Source-Load Coordinated Low-Carbon Planning Considering Carbon Emission Flow and Green Certificate-Carbon Trading Mechanisms

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Useful for advancing power system planning models that couple carbon pricing, emission flow accounting, and demand-side flexibility.

🏢実務担当者:Electric utilities and grid planners can adopt the source-load coordination approach to optimize generation investments and carbon compliance costs.

🏛政策担当者:Insights for designing green certificate and carbon trading mechanisms that send coherent locational and temporal signals to both generators and consumers.

[目的] カーボンピーキングおよびカーボンニュートラルの目標と新型電力システムの継続的な構築という文脈において、再生可能エネルギーの高普及率と厳格な排出削減要件により、従来の電力システム計画におけるいくつかの重大な欠陥が明らかになった。具体的には、粗粒度の炭素会計、市場メカニズムと計画決定の間の調整不足、需要側の低炭素インセンティブの不十分さなどである。源網荷の各次元にわたる協調的な低炭素最適化を達成するためには、ノード炭素責任を特徴付けながら、グリーン証明書取引と炭素排出権取引の両メカニズムを組み込む計画アプローチを開発することが不可欠である。地域送電システムを研究対象として、本論文は、炭素排出フローとグリーン証明書取引および炭素取引の二重市場メカニズムを統合した、源荷協調の二段階低炭素計画モデルを提案する。[方法] システム計画者の視点から、上位モデルは、年間化投資コスト、供給側運用コスト、および炭素排出枠とグリーン証明書の純取引条件を統一目的関数に組み込み、発電拡張決定と市場シグナルの調整を図る。炭素排出フロー理論に基づき、ノード炭素ポテンシャルモデルを開発し、ネットワーク全体にわたる炭素責任の時空間分布を特徴付ける。下位モデルは、ノード炭素ポテンシャルシグナルによって駆動される差別化されたデマンドレスポンススキームを定式化し、時間的および空間的次元の両方で負荷シフトを低炭素パターンへと導く。源荷連成は、二つのレベルの間の反復調整を通じて解決される。[結果] ケーススタディの結果は、従来の計画スキームと比較して、提案された協調最適化により、年間炭素排出量が7.40%、年間総システムコストが1.13%削減され、再生可能エネルギー普及率が51.45%から54.98%に増加することを実証している。ノード炭素ポテンシャルの導きの下で、高炭素期間中の負荷が削減され、低炭素期間へ移行され、その結果、需要側の炭素応答評価コストが5.11%減少する。[結論] グリーン証明書取引と炭素排出権取引は、それぞれ投資インセンティブと排出制約を通じて電力供給構造を再形成する一方、ノード炭素ポテンシャルシグナルは、システムレベルから個々のノードへの炭素責任の精緻な配分を可能にする。デマンドレスポンスと組み合わせることで、これらのメカニズムは、経済効率を維持しながらシステムの脱炭素化性能を効果的に強化する相乗的枠組みを構成する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

[Objective] In the context of carbon peaking and carbon neutrality goals and the ongoing construction of new-type power systems， the high penetration of renewable energy and stringent emission reduction requirements have revealed several critical deficiencies in conventional power system planning， including coarse-grained carbon accounting， poor coordination between market mechanisms and planning decisions， and insufficient low-carbon incentives on the demand side. To achieve coordinated low-carbon optimization across source-grid-load dimensions， it is imperative to develop a planning approach that can characterize nodal carbon responsibility while incorporating both green certificate trading and carbon emission trading mechanisms. Taking a regional transmission system as the research subject， this paper proposes a source-load coordinated bi-level low-carbon planning model that integrates carbon emission flow with the dual market mechanisms of green certificate trading and carbon trading. [Methods] From the perspective of the system planner， the upper-level model incorporates annualized investment costs， supply-side operating costs， and the net trading terms of carbon allowances and green certificates into a unified objective function， thereby coordinating generation expansion decisions with market signals. On the basis of carbon emission flow theory， a nodal carbon potential model is developed to characterize the spatiotemporal distribution of carbon responsibility across the network. The lower-level model formulates a differentiated demand response scheme driven by nodal carbon potential signals， which guides load shifting in both temporal and spatial dimensions toward low-carbon patterns； the source-load coupling is then solved through iterative coordination between the two levels. [Results] Case study results demonstrate that， compared with a conventional planning scheme， the proposed coordinated optimization reduces annual carbon emissions by 7.40% and total annual system cost by 1.13%， while increasing the renewable penetration rate from 51.45% to 54.98%. Under the guidance of nodal carbon potential， load is reduced during high-carbon periods and shifted to low-carbon periods， resulting in a 5.11% decrease in the demand-side carbon response assessment cost. [Conclusions] Green certificate trading and carbon emission trading reshape the power supply structure through investment incentives and emission constraints， respectively， whereas nodal carbon potential signals enable refined allocation of carbon responsibility from the system level to individual nodes. In conjunction with demand response， these mechanisms constitute a synergistic framework that effectively enhances system decarbonization performance while maintaining economic efficiency.

• openalex https://doaj.org/article/bf84f4fa88344d9e9d1954cc9c885999first seen 2026-08-02 05:18:15