Page 101 - 《中国电力》2026年第4期

翁格平等：考虑碳排放影响的长期发电投资决策方法 2026 年第 4 期

Gen 与者标签。
q （10）
g,y,t ≤c g,y A AF,g,y,t , ∀y,t,g ∈ Θ g,i
目标函数式（17）中的第 项代表在完全竞
∑( Gen ) 1
q g,y,t D t ≤c g,y F CF,g,y , ∀y,g ∈ Θ g,i （11） 争环境下获得的收入，第 项表示发电的可变成
t 2
本，第 3 项表示新投资的年度容量成本。仅由这
发电机组的最小输出约束为
3 部分构成的最大化问题将与完全博弈解重合，
Gen min
q ≥Q （12）
g,y,t g,y,t , ∀y,g ∈ Θ g,i
类似于典型的社会效益最大化问题 [31-33] 。目标函
式中： Q min 为发电机组 g 的最小发电量。 数第 项将目标函数与典型的社会效益最大化模
g,y,t 4
各节点和时段的价格上限约束为 型区分开来，可将其视为由于寡头竞争和参与者
 
 ∑  的博弈行为所导致社会效益的“减少” [34] 。因此，
  Firm   cap
¯

A y,t − B y,t q + ¯ q Firm  ≤P y,t , ∀y,t （13）

 i,y,t

 j,y,t   在所提出模型中对 2 种类型的参与者进行建模：
j,i
完全竞争型和战略型。战略型参与者在参与市场
式中： P ¯ cap 为 t 时的电价上限。
y,t
特定变量的非负性约束为 竞争的同时还进行容量投资，其包括目标函数的
所有项 [35] ；而完全竞争型参与者只考虑市场竞争，
inv
q Gen ,q Firm ,c g,y ,c ,a ac,g,y ≥0 （14） 不考虑容量扩展成本，因此仅包含目标函数的前
g,y,t
g,y
i,y,t
碳排放约束为 两项。
∑ ( Gen ) 式（18）对系统总供应量进行约束，式（19）~
¯
q g,y,t D t E EF,g ≤E y , ∀y （15）
g∈Θ g,i ,t （20）则对实时价格进行定义，式（21）则是对
∑ ( ( )) 变量非负性进行约束，即
Gen
q D t E EF,g − E ∗ ≤0, ∀y （16）
g,y,t ∑
g∈Θ g,i ,t q Firm = d y,t , ∀y,t （18）
i,y,t
i
式 中 ： E 为 碳 排 放 政 策 标 准 ； ¯ 为 y 年 排 放 限
∗
E y
额； E EF,g 为发电机组 g 的碳排放系数。 p y,t = A y,t + B y,t d y,t , ∀y,t （19）
所提出的方法纯粹基于博弈论模型，只考虑 P y,t ≤P ¯ cap , ∀y,t （20）
y,t
日前市场，忽略了实时电力平衡问题 [26-27] 。然而
inv
q Gen ,q Firm ,d y,t ,c g,y ,c ,a ac,g,y ,P y,t ≥0 （21）
g,y,t
g,y
以可再生能源为主的系统中的电力平衡是另一个 i,y,t
技术和经济挑战，将实时电力平衡纳入模型超出
了长期规划研究范围 [28-30] 。 2 案例验证

1.2.2 集中优化
在 本 文 中 ， 考 虑 所 提 出 模 型 的 数 学 性 质 [19] ， 2.1 算例概况
参 与 者 的 市 场 占 比 和 能 源 结 构 如 图 2 所 示 。
可建立一个等价的具有二次目标函数的单优化问
题 来 寻 找 古 诺 -纳 什 均 衡 。 这 类 问 题 的 解 与 用 2 号、3 号和 5 号参与者在清算交易量中所占份额
KKT 条件得到的解等价。在这种形式下，模型更 较高，处于价格制定者地位；1 号、7 号和 8 号代
表新能源技术参与者。所考虑的电力市场具有高
便于用商业求解器来求解。集中优化目标函数如
度集中、寡头垄断的特点，煤电占据市场较大份
式（17）所示，约束条件包括式（2）~（12）、
额，市场自由度不高，代表了大多数发展中国家
（15）、（16）、（18）~（21）。
 的现状。

 ( )
∑ ∑ 1
 

 2.2 测试设置
max  D DR,y   D t A y,t − B y,t d y,t d y,t −
 
 2

y t 本 文 分 析 了 年 的 投 资 决 策 ， 历
∑ ( VC Gen ) ∑( ) 2020 —2040
D t C q − a ac,g,y +C FC,g c g,y −
g,y g,y,t 史数据参考文献 [18]，2020 年系统总容量需求为
g,t g
50 GW，采用文献 [16] 中的预测方法确定测试期

1 Firm  
∑ ( )  
2  
 

c
D t B t q c i ,y,t − H i ,y,t  （17） 内的系统总需求。相比 2020 年数据，2040 年系统
2 

c
i ,y,t  总 容 量 需 求 上 升 约 254%。 重 要 的 市 场 参 与 者
c
式中： d y,t 为 y 年 t 时段总供应量； i 为完全竞争参 （2 号、3 号、5 号、8 号）为价格主导方，而其
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