我國(guó)可再生能源電力配額及其交易研究

孔令丞， 石 晶

(華東理工大學(xué) 商學(xué)院， 上海 200237)

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我國(guó)可再生能源電力配額及其交易研究

孔令丞， 石 晶

(華東理工大學(xué) 商學(xué)院， 上海 200237)

全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)長(zhǎng)期所維系的高碳模式導(dǎo)致化石能源大量消耗，并產(chǎn)生供需矛盾和排放等環(huán)境與氣候問題。以證書交易的形式建立可再生能源發(fā)電配額制，成為緩解化石能源供給不足和強(qiáng)化減排的重要措施。以我國(guó)將可能實(shí)施的可再生能源發(fā)電配額制為背景，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，討論實(shí)行配額證書市場(chǎng)交易的可行性；研究配額目標(biāo)和價(jià)格上限等約束對(duì)利潤(rùn)最大化條件下的證書交易量及價(jià)格的影響，為我國(guó)后續(xù)開展配額交易提供政策建議。

可再生能源； 可再生能源發(fā)電配額制； 可再生能源電力證書； 證書交易市場(chǎng)

1 引言

在人類社會(huì)的整個(gè)工業(yè)化進(jìn)程中，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都與化石能源的消耗量存在強(qiáng)的相關(guān)性。但化石能源供給的有限性、開采和利用帶來的氣候變化和環(huán)境污染，都迫使各國(guó)政府在制定未來的能源戰(zhàn)略時(shí)，將開發(fā)和利用風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源，作為重要的戰(zhàn)略目標(biāo)內(nèi)容。可再生能源發(fā)電配額證書交易制度，因其借助于市場(chǎng)化手段實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電量目標(biāo)，在眾多節(jié)能減排目標(biāo)約束中最能體現(xiàn)出市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的成本優(yōu)勢(shì)，近年來逐漸為發(fā)達(dá)國(guó)家所采用，并很好地實(shí)現(xiàn)了低成本的減排效果。

2012年，國(guó)家能源局新能源司出臺(tái)了《可再生能源發(fā)電配額管理辦法》(以下簡(jiǎn)稱“辦法”)討論稿，確定了2015年4類資源區(qū)的可再生能源發(fā)電配額分配方案，規(guī)定內(nèi)蒙古東西部一類資源區(qū)的配額高達(dá)15%，并將綠色證書作為考核配額執(zhí)行情況的憑證。該辦法由于存在對(duì)交易機(jī)制的研究相對(duì)缺乏、經(jīng)濟(jì)性論證不足、缺乏可行的細(xì)則等問題，從出臺(tái)至今已經(jīng)2年多的時(shí)間仍未實(shí)施。因此，引入政府節(jié)能減排的規(guī)制目標(biāo)等約束條件，研究以證書交易為核心的可再生能源配額制，探討配額制及其證書交易實(shí)施的關(guān)鍵因素、實(shí)現(xiàn)條件，進(jìn)而論證我國(guó)實(shí)施可再生能源發(fā)電配額證書交易市場(chǎng)化機(jī)制的可行性。這些都為政府的節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)從行政命令轉(zhuǎn)向市場(chǎng)化手段提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，為后續(xù)的節(jié)能減排跳出原有“限電停產(chǎn)”政策怪圈提供了解決思路。

2 文獻(xiàn)綜述

可再生能源發(fā)電配額制 (Renewable Portfolio Standard，RPS)在也被稱為可再生能源發(fā)電強(qiáng)制性市場(chǎng)份額政策(Mandatory Market Share Policy，MMS)，這種政策是美國(guó)、澳大利亞和歐洲等國(guó)采用的一種鼓勵(lì)使用可再生能源發(fā)電的強(qiáng)制性政策工具。

2.1 證書交易機(jī)制的基本框架

② 國(guó)家能源局新能源司在《可再生能源電力配額管理辦法》(草案)有兩種規(guī)定0.1萬kW·h電為1份證書。在歐美一些國(guó)家，有1萬kW·h電為1份證書的規(guī)定。

采用RPS制度之前，政府要制定出一段時(shí)期內(nèi)總的可再生能源發(fā)電量目標(biāo)，然后根據(jù)不同地區(qū)的資源稟賦狀況，按一定比例分配給企業(yè)。企業(yè)在目標(biāo)期限內(nèi)必須按配額完成目標(biāo)所規(guī)定的可再生能源發(fā)電量。為了考核企業(yè)完整的定額情況，很多國(guó)家和地區(qū)的政府都規(guī)定由政府指定的第三方審計(jì)部門對(duì)企業(yè)可再生能源電力上網(wǎng)電量進(jìn)行審核，確保不被漏計(jì)或重復(fù)計(jì)算。核準(zhǔn)后頒發(fā)具有獨(dú)特的標(biāo)識(shí)代碼的可再生能源電力證書(Renewable Electronic Credit，REC)，也叫綠電證書。每份證書②都是對(duì)綠電配額這種無形商品的性質(zhì)和產(chǎn)權(quán)進(jìn)行標(biāo)記的法定憑證。持有證書的企業(yè)之間可以在證書市場(chǎng)上進(jìn)行證書買賣。綠電證書因市場(chǎng)交易的存在而具有了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為了保證交易效率，監(jiān)管部門并不區(qū)分綠電證書的來源。對(duì)于到期未提供所分配配額量的綠電證書，政府對(duì)其處以相應(yīng)的處罰。

發(fā)電廠商生產(chǎn)的綠電要先出售給電網(wǎng)公司，雙方均計(jì)算上網(wǎng)電量并保留記錄憑證。累積一定的上網(wǎng)電量之后，通過向第三方審計(jì)部門提交相應(yīng)的憑證來獲得經(jīng)核準(zhǔn)的綠電證書。考核期末，發(fā)電企業(yè)向監(jiān)督機(jī)構(gòu)出示證書來考核其完成的配額情況。持有超過配額部分證書的企業(yè)可在證書市場(chǎng)上自行出售，以獲得收益。如此，電力企業(yè)在權(quán)衡成本和利潤(rùn)的情況下，可以選擇自發(fā)綠電，或在證書市場(chǎng)上購(gòu)買證書，來完成政府分配的配額。具有綠電成本優(yōu)勢(shì)的企業(yè)可以通過多發(fā)綠電，取得證書后出售超出配額部分來實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化；反之，如果企業(yè)完成配額的成本高于在證書市場(chǎng)上購(gòu)買證書的價(jià)格，則可選擇購(gòu)買證書來完成配額。可見，有了證書市場(chǎng)，企業(yè)就可以按照地區(qū)資源稟賦、比較優(yōu)勢(shì)來對(duì)兩種不同電源結(jié)構(gòu)的發(fā)電量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理的配比，以求利潤(rùn)最大化。因此，綠電證書市場(chǎng)為低成本的開發(fā)和利用可再生能源電力提供了競(jìng)爭(zhēng)手段，同時(shí)也能滿足國(guó)家或地區(qū)范圍內(nèi)可再生能源發(fā)電量目標(biāo)。

2.2 可再生能源發(fā)電政策效果評(píng)述

有些學(xué)者從不同的角度將固定上網(wǎng)電價(jià)制和配額制進(jìn)行了對(duì)比。Butler和Neuhoffl(2008)分析了德國(guó)的強(qiáng)制上網(wǎng)制(Feed-in Tarrife)和英國(guó)的配額制，指出強(qiáng)制上網(wǎng)制更容易完成總量目標(biāo)，但政府要因此付出大量的補(bǔ)貼成本；而配額制可有效降低可再生能源電力的價(jià)格，但卻難以完成總量目標(biāo)。Mészáros等[9]應(yīng)用英國(guó)電力市場(chǎng)數(shù)據(jù)建立寡頭模型，對(duì)比了強(qiáng)制上網(wǎng)和證書交易這兩種政策的不同效果，即強(qiáng)制上網(wǎng)使電網(wǎng)成本提高，而綠電發(fā)電量會(huì)隨之增加；但證書交易由于將競(jìng)爭(zhēng)引入可再生能源發(fā)電市場(chǎng)，因此會(huì)提高社會(huì)福利，效果優(yōu)于強(qiáng)制上網(wǎng)制。Anna等[1]研究認(rèn)為綠電證書交易為綠電技術(shù)支付了額外的價(jià)格，因此兼具了降低成本與完成目標(biāo)的雙重政策功效。

美國(guó)在可再生能源電力配額制實(shí)施方面較為完善，并將其拓展為綠電證書交易和限額交易政策。Bird等[2]認(rèn)為，證書交易實(shí)現(xiàn)減排的好處是在可競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)上，減排成本通過證書交易而被量化，這為設(shè)計(jì)合理的碳稅提供了成本依據(jù)。Amundsen and Mortensen (2001)研究了丹麥電力部門在短期目標(biāo)下，考慮證書價(jià)格上下限、碳價(jià)格和電力進(jìn)口等因素，認(rèn)為在嚴(yán)格的碳排放限額與寬松的綠電配額下，會(huì)導(dǎo)致綠電生產(chǎn)商的利潤(rùn)降低和證書價(jià)格下降，最終導(dǎo)致總體供電量減少；而不斷增長(zhǎng)的綠電配額則會(huì)導(dǎo)致裝機(jī)容量的擴(kuò)張，且擴(kuò)張量取決于需求價(jià)格彈性。Jensen and Skytte(2002)建立了在配額框架下的一般電力市場(chǎng)模型，發(fā)現(xiàn)配額制對(duì)電價(jià)會(huì)產(chǎn)生如下影響：較高或不斷上升的配額會(huì)導(dǎo)致綠電發(fā)電量增加，綠電發(fā)電成本高于火電成本的現(xiàn)實(shí)導(dǎo)致電價(jià)整體上漲，進(jìn)而產(chǎn)生電力市場(chǎng)需求的下降；反之則反之。

Linares等[7]檢驗(yàn)了西班牙電力市場(chǎng)配額制和限額交易政策的相互作用，認(rèn)為綠電配額制是限額交易政策的補(bǔ)充，因而這兩種政策共存會(huì)降低電力市場(chǎng)價(jià)格。Karen(2011)對(duì)美國(guó)聯(lián)邦實(shí)施的三大減少溫室氣體排放政策——限額交易、綠電配額和稅收減免的成本效率、環(huán)境收益、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)產(chǎn)出等進(jìn)行了模擬，模擬在不同電源發(fā)電量結(jié)構(gòu)下的綠電發(fā)電量比例、證書價(jià)格和不同政策組合下的減排效果，由此提出不同減排目標(biāo)下合理的電源結(jié)構(gòu)。Thomas(2005)模擬了瑞典、挪威、芬蘭和丹麥電力系統(tǒng)，分析了碳排放許可限額和綠電證書對(duì)電價(jià)和碳排放的不同效果。研究表明，引入證書交易可降低綠電上網(wǎng)電價(jià)和碳排放許可價(jià)格。

2.3 可再生能源電力證書市場(chǎng)運(yùn)行效果評(píng)估

Lipp等[8]通過對(duì)英國(guó)、丹麥和德國(guó)電力系統(tǒng)所采用的不同的可再生能源電力政策及其價(jià)格政策進(jìn)行分析，指出選擇配額制或強(qiáng)制上網(wǎng)電價(jià)制，需要考察各國(guó)的實(shí)際需求來對(duì)相關(guān)制度和義務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分配，才能保證制度的成功。Sovacool[3]列舉了包括美國(guó)在內(nèi)的全球8個(gè)典型的實(shí)行配額制的證書交易市場(chǎng)效果，認(rèn)為證書市場(chǎng)的主要障礙來自機(jī)制設(shè)計(jì)缺陷。這些缺陷造成交易成本過高、價(jià)格波動(dòng)劇烈以及機(jī)制運(yùn)行帶來負(fù)面環(huán)境效應(yīng)等，有些政策規(guī)定會(huì)限制許可交易機(jī)制的效率；企業(yè)和個(gè)人總是會(huì)尋找各種方法來使用或操控證書市場(chǎng)來獲得利益；而一旦對(duì)市場(chǎng)機(jī)制不信任或證書價(jià)格劇烈波動(dòng)，一些交易者就會(huì)退出市場(chǎng)；而如果市場(chǎng)規(guī)則會(huì)弱化懲罰，也會(huì)降低參與者參與市場(chǎng)交易的激勵(lì)。

Golini[5]在分析歐盟綠色證書市場(chǎng)運(yùn)行情況后，認(rèn)為證書市場(chǎng)是歐洲能源市場(chǎng)自由化進(jìn)程中刺激可再生能源增長(zhǎng)的最有效機(jī)制。長(zhǎng)期來看，證書交易降低了綠電價(jià)格，這會(huì)導(dǎo)致可再生能源發(fā)電成本最小化并推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。進(jìn)而，部分學(xué)者模擬了證書交易的實(shí)施效果。Klaus等[6]建立了一個(gè)北歐電力市場(chǎng)綠色證書交易的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，用以檢測(cè)一系列的交易政策效果，結(jié)果說明證書交易市場(chǎng)是不穩(wěn)定的，而證書的儲(chǔ)存和抵押則可以有效降低市場(chǎng)的不穩(wěn)定性。Ford等[4]模擬了美國(guó)西南部的風(fēng)能證書交易市場(chǎng)的價(jià)格機(jī)制。認(rèn)為在市場(chǎng)建立初期，證書價(jià)格會(huì)快速上升，投資者對(duì)此做出的反應(yīng)是增加風(fēng)能裝機(jī)容量。之后，在風(fēng)電發(fā)電量逐漸達(dá)到并超過需求量后，證書價(jià)格開始下降。這種現(xiàn)象循環(huán)出現(xiàn)，可使企業(yè)在不同時(shí)期選擇不同的交易策略。

2.4 國(guó)內(nèi)可再生能源配額制研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)于可再生能源的開發(fā)利用起步晚于西方國(guó)家，而可再生能源配額制尚未實(shí)際實(shí)施應(yīng)用，對(duì)于其證書交易的研究則更加匱乏。付姍璐[10]在對(duì)配額制和強(qiáng)制上網(wǎng)這兩種政策機(jī)制和國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了配額制與強(qiáng)制上網(wǎng)制的互補(bǔ)模式，提出同時(shí)使用這兩種政策機(jī)制是當(dāng)前的最佳選擇。任東明[11]認(rèn)為我國(guó)在設(shè)計(jì)和實(shí)施可再生能源電力配額制時(shí)，可以首先對(duì)大型傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)規(guī)定配額義務(wù)，同時(shí)輔之以電網(wǎng)強(qiáng)制收購(gòu)可再生能源電力的強(qiáng)制上網(wǎng)制度。通過配額制和強(qiáng)制上網(wǎng)制互相補(bǔ)充，來達(dá)到更好的政策效果。

綜述可見，由于西方已經(jīng)具備可再生能源電力證書交易的實(shí)施基礎(chǔ)，且基于配額的證書交易機(jī)制已在多個(gè)國(guó)家成功實(shí)施，因此西方學(xué)者對(duì)配額制和證書交易的研究，主要集中在配額制有效實(shí)施的政策對(duì)比、當(dāng)前配額制的效果分析和阻礙論證、未來政策效果模擬等。而可再生能源電力配額制在我國(guó)處于擬實(shí)施階段，研究主要集中于對(duì)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的借鑒、配額制的可行性、強(qiáng)制上網(wǎng)制和配額制的簡(jiǎn)單對(duì)比等，對(duì)基于配額制證書交易的經(jīng)濟(jì)論證相對(duì)缺乏。

3 我國(guó)可再生能源發(fā)電配額交易實(shí)施的初步分析

為實(shí)現(xiàn)低成本的可再生能源發(fā)電配額制，政府在制定發(fā)電廠商的可再生能源發(fā)電配額后，會(huì)按照一定的程序，為企業(yè)發(fā)放經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)核準(zhǔn)的綠電證書，并建立證書交易市場(chǎng)，準(zhǔn)許持有綠電證書的人在市場(chǎng)中交易。這樣，發(fā)電廠商就可以根據(jù)自身各類狀況：資源稟賦、技術(shù)實(shí)力、市場(chǎng)能力、發(fā)展戰(zhàn)略等，本著追求利潤(rùn)最大原則，選擇符合自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的電源結(jié)構(gòu)。選擇必然在總體上產(chǎn)生具有成本優(yōu)勢(shì)的電源結(jié)構(gòu)，其結(jié)果就是不斷優(yōu)化配額制的社會(huì)成本，為可再生能源發(fā)電實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)積累優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)。

借鑒國(guó)外可再生能源配額制的實(shí)施規(guī)定和經(jīng)驗(yàn)，政府還要制定證書儲(chǔ)存期限、可再生能源電力配額義務(wù)的寬限期以及獎(jiǎng)懲機(jī)制。基本框架如圖1所示。

圖1 配額交易機(jī)制的基本框架

3.1 可再生能源發(fā)電總目標(biāo)及其目標(biāo)分解

政府在制定可再生能源發(fā)電配額總量目標(biāo)時(shí)，需要確定的是某段時(shí)期在不同資源區(qū)的發(fā)電總量。由于不同地區(qū)的資源稟賦狀況不同，同樣的裝機(jī)所產(chǎn)生的發(fā)電量也不同；政府在對(duì)可再生能源電力配額的承擔(dān)主體進(jìn)行義務(wù)分配時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同地區(qū)可再生能源的資源稟賦、電力消費(fèi)需求、電力輸送能力以及經(jīng)濟(jì)總量綜合考量，進(jìn)行分配。在“辦法”中規(guī)定了四類資源區(qū)，像內(nèi)蒙古東西部地區(qū)被核定為一類資源區(qū)，規(guī)定2015年該資源區(qū)和地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)電量配額為總發(fā)電量的15%；大型發(fā)電企業(yè)所承擔(dān)的可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量占總裝機(jī)的11%。

在規(guī)定各電網(wǎng)公司對(duì)綠電進(jìn)行保障性收購(gòu)時(shí)，可按不同電網(wǎng)公司的電網(wǎng)覆蓋地區(qū)范圍來確定。一般按其覆蓋地區(qū)在目標(biāo)年份內(nèi)的綠電配額總量在其收購(gòu)總電力中的占比計(jì)算。如“辦法”中規(guī)定，內(nèi)蒙古電力公司的電網(wǎng)承擔(dān)保障性收購(gòu)指標(biāo)為地區(qū)電力消費(fèi)總量的15%。

可再生能源發(fā)電配額制是一項(xiàng)長(zhǎng)期政策，政策必須注意短期目標(biāo)和長(zhǎng)期目標(biāo)的有效結(jié)合，才能明確義務(wù)人在每個(gè)短期時(shí)限內(nèi)的配額義務(wù)，同時(shí)又能在長(zhǎng)期為可再生能源發(fā)電量的增長(zhǎng)提供足夠的空間。結(jié)合國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，通常以15-20年為期限制定一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)；將目標(biāo)進(jìn)行分解，規(guī)定1-3年為義務(wù)主體可再生能源發(fā)電量配額的短期目標(biāo)。

3.2 配額義務(wù)主體

制定配額時(shí)必須首先明確配額義務(wù)主體。根據(jù)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定裝機(jī)容量超過一定規(guī)模的大型發(fā)電廠商必須承擔(dān)可再生能源電力生產(chǎn)的配額義務(wù)。我國(guó)在“辦法”中規(guī)定，裝機(jī)容量超過500萬千瓦的發(fā)電廠商必須承擔(dān)配額義務(wù)。本著以較低成本實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電量目標(biāo)的原則，給發(fā)電廠商留出依據(jù)生產(chǎn)綠電的稟賦狀況、比較優(yōu)勢(shì)和自身戰(zhàn)略選擇自發(fā)綠電或購(gòu)買證書來完成配額義務(wù)的余地。這就需要在制定配額的同時(shí)，建立以配額為最低限額的證書交易市場(chǎng)。此外，為保證發(fā)電廠商所生產(chǎn)的可再生能源電力能夠得到消納，政府還須規(guī)定電網(wǎng)要全額承擔(dān)可再生能源電力并網(wǎng)，而并網(wǎng)的綠電電量由發(fā)電商出具電網(wǎng)公司接收并網(wǎng)的綠電電量憑據(jù)來計(jì)量。政府機(jī)構(gòu)需指定第三方獨(dú)立的核準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，對(duì)發(fā)電商和電網(wǎng)共同出具的綠電并網(wǎng)電量進(jìn)行核準(zhǔn)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)公司和第三方核準(zhǔn)機(jī)構(gòu)這三方共同出具的、經(jīng)核準(zhǔn)的綠電并網(wǎng)電量，為發(fā)電企業(yè)發(fā)放等量的綠電證書。

4 可再生能源發(fā)電配額的證書交易市場(chǎng)均衡

從國(guó)外成功地實(shí)施基于配額的證書交易市場(chǎng)系統(tǒng)來看，配額目標(biāo)、證書價(jià)格上限、懲罰力度、證書時(shí)效、目標(biāo)時(shí)限、技術(shù)范圍、區(qū)位因素等，都會(huì)對(duì)基于配額的證書交易系統(tǒng)的有效運(yùn)行產(chǎn)生影響。通過構(gòu)建發(fā)電廠商利潤(rùn)最大化模型，討論常規(guī)能源發(fā)電成本、可再生能源發(fā)電成本、政府的可再生能源發(fā)電目標(biāo)、可再生能源電力證書交易價(jià)格上限等因素對(duì)發(fā)電廠商可再生能源電力產(chǎn)量的影響，進(jìn)而討論其對(duì)證書市場(chǎng)交易價(jià)格的影響。

4.1 符號(hào)說明

假設(shè)每期末配額義務(wù)主體將證書上交給規(guī)制者，證書不設(shè)存儲(chǔ)期限，逾期失效。如果上交量小于政府規(guī)定目標(biāo)，則要接受政府處罰。

xj：發(fā)電廠商j常規(guī)能源發(fā)電量(MW·h)，cj(xj)：常規(guī)能源發(fā)電成本函數(shù)，Xj：發(fā)電廠商j常規(guī)能源發(fā)電產(chǎn)能(MW·h)；

yj：發(fā)電廠商j可再生能源發(fā)電量(MW·h)，kj(yj)：可再生能源發(fā)電成本函數(shù)，Yj：發(fā)電廠商j可再生能源發(fā)電產(chǎn)能(MW·h)；

zj：發(fā)電廠商j上交給規(guī)制者的證書數(shù)量(MW·h)；

r：可再生能源證書交易總量，ri→j：發(fā)電廠商i從j購(gòu)買的證書量(MW·h)；

t：規(guī)制者制定的可再生能源電力配額目標(biāo)(占總發(fā)電量的百分比)；

dj：發(fā)電廠商j的總電力需求(MW·h)，d：電力需求總量。

4.2 因素關(guān)系

上述各因素應(yīng)滿足以下關(guān)系：

(1) 非可再生能源電力產(chǎn)量xj≤Xj；

(2) 可再生能源電力產(chǎn)量yj≤Yj；

(3) 發(fā)電廠商滿足總電力需求量xj+yj=dj；

(4) 上交給規(guī)制者的證書數(shù)量

(5) 規(guī)制者制定的配額目標(biāo)約束

4.3 利潤(rùn)目標(biāo)

發(fā)電廠商j(j=1,2,…,n)參與到可再生能源發(fā)電配額交易系統(tǒng)中，借鑒Georges(2010)的理論假設(shè)，建立利潤(rùn)最大化的目標(biāo)函數(shù)為：

依據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)慣例，假設(shè)生產(chǎn)成本函數(shù)cj(xj)和kj(yj)都是遞增凸函數(shù)，且滿足cj(0)=kj(0)=0，并設(shè)定為：

另外，令ri→j·rj→i=0，且∑∑(rj→i-ri→j)=0，也就是說，每個(gè)電力生產(chǎn)商既是證書的買方，也是證書的賣方，且證書的總供給量等于總需求量。

在可再生能源配額交易系統(tǒng)中，證書交易價(jià)格受證書供給量和需求量的雙重影響，即以基于市場(chǎng)出清的條件來討論這一價(jià)格機(jī)制。即證書價(jià)格是由證書供給量等于證書需求量所決定的內(nèi)生變量，較高的證書需求量會(huì)拉動(dòng)證書的價(jià)格上漲。同時(shí)，證書交易價(jià)格還受政府規(guī)定的價(jià)格上限的限制以及可再生能源電力生產(chǎn)能力的限制，即證書的最大交易量不可超過最大的可再生能源發(fā)電能力，最高的交易價(jià)格是政府規(guī)定的價(jià)格上限。

為討論求解，用xj=dj-yj>0和

代換，關(guān)于的利潤(rùn)最大化為：

根據(jù)單個(gè)廠商利潤(rùn)最大化函數(shù)可以導(dǎo)出可再生能源電力配額框架下的總利潤(rùn)最大化函數(shù)，即：

其中，λ為拉格朗日乘子，即政府規(guī)制總目標(biāo)約束條件下的拉格朗日乘子，也稱為可再生能源電力證書交易的影子價(jià)格，或稱為懲罰價(jià)格。當(dāng)政府規(guī)定的可再生能源電力目標(biāo)強(qiáng)度不同時(shí)，就會(huì)影響到企業(yè)的行為和決策。λ*則表示總利潤(rùn)最大化函數(shù)達(dá)到最優(yōu)時(shí)的拉格朗日乘子。

4.4 簡(jiǎn)化求解

針對(duì)我國(guó)目前的電力市場(chǎng)，將可再生能源電力配額交易系統(tǒng)中的發(fā)電廠商分為兩類，第一類是生產(chǎn)可再生能源電力比較優(yōu)勢(shì)相對(duì)較強(qiáng)的廠商，為可再生能源電力證書的賣方，令該類發(fā)電廠商j=1；第二類是可再生能源電力比較優(yōu)勢(shì)相對(duì)較弱的廠商，為可再生能源電力證書的買方，令該類發(fā)電廠商j=2。

同時(shí)，規(guī)定賣方和買方的交易是單一的，即沒有既購(gòu)買證書又銷售證書的廠商。圖2給出了該配額交易市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。

圖2 可再生能源配額交易市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

為了方便討論，假設(shè)生產(chǎn)成本函數(shù)的邊際成本都是遞增的，近似于二次函數(shù)，即

Cj>0,j=1,2

Kj>0,j=1,2

假設(shè)可再生能源發(fā)電的邊際成本(因技術(shù)不成熟)高于常規(guī)能源發(fā)電，即

且兩類發(fā)電廠商均是不對(duì)稱的，則可再生能源與常規(guī)能源發(fā)電成本差異Kj-Cj,j=1,2可寫成以下比較關(guān)系：K1-C1

兩類發(fā)電廠商的總利潤(rùn)則為L(zhǎng)=π1+π2，構(gòu)造總利潤(rùn)最大化的拉格朗日函數(shù)：

其中，λ、α、β和θ為約束條件的拉格朗日乘子，一階條件為

拉格朗日函數(shù)的一階條件為如下結(jié)果：

下面將針對(duì)政府制定可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)分為3種情況進(jìn)行討論：

(1) 政府制定的可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)過小。當(dāng)政府制定的可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)過小時(shí)，所有的發(fā)電廠商均能完成證書的規(guī)定義務(wù)上交量，此時(shí)市場(chǎng)上不存在證書買賣，因此λ=0。

規(guī)定t1：電力市場(chǎng)上，綠電發(fā)電能力最低的一家剛好能完成規(guī)制目標(biāo)的臨界值。當(dāng)t≤t1時(shí)，表示市場(chǎng)沒有證書需求。

依據(jù)利潤(rùn)最大化拉格朗日函數(shù)一階條件，有

(2) 政府制定的可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)過大。當(dāng)政府制定的可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)過大時(shí)，此時(shí)，即使市場(chǎng)上的可再生能源電力生產(chǎn)能力最大的廠商，把全部生產(chǎn)能力都用來生產(chǎn)可再生能源電力，經(jīng)過交易后，也無法確保所有的發(fā)電企業(yè)都可以完成政府的配額目標(biāo)。考慮到存在交易，則λ>0。

規(guī)定t2：電力市場(chǎng)上，綠電發(fā)電能力最強(qiáng)的發(fā)電廠商，即電力證書的買方，其所發(fā)電力全部為綠電電力，經(jīng)過交易后，剛好能夠全部完成規(guī)制配額目標(biāo)的臨界值。此時(shí)，y1=d1=z1+r，C1=0。

依據(jù)利潤(rùn)最大化拉格朗日函數(shù)一階條件，有

(3) 政府制定的可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)適中。當(dāng)政府制定的目標(biāo)符合t10，這種t的范圍就是政府制定可再生能源電力配額目標(biāo)范圍能夠保證證書交易市場(chǎng)有效運(yùn)行的范圍。

針對(duì)上述3種情況，對(duì)拉格朗日函數(shù)一階偏導(dǎo)方程求解，得到最優(yōu)拉格朗日乘子：

λ*=

5 參數(shù)分析

5.1 發(fā)電廠商可再生能源發(fā)電量

由上面對(duì)t的范圍討論已經(jīng)初步得出了結(jié)論：當(dāng)t≤t1和t>t2時(shí)，兩類發(fā)電廠商的可再生能源發(fā)電量直接由成本和電力需求決定。因此，下面著重討論在t1

此時(shí)，兩類發(fā)電廠商的可再生能源發(fā)電量可由以下算式表示：

由于可再生能源電力證書價(jià)格實(shí)際上是通過市場(chǎng)的方式而非補(bǔ)貼的方式來彌補(bǔ)可再生能源電力與常規(guī)電力的發(fā)電成本，因此Cj和Kj表示常規(guī)能源發(fā)電成本和可再生能源發(fā)電成本的邊際成本變動(dòng)率。令

Ki=αjCj，αj∈1，∞)

αj表示兩類能源邊際成本變化率的比例，當(dāng)其趨近于1時(shí)，表明可再生能源發(fā)電成本接近常規(guī)能源；當(dāng)其趨近于0時(shí)，則表明可再生能源發(fā)電成本遠(yuǎn)高于常規(guī)能源發(fā)電成本。以y1為例，將K1=α1C1和K2=α2C2帶入可以得到

(1) 對(duì)上式進(jìn)行討論，對(duì)第1類企業(yè)而言，當(dāng)自身和其他企業(yè)的常規(guī)能源邊際成本變動(dòng)率C1和C2均保持不變時(shí)，當(dāng)α1從1向正無窮逐漸增加時(shí)，表明第1類企業(yè)自身的可再生能源發(fā)電成本變動(dòng)率越高于常規(guī)能源，即企業(yè)可再生能源發(fā)電成本越高于常規(guī)能源發(fā)電成本，企業(yè)的可再生能源電力產(chǎn)量越低，反之亦然。

(2) 除了成本變動(dòng)，電力需求量和政府制定的可再生能源電力目標(biāo)同樣影響著企業(yè)對(duì)可再生能源電力產(chǎn)量的決策。即當(dāng)電力需求量越大，可再生能源電力目標(biāo)越高，企業(yè)的可再生能源產(chǎn)量越高。

(3) 企業(yè)在做出可再生能源電力生產(chǎn)量的決策時(shí)，同樣還需要考慮市場(chǎng)上其他企業(yè)的可再生能源生產(chǎn)成本。當(dāng)α2的值下降時(shí)，表明第2類企業(yè)的可再生能源電力生產(chǎn)的邊際成本變動(dòng)率逐漸向常規(guī)能源的變動(dòng)率靠近，也可以說第2類企業(yè)的可再生能源電力的生產(chǎn)能力增強(qiáng)。此時(shí)，第1類企業(yè)在自身技術(shù)和成本不變時(shí)，應(yīng)考慮降低可再生能源的產(chǎn)量，降低證書市場(chǎng)的證書供給。

對(duì)于第2類企業(yè)的分析與第1類企業(yè)類似，在此不做贅述。

5.2 可再生能源配額制及其交易體系中其他要素分析

下面將針對(duì)可再生能源電力配額體系中的其他因素進(jìn)行簡(jiǎn)單討論。

(1) 配額目標(biāo)。規(guī)制者制定可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)時(shí)，必須考慮各發(fā)電廠商的發(fā)電能力。如果設(shè)定的目標(biāo)過低，可再生能源發(fā)電廠商自身發(fā)電能力均可完成任務(wù)目標(biāo)，則證書交易市場(chǎng)將失去其作用，政府實(shí)施的可再生能源發(fā)電配額政策也達(dá)不到預(yù)期的效果；當(dāng)制定的目標(biāo)過高，超過所有發(fā)電廠商發(fā)電能力的總和，那么政府的目標(biāo)同樣無法完成，市場(chǎng)無法達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。因此，政府制定可再生能源發(fā)電配額目標(biāo)是，應(yīng)根據(jù)所要達(dá)到額激勵(lì)效果(迅速發(fā)展或穩(wěn)步發(fā)展)，將目標(biāo)在一個(gè)可行的范圍內(nèi)(t1

而在制定可再生能源電力配額目標(biāo)時(shí)，t1和t2的值受到企業(yè)成本變動(dòng)的影響。當(dāng)可再生能源成本變動(dòng)率越高，政府在制定目標(biāo)，t1和t2的值越小，表明當(dāng)發(fā)電廠商的可再生能源發(fā)電能力較弱，不需要制定較高的可再生能源電力目標(biāo)就能夠保證市場(chǎng)上證書交易的存在和順利進(jìn)行，政府反而應(yīng)當(dāng)注意初期不應(yīng)制定過高的目標(biāo)，以防止出現(xiàn)企業(yè)無法完成的情況。

(2) 證書價(jià)格。可再生能源發(fā)電配額交易市場(chǎng)上的證書交易價(jià)格，受到規(guī)制者規(guī)定的配額目標(biāo)和發(fā)電廠商自身發(fā)電能力的約束。當(dāng)配額目標(biāo)過低，市場(chǎng)上不存在證書交易；當(dāng)配額目標(biāo)過高，證書交易總量固定，價(jià)格也隨之固定。在合理的配額目標(biāo)范圍內(nèi)，證書價(jià)格隨著配額目標(biāo)的上升而增加(見圖3)。

圖3 證書交易價(jià)格變動(dòng)示意圖

而電力廠商的可再生能力越強(qiáng)，表明電力廠商可再生能源生產(chǎn)成本越低，與常規(guī)能源的成本差異相對(duì)越小，那么此時(shí)市場(chǎng)上證書交易價(jià)格相對(duì)越低。

(3) 價(jià)格上限。與規(guī)制者制定配額目標(biāo)類似，規(guī)制者應(yīng)當(dāng)將證書價(jià)格上限制定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。價(jià)格上限保證了當(dāng)市場(chǎng)對(duì)證書的需求量較大時(shí)，證書價(jià)格不會(huì)無限制上漲，而是會(huì)達(dá)到政府規(guī)定的上限，以保證證書交易市場(chǎng)的穩(wěn)定性。價(jià)格上限制定過高，會(huì)導(dǎo)致企業(yè)退出證書交易市場(chǎng)，使得市場(chǎng)失去效果。例如，若規(guī)制者將采取較為積極的激勵(lì)政策，則可以制定一個(gè)較低的證書價(jià)格上限，就會(huì)激勵(lì)發(fā)電廠商增加可再生能源電力的發(fā)電量，進(jìn)而增加證書交易市場(chǎng)中流通的證書數(shù)量。

(4) 懲罰價(jià)格。本例中，λ表示目標(biāo)函數(shù)約束條件的影子價(jià)格，即可以理解為發(fā)電廠商不能完成規(guī)制者制定的配額目標(biāo)時(shí)需要接受的懲罰價(jià)格。規(guī)制者制定的處罰價(jià)格不能過低，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)電廠商可能會(huì)選擇接受處罰而不是自行發(fā)電或購(gòu)買證書；同樣處罰價(jià)格過高會(huì)導(dǎo)致沒有激勵(lì)效果。

6 我國(guó)可再生能源發(fā)電配額交易可能存在的障礙研究

作為一項(xiàng)復(fù)雜的交易機(jī)制，其實(shí)施必定會(huì)面臨一定的阻礙和風(fēng)險(xiǎn)。首先，可再生能源配額交易系統(tǒng)本身的復(fù)雜性就對(duì)其設(shè)計(jì)和實(shí)施提出了較高的要求；其次，我國(guó)目前電力市場(chǎng)缺乏有效的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，也對(duì)證書交易的展開產(chǎn)生了一定的阻礙；最后，地區(qū)間的發(fā)展不平衡、可再生能源資源稟賦條件差異等因素對(duì)政府制定可再生能源電力配額相關(guān)政策提出了較高的要求。

6.1 配額交易系統(tǒng)的制度設(shè)計(jì)

為了保證可再生能源電力證書在市場(chǎng)上自由交易，需要有一整套完整的交易體系和交易制度進(jìn)行支持，如果整個(gè)交易系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期就沒有考慮周全，或是不能與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為順暢的鏈接，甚至出現(xiàn)了鏈接上的斷裂，那么就會(huì)造成后續(xù)的實(shí)踐不能順利進(jìn)行，或者出現(xiàn)失敗的可能。

6.2 輸配電市場(chǎng)缺乏有效性競(jìng)爭(zhēng)

2002年開始，我國(guó)對(duì)電力體制進(jìn)行改革，實(shí)施“廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”。我國(guó)目前情形是，發(fā)電端已經(jīng)初步形成了競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，多家發(fā)電企業(yè)參與到電力生產(chǎn)和競(jìng)價(jià)上網(wǎng)中，但參與到競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的輸配電公司只有國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)兩家，這就形成了一種類似寡頭壟斷的市場(chǎng)，發(fā)電廠商和輸配電網(wǎng)之間的數(shù)量他盤和價(jià)格談判難以形成競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，不能達(dá)到有效競(jìng)爭(zhēng)的目的，也就不能形成市場(chǎng)化的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，這種市場(chǎng)狀態(tài)為我國(guó)建立全國(guó)范圍內(nèi)的可再生能源配額交易機(jī)制帶來了一定的阻礙。因此，政府在制定交易制度時(shí)，應(yīng)明確劃分各主體的權(quán)利和義務(wù)，合理地為發(fā)電廠商和輸配電上規(guī)定其可再生能源電力配額義務(wù)，達(dá)到拉動(dòng)可再生能源電力需求，促進(jìn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的形成，有利于證書交易順利展開的目的。

6.3 地區(qū)間的利益分配存在障礙

我國(guó)國(guó)土面積廣大，不同地區(qū)的可再生能源資源稟賦條件也不盡相同，西部地區(qū)資源較為充足，而東部地區(qū)則相對(duì)匱乏。我國(guó)在制定可再生能源電力配額交易機(jī)制時(shí)，應(yīng)首先對(duì)不同地區(qū)進(jìn)行劃分，進(jìn)而針對(duì)地區(qū)資源稟賦制定不同程度的可再生能源電力配額義務(wù)，用以促進(jìn)各地區(qū)的協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，建立證書交易的中間平臺(tái)，統(tǒng)一對(duì)各發(fā)電廠商的可再生能源發(fā)電量進(jìn)行計(jì)量并頒發(fā)證書，并在該平臺(tái)對(duì)證書的買賣進(jìn)行統(tǒng)一操作，用以降低不同地區(qū)的證書交易成本差異，從而達(dá)到調(diào)節(jié)地區(qū)不平衡的效果，促進(jìn)可再生能源在全國(guó)范圍內(nèi)的充分利用和發(fā)展。

6.4 發(fā)電配額與購(gòu)電配額不對(duì)應(yīng)

由于政府不僅對(duì)發(fā)電廠商規(guī)定了可再生能源電力配額義務(wù)，也對(duì)輸配電網(wǎng)規(guī)定了相關(guān)的配額義務(wù)，因此，在可再生能源電力配額制實(shí)施的過程中，就可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)電配額與購(gòu)電配額不對(duì)應(yīng)的情況，即發(fā)電場(chǎng)上的可再生能源發(fā)電量不能滿足輸配電網(wǎng)的配額義務(wù)，或者相反。因此，政府在制定相關(guān)制度時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整對(duì)各義務(wù)主體之間的義務(wù)量的聯(lián)系，避免出現(xiàn)義務(wù)量嚴(yán)重不對(duì)應(yīng)的情況。

7 結(jié) 論

通過借鑒國(guó)際成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)實(shí)施可行性及實(shí)施重要細(xì)節(jié)進(jìn)行了分析研究，并通過構(gòu)建經(jīng)濟(jì)學(xué)模型討論相關(guān)因素對(duì)證書交易的影響，并得出以下結(jié)論：第一，可再生能源發(fā)電配額交易機(jī)制是激勵(lì)可再生能源發(fā)展的一種有效機(jī)制。第二，設(shè)計(jì)實(shí)施可再生能源配額交易系統(tǒng)時(shí)，政府應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注可再生能源發(fā)展目標(biāo)的制定、可再生能源種類的選擇、責(zé)任主體的確定、監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)的建立、適當(dāng)?shù)膽土P措施、證書交易的價(jià)格上限和儲(chǔ)存期限等。第三，實(shí)現(xiàn)政府制定的可再生能源發(fā)電目標(biāo)是電力系統(tǒng)下實(shí)施配額交易的目的和約束，政府制定的可再生能源發(fā)電目標(biāo)過高或者過低，都不利于市場(chǎng)的有效運(yùn)行；而價(jià)格上限的規(guī)定，也會(huì)影響企業(yè)可再生能源發(fā)電量和證書交易量。第四，我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的自然環(huán)境相差較大，應(yīng)適當(dāng)考慮各地配額差異。國(guó)外有些國(guó)家和地區(qū)的政策則規(guī)定證書可以儲(chǔ)存一定年限，可進(jìn)一步深入研究證書的儲(chǔ)存期限問題，建立跨期交易模型；也可以考慮電力需求的不確定性等，進(jìn)行模型拓展研究。

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Research on China's Renewable Energy Electricity Quota and Its Transaction

KONGLingcheng，SHIJing

(School of Busness, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)

With the rapid development of global economy, the large consumption of traditional energy led to the increasingly contradiction between supply and demand, and the wide use of traditional energy also brought massive discharge of pollutant, the world have to face the global environment problems within the challenges of environmental pollution. Facing the above situation, as an effective incentive policy of promoting renewable energy development, the policy of renewable portfolio standard (RPS) with the core of renewable electricity credits (REC) has been more and more implemented by western countries. On the base of applying of renewable portfolio standard in China in the near future, this paper summarizes the practical experience in domestic and abroad, and discusses the market conditions of implementing RPS system and of construction REC trading market in China. By means of quantitatively analyzing, supply-and-demand equilibrium and price mechanism, we analyze whether the REC market price forming mechanism can promote the development of renewable energy power through effective reflecting the enterprise generating cost and then analyze its market benefit. Finally，this paper analyzes the benefits brought by RPS to electrical power system，as well as some possible obstacles in practical operation，and puts forward relevant suggestions for future study and policy making．

renewable electricity； renewable portfolio standard； renewable electricity credits； credits market

2017-03-06

國(guó)家自科基金(71273091)“碳強(qiáng)度目標(biāo)下可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的定價(jià)機(jī)制研究”；教育部人文社科規(guī)劃項(xiàng)目(11YJA790068)“基于產(chǎn)業(yè)鏈的太陽能發(fā)電政策研究”

孔令丞(1963-)，女，天津?qū)氎妫唤淌凇⒉┦可鷮?dǎo)師，博士，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，能源經(jīng)濟(jì)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)。E-mail: 764046157@qq.com。石晶(1988-)，女，遼寧，碩士研究生。

1005-9679(2017)03-0030-09

TK 011

A