融合碳交易的电力市场交易机制及交易模式思考

刘思宇 肖 雅 陈经纬 欧阳蔚琦 高莉红

（国网湖北省电力有限公司营销服务中心（ 计量中心） ）

0 引言

随着我国双碳的推进， 碳市场建设水平得到了提升， 电力系统自身的安全性会面临挑战。在碳电市场中不同类型电力市场的主体市场行为与碳排放权释放对应主体的碳权配额量之间缺少对应关系， 这使双碳的实现受到影响。应结合电力市场的情况及碳交易的特点来优化交易机制， 采用恰当的交易模式， 使双碳目标的实现得到支持， 为电力市场的稳定发展提供保障， 可使碳排放权交易的进行更符合实际情况， 为我国的发展提供良好的条件。因此， 应对电力市场交易进行全面优化， 使其发挥出有效的作用。

1 碳排放权交易概述

碳排放权交易源于《京都议定书》， 其中将二氧化碳权划分为了商品对象， 也就是开展关于二氧化碳权的交易。在碳交易市场中应由政府将减排目标明确，在一级市场中将初始排放权分配给相应的企业， 之后企业可对其进行自由交易[1］。根据一般情况来看， 减排成本低的企业可进行减排， 之后将多余的排放权卖给需求大的企业， 比如减排成本高的企业， 使其得到益处， 相反， 减排成本高的企业应购买碳排放权， 可符合相应的标准要求， 以达到减排的目的。

2 “碳交易”类型

在碳交易市场中涉及了以下两种产品， 第一是政府分配的碳排放配额， 第二是国家核证自愿减排量。需要将减排目标确定， 之后转化为配额， 再分配给企业等， 企业排放的量小于分配的配额时， 企业能够进行交易， 以达到控排的要求。核证资源减排量是国家核证自愿减排量， 需要通过对温室气体的减排情况的验证， 并且将自愿减排交易注册登记的减排量确定，其交易是企业向碳抵消活动中的企业进行核证量购买的过程， 该方式可使自身的碳排量得以抵消， 从而实现控排的目标， 并且满足市场的需求。

3 融合碳交易的电力市场模式及交易机制设计

根据碳排放交易体系建立的特点来看， 应以交易机制为基础， 将碳交易市场体系与电力市场体系之间结合起来， 对用户电力消费的能量属性及碳属性进行统筹， 建立“能量+碳”电力商品， 形成融合碳交易电力市场机制体系。在碳电市场中关联模式包括了直接单向关联、 直接双向关联、 间接关联。为了使碳电市场得到推进， 应以直接双向关联为基础， 形成融合碳交易电力市场交易机制。通过将碳属性指标融合， 建立相应的体系， 可使用户的能源使用需求得到满足，同时可使碳属性消费减少， 推动用户在交易中购买绿电。

3.1 融合碳交易的电力市场运行模式

在融合碳交易电力市场中， 交易流程包括了以下内容。第一是建立交易系统， 可将电力市场交易系统作为基础来设置融合碳排放权相关交易参数， 使其具有碳属性， 系统数据交互可使系统的运行获得相应的条件， 也可使交易市场中获得相应的发电及用户模型， 结合模型的情况进行分析， 可获得相应的依据[2］。第二是交易发布申报， 在交易过程中买方需要发布交易的需求， 卖方可结合实际需求来进行申报。市场主体可在交易系统中发布及申报电力交易信息， 当截止之后碳排放权市场可结合电力发布申报信息来进行预核发， 并且将碳权对应起来， 使其反馈到市场之中，为主体提供相应的参考信息。在该过程中当碳排放的配额不足， 市场可在交易之后进行电量交易申报， 使整个过程能够顺利地进行。第三是交易出清， 在发布申报截止后， 交易出清信息传输给碳排放权市场， 市场可结合各主体的电力中标数据， 根据新能源碳权核发及火电配额碳权机制将市场主体的碳排放权量反馈给电力交易系统对应的电力出清的碳权锁定量， 之后市场根据配额机制来出清交易成交买卖双方的中标电量及电价， 确定碳排放权量。第四是交易偏差处理，在交易中受到偏差的影响会带来不均衡电量问题， 备用市场或者弹性符合调度来消除发电及用电的不平衡量， 使实际执行的不平衡量传送到碳排放权市场中[3］。市场可根据碳排放权核发及配额机制来对出清的电力交易市场主体的碳排放权量进行修正， 并且将出清的碳排放量反馈给电力市场并且开展交易。第五是交易结算， 电力交易执行信息应根据交易结算规则确定市场费用， 按照碳排放权市场规则反馈电力市场主体的核发及配额碳排放权量， 使市场的交易获得相应的支持。

3.2 融合碳交易的电力市场交易机制

3.2.1 碳权市场主体交易碳权配置机制

碳电交易市场中光伏电站及火电厂的碳权配额及核发机制参考相应的文件及双碳目标来进行碳权的配制， 在申报及发布、 出清过程中碳权核发及配额应根据交易中标的出清电量， 可根据全量核发新能源中标电量对应的碳权及配额火电中标电量对应碳权来实施。应根据负荷侧市场主体响应新能源出力和负荷用电波动的碳权核发及配额原则进行交易。

3.2.2 碳电市场交易机制

在双碳目标推进下， 传统火电服务难以满足市场发展需求， 其作用达不到相应的要求， 应借助环保的备用容量平抑新能源发电和负荷用电的波动。在电力市场的深入过程中电力双边交易方式及弹性负荷调度受到了重视。可借助双边交易方式来进行市场主体间碳电交易， 使负荷侧电力用户纳入到市场范畴之内。应结合碳权市场的碳权核发及配额机制来对出清过程中国的电力市场主体预核发及配额碳权量进行锁定， 根据电力交易的执行情况修正执行电量及核发、 配额的碳权量[4］。通过对电力交易电量及市场主体的碳权量的锁定， 结合出清的电力交易中标信息来明确交易市场主体的电力交易量价， 并且根据锁定碳权量及历史碳权交易供需来确定碳权市场的价值。可向负荷侧电力用户开放市场， 使电力用户参与不平衡电量的消纳， 核减新能源核发量， 将对应碳权核发给响应不平衡电量的市场主体， 获得碳电的市场主体可参与碳权市场， 将碳权销售给火电机组， 火电市场主体可根据碳排放量申报发电许可， 并且参与电力交易。

3.2.3 碳电市场交易出清模型

在电力负荷智能化发展下， 可调控负荷弹性功率会随电力新能源装机、 负荷容量呈正相关关系， 为平抑新能源出力波动提供相应的途径。响应新能源出力波动的负荷功率调节不会产生多余的二氧化碳， 为双碳的目标的实现提供了支持。可将负荷侧电力用户响应电力供需不平衡量考虑在内， 对参与市场获得碳权量的主体进行市场机制优化。

4 区块链交易机制设计

4.1 碳权区块链系统架构设计

为了满足碳权交易业务隔离及数据查询等需求，可根据区块链体系分析， 可采用跨栏服务脚本的方式来推动业务之间的交互， 在交易过程中需要对业务进行明确划分， 分别建立碳排放权交易业务及价值转移业务， 并且区块链明确， 市场中的主体可进行相互交易， 还可进行交易申报、 匹配及出清等相关活动的数据处理[5］。通过对市场主体特点的分析， 其中包括了多个节点， 比如发电厂、 用户及监管机构， 负责监管的机构应对交易过程中的相关数据进行存储， 以获得相应的依据。金融链自身可使用跨链服务来获取所需的数据， 了解相应节点的信息情况， 并且进行价值转移， 还可将金融机构节点建立。机构应从中提供给发电场及用户相应的货币兑换服务， 市场中的主链应提供不同的服务， 比如交互服务等， 以保证业务的灵活性， 使数据的交互发挥出有效的作用， 实现服务的目标。

4.2 碳权区块链交易应用流程设计

4.2.1 区块链碳权应用系统设计

区块链技术的应用可使碳权交易顺利开展， 通过建立不同的层次来满足交易的需求， 可建立服务层，并且将交易前端界面设置明确， 包括主体界面、 监管主体界面及金融主体界面， 为交易及其他功能的实现提供支持。在服务层中包括账户管理及区块链管理等模块， 能够开展各项业务， 比如设计及改造等， 使业务能够顺利地运行， 为其管理带来了良好的条件， 也可使交易的进行具有一体化特点。

4.2.2 链上主体节点创建

市场主体参与联盟链的碳权交易时， 需要完成注册及授权， 在该过程中市场主体可根据节点类型来提交注册信息， 对应类型组织证书颁发机构节点进行注册信息认证。市场主体信息可实现统一管理， 并且采用链码和加密算法来生成唯一标识的身份字符串， 分配公钥及私钥。公钥进行公开， 私钥需要进行本地存储。

4.2.3 碳权交易与结算过程

在二氧化碳排放的影响下， 需要对碳排放进行有效控制， 根据电碳交易的情况分析， 需要将市场作为重要的辅助手段， 以达到减排的目的。交易开展前，需要模拟不平衡电量的碳权偏差情况， 将市场供需明确， 并且确定预测市场价值[6］。供电市场的主体需要对成本进行评估分析， 并且使用户对电量不平衡情况进行反馈。在配额划分过程中应根据相应的文件及匹配结果来进行， 结合偏差的电量情况来进行出清， 还需对市场中主体的碳权收支进行核算， 以实现对市场主体的碳权额度出清目标。主体应在交易中借助前端获取额度， 并且判断是否参与到交易之中， 在不参与交易的情况下， 应使碳权不平衡量清零， 根据市场的价格来实施考核， 余额碳权可根据市场的价格来进行费用补贴。在该过程中主体应结合实际需求来进行交易量填报， 并且将价格预估好， 之后将信息提交。在申报信息进入到了合约机制的业务渠道后， 可由选择出的共识节点， 按照交易智能合约算法来进行碳权申报信息迭代匹配。应注意将迭代次数限制明确， 并且将交易匹配时间上限约束明确， 在该匹配时间之内，匹配失败的碳权交易申报信息可返回给市场， 并且由主体来对申报信息进行修改处理。在匹配达到了限制次数后， 应结合上次的机制来进行出清， 并且将结果返回到市场主体中[7］。在交易匹配成功之后， 市场主体应将出清结果返回， 并且采用分布式广播存储的方式来处理。当主体获取了相应的信息后， 后台系统可进行匹配数据的智能化计算， 获得相应的交易费用，将其返回给用户应用前端， 在信息反馈到前端后可开始进行计时， 直到程序停止， 完成支付的流程， 可根据交易的情况来自动地执行相应的程序， 顺利地完成交易的整个过程。

5 结束语

在我国的碳电交易市场中， 碳权交易作为一种重要的手段， 可为减排提供有效的支持。应对电力市场交易机制进行改善， 使其满足实际的发展需求， 可使电力能源的交易及碳排放控制得到支持。可根据双碳的发展需求来进行融合碳交易的电力市场运行模式及电力市场交易机制设计， 并且结合区块链技术来进行碳权区块链系统架构设计， 改善碳权区块链交易应用流程， 使其发挥出有效的作用， 可为我国的碳排放的控制带来保障， 同时为电力市场提供良好的条件。通过对交易体系的优化， 可促进我国碳电市场的快速发展。