隨著全球對碳減排的重視，碳行業在2025年面臨著前所未有的發展機遇與風險挑戰。數據顯示，2023年我國可再生能源發電裝機規模歷史性超過火電，全年新增裝機超過全球一半。大規模新能源併網對電力系統靈活調節能力提出了更高要求，而負荷聚合商作為新型市場經營主體，通過聚合大量可調節負荷資源，能夠提升新型電力系統的靈活調節能力，促進可再生能源消納。本文通過構建基於條件風險價值的雙層交易決策模型，深入分析了負荷聚合商參與電能量-備用-碳市場的交易策略，旨在為碳行業的風險管理和收益優化提供科學依據。

  一、碳市場發展背景與負荷聚合商角色

  《2025-2030年中國碳行業重點企業發展分析及投資前景可行性評估報告》隨著全球對碳減排的重視，碳市場作為實現碳減排目標的重要手段，其發展迅速。2021年7月，全國碳市場正式啟動，電-碳市場協同運行模式不斷完善。負荷聚合商(Load Aggregator, LA)作為新型市場經營主體，通過聚合大量可調節負荷資源，實現對用戶側資源的靈活調控，從而提升新型電力系統的靈活調節能力，促進可再生能源消納。負荷聚合商在碳市場中的作用日益凸顯，它們可以通過參與電-碳市場，在實現自身收益的同時，為電網提供電能量及備用等輔助服務，促進電-碳市場協同發展，助力實現「雙碳」目標。

  二、基於條件風險價值的交易策略模型構建

  (一)模型框架

  碳行業風險分析提到本文構建了負荷聚合商參與電能量-備用-碳市場的雙層交易決策模型。上層模型以負荷聚合商利潤最大化為目標，基於條件風險價值(Conditional Value at Risk, CVaR)理論，考慮市場價格和聚合轄區內可控負荷資源的不確定性，建立負荷聚合商的投標決策模型。下層模型以社會福利最大化為目標，實現電能量、備用輔助服務和碳市場的聯合出清。通過KKT(Karush-Kuhn-Tucker)條件和對偶理論，將雙層模型轉化為混合整數線性規劃問題進行求解。

  (二)目標函數

  上層模型的目標函數為負荷聚合商在電能量-備用-碳市場所獲得的收益之和最大。具體包括需求響應收益、備用輔助服務市場收益、碳市場收益、電能量市場購電成本、考核懲罰費用和碳捕集機組成本等。通過優化這些收益和成本項，模型能夠幫助負荷聚合商在電-碳市場中規避潛在風險並增加自身收益。

  (三)約束條件

  模型中還考慮了多種約束條件，包括報量約束、報價約束、調用備用約束、備用可用性約束和碳捕集機組運行約束等。這些約束條件確保了負荷聚合商在參與市場交易時，其行為符合市場規則和技術要求，同時也保障了電力系統的安全穩定運行。

  三、模型求解與轉化

  (一)雙層優化模型轉化

  由於直接求解雙層優化模型存在困難，本文運用KKT條件和對偶理論，將雙層優化問題轉化為均衡約束數學規劃(Mathematical Program with Equilibrium Constraint, MPEC)模型，進而進行求解。通過引入0-1變量和大M法，將互補鬆弛約束中的非線性項線性化，同時利用KKT條件和強對偶理論處理目標函數中的非線性項，最終將模型轉化為單層的混合整數線性規劃問題。

  (二)非線性項轉化

  在MPEC模型中，處理互補鬆弛約束中的非線性項和目標函數中的非線性項是求解的關鍵。通過引入0-1變量和大M法，可以將互補鬆弛條件線性化，從而簡化模型的求解過程。同時，利用KKT條件和強對偶理論，可以將目標函數中的非線性項轉化為線性形式，進一步提高模型的求解效率。

  四、算例分析與結果討論

  (一)參數設置與交易方案

  基於改進的IEEE9節點系統，本文驗證了所提雙層優化模型和求解算法的有效性。系統中共有14條線路、3台常規發電機組和3個負荷聚合商。通過設置不同的交易方案，包括只參與電能量市場、只參與備用輔助服務市場、同時參與電能量和備用輔助服務市場，以及同時參與電能量、備用輔助服務和碳市場，分析了不同方案下負荷聚合商的收益情況。

  (二)交易結果分析

  在不同交易方案下，負荷聚合商的收益存在顯著差異。結果顯示，同時參與電能量、備用輔助服務和碳市場時，負荷聚合商能夠獲得更高的收益。這表明，通過合理分配可控負荷資源，參與多個市場交易，可以有效提高負荷聚合商的經濟效益。此外，配備碳捕集機組的負荷聚合商在碳市場上的收益更高，進一步證明了碳捕集技術在提升市場競爭力中的重要作用。

  (三)風險規避策略分析

  基於條件風險價值理論，本文分析了不同置信水平和風險係數下負荷聚合商的總成本和CVaR值。結果表明，隨著置信水平的提高，負荷聚合商對不確定性風險的態度更加保守，總成本增加，CVaR值降低。這表明，通過調整風險規避係數，負荷聚合商可以在風險和收益之間進行權衡，制定出更加合理的交易策略。

  五、結論

  本文通過構建基於條件風險價值的雙層交易決策模型，深入分析了負荷聚合商參與電能量-備用-碳市場的交易策略。研究結果表明，所提模型能夠有效優化負荷聚合商的投標策略，幫助其在電-碳市場中規避潛在風險並增加自身收益。通過合理分配可控負荷資源，參與多個市場交易，負荷聚合商可以實現更高的經濟效益。此外，配備碳捕集機組的負荷聚合商在碳市場上的收益更高，進一步證明了碳捕集技術在提升市場競爭力中的重要作用。未來的研究將考慮日前、日內和實時電碳市場的耦合性，提出負荷聚合商參與多時間尺度現貨市場的交易策略，同時針對負荷聚合商與其聚合負荷用戶之間的調度和收益分配策略開展進一步研究，以推動碳行業的可持續發展。