行数据包括拓扑结构、第二支路有功潮流、各个发电机组的第二有功出力、各个发电机组的碳排放强度以及各个节点的第二负荷功率；

22、基于各个发电机组的第二有功出力及其对应的碳排放强度，计算各个发电机组向电网注入的第二碳流率；

23、基于所述拓扑结构、各个发电机组向电网注入的第二碳流率、第二支路有功潮流计算各个节点的第二节点碳势；

24、根据各个节点的第二负荷功率和第二节点碳势，计算各个节点的第二负荷碳流率；

25、基于所有节点的所述第二节点碳势和所述第二负荷碳流率生成所述第二碳排放流分布。

26、本发明在虚拟电厂完成响应后获取响应后电网的拓扑结构、第二支路有功潮流、各发电机组的第二有功出力及其对应的碳排放强度以及各节点的第二负荷功率后，计算各发电机组注入的第二碳流率、各节点的第二节点碳势和各节点的第二负荷碳流率，进而生成第二碳排放流分布。由于响应前和响应后采用了统一的碳流追踪方式和相同的计算规则，两次计算结果之间的差异仅来源于虚拟电厂响应行为所引发的电网运行状态变化，使得响应前后碳流分布的对比具备了良好的归因一致性。同时响应后的潮流数据中自然蕴含了虚拟电厂响应行为对电网碳流全局分布的影响，使后续的减排贡献计算具备了完整的物理因果链条。

27、进一步的，所述基于所述第一碳排放流分布和第二碳排放流分布计算总负荷碳流率差值，并基于所述总负荷碳流率差值计算碳减排贡献初值，包括：

28、基于所述第一碳排放流分布获取各个节点的第一负荷碳流率，并基于对所有节点的第一负荷碳流率进行求和，获得响应前负荷碳流率；

29、基于所述第二碳排放流分布获取各个节点的第二负荷碳流率，并基于对所有节点的第二负荷碳流率进行求和，获得响应后负荷碳流率；

30、计算所述响应前负荷碳流率和所述响应后负荷碳流率之间的负荷碳流率差值；

31、基于所述虚拟电厂的响应时长和所述负荷碳流率差值计算所述碳减排贡献初值。

32、本发明通过对所有节点的第一负荷碳流率求和获得响应前系统总负荷碳流率，通过对所有节点的第二负荷碳流率求和获得响应后系统总负荷碳流率，将两者相减得到负荷碳流率差值，该差值直接度量了虚拟电厂响应行为使电网负荷侧总碳排放责任发生的净变化量。在此基础上结合响应时长对该差值进行时间维度上的累积，得到响应事件全过程中虚拟电厂为电网带来的碳减排总量初值。由于系统总负荷碳流率的降低意味着电网整体碳排放压力的真实下降，这种基于全局负荷碳流率变化计算贡献初值的方式使虚拟电厂的减排贡献具备了以全网碳流变化为基准的宏观验证依据。

33、进一步的，所述统计虚拟电厂的响应时间、响应偏差和碳势灵敏度，基于所述响应时间、响应偏差和碳势灵敏度计算修正系数，并基于所述修正系数对所述碳减排贡献初值进行修正，获得有效碳减排贡献量，包括：

34、统计所述虚拟电厂的响应时间，基于所述响应时间计算响应时间修正参数；

35、获取所述虚拟电厂的调度指令功率曲线和实际响应功率曲线，基于所述调度指令功率曲线和实际响应功率曲线计算响应偏差，并根据所述响应偏差计算响应可靠性修正系数；

36、统计所述虚拟电厂的并网点的节点碳势变化量，基于所述节点碳势变化量结合总响应功率计算碳势灵敏度，并基于所述碳势灵敏度和预设区域最大碳势灵敏度的比值，计算碳势灵敏度修正系数；

37、基于所述响应时间修正系数、响应可靠性修正系数和碳势灵敏度修正系数对所述碳减排贡献初值进行修正，获得有效碳减排贡献量。

38、本发明分别从响应时间、响应偏差和碳势灵敏度三个维度构造修正参数，首先基于响应时间计算响应时间修正参数以评价虚拟电厂应对调度指令的及时性；基于调度指令功率曲线与实际响应功率曲线之间的偏差计算响应可靠性修正系数，以评价虚拟电厂的执行精度；基于并网点节点碳势变化量结合总响应功率计算碳势灵敏度，并基于碳势灵敏度与预设区域最大碳势灵敏度的比值计算碳势灵敏度修正系数，以评价响应行为对电网碳势的实际影响程度。三个修正参数分别覆盖了虚拟电厂响应的效率特性、精度特性和碳减排效果特性，将三个修正系数共同作用于贡献初值后，响应速度快、执行偏差小且碳势灵敏度高的响应行为能够获得更高的有效贡献量，而响应迟滞、偏差大或碳势灵敏度低的响应行为则被合理折减，使得最终的有效贡献量能够真实反映虚拟电厂响应行为的综合价值。

39、进一步的，所述基于所述响应时间修正系数、响应可靠性修正系数和碳势灵敏度修正系数对所述碳减排贡献初值进行修正，获得有效碳减排贡献量，包括：

40、基于预设权重对所述响应时间修正系数、响应可靠性修正系数和碳势灵敏度修正系数进行加权求和，获得综合修正系数；

41、基于所述碳减排贡献初值与所述综合修正系数的乘积确定所述有效碳减排贡献量。

42、本发明通过预设权重对响应时间修正系数、响应可靠性修正系数和碳势灵敏度修正系数进行加权求和得到综合修正系数，通过权重配置可以灵活调整各维度在综合评价中的影响程度，适应不同应用场景的评价侧重需求。在此基础上将碳减排贡献初值与综合修正系数相乘确定有效碳减排贡献量，使每一次响应事件最终获得的有效贡献量均与其综合响应质量呈正向关联，为后续内部资源的贡献分配提供了经过质量筛选和价值修正的合理分配基数。

43、进一步的，所述响应时间包括响应指令下发时间、实际开始响应时间、调度要求响应时长和实际持续响应时长；所述统计所述虚拟电厂的响应时间，基于所述响应时间计算响应时间修正参数，包括：

44、计算所述响应指令下发时间与所述实际开始响应时间的时间差值，基于所述时间差值和所述调度要求响应时长的占比，计算响应速度修正值；

45、基于所述实际持续响应时长相对所述调度要求响应时长的占比，计算响应持续修正值；

46、对所述响应速度修正值与所述响应持续修正值加权求和，得到响应时间修正参数。

47、本发明基于响应指令下发时间与实际开始响应时间的时间差值相对于调度要求响应时长的占比计算响应速度修正值，该值直接反映了虚拟电厂对调度指令的响应敏捷程度；基于实际持续响应时长相对调度要求响应时长的占比计算响应持续修正值，该值反映了虚拟电厂的响应保持能力。将上述两个修正值加权求和得到响应时间修正参数后，响应时间修正参数能够同时评价响应敏捷性和响应持久性两个时效性要素，有效区分了快速响应但中途退出与稳定持续完成响应两种不同的响应质量。

48、进一步的，所述基于各个分布式资源的调节量、所在节点的第一节点碳势及各个分布式资源的响应质量，将所述有效碳减排贡献量分配至各个分布式资源，获得各个分布式资源对应的碳减排贡献量，包括：

49、根据各个分布式资源的资源类型、调节方向和调节量，确定各个分布式资源的有效减排调节量；

50、根据各个分布式资源的有效减排调节量、所在节点的第一节点碳势和响应时长，计算各个分布式资源的基础贡献值，并对所有分布式资源的基础贡献值累加，得到基础贡献总值；

51、基于各个分布式资源的个体响应时间、个体执行偏差和所在节点的节点碳势水平，对各个分布式资源的基础贡献值和所述基础贡献总值进行修正，获得各个分布式资源的修正贡献值和分布式资源的修正贡献总值；

52、基于各个分布式资源的修正贡献值和分布式资源的修正贡献总值之间的比例，确定各个分布式资源的分配权重；

53、基于所述分配权重对所述有效碳减排贡献量进行分配，获得各个分布式资源对应的碳减排贡献量。

54、本发明首先根据各分布式资源的资源类型、调节方向和调节量确定各资源的有效减排调节量，并通过将有效减排调节量、所在节点碳势和响应时长相乘得到各资源的基础贡献值并累加得到基础贡献总值，使调节量大且位于高碳势节点的资源获得更高的基础贡献。在此基础上进一步引入各资源的个体响应时间、个体执行偏差和所在节点的节点碳势水平对基础贡献值和基础贡献总值进行修正，获得各资源的修正贡献值和修正贡献总值，使响应及时、执行准确且处于高碳势区域的资源在分配中获得额外增益。最终基于各资源的修正贡献值在修正贡献总值中的比例确定分配权重并据此对有效碳减排贡献量进行分配，使得各资源最终分得的贡献量既反映了其实际物理调节贡献，又体现了其在响应质量和减排边际价值上的差异，避免了单一按照电量或功率分配所导致的激励偏差。

55、第二方面，本发明提供了一种虚拟电厂碳减排贡献分配装置，包括：第一碳排放流分布计算模块、第二碳排放流分布计算模块、碳减排贡献初值计算模块、修正模块和分配模块；

56、所述第一碳排放流分布计算模块，用于获取虚拟电厂响应前的第一运行数据，并基于所述第一运行数据计算各个节点的第一节点碳势和第一负荷碳流率，生成第一碳排放流分布；

57、所述第二碳排放流分布计算模块，用于获取所述虚拟电厂响应后的第二运行数据，基于所述第二运行数据计算第二碳排放流分布；

58、所述碳减排贡献初值计算模块，用于基于所述第一碳排放流分布和第二碳排放流分布计算总负荷碳流率差值，并基于所述总负荷碳流率差值计算碳减排贡献初值；

59、所述修正模块，用于统计虚拟电厂的响应时间、响应偏差和碳势灵敏度，基于所述响应时间、响应偏差和碳势灵敏度计算修正系数，并基于所述修正系数对所述碳减排贡献初值进行修正，获得有效碳减排贡献量；

60、所述分配模块，用于基于各个分布式资源的调节量、所在节点的第一节点碳势及各个分布式资源的响应质量，将所述有效碳减排贡献量分配至各个分布式资源，获得各个分布式资源对应的碳减排贡献量。