[发明专利]一种燃煤电厂碳排放有偿配额最优消费方案的计算方法

摘要

一种燃煤电厂碳排放有偿配额最优消费方案的计算方法，包括以下步骤S1，选取对碳排放量影响较大的因素气候、煤种、负荷和运行参数；S2，建模；S3，分别假设每一期购买的碳排放配额数量，每期竞拍得到的碳排放配额最终交易价格；S4，构造出每期需要购买的碳排放配额量及每期碳排放交易价格与最终碳排放有偿配额消费总量的函数关系，建立数学模型；S5，利用求解非线性控制系统最优控制的罚函数方法求解使得一年当中燃煤电厂碳排放有偿配额消费总额W最小时的数值，获得燃煤电厂碳排放有偿配额最优消费方案。本发明计算出燃煤电厂碳排放有偿配额最优消费方案，为降低成本提供了可能性和理论依据，还同时适用于钢铁、石化、水泥等行业。

主权项

一种燃煤电厂碳排放有偿配额最优消费方案的计算方法，其特征在于包括以下步骤：S1，选取对碳排放量影响较大的因素：气候、煤种、负荷和运行参数；S2，建模S2‑1，利用支持向量机，建立气候、煤种、负荷、运行参数与燃煤电厂碳排放量之间的关系模型；计气候、煤种、负荷和运行参数为样本记为xi，燃煤电厂二氧化碳排放量为输出参数yi；样本的输入与输出参数表示为{xi,yi}n，xi为第i组输入参数，yi为第i组输出参数，n为样本数量；采用支持向量机方法建模，选径向基函数作为支持向量机的核函数：K(xi,xj)=φ(xi)·φ(xj)=exp|(-||xi-xj||22σ2)|---(1);]]>参数σ为径向基函数的宽度，φ(x)为映射函数，设决策函数为f(xi)＝w·φ(xi)+b，f(xi)为模型预测值，w为权重系数向量，b为截距；基于结构风险最小化原则确定决策函数参数w、b，等效为求解以下优化问题:minR=c·Σi=1nξi2+12·||w||2]]>c为正规化参数，ξi为训练集预测误差向量；用Lagrange方法求解这个优化问题，定义Lagrange乘子为α＝[α1，α2，…，αn]，有：L(w,b,ξi,α)=c·Σi=1nξi2+12·||w||2-Σi=1n(αi·(wT·φ(xi)+b-yi))---(3);]]>根据优化条件：∂L∂w=0,∂L∂b=0,∂L∂ξi=0,∂L∂αi=0,]]>      (4);]]>得出：Σi=1nαi=0---(6);]]>2cξi＝αi  (7)；将式(5)和式(7)代入式(8)，得：yi=Σj=1n(αj·K(xi,xj))+b+12cαi---(10);]]>将式(6)和(10)合成线性方程组如下:根据训练样本集合(xi,yi),i＝1,2,…,n，求解矩阵(11)，得模型参数[b α1 α2 … αn]；最后确定的决策函数为：f(x)=Σi=1nαi·K(x,xi)+b---(12);]]>S2‑2，根据输出函数结合相应输入参数计算一年当中燃煤电厂的碳排放总量；输入气候、煤种、负荷和运行参数影响因素xi，计算输出燃煤电厂二氧化碳排放量yi；S2‑3，根据当年相应的碳排放有偿配额发放比率计算需要购买的碳排放配额数量并记为A；A＝yi×5％；S3，分别假设每一期购买的碳排放配额数量为a1、a2、a3、a4，每期竞拍得到的碳排放配额最终交易价格为P1、P2、P3、P4；其中：P＝P(m1、m2、m3)；m1、m2、m3表示影响碳配额最终交易价格的因素，包括每期碳排放配额交易底价、每期竞拍申报单位数量和每期竞拍申报时间；S4，构造出每期需要购买的碳排放配额量及每期碳排放交易价格与最终碳排放有偿配额消费总量的函数关系，建立数学模型：a1+a2+a3+a4＝A；a1·P1+a2·P2+a3·P3+a4·P4＝WP＝P(m1、m2、m3)S5，利用求解非线性控制系统最优控制的罚函数方法求解使得一年当中燃煤电厂碳排放有偿配额消费总额W最小时a1、a2、a3、a4的数值，获得燃煤电厂碳排放有偿配额最优消费方案。