“電-碳-證”市場交易決策與市場機(jī)制的協(xié)同優(yōu)化

摘要 在電力市場中實(shí)施多重清潔低碳政策可能導(dǎo)致不同政策在實(shí)施時(shí)存在冗余甚至相互沖突，電力市場、碳交易市場和綠證市場的協(xié)同將通過市場機(jī)制引導(dǎo)電力與環(huán)境資源優(yōu)化配置，但是多市場協(xié)同發(fā)展促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的路徑不明確。因此，該研究從市場主體決策和市場機(jī)制的視角分析了“電-碳-證”的交互關(guān)系，利用多主體博弈理論構(gòu)建了包含碳配額買方和賣方火力發(fā)電商、可再生能源發(fā)電商、電網(wǎng)企業(yè)、積極和消極消納用戶的市場均衡模型，并設(shè)計(jì)多種環(huán)境權(quán)益產(chǎn)品抵消和互認(rèn)互換機(jī)制，利用系統(tǒng)動力學(xué)理論構(gòu)建“電-碳-證”市場機(jī)制協(xié)同模型。結(jié)果表明：①碳價(jià)通過發(fā)電成本傳導(dǎo)至各市場主體，碳價(jià)的上升將擠壓高碳電源、促進(jìn)低碳高效機(jī)組。綠證交易激勵(lì)可再生能源發(fā)電商裝機(jī)建設(shè)，增加可再生能源發(fā)電量。在碳價(jià)和綠證價(jià)格共同引導(dǎo)下，積極的消納用戶和消極的消納用戶傾向于購買綠電。②與基準(zhǔn)情景相比，碳市場引入有償拍賣機(jī)制增加碳排放成本，在2026—2030年顯著拉高碳價(jià)；綠證市場引入懲罰機(jī)制增強(qiáng)了消納權(quán)重的約束，使得綠證價(jià)格上升到最大值的時(shí)間縮短。③以CCER作為中介，將多余綠證轉(zhuǎn)化為可在碳市場抵消的權(quán)證，實(shí)現(xiàn)了“電-碳-證”市場的有效銜接。與基準(zhǔn)情景和單一政策情景相比，考慮多個(gè)市場改革措施的綜合情景政策效果更優(yōu)，增強(qiáng)了碳市場對電力市場結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的作用，增加了可再生能源電力的競爭力。建議政府通過碳排放核算將環(huán)境權(quán)益產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銜接，減少低碳政策冗余，利用“電-碳-證”協(xié)同發(fā)展促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 電力市場；多主體決策；市場機(jī)制；協(xié)同機(jī)制；系統(tǒng)動力學(xué)

中圖分類號 TM743 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1002-2104（2024）10-0018-12 DOI：10. 12062/cpre. 20240329

為了實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的氣候目標(biāo)，世界各國加速部署減排計(jì)劃，并在第28屆聯(lián)合國氣候變化大會（COP28）上就脫碳和可再生能源達(dá)成共識，超過100個(gè)國家同意2030年前將全球可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量增加兩倍［1］。但是新的承諾并沒有形成具體的減排路徑。因此，電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)和脫碳計(jì)劃需要利用低碳政策工具設(shè)計(jì)減排路徑。黨的二十大報(bào)告明確指出，健全碳排放權(quán)市場交易制度［2-3］。2023年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布報(bào)告指出，中國基本形成了碳市場運(yùn)行機(jī)制框架，企業(yè)也基本完成了履約指標(biāo)，但是只有不到4%的配額進(jìn)行交易，且交易均價(jià)為42. 850元/t，遠(yuǎn)低于同期歐盟碳價(jià)?？梢?，控排單位主要以完成履約為目標(biāo)，存在成交活躍度低、交易價(jià)格變化幅度小等階段性特征［4］。發(fā)展可再生能源是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和減排降碳的關(guān)鍵路徑之一；綠證交易機(jī)制是利用市場保障可再生能源電力消納的配套措施。2017年，中國開啟了綠證市場的交易［5］，截至2023年3月1日，共認(rèn)購綠證超過1 512萬個(gè)［6］。中國綠證獲得Renewable Electricity組織的完全認(rèn)可［7］，但是其仍未獲得歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)可，無法在國際綠證市場流動，綠證交易靈活性較低的問題亟需解決。2023 年，國家能源局明確提出 ，要擴(kuò)大綠證核發(fā)和交易范圍，加快綠證交易市場與碳市場的銜接工作［8］。基于電力行業(yè)低碳政策的現(xiàn)實(shí)背景，本研究擬解決兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：第一，在碳交易和綠證交易并行的背景下，如何實(shí)現(xiàn)“電-碳-證”市場中主體行為決策的協(xié)同優(yōu)化。第二，在多個(gè)市場機(jī)制相互作用的情況下，如何構(gòu)建電力市場、綠證交易市場和碳交易市場的協(xié)同模型，設(shè)計(jì)出多個(gè)權(quán)證即碳配額、國家核證自愿減排量（Chinese certified emission reduction，CCER）、綠證有效銜接的具體方案。

1 文獻(xiàn)綜述

作為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)的關(guān)鍵路徑，清潔低碳政策效果備受國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。主要集中在單一政策效果、多重政策耦合和多重政策協(xié)同3 個(gè)方面［9-12］。

首先，Jung等［13］從國家層面研究排放交易機(jī)制對碳減排效率的影響，發(fā)現(xiàn)市場機(jī)制是促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的有效策略。Wang等［14］研究發(fā)現(xiàn)，中國的碳交易政策是促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的重要工具。張寧等［15］研究表明：利用獎(jiǎng)懲機(jī)制增強(qiáng)可再生能源消納的約束性有助于發(fā)揮綠證減排效果。Egli 等［16］研究發(fā)現(xiàn)RE100（renewable energy100%）全球可再生能源倡議是促進(jìn)可再生能源消納的最大企業(yè)舉措。同時(shí)。還有諸多學(xué)者［17-21］研究單一低碳政策與電力市場的耦合效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)歐洲、美國的低碳政策實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性減排，但是中國碳市場與電力市場間深層次的聯(lián)動關(guān)系還未有效形成，如碳價(jià)與電價(jià)［22］。

其次，學(xué)術(shù)界也在多重政策耦合方面展開研究［23-26］。Wang等［27］建立了中國碳交易市場、綠證交易市場和電力市場的耦合模型，研究發(fā)現(xiàn)：與這些市場的非耦合運(yùn)行相比，多市場耦合在風(fēng)險(xiǎn)、成本等方面存在優(yōu)勢。汪鵬等［28］和Song等［29］分別構(gòu)建了可再生能源消納保障機(jī)制下電力-綠證-超額消納量多尺度市場互動交易模型和可再生電力-配額-綠證多市場交互模型，探究3個(gè)市場間的耦合互動關(guān)系及市場主體的收益或成本影響。Kong等［30］基于碳中和技術(shù)分析了綠氫、綠電和CCUS（carbon capture，utilization and storage）技術(shù)不同組合方式下的經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響，以提出技術(shù)較優(yōu)的組合方式。

最后，關(guān)于電力市場低碳政策的協(xié)同，有學(xué)者基于構(gòu)建的碳市場、綠證市場與電力市場耦合模型模擬仿真結(jié)果，進(jìn)一步提出協(xié)同發(fā)展的建議［31］。也有學(xué)者定性分析了中國電力市場存在多種環(huán)境權(quán)益產(chǎn)品并存的局面，建議構(gòu)建不同類型環(huán)境權(quán)益產(chǎn)品市場銜接互認(rèn)，實(shí)現(xiàn)多重低碳政策的協(xié)同發(fā)展［11］。Xu［32］認(rèn)為氣候政策的增加并沒有改變碳排放的趨勢，并表示，氣候變化治理應(yīng)該更加注重目標(biāo)，通過目標(biāo)協(xié)同和不同的利益協(xié)調(diào)促進(jìn)減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

綜上，現(xiàn)有研究存在以下不足：①相較于單一低碳政策效果的研究，多重低碳政策運(yùn)行研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。但是多個(gè)低碳政策衍生的市場與電力市場中的主體決策和市場機(jī)制設(shè)計(jì)方面的研究較少，有待深入。②目前學(xué)者們意識到低碳政策協(xié)同的重要性，但是大多學(xué)者只展開定性分析和提出協(xié)同的政策建議。因此，在多個(gè)低碳政策間深層次的聯(lián)動機(jī)制下協(xié)同效果的定量研究存在盲點(diǎn)。

本研究邊際貢獻(xiàn)主要分為兩點(diǎn)：①從市場多主體的視角，構(gòu)建包括購買碳配額的火力發(fā)電商、出售碳配額的火力發(fā)電商、電網(wǎng)企業(yè)、積極的綠證消納電力用戶、消極的綠證消納電力用戶的多主體博弈模型，揭示了各主體間的協(xié)同聯(lián)動關(guān)系，為各主體電力交易的行為決策提供參考。②從多市場機(jī)制的視角，建立涵蓋碳市場、綠證市場、電力市場的系統(tǒng)動力學(xué)模型。以CCER為多市場鏈接，設(shè)定了碳配額、CCER、綠證的互認(rèn)互換原則，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)市場中多主體間的互聯(lián)互通和互認(rèn)互換。并通過多情景仿真模擬，探究了市場改革措施的政策效果，促進(jìn)低碳政策協(xié)同機(jī)制的完善。

2 電-碳-證市場交互關(guān)系

碳市場是以市場機(jī)制解決能源資源配置和氣候治理的政策手段之一。綠證市場運(yùn)行的主要目的是促進(jìn)新能源發(fā)電市場化消納，減輕國家財(cái)政補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)。兩個(gè)清潔低碳政策均有助于能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和減少碳排放以應(yīng)對氣候變化。一方面，政策目標(biāo)的重合對進(jìn)一步構(gòu)建清潔能源消納政策與電力市場的耦合機(jī)制具有支持作用；另一方面，部分具體措施重合、相互尚未形成完善的互認(rèn)互換機(jī)制等問題，會對清潔能源消納政策與電力市場聯(lián)動產(chǎn)生影響。因此，為實(shí)現(xiàn)清潔能源消納政策與電力市場的高效聯(lián)動，亟須對清潔能源消納政策與電力市場的銜接與協(xié)同機(jī)制研究。

“電-碳-證”協(xié)同需要從兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：第一，市場決策主體的協(xié)同?；鹆Πl(fā)電商和可再生能源發(fā)電商供給電力，用戶端對電力產(chǎn)生需求，從而在電力市場形成綠電價(jià)格和火電價(jià)格。碳價(jià)、CCER價(jià)格和綠證價(jià)格在釋放環(huán)境價(jià)值信號方面有著共同性［33-34］。將碳交易機(jī)制和綠證交易機(jī)制進(jìn)行鏈接，確保綠色環(huán)境權(quán)益的唯一性，有助于協(xié)同推進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型。第二，多個(gè)市場機(jī)制的協(xié)同。中國碳市場在碳排放總量、碳抵消比例等約束下運(yùn)行?？嘏诺陌l(fā)電企業(yè)基于政府分配的配額進(jìn)一步確定碳配額的買賣行為策略。CCER抵消機(jī)制既擴(kuò)大市場參與主體，也降低控排主體的履約成本。在二級市場交易形成碳配額價(jià)格和CCER價(jià)格。綠證交易市場在可再生能源電力消納責(zé)任和罰金約束下運(yùn)行?？稍偕茉窗l(fā)電商認(rèn)證并持有綠證，可再生能源消納責(zé)任主體購買綠色證書，從而形成綠色證書價(jià)格。

3 基于市場主體決策的電-碳-證市場協(xié)同模型構(gòu)建

“電-碳-證”市場主體協(xié)同是指3個(gè)市場通過價(jià)格水平與供需關(guān)系影響主體行為決策，在碳交易和綠證的作用下多主體尋求收益最大化，引導(dǎo)主體行為決策實(shí)現(xiàn)電力和環(huán)境資源優(yōu)化配置。本部分利用多主體博弈模型研究低碳政策作用下多市場中主體的行為決策。