Marginal Carbon Emission Factors in Multiple Time Periods and Analysis of Their Uncertainties

MA Mingchen; LI Yaowang; DU Ershun; ZHANG Ning; WEI Wei

doi:10.7500/AEPS20230905003

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Marginal Carbon Emission Factors in Multiple Time Periods and Analysis of Their Uncertainties

Power System Analysis and Optimization from Carbon Perspective | 更新时间：2025-09-25

- Marginal Carbon Emission Factors in Multiple Time Periods and Analysis of Their Uncertainties
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 18, Pages: 14-24(2025)
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.清华四川能源互联网研究院，四川省成都市 610213
  3.清华大学低碳能源实验室，北京市 100084
  4.国网湖北省电力有限公司营销服务中心（计量中心），湖北省武汉市 430080
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Scientific & Technical Project of State Grid(5400-202255274A-2-0-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20230905003
  CLC：
- Received：05 September 2023，
  
  Revised：2023-12-02，
  
  Published Online：20 February 2024，
  
  Published：25 September 2025
- 稿件说明：
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马铭辰,李姚旺,杜尔顺等.多时段边际碳排放因子及其不确定性分析[J].电力系统自动化,2025,49(18):14-24.

MA Mingchen,LI Yaowang,DU Ershun,et al.Marginal Carbon Emission Factors in Multiple Time Periods and Analysis of Their Uncertainties[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(18):14-24.
马铭辰,李姚旺,杜尔顺等.多时段边际碳排放因子及其不确定性分析[J].电力系统自动化,2025,49(18):14-24. DOI： 10.7500/AEPS20230905003.

MA Mingchen,LI Yaowang,DU Ershun,et al.Marginal Carbon Emission Factors in Multiple Time Periods and Analysis of Their Uncertainties[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(18):14-24. DOI： 10.7500/AEPS20230905003.

摘要

边际碳排放因子(MCEF)是反映用户负荷调整对电力系统碳排放水平影响的重要指标。系统运营商可以估算并发布未来MCEF以引导用户低碳用能，降低系统的总碳排放量。针对低碳引导的需要，开展了考虑多时段耦合的MCEF理论及其不确定性研究。首先，从经济调度模型出发，理论推导出了考虑多时段耦合的MCEF计算方法，并类比边际电价，将MCEF分解为平衡成分和阻塞成分；然后，基于多参数线性规划理论，提出了面向MCEF不确定性分析的自适应快速计算方法；最后，基于IEEE 30节点系统开展算例分析，验证了所提方法的有效性，分析了影响MCEF计算结果与不确定性的关键因素。

Abstract

The marginal carbon emission factor (MCEF) is an important index to reflect the influence of user load adjustment on carbon emission level of power system. The system operators can estimate and publish future MCEFs to guide consumers to use electricity in a low-carbon manner and reduce the total carbon emission. Aiming at the need of low-carbon guidance

the MCEF theory and its uncertainty considering the coupling of multiple time periods is studied. Firstly

from the economic dispatch model

the calculation method of MCEF considering the coupling of multiple time periods is derived theoretically

and the MCEF is decomposed into equilibrium component and blocking component by analogy with marginal electricity price. Then

based on multi-parametric linear programming theory

an adaptive fast calculation method for MCEF uncertainty analysis is proposed. Finally

case analysis based on IEEE 30-bus system is carried out to verify the effectiveness of the proposed method

and the key factors affecting the calculation results and uncertainties of MCEF are analyzed.

关键词

Keywords

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