綠色證書交易與碳排放權(quán)交易對中國電力市場的政策效果

譚忠富，劉文彥，劉平闊

（華北電力大學(xué) 能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所，北京 102206）

1 研究背景

中國一直致力于“加強(qiáng)差別化電價執(zhí)行監(jiān)管、發(fā)揮電價的杠桿作用、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級、積極穩(wěn)妥務(wù)實(shí)推進(jìn)電力體制機(jī)制改革”等工作。中國政府在電力產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃中也明確提出了“保障供應(yīng)安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展”的工作重點(diǎn)，不僅對“優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)與布局”做出明確的目標(biāo)規(guī)劃，而且對“降低排放強(qiáng)度”提出合理的發(fā)展要求。國務(wù)院［2002］5號文的“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”改革指示的頒布，預(yù)示著中國電力市場化改革已到了一個非常關(guān)鍵的時期。

目前中國發(fā)電產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中存在一些亟待解決的瓶頸問題，如發(fā)電產(chǎn)業(yè)統(tǒng)一規(guī)劃能力較差、電價機(jī)制不完善、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力較弱、可再生能源發(fā)電比重與發(fā)展目標(biāo)存在差距等。借鑒世界典型國家電力部門改革與重組的經(jīng)驗(yàn)，中國電力市場化改革的本質(zhì)將是一個制度變遷和體制改革的過程，其核心是電價改革。這個過程將涉及兩個重要的演變——可交易綠色證書（tradable green certificate，TGC）機(jī)制和碳排放權(quán)交易（emission trading，ET）機(jī)制?！笆濉逼陂g，為消除可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“發(fā)電、上網(wǎng)和消納”三大障礙，履行哥本哈根氣候峰會上的碳減排承諾，以及實(shí)現(xiàn)2020年控制溫室氣體排放的行動目標(biāo)，中國政府不僅有必要推出可再生能源配額制（renewable portfolio standard，RPS）和可交易綠色證書機(jī)制（綠色證書交易制），而且應(yīng)該同期推出碳排放權(quán)交易機(jī)制。

一方面，在可再生能源發(fā)電配額制中，可再生能源發(fā)電的價值分為兩部分：一部分是可再生能源產(chǎn)生的電能在目前電力市場條件下具有的價值——它與常規(guī)能源所產(chǎn)生電能的價值相同，體現(xiàn)為實(shí)際電能交易的成本，其中受益者是實(shí)際的電能消費(fèi)者；一部分是可再生能源電力因氣候改善、環(huán)境保護(hù)和其他社會效益而具有的價值——它在電能生產(chǎn)過程中協(xié)調(diào)氣候環(huán)境系統(tǒng)與電力行業(yè)的和諧發(fā)展關(guān)系，提高一國或地區(qū)的福利水平。另一方面，在各種減排政策中，基于市場的碳排放權(quán)交易機(jī)制在實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)過程中的作用比較突出（尤其是在歐洲市場）。與其他減排政策相比，碳排放權(quán)交易機(jī)制在成本和環(huán)境有效性、實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的確定性和政治接受度以及制度持續(xù)性等方面具有重要優(yōu)勢［1］，能夠激勵企業(yè)和居民以最小成本開展減排活動。碳排放權(quán)交易機(jī)制的實(shí)施需要考慮排放目標(biāo)、政策執(zhí)行點(diǎn)、配額分配方法、配額跨期存儲和借入，覆蓋經(jīng)濟(jì)部門收益、溫室氣體循環(huán)利用、安全值設(shè)定等方面，其中如何分配初始碳排放配額是最為重要的議題之一①初始配額分配方法的選擇會直接影響減排成本在參與主體間的轉(zhuǎn)移和整體減排成本。。由于現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)中存在交易成本因素、市場力和市場結(jié)構(gòu)影響、非最小成本行為以及氣候談判風(fēng)險等不確定性，因此初始配額分配將影響碳排放權(quán)交易政策的環(huán)境效率和社會成本。

那么，綠色證書交易和碳排放權(quán)交易的實(shí)施對中國電力市場化改革的影響如何呢？為回答上述問題，本文界定兩個制度的邊界，并根據(jù)中國電力市場的實(shí)際情況來構(gòu)建耦合的系統(tǒng)動力學(xué)（system dynamics，SD）模型。下文安排如下：根據(jù)研究內(nèi)容，從兩個方面分析已有研究成果；闡述模型假設(shè)，并據(jù)此描述TGC市場、ET 市場和電力市場3個系統(tǒng)的因果關(guān)系和函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建應(yīng)對氣候變化的上網(wǎng)電價價格形成機(jī)制模型；根據(jù)價格形成機(jī)理，設(shè)定TGC系統(tǒng)和ET 系統(tǒng)的變量情境，并進(jìn)行模擬仿真及情境分析；總結(jié)結(jié)論。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 可交易綠色證書系統(tǒng)、碳排放權(quán)交易系統(tǒng)及電力市場

國內(nèi)學(xué)者對TGC市場、ET 市場與電力市場的互相作用分析得相對較少，或僅分析了單一制度對經(jīng)濟(jì)的影響［2］。現(xiàn)有文獻(xiàn)大多集中于定性討論碳減排與可交易綠色證書的相互作用［3］，也有一些學(xué)者通過定量建模分析了歐美各國的碳減排與可交易綠色證書的關(guān)系［4-8］。

一些學(xué)者認(rèn)為，排放交易計劃和可再生能源證書（renewable energy certificate，REC）市場應(yīng)以促進(jìn)更多投資流入可再生能源產(chǎn)業(yè)為目的，且應(yīng)根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的異地屬性來設(shè)計自愿性可再生證書市場和碳排放權(quán)交易市場，如此才可實(shí)現(xiàn)碳排放上限和交易市場的協(xié)調(diào)問題［9］。從溫室氣體減排的角度看，雖然碳排放上限政策與RPS相比可以更有效地減少溫室氣體排放［10］，但是Del Río González卻認(rèn)為同時實(shí)施排放權(quán)交易政策和可再生能源支持計劃會產(chǎn)生協(xié)同作用，且有效協(xié)調(diào)兩個機(jī)制各自的配額目標(biāo)關(guān)系極為重要［1］。Morthorst研究了將國際化的TGC市場引入一個開放的電力市場所帶來的成本效益（cost-benefit）以及其對碳減排的積極作用［11-12］。另外，在模型構(gòu)建方面也有一些研究成果。例如：Bird、Chapman和Logan等利用ReEDS模型評價了RPS和碳排放總量管制政策對美國電力部門碳減排的激勵作用［13］；Linares、Santos和Ventosa等構(gòu)建了一個發(fā)電產(chǎn)業(yè)擴(kuò)建的線性互補(bǔ)問題（linear complementarity problem，LCP）模型，并結(jié)合碳排放權(quán)交易和可交易綠色證書分析了寡頭壟斷企業(yè)的行為［14］。

2.2 競價及上網(wǎng)電價

在美國發(fā)電競價上網(wǎng)以前，其上網(wǎng)電價與銷售電價均分為基價和燃料調(diào)整費(fèi)用兩部分［15］。桂良軍、谷增軍和喬英偉認(rèn)為，應(yīng)以區(qū)域?yàn)榉秶?，采用以兩部制（容量電價和電量電價）為基礎(chǔ)的市場競爭形式來確定中國電力市場中的上網(wǎng)電價［16］。

目前針對市場電價的研究多集中于討論電價形成問題，其中“競價上網(wǎng)”的可行性是討論熱點(diǎn)。有學(xué)者對市場電價的形成過程進(jìn)行了量化分析。例如：Yucekaya設(shè)計了電價競標(biāo)的流程并解釋了其作用機(jī)理，認(rèn)為價格不確定性和盲目拍賣行為的存在使得企業(yè)必須確定合適的上網(wǎng)報價［17］。國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為長期以來中國電力行業(yè)無法形成“競價上網(wǎng)”機(jī)制的原因是，電價既無法反映能源資源的成本，也無法反映市場需求的變化，從而導(dǎo)致電價扭曲［18］，且在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)CO2減排會使發(fā)電產(chǎn)業(yè)因低碳技術(shù)具有風(fēng)險大、成本高、效果不確定等特點(diǎn)而在一定程度上喪失競價上網(wǎng)優(yōu)勢，致使發(fā)電機(jī)會減少［19-21］。方德斌、王先甲和吳敬芳則認(rèn)為，在競價上網(wǎng)中將“發(fā)電側(cè)的CO2排放量與價格指標(biāo)一起作為決定拍賣勝出者的依據(jù)”是有效的，并談?wù)摿瞬少徟馁u流程［22］。

2.3 研究現(xiàn)狀分析及評價

綜上所述，無論是在可交易綠色證書制度、碳排放權(quán)交易制度和上網(wǎng)電價形成機(jī)制的實(shí)施所涉及的相關(guān)理論和分析方法等方面，還是在電價形成機(jī)制、電力市場設(shè)計及制度安排對發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響等方面，雖然目前研究具有其科學(xué)合理的一面，但是也存在如下局限：

第一，目前研究尚未系統(tǒng)分析可交易綠色證書機(jī)制、碳排放權(quán)交易機(jī)制和應(yīng)對氣候變化的上網(wǎng)電價形成機(jī)制的作用機(jī)理，致使中國電力市場化改革的進(jìn)度較慢，無法切實(shí)地實(shí)施和推進(jìn)制度“試點(diǎn)”和改革措施；第二，目前研究并未合理界定上網(wǎng)電價的概念和作用效果，致使“電價形成機(jī)制”的可操作性和可實(shí)踐性較差；第三，目前研究多集中于定性討論“競價上網(wǎng)”的影響，尤其是國內(nèi)學(xué)者尚未針對此問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，回避了“競價”的必要性問題，致使給出的發(fā)展對策、解決方案及政策建議無法落到實(shí)處。

3 模型構(gòu)建

3.1 邊界及假設(shè)條件

為了構(gòu)建電力市場、可交易綠色證書系統(tǒng)和碳排放權(quán)交易系統(tǒng)的上網(wǎng)電價形成機(jī)制的SD 模型，本文做如下假設(shè)。

假設(shè)1：鑒于電能產(chǎn)品具有同質(zhì)性特征，在可交易綠色證書機(jī)制和碳排放權(quán)交易機(jī)制的作用下，電力市場中可形成統(tǒng)一的上網(wǎng)電價。電力供給者為火力發(fā)電企業(yè)和可再生能源發(fā)電企業(yè)①一般情況下，在分析TGC市場時，會排斥大水電發(fā)電技術(shù)的綠電生產(chǎn)部分。但受數(shù)據(jù)可得性的限制，本文在討論TGC市場和ET 市場時并未剔除大水電技術(shù)的綠電發(fā)電量，但研究結(jié)果仍可在理論層面說明一般性原理。；電力需求由政府經(jīng)濟(jì)規(guī)劃和負(fù)荷預(yù)測參考決定。

假設(shè)2：可交易綠色證書機(jī)制可直接影響可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。假設(shè)規(guī)定可再生能源發(fā)電企業(yè)將可交易綠色證書賣給電網(wǎng)企業(yè)，即不直接將其生產(chǎn)成本在發(fā)電產(chǎn)業(yè)內(nèi)進(jìn)行費(fèi)用均攤，且市場設(shè)計初期可交易綠色證書的價格將受到價格政策的管制。

假設(shè)3：碳排放權(quán)交易機(jī)制可影響火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文規(guī)定政府在交易基期簽發(fā)給火力發(fā)電企業(yè)以一定比例的碳交易配額，其余的碳交易配額則通過系統(tǒng)從電網(wǎng)企業(yè)購買。同理，碳交易配額的價格將受到價格政策的管制。

假設(shè)4：為了便于說明作用機(jī)理，本文不考慮經(jīng)濟(jì)危機(jī)、通貨膨脹以及貿(mào)易保護(hù)等問題。

基于上述界定，本文建立如圖1所示的上網(wǎng)電價形成機(jī)制SD 模型的反饋回路，分別為：

1）TGC系統(tǒng)中存在4個負(fù)反饋回路。

①TGC 價格→可再生能源發(fā)電企業(yè)預(yù)期收益→可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量→可再生能源發(fā)電量（可再生能源發(fā)電供給）→TGC 持有量→TGC 供給→TGC價格；②TGC供給→TGC持有量→與TGC期望持有量的差額→TGC 供給；③TGC 供給→TGC價格→TGC 供給；④TGC 價格→電力需求→TGC需求→TGC價格。

2）ET 系統(tǒng)中存在4個負(fù)反饋回路。

①ET 價格→火力發(fā)電企業(yè)預(yù)期收益→火力發(fā)電裝機(jī)容量→火力發(fā)電量（火力發(fā)電供給）→ET 持有量→ET 需求→ET 價格；②ET 需求→ET 持有量→與ET 期望持有量的差額→ET 需求；③ET 需求→ET 價格→ET 需求；④ET 價格→ET 供給→ET價格。

3）電力市場中存在3個負(fù)反饋回路。

①現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價→火力發(fā)電企業(yè)預(yù)期收益→火力發(fā)電裝機(jī)容量→火力發(fā)電量（火力發(fā)電供給）→電力供給→現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價；②現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價→可再生能源發(fā)電企業(yè)預(yù)期收益→可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量→可再生能源發(fā)電量（可再生能源發(fā)電供給）→電力供給→現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價；③現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價→電力需求→現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價。

圖1 三個系統(tǒng)的因果循環(huán)圖

3.2 可交易綠色證書系統(tǒng)

根據(jù)圖1a，參考系統(tǒng)流圖符號，繪制TGC 系統(tǒng)的存量流量圖（見圖2）。在TGC 制度下，TGC 價格分為短期現(xiàn)貨市場價格（受政策管制）和長期期貨市場價格；可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的可觀察成本優(yōu)勢（對可再生能源發(fā)電的投資乘數(shù)）受到期貨市場上網(wǎng)電價、TGC年均價格和可再生能源發(fā)電長期邊際成本的影響，且可影響可再生能源發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模（裝機(jī)容量），進(jìn)而影響電力供給。其中的數(shù)學(xué)關(guān)系②模型中所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為本課題小組的項(xiàng)目調(diào)研數(shù)據(jù)（2012）。為說明一般性原理，數(shù)據(jù)使用時做了加權(quán)均值處理。如下：

①TGC 價格=MIN（TGC 價格上限，MAX（TGC市場價格，TGC價格下限））；

②TGC市場價格=TGC市場價格0+∫TGC價格變化·dt；

③TGC市場價格0=0.1；

④TGC價格變化=TGC 價格×（TGC 需求-TGC供給）/TGC需求/TGC市場調(diào)整周期；

⑤TGC價格上限=0.2；

⑥TGC價格下限=0；

⑦TGC市場調(diào)整周期=1；

⑧TGC 年均價格=SMOOTH（TGC 價格，52）；

⑨TGC需求=TGC規(guī)劃目標(biāo)×電力需求；

⑩TGC 供給=MAX（TGC 價格對供給的影響，TGC過期率）；

?TGC 持有量=TGC 持有量0+∫（簽發(fā)給發(fā)電廠的TGC-TGC供給）·dt；

?TGC持有量0=30×1e+009；

?簽發(fā)給發(fā)電廠的TGC=可再生能源發(fā)電供給；

?TGC 價格對供給的影響=可再生能源發(fā)電供給×（（TGC價格/TGC年均價格）＾0.8）；

?TGC 過期率=DELAY1（簽發(fā)給發(fā)電廠的TGC，TGC有效期）；

?TGC有效期=26。

圖2 TGC系統(tǒng)的作用機(jī)理

3.3 碳排放權(quán)交易系統(tǒng)

根據(jù)圖1b，參考系統(tǒng)流圖符號，繪制ET 系統(tǒng)的存量流量圖（見圖3）。在ET 制度下，ET 價格分為短期現(xiàn)貨市場價格（受政策管制）和長期期貨市場價格；火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的可觀察成本優(yōu)勢（對火力發(fā)電的投資乘數(shù)）受到期貨市場上網(wǎng)電價、ET 年均價格和火力發(fā)電長期邊際成本的影響，且可影響火力發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模（裝機(jī)容量），進(jìn)而影響電力供給。其中的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

①ET 價格=MAX（ET 價格下限，MIN（ET市場價格，ET 價格上限））；

②ET 市場價格=ET 市場價格0+∫ET 價格變化·dt；

③ET 市場價格0=0.05；

④ET 價格變化=ET 價格×（ET 需求-ET 供給）/ET 供給/ET 市場調(diào)整周期；

⑤ET 價格上限=0.2；

⑥ET 價格下限=0；

⑦ET 市場調(diào)整周期=52；

⑧ET 年均價格=SMOOTH（ET 價格，52）；

⑨ET 需 求=（ET 消費(fèi)量-ET 持有量）×（（ET 價格/ET 政策參考價格）＾（-0.2））；

⑩ET 消費(fèi)量=ET 轉(zhuǎn)化量；

?ET 供給=電力需求×碳排放量增長速率；

?ET 持有量=ET 持有量0-∫ET 轉(zhuǎn)化量·dt；

?ET 持有量0=2e+009；

?ET 政策參考價格=0.05。

3.4 電力市場

結(jié)合圖2和圖3的可交易綠色證書系統(tǒng)和碳排放權(quán)交易系統(tǒng)的存量流量模型，嵌入中國電力市場系統(tǒng)中，構(gòu)建TGC制度和ET 制度下的電力市場系統(tǒng)動力學(xué)模型，如圖4所示。其中主要的數(shù)學(xué)關(guān)系和設(shè)定如下：

①現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價=現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價0+∫價格變化·dt；

圖3 ET系統(tǒng)的作用機(jī)理

②現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價0=0.35；

③價格變化=現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價×（電力需求-電力供給）/電力需求/電力市場調(diào)整周期；

④電力市場調(diào)整周期=1；

⑤年均上網(wǎng)電價=SMOOTH（現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價，52）；

⑥期貨市場上網(wǎng)電價=FORECAST（年均上網(wǎng)電價，52×3，52×2）；

⑦電力需求=負(fù)荷預(yù)測參考×（（銷售電價/政策參考電價）＾價格需求彈性）；

⑧銷售電價=現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價+TGC 價格-ET 價格；

⑨政策參考電價=0.3；

⑩價格需求彈性=-0.25；

?負(fù)荷預(yù)測參考=（（49000+Time）×1e+008）/52；

?火力發(fā)電供給=火力發(fā)電裝機(jī)利用小時數(shù)×火力發(fā)電裝機(jī)容量；

?火力發(fā)電裝機(jī)利用小時數(shù)=4800/52；

?可再生能源發(fā)電供給=可再生能源發(fā)電裝機(jī)利用小時數(shù)×可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量；

?可再生能源發(fā)電裝機(jī)利用小時數(shù)=3600/52；

?網(wǎng)損=0.1；

?電力供給=（可再生能源發(fā)電供給+火力發(fā)電供給）×（1-網(wǎng)損）；

?對火力發(fā)電的投資乘數(shù)=（期貨市場上網(wǎng)電價-ET 年均價格）/火力發(fā)電LMC；

?火力發(fā)電LMC=0.32；

?對可再生能源發(fā)電的投資乘數(shù)=（期貨市場上網(wǎng)電價+TGC 年均價格）/可再生能源發(fā)電LMC；

?可再生能源發(fā)電LMC=0.45；

?火力發(fā)電裝機(jī)容量=火力發(fā)電裝機(jī)容量0+∫（火力發(fā)電新增裝機(jī)-火力發(fā)電設(shè)備折舊）·dt；

?火力發(fā)電裝機(jī)容量0=8.19e+008；

?火力發(fā)電新增裝機(jī)=均衡投資率1×對火力發(fā)電的投資乘數(shù)×火力發(fā)電裝機(jī)容量；

?火力發(fā)電設(shè)備折舊=火力發(fā)電裝機(jī)容量/設(shè)備生命周期1；

?均衡投資率1=7.8%/52；

?設(shè)備生命周期1=52×25；

?可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量=可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量0+∫（可再生能源發(fā)電新增裝機(jī)-可再生能源發(fā)電設(shè)備折舊）·dt；

?可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量0=3.13e+008；

?可再生能源發(fā)電新增裝機(jī)=均衡投資率2×對可再生能源發(fā)電的投資乘數(shù)×可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量；

?可再生能源發(fā)電設(shè)備折舊=可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量/設(shè)備生命周期2；

?均衡投資率2=10.4%/52；

?設(shè)備生命周期2=52×20。

4 模擬仿真

4.1 不同情境下的TGC價格和ET價格

圖4 耦合電力交易系統(tǒng)及發(fā)電競價上網(wǎng)價格形成機(jī)制

根據(jù)供求定理，基于圖4，對TGC 價格變化趨勢和ET 價格變化趨勢進(jìn)行模擬。以2012年為基期（0），設(shè)時間步長為1周，設(shè)模擬時間為520周（約10年）。所需情境參數(shù)設(shè)定如下：情境0（基準(zhǔn)情境），即TGC規(guī)劃目標(biāo)為30%①國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2012年底，中國可再生能源發(fā)電（包括大水電）占比已超過20%。其中，水電裝機(jī)2.5億千瓦，年發(fā)電量超過8 000億千瓦時；風(fēng)電裝機(jī)超過6 000萬千瓦，年發(fā)電量近1 000億千瓦時；核電裝機(jī)1 257萬千瓦，年發(fā)電量980億千瓦時；太陽能發(fā)電裝機(jī)700萬千瓦。，碳排放量增長速率為5%②根據(jù)英國丁鐸爾中心報告數(shù)據(jù)顯示，2012年，中國碳排放量約為90億噸。在哥本哈根氣候峰會上，中國承諾“到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降約40%-45%”。若中國GDP的增長速率為8%，則年均碳排放量的增長速率約為3.8%-4.4%。；情境1（TGC規(guī)劃“高”方案），即TGC規(guī)劃目標(biāo)為35%，碳排放量增長速率為5%；情境2（TGC 規(guī)劃“低”方案），即TGC 規(guī)劃目標(biāo)為25%，碳排放量增長速率為5%；情境3（ET 規(guī)劃“高”方案），TGC規(guī)劃目標(biāo)為30%，碳排放量增長速率為7%；情境4（ET 規(guī)劃“低”方案），即TGC 規(guī)劃目標(biāo)為30%，碳排放量增長速率為3%。

TGC價格變化趨勢如圖5所示。分析圖5 可知：

第一，在規(guī)劃期內(nèi)，初始價格（0.1 元/Kwh）和TGC供求關(guān)系的設(shè)定使得基準(zhǔn)情境、情境3和情境4中的TGC 價格先保持較平穩(wěn)態(tài)勢，然后經(jīng)歷了“N 型”的波動過程，最后又因TGC 價格和TGC 供求的共同作用而趨于0，且碳排放量增長速率可使TGC價格變化曲線發(fā)生移動，表現(xiàn)為價格波動周期隨著碳排放量增長速率的增加而延長；情境1 中TGC價格呈倒U 型變化趨勢，且在規(guī)劃期內(nèi)并未趨于均衡；情境2中TGC 價格的波動幅度較小，最終圍繞0趨于水平。

第二，在規(guī)劃期內(nèi)，TGC價格受到TGC現(xiàn)貨市場價格、價格上限和價格下線的共同影響，且在不同的TGC規(guī)劃目標(biāo)的激勵下，其變化效果比較顯著。基準(zhǔn)情境、情境3和情境4中TGC 價格呈倒U 型變化趨勢，在規(guī)劃期初（0-156）增長，直到TGC 市場價格超過政府規(guī)定的TGC價格上限（0.2元/kW·h），在規(guī)劃期末（416-520）降低，直到TGC 市場價格低于政府規(guī)定的TGC 價格上限且最終趨于0。情境1中TGC價格先增長，達(dá)到TGC 價格上限后保持不變；情境2中TGC價格在規(guī)劃初期內(nèi)平緩降低，然后變化速率變大，表現(xiàn)為價格的“尋的行為”，最終趨于0。

第三，TGC年均價格是影響對可再生能源發(fā)電企業(yè)進(jìn)行投資的重要因素。在規(guī)劃期內(nèi)，TGC 年均價格的變化趨勢與TGC 價格的變化趨勢類似，但在不同情境中其變化速率較小，趨勢曲線較平滑。

綜上可知：政府強(qiáng)制規(guī)定可再生能源發(fā)電的市場份額（配額比例）會導(dǎo)致一定數(shù)量TGC 供求的波動，TGC 供求波動的加劇會導(dǎo)致TGC 價格波動。在現(xiàn)貨市場中，當(dāng)市場存在“超額需求”時，TGC 價格提高；隨著可再生能源發(fā)電供給的增加，“超額供給”出現(xiàn)，TGC 價格先減少最后趨于0，最終實(shí)現(xiàn)TGC 交易的均衡。此外還可知，ET 制度可影響TGC系統(tǒng)中的價格。

圖5 TGC價格變化趨勢

ET 價格變化趨勢如圖6 所示。分析圖6 可知：

第一，在規(guī)劃期內(nèi)，初始價格（0.1 元/kW·h）和ET 供求關(guān)系的設(shè)定使得基準(zhǔn)情境、情境1和情境2中的ET 價格先保持較平緩增長，然后迅速增長，且TGC規(guī)劃目標(biāo)因素對ET 價格變化曲線的影響不顯著；情境3中ET 價格的增長幅度較平緩；情境4中ET 價格的增長幅度比較陡峭，且在規(guī)劃期內(nèi)ET 價格不會出現(xiàn)降低趨勢，即不可實(shí)現(xiàn)市場均衡。

第二，在規(guī)劃期內(nèi)，ET 價格受到ET 現(xiàn)貨市場價格、價格上限和價格下線的共同影響，且在不同的碳排放量增長速率的約束下，其移動效果比較明顯。ET 價格先呈J型增長趨勢，直到ET 市場價格超過政府規(guī)定的ET 價格上限（0.2元/kW·h），此后碳排放權(quán)便以此為信號進(jìn)行交易?；鶞?zhǔn)情境、情境1和情境2中的ET 價格約在第260 期達(dá)到價格上限；情境3中的ET 價格會延期（在第312期）到達(dá)價格上限；情境4中的ET 價格提前（在第208期）到達(dá)價格上限。

第三，ET 年均價格是影響對火力發(fā)電企業(yè)進(jìn)行投資的重要因素。排除初始價格設(shè)定的干擾，在規(guī)劃期內(nèi)它呈S型增長趨勢，且其調(diào)整周期的差異水平與ET 價格的調(diào)整周期的差異水平類似。

綜上可知：政府強(qiáng)制規(guī)定火力發(fā)電的碳減排量或碳減排速率導(dǎo)致一定數(shù)量ET 供求的波動，而ET供求波動的加劇會導(dǎo)致ET 價格波動。現(xiàn)貨市場中，市場一直存在“超額需求”會致使ET 價格一直增長。此外可知，TGC制度對ET 系統(tǒng)中價格的影響不顯著。

圖6 ET價格變化趨勢

4.2 對上網(wǎng)電價的影響

“發(fā)電上網(wǎng)”是一種電力供給行為，是發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)公司分開后的一種必然，即要求電力市場或二級市場中引入競爭，利用價格機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營的市場均衡狀態(tài)。

電力市場中的上網(wǎng)電價變化趨勢如圖7所示。分析圖7可知：

第一，在規(guī)劃期內(nèi)，剔除個別時點(diǎn)，上網(wǎng)電價的變化比較平緩，終將趨于均衡。但是，現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價及電力供求的變化，使得價格變化先出現(xiàn)跳躍再出現(xiàn)回落。在規(guī)劃初期，情境1和情境2與基準(zhǔn)情景的變化情況相似，但后期情境1和情境2中上網(wǎng)電價的變化會比較平穩(wěn)，并未出現(xiàn)顯著波動；情境3和情境4與基準(zhǔn)情景的波動規(guī)律相似，但波動周期存在差異，且規(guī)定的碳排放量增長速率越大，則調(diào)整周期越長。

第二，在規(guī)劃期內(nèi)，現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價的變化趨勢是緩慢增長，但是波動幅度較為顯著?，F(xiàn)貨市場的上網(wǎng)電價受到價格變化的影響。情境1和情境2中現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價的波動趨勢相同但是兩者的波動幅度存在差異，上網(wǎng)電價的整體變化趨勢呈“勺型”，且TGC 規(guī)劃目標(biāo)越高，上網(wǎng)電價波動幅度越大；情境3和情境4中現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價的波動規(guī)律相同但是兩者的波動周期存在差異，上網(wǎng)電價的整體變化趨勢呈W 型，且碳排放量增長速率越快，調(diào)整周期越長。

第三，期貨市場的上網(wǎng)電價反映了一個平滑增長的過程，與相同情境中的現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價相比，其波動周期小幅延長。

綜上可知：

第一，在市場機(jī)制的作用下，上網(wǎng)電價可進(jìn)行自發(fā)調(diào)節(jié)。當(dāng)價格過度增長時，電力供求隨之做出調(diào)整，使上網(wǎng)電價降低；當(dāng)價格過度下降時，電力供求調(diào)整的結(jié)果使價格反彈。

第二，在規(guī)劃期內(nèi)，雖然上網(wǎng)電價出現(xiàn)波動，但是期整體發(fā)展趨勢是緩慢增長的，且基期初始價格（0.35元/kW·h）的設(shè)定及其他影響因素的限制使得上網(wǎng)電價并未在規(guī)劃期末趨于某一常數(shù)，即在規(guī)劃期內(nèi)均衡的上網(wǎng)電價未能形成。

第三，TGC機(jī)制和ET 機(jī)制可引起上網(wǎng)電價的形成機(jī)理發(fā)生變化。政府設(shè)定的TGC 規(guī)劃目標(biāo)越高，上網(wǎng)電價水平越高；規(guī)定的碳排放量增長速率越大，上網(wǎng)電價的波動周期越長。

圖7 電力市場中上網(wǎng)電價變化趨勢

4.3 對發(fā)電產(chǎn)業(yè)的影響

發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的變化趨勢如圖8所示。分析圖8可知：

第一，在規(guī)劃期內(nèi)，不同的規(guī)劃目標(biāo)組合使火力發(fā)電裝機(jī)容量呈兩種變化趨勢。在情境2中，TGC規(guī)劃目標(biāo)選擇“低”方案（25%），碳排放量增長速率目標(biāo)選擇“中”方案（5%），該組合使得火力發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模逐期增長，且增長曲線呈扁平的S型；但在其他情境中，火力發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模逐期減小，雖然基準(zhǔn)情境和情境4中規(guī)劃期末的裝機(jī)容量略有增加，但是不同情境下裝機(jī)容量間的差異并不顯著。

第二，在TGC 機(jī)制、ET 機(jī)制和競價上網(wǎng)機(jī)制的共同作用下，不同情境中的可再生能源發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模均逐期增長。但是，由于規(guī)劃目標(biāo)存在不同的組合方案，因此可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)在中、后期的增長速率存在較明顯的差異。在情境2中，可再生能源發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模逐期增長，且增長曲線呈扁平的S型；在其他情境中，可再生能源發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模增長曲線呈扁平的J型。

不同情境中電力供給的變化趨勢如圖9所示。分析圖9可知：在發(fā)電競價上網(wǎng)機(jī)制的作用下，通過引入TGC 機(jī)制和ET 機(jī)制，電力供給均可平緩增長，且波動不顯著，但在情境2中其增長速率較快于其他情境。

綜上可知：

第一，TGC規(guī)劃目標(biāo)和碳排放量增長速率對火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)和可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)均可產(chǎn)生作用效果。雖然兩種機(jī)制均可促進(jìn)可再生能源發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，但是不同規(guī)劃目標(biāo)組合方案對火力發(fā)電生產(chǎn)規(guī)模的影響是不確定的。

第二，雖然發(fā)電產(chǎn)業(yè)通過市場和競價上網(wǎng)機(jī)制做出結(jié)構(gòu)調(diào)整，但是可保證中國在未來10年相對穩(wěn)定的電力供給；且在情境2中電力供給的增長顯著有別于其他情境。究其原因：不同情境中，電力供給總量均逐期增加，說明中國即將逐步實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電技術(shù)對火力發(fā)電技術(shù)的替代；增速緩慢，說明未來一段時期內(nèi)火力發(fā)電技術(shù)仍是中國電能生產(chǎn)的主要“力量”；在情境2中，不同發(fā)電技術(shù)的生產(chǎn)規(guī)模均有所增加，在各自裝機(jī)利用小時數(shù)不變的情況下電力供給總量逐期增加。

圖8 發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模變化趨勢

圖9 不同情境的電力供給變化趨勢

4.4 對需求側(cè)的影響

不同情境中銷售上網(wǎng)電價的變化趨勢如圖10所示。由圖10可知：在不考慮電網(wǎng)企業(yè)的固定成本和維護(hù)費(fèi)用的前提下，銷售電價的影響因素主要包括現(xiàn)貨市場上網(wǎng)電價、TGC 價格和ET 價格。在不同的規(guī)劃情境中，其變化呈緩慢降低態(tài)勢。在情境2中，銷售電價的降幅較大，但其變化過程較平緩；在其他情境中，銷售電價的降幅相對較小，但是會在不同區(qū)間出現(xiàn)不同程度和不同周期的波動，如在情境0、情境3和情境4的前期出現(xiàn)上偏波動，在相應(yīng)的后期出現(xiàn)下偏波動，在情境1的前期出現(xiàn)上偏波動，后期較平緩。

不同情境中電力需求的變化趨勢如圖11所示。由圖11可知：電力需求緩慢增加且與銷售電價負(fù)相關(guān)；情境2中電力需求總量顯著增加。分析其原因如下：當(dāng)電力供給顯著增加時，銷售電價顯著降低，從而導(dǎo)致電力需求顯著增加；排除其他因素的影響效果（如政策和宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境等），引入TGC 機(jī)制和ET 機(jī)制后，電力需求仍可保證溫和增長，且與銷售電價的關(guān)系符合一般性經(jīng)濟(jì)學(xué)原理。

圖10 不同情境的銷售上網(wǎng)電價變化趨勢

圖11 不同情境的電力需求變化趨勢

5 結(jié)論及政策含義

5.1 結(jié)論

本文分析了給定條件下TGC 機(jī)制和ET 機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，包括：第一，TGC機(jī)制和ET 機(jī)制的協(xié)同作用結(jié)果有利于推進(jìn)電力部門的市場化改革；第二，市場機(jī)制的作用使得發(fā)電企業(yè)的選擇更大，在面對市場風(fēng)險時成本和價格部分的反應(yīng)更靈活；第三，二級市場交易更具有緩沖性，致使電力市場更穩(wěn)定；第四，在應(yīng)對氣候變化問題上，TGC 機(jī)制和ET 機(jī)制的作用效果可用以評價電源建設(shè)項(xiàng)目及其后期運(yùn)營帶來的減排量額外性（additionality）指標(biāo)，機(jī)制的順利推行和實(shí)施可滿足可持續(xù)發(fā)展要求且可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。與此同時，TGC 機(jī)制和ET 機(jī)制也存在一些限制：第一，兩個制度對治理工具和協(xié)調(diào)方式的要求較高，即都要求一個較健全且信息有效的交易環(huán)境和平臺；第二，綠色證書交易配額和碳排放權(quán)交易配額設(shè)置的合理性是影響政策效果的重要因素，即均要求一個動態(tài)的配額調(diào)整機(jī)制。

總結(jié)全文，可得以下結(jié)論：

第一，TGC制度不僅可影響電力市場中的上網(wǎng)電價，而且可促進(jìn)可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在完善的可交易綠色證書機(jī)制中，制度的實(shí)施能夠有效影響TGC價格、上網(wǎng)電價以及電力供求，從而影響對可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的投資，并有效引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和廠商數(shù)量的調(diào)整。

第二，ET 制度同樣可影響電力市場中的上網(wǎng)電價。制度既可以規(guī)范火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速率，還可以促進(jìn)可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在完善的碳排放交易機(jī)制中，制度的實(shí)施能夠有效影響ET價格、TGC價格、上網(wǎng)電價以及電力供求，從而影響對發(fā)電產(chǎn)業(yè)的投資，并有效引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

第三，統(tǒng)一的上網(wǎng)電價可作為電力部門應(yīng)對氣候變化的重要信號。較之傳統(tǒng)的電力市場化改革措施，可交易綠色證書系統(tǒng)和碳排放權(quán)交易系統(tǒng)作用下的上網(wǎng)電價形成機(jī)制可形成一個反映市場均衡狀態(tài)的上網(wǎng)電價。另外，TGC機(jī)制、ET 機(jī)制和發(fā)電競價上網(wǎng)機(jī)制的協(xié)同作用，不僅可完成“價格間”的傳遞，而且可實(shí)現(xiàn)“成本—價格—投資—規(guī)?！钡穆?lián)動，更可在電價水平方面反映中國發(fā)電企業(yè)應(yīng)對氣候變化的決心和態(tài)度。

第四，合理的規(guī)劃目標(biāo)不僅有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)劃期內(nèi)上網(wǎng)電價價格的形成，而且可以有效調(diào)整發(fā)電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。協(xié)同作用下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整比較溫和，并未對中國電力供給產(chǎn)生巨大沖擊。同時，科學(xué)、合理的TGC規(guī)劃目標(biāo)和碳排放量增長速率的組合設(shè)定（如情境2），不僅可以促進(jìn)可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且可以促進(jìn)火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，即既可在理論層面驗(yàn)證產(chǎn)業(yè)發(fā)展生命周期理論，又可在實(shí)踐層面解決現(xiàn)階段中國發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯障的問題。

5.2 局限與展望

本文討論了以“應(yīng)對氣候變化的上網(wǎng)電價形成”為導(dǎo)向的中國電力市場化改革“上網(wǎng)電價”問題，分析了可交易綠色證書制度和碳排放權(quán)交易制度對中國電力市場影響的政策效果，并構(gòu)建了系統(tǒng)動力學(xué)模型。然而，本文的研究過程還存在一些局限。首先，受數(shù)據(jù)可得性的限制，本文未將大水電產(chǎn)業(yè)從可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)中剝離出來，致使模擬仿真中的基期數(shù)據(jù)雖然可說明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一般性趨勢問題并提供政策參考，但卻無法完全描述中國TGC 交易的實(shí)際情況，且未將電網(wǎng)企業(yè)界定為系統(tǒng)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)部門、未界定電網(wǎng)企業(yè)的邊界和職能。其次，本文未將能源供應(yīng)鏈風(fēng)險管理問題以及企業(yè)交易匹配問題作為“電價形成機(jī)制”的考量因素，今后可對其作用效果進(jìn)行展開討論。最后，未考慮技術(shù)進(jìn)步、學(xué)習(xí)曲線、負(fù)荷預(yù)測拐點(diǎn)等問題。未來將針對以上問題逐步深入研究。

5.3 政策涵義

為了克服中國發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，中國迫切需要改革和變遷發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策及相關(guān)制度。可交易綠色證書制度和碳排放權(quán)交易制度不僅契合了調(diào)整國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、理順能源價格以及保護(hù)資源環(huán)境氣候的戰(zhàn)略要求，而且有利于實(shí)現(xiàn)中國電力市場化改革深化和“政策-市場”共同作用的發(fā)展變遷。根據(jù)本文的結(jié)論，筆者提出如下建議：

第一，切實(shí)推進(jìn)中國電力市場化改革，加強(qiáng)應(yīng)對氣候變化上網(wǎng)電價形成機(jī)制、可交易綠色證書機(jī)制和碳排放權(quán)交易機(jī)制的制度建設(shè)。唯有如此，才能理順政府和企業(yè)的職能，“把錯裝在政府身上的手換成市場的手”，從而保證中國發(fā)電產(chǎn)業(yè)在“看得見的手”和“看不見的手”的共同作用下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)資源的合理配置和有效利用，從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和提升社會福利水平。

第二，為構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境氣候友好型經(jīng)濟(jì)社會，應(yīng)進(jìn)一步完善能源產(chǎn)品價格形成機(jī)制。科學(xué)、合理的電價形成機(jī)制不僅具有指導(dǎo)和調(diào)節(jié)市場供求的信號作用，而且具有風(fēng)險規(guī)避和價格發(fā)現(xiàn)的作用。唯有如此，才能保證中國電力市場的資源配置效率，進(jìn)而降低政府的監(jiān)管成本和企業(yè)的交易成本，切實(shí)推進(jìn)中國電力市場化改革的進(jìn)程。

第三，發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電價的形成過程應(yīng)在一種合理的市場環(huán)境下和政策框架中進(jìn)行。加強(qiáng)具有中國特色的、應(yīng)對氣候變化的上網(wǎng)電價的相關(guān)制度安排和政策框架設(shè)計的系統(tǒng)研究，尤其是加強(qiáng)涉及可交易綠色證書和碳排放權(quán)交易的關(guān)鍵問題的研究，如交易平臺、交易方式、價格政策、契約機(jī)制以及監(jiān)管罰金機(jī)制。

第四，完善規(guī)劃目標(biāo)組合設(shè)定和配額分配機(jī)制。以中國發(fā)電產(chǎn)業(yè)中長期規(guī)劃為指導(dǎo)，借鑒世界主要工業(yè)化國家的成功經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)界定和合理分配各個地區(qū)以及各種發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的綠色證書配額和碳排放許可證配額比例，并進(jìn)一步建立合理的電力衍生品價格形成機(jī)制，使之成為理順能源價格、配置能源資源的有效工具。

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