不完全競爭電力市場中可再生能源支持政策比較

吳力波　孫可哿　陳亞龍

摘要

上網(wǎng)電價補貼（FIT）與綠色能源組合標準（RPS）是目前針對可再生能源實施的兩類主要支持政策。對于二者政策效果的比較、特別是在非競爭性電力市場中二者政策效果的扭曲，是理論和政策研究關(guān)注的熱點問題。本文通過構(gòu)建由傳統(tǒng)火力發(fā)電企業(yè)和綠色能源發(fā)電企業(yè)兩類主體構(gòu)成的部分均衡模型，比較了不完全競爭的電力市場中，可再生能源上網(wǎng)電價補貼制度與可再生能源組合標準對可再生能源發(fā)電總量和份額的影響。結(jié)果表明，在寡頭壟斷的電力市場中，F(xiàn)IT政策比RPS政策更能有效促進可再生能源發(fā)電總量和比重的上升。模型中RPS政策下的均衡電價高于FIT政策的情況，導致對綠色能源的需求下降。對歐盟2004-2011年面板數(shù)據(jù)的分析表明FIT政策對風力發(fā)電總量有顯著促進作用，而RPS政策有助于提高可再生能源在總能源使用中的比重。其背后的機制是盡管RPS導致較高的電價、降低能源需求，但仍然能促進可再生能源需求的相對提高。電力市場壟斷對風力發(fā)電量有負面影響，但并不能證明這一影響是通過可再生能源政策實現(xiàn)的。電力市場規(guī)模、技術(shù)等控制變量也對可再生能源使用有一定影響。在門限面板模型中，當電力市場壟斷程度指數(shù)大于0.35時，即一國最大電力企業(yè)市場份額達到三分之一以上，壟斷對風力發(fā)電的負面影響更大。

關(guān)鍵詞可再生能源上網(wǎng)電價補貼制度；可再生能源組合標準；可再生能源發(fā)電；電力市場壟斷

中圖分類號 TK01文獻標識碼A文章編號1002-2104（2015）10-0053-08doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.10.008

2014年11月，中美發(fā)布《應對氣候變化聯(lián)合聲明》，提出中國計劃在2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰，并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整是實現(xiàn)溫室氣體排放達峰的基本保障手段，利用市場化的機制促進可再生能源的發(fā)展需要根據(jù)市場主體特征進行有效的制度設(shè)計。我國對于風電、太陽能光伏發(fā)電等可再生能源都實行了上網(wǎng)電價補貼政策，如果僅從近年來可再生能源裝機容量的增長來看，這類支持政策是有效的。但是由于可再生能源成本下降速度存在不確定性，這些補貼政策在促進可再生能源供給規(guī)模擴張的同時也面臨著政策成本高、道德風險大、總量目標不確定等問題。可再生能源組合標準本質(zhì)上是一種配額機制，在總量目標確定的條件下實現(xiàn)供應成本的最優(yōu)化。但是當市場存在較高的信息不對稱、交易成本過高時，其效率也會受到影響。兩種政策機制的實施效果對于市場結(jié)構(gòu)高度敏感。當市場存在不完全競爭時，由于壟斷廠商可以有效地控制價格和產(chǎn)量，因此可再生能源發(fā)展成本在不同主體之間的分擔就會出現(xiàn)差異。對于中國這樣一個電力市場化改革遠未完成的混合型市場而言，上述機制的厘清對于優(yōu)化可再生能源政策體系顯得尤為重要。

歐盟在節(jié)能減排、促進清潔能源利用方面經(jīng)驗豐富，成果卓著。一方面，歐盟建立溫室氣體排放交易機制促進減排，另一方面歐盟采用稅收激勵、可再生能源投資補貼、上網(wǎng)電價補貼制度、配額制和可再生能源組合標準等方式促進可再生能源的投資與使用，從而降低碳排放強度。與此同時，歐盟各成員國著力提高能源市場自由度、在歐盟范圍內(nèi)形成統(tǒng)一能源大市場以保證能源安全供給，也為可再生能源政策的有效實施提供更好的市場環(huán)境。2010年，歐盟可再生能源消費量占全年能源總消費量的124%，歐盟委員會提出到2020年歐盟可再生能源消費量達到能源總消費量20%的目標。 歐盟各國大多制定階段性的可再生能源目標，并通過多種可再生能源政策的結(jié)合實施以實現(xiàn)相應目標。這些政策主要包括稅收激勵政策、可再生能源投資補貼、上網(wǎng)電價補貼和可再生能源組合標準。本文關(guān)注的是上網(wǎng)電價制度和可再生能源組合標準兩種新能源政策的作用，以及影響兩種政策效果的因素?？稍偕茉瓷暇W(wǎng)電價制度較可再生能源組合標準在歐盟成員國中更為廣泛地使用，有固定電價收購模式和可再生能源差額電價補貼兩種模式，是對發(fā)電企業(yè)利用可再生能源發(fā)電高成本的補貼，也在一定程度降低了可再生能源電價的波動幅度?？稍偕茉唇M合標準與配額制相結(jié)合，要求發(fā)電企業(yè)一定數(shù)量的電力來自可再生能源發(fā)電，證書代表了一定數(shù)量的可再生能源電力，承擔可再生能源配額義務(wù)的發(fā)電企業(yè)可以通過生產(chǎn)可再生能源和購買可再生能源組合標準兩種方式完成任務(wù)（當獲得證書的邊際成本大于證書市場價格，買入證書；當獲得證書的邊際成本低于證書市場價格，生產(chǎn)可再生能源）。

本文通過構(gòu)建一個由x個同質(zhì)傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)和y個同質(zhì)新能源發(fā)電企業(yè)構(gòu)成的簡化市場，在部分均衡市場中比較兩種新能源政策下的清潔發(fā)電量，同時考慮了市場競爭程度對結(jié)果的影響。在此基礎(chǔ)上利用歐盟相關(guān)數(shù)據(jù)，在控制收入水平、能源進口等因素的前提下，比較FIT和RPS兩種政策對風力發(fā)電、可再生能源消費在總能源消費中的比重，并利用門限面板模型分析電力市場壟斷程度對兩種政策的效果是否有影響。最后，根據(jù)理論和實證分析的結(jié)果討論兩種新能源政策的利弊，并為中國新能源政策的發(fā)展提供參考建議。

1文獻綜述

上網(wǎng)電價補貼和可再生能源證書交易兩種新能源政策的分析和比較是能源環(huán)境經(jīng)濟領(lǐng)域的熱點，國內(nèi)外學者相關(guān)著作十分豐富，大多數(shù)的結(jié)論認為FIT在促進可再生能源使用方面更有優(yōu)勢，也有少部分學者提出了FIT存在的問題。

Peng Sun et al.建立一個兩階段壟斷公司決策模型，比較FIT政策和RPS政策效果，發(fā)現(xiàn)FIT在增加可再生能源使用、促進R&D并降低可再生能源生產(chǎn)成本方面效果更顯著，而RPS政策在降低碳排放、提高消費者盈余方面更有效，但這兩種政策對社會福利的影響在該模型中沒有定論[1]。C.G. Dong則用53個國家2005到2009年的數(shù)據(jù)做了一個面板模型，以比較FIT和RPS政策在促進風能發(fā)電上的作用，結(jié)果表明FIT比RPS更能促進累積風力發(fā)電，但對年度風力發(fā)電兩種政策沒有區(qū)別[2]。Meszaros Matyas Tamas et. al比較了英國FIT和RPS兩種政策的效果，結(jié)論是在完全競爭市場中，F(xiàn)IT和RPS的作用相同，在不完全競爭市場中雖然FIT更能促進可再生能源消費，但它相對于RPS會提高總能源消費量，從而對解決環(huán)境問題沒有顯著作用[3]。

Taehyeong Kwon則比較了韓國2002到2011十年間RPS和FIT政策的尋租行為，這兩種政策在促進可再生能源發(fā)電的同時為電力企業(yè)提供了獲得額外利潤的機會。結(jié)論是韓國RPS政策的尋租程度超過了FIT政策，合理的政策設(shè)計是避免這一問題的關(guān)鍵[4]。S.L. Wong et al.則具體分析了馬來西亞上網(wǎng)電價補貼政策中的補貼額度設(shè)定、相關(guān)機構(gòu)抗拒、獲取財政支持困難等問題，根據(jù)馬來西亞新能源產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，預測FIT政策的實施將大幅提高馬來西亞太陽能的使用[5]。Chelsea Schelly分析了實施RPS政策的利與弊，也將其與FIT進行對比，該研究的不同之處在于研究對象是居民用戶可再生能源使用情況，結(jié)果表明FIT更能有效的促進居民用戶使用可再生能源、節(jié)省能源消費[6]。

2理論模型

在大多數(shù)國家，電力市場近似于寡頭壟斷市場。一方面，電力市場企業(yè)進入成本高，存在規(guī)模報酬遞增，且消費者對電力需求的價格彈性低，容易形成壟斷勢力；另一方面各類型的發(fā)電企業(yè)為市場提供同質(zhì)產(chǎn)品，通過數(shù)量競爭或價格競爭的方式謀取自身利潤最大化。本文通過一個簡單的部分均衡模型比較FIT制度和RPS政策對可再生能源發(fā)電總量的影響，假設(shè)電力企業(yè)之間通過數(shù)量競爭實現(xiàn)古諾均衡。模型具有以下五個基本特征：

（1）市場上有x個同質(zhì)的傳統(tǒng)電力公司，y個同質(zhì)的可再生能源發(fā)電企業(yè)；

因此，dQ1dt>0；dadt>0。寡頭壟斷市場中，F(xiàn)IT能夠促進可再生能源發(fā)電總量及其在總發(fā)電量中的份額上升。

當電力市場完全競爭時，單個廠商對市場電價沒有影響力，傳統(tǒng)電力企業(yè)的均衡電價p=c0，可再生能源發(fā)電企業(yè)的均衡電價p=c1-t，政府給予每單位可再生能源發(fā)電的補貼應等于可再生能源發(fā)電與火力發(fā)電邊際成本的差額，即t=c1-c0，才能使得可再生能源電力企業(yè)有進入市場的可能性。我們討論在壟斷市場中政府給予補貼t=c1-c0情況下的可再生能源發(fā)電。此時，Q1=

ya-c1b（x+y+1）；α=y（a-c1）x（a-c0）+y（a-c1）?？稍偕茉窗l(fā)電總量和份額都與可再生能源企業(yè)數(shù)量在總電力企業(yè)數(shù)量中的比重正相關(guān)。在電力行業(yè)進入門檻高、傳統(tǒng)電力企業(yè)形成壟斷勢力的情況下，新能源發(fā)電企業(yè)將難以進入市場，對可再生能源發(fā)電總量和份額產(chǎn)生負面影響。

2.2可再生能源組合標準（RPS）

在RPS政策下要求電力企業(yè)可再生能源發(fā)電量達到總發(fā)電量的β倍。在簡化的模型中，假設(shè)傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)不會從事新能源發(fā)電，則傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)是可再生能源組合標準市場上的需求方，而可再生能源發(fā)電企業(yè)是市場上的供給方，且可再生能源組合標準市場出清，即新能源發(fā)電企業(yè)的所有產(chǎn)量均作為證書以滿足自身和傳統(tǒng)企業(yè)的需求。在供求雙方的作用下，市場上可再生能源組合標準的價格為p*。可再生能源發(fā)電企業(yè)的每單位產(chǎn)量可用于證書交易市場出售，獲得額外的p*收入，但同時也需要購入其本身產(chǎn)量β倍的證書，而傳統(tǒng)電力企業(yè)必須購買其產(chǎn)量β倍的證書，則電力企業(yè)i的利潤最大化問題為方程（8）：

其中，可再生能源證書的價格p*由（14）式?jīng)Q定，隨著配額制的目標β而變化，且dp*dβ=φ+yp*-βp*（x+y）xy-βy+xβ2+yβ2，其中φ=x（a-c0-βp*）+y（a-c1-βp*）>0是（14）的分母，由yx+y≈β的關(guān)系可判斷dp*dβ>0?？稍偕茉窗l(fā)電配額越高，交易證書市場上的均衡價格越高。雖然隨著β的提高，總發(fā)電量下降，但由于可再生能源份額的提高，無法判斷可再生能源發(fā)電總量的變化，dQ1dβ的符號不能顯著判斷。

在電力市場完全均衡的理想狀態(tài)下，單個企業(yè)的行為對均衡市場電價沒有決定性，企業(yè)利潤最大化的條件為邊際利潤等于邊際成本，傳統(tǒng)電力企業(yè)和可再生能源電力企業(yè)的均衡電價分別為p=c0+β·p*；p=c1+（β-1）·p*。綠色證書的價格p*=c1-c0時，可再生能源發(fā)電企業(yè)能夠與傳統(tǒng)電力企業(yè)競爭并進入市場。這與FIT政策的情況相似，表明價格政策與數(shù)量政策存在對稱性。

與FIT政策下的情況類似，隨著可再生能源企業(yè)數(shù)量的相對增加，可再生能源發(fā)電總量和比例都會提高，而傳統(tǒng)電力市場的壟斷反映了較高的電力市場進入壁壘，對可再生能源的推廣有負面作用。

2.3兩種政策的比較

綜上所述，上網(wǎng)電價補貼政策和可再生能源組合標準具有內(nèi)在一致性。前者是價格政策，通過補貼支持邊際生產(chǎn)成本較高的綠色能源發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)活動，補貼價格越高，實現(xiàn)的可再生能源發(fā)電量和份額越高；而后者是數(shù)量政策，實現(xiàn)一定目標的可再生能源發(fā)電比例，相當于對傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)征稅。FIT政策的補貼電價t與RPS政策的證書交易價格p*相對應，RPS政策的配額目標β則與FIT實現(xiàn)的可再生能源發(fā)電比例α相對應。在補貼電價t與證書交易價格p*相等的情況下，F(xiàn)IT政策相對于RPS政策能實現(xiàn)更大的可再生能源發(fā)電量和份額。此外，RPS政策的配額β越高，可再生能源發(fā)電總量未必增加，由表1第三行展示的兩種政策下的電價，可知RPS政策會導致更高的電價，在一定程度上降低總電力需求，盡管清潔電能的相對產(chǎn)量上升，但總產(chǎn)量未必上升。

上述分析中沒有涉及到電力市場可再生能源電力企業(yè)和傳統(tǒng)電力企業(yè)數(shù)量的決定，但從表1的結(jié)果可以看到兩類企業(yè)數(shù)量的相對比值對可再生能源發(fā)電總量和比重有決定作用。從市場結(jié)構(gòu)的角度來看，如果目前電力市場中傳統(tǒng)電力企業(yè)有較強的壟斷力量，可再生能源發(fā)電企業(yè)面臨著較高的進入壁壘，市場上可再生能源企業(yè)的相對數(shù)量將較小，不利于促進可再生能源的發(fā)展。

3實證模型

3.1數(shù)據(jù)

本文從實證角度分析上網(wǎng)電價補貼制度、可再生能源組合標準兩種新能源政策對歐盟可再生能源使用的影響。在第三節(jié)理論分析部分，通過對簡化的部分均衡模型的分析，發(fā)現(xiàn)電力市場壟斷程度會影響FIT和RPS兩種新能源政策效果，因此這是本節(jié)分析的重點之一。同時也考慮了經(jīng)濟發(fā)展程度、技術(shù)發(fā)展程度、市場規(guī)模、資源稟賦情況和其他新能源政策對歐盟國家可再生能源發(fā)展的影響。

本文的數(shù)據(jù)時間跨度從2004年到2011年，涵蓋歐盟27個成員國。因變量風力發(fā)電總量、可再生能源使用份額，以及自變量歐盟成員國電力市場壟斷程度（dom）、二氧化碳強度（co2i）、歐盟成員國人均國內(nèi)生產(chǎn)總值（gdppc）數(shù)據(jù)均來自Eurostat。其中電力市場壟斷程度用各國最大電力企業(yè)市場份額表示，奧地利、保加利亞、盧森堡、荷蘭的數(shù)據(jù)在部分年份缺失，為了保證面板數(shù)據(jù)的綜列平衡，缺失年份的數(shù)據(jù)用前后年份的平均值代替。凈煤炭進口量（nci）數(shù)據(jù)來自于Worldbank數(shù)據(jù)庫?？偘l(fā)電量（teg）數(shù)據(jù)來源于International Energy Statistics 2013。上網(wǎng)電價補貼制度（FIT）、可再生能源組合標準（RPS）政策均用虛擬變量表示，當一國該年度采用了某項政策，則變量取1，否則為0；其他可再生能源政策變量則用政策的數(shù)量（nop）表示。這些政策變量數(shù)據(jù)均由Global Status Report 2013的數(shù)據(jù)整理得到。并且以歐盟成員國的可再生能源上網(wǎng)電價補貼數(shù)據(jù)替代FIT政策虛擬變量，進行了穩(wěn)健性檢驗，F(xiàn)IT價格數(shù)據(jù)來自于Bloomberg數(shù)據(jù)庫的2015 Global Feedin Tariffs Dataset。

3.2計量模型

本文建立上網(wǎng)電價補貼制度、可再生能源組合標準兩種新能源政策對歐盟國家風力發(fā)電量影響的計量模型，將電力市場壟斷程度、成員國經(jīng)濟發(fā)展水平、技術(shù)發(fā)展水平、電力市場規(guī)模、其他可再生能源政策作為控制變量。電力市場的壟斷程度用該國最大電力公司的市場份額表示，根據(jù)第三節(jié)的分析壟斷程度會對上網(wǎng)電價補貼制度的效果起到負面影響，對可再生能源組合標準政策效果的影響則不明確。成員國經(jīng)濟發(fā)展水平用人均GDP體現(xiàn)，一般情況下，經(jīng)濟發(fā)展水平越高的國家在環(huán)保意識方面更加優(yōu)越，利用可再生能源的可能性更高。技術(shù)發(fā)展水平越高的國家，開發(fā)利用新能源的能力越強，能源結(jié)構(gòu)中化石能源比重越低。這里選取二氧化碳強度這一指標表示技術(shù)發(fā)展水平，一方面這一指標反映了一國降低單位化石能源使用的碳排放的能力，是一種環(huán)境技術(shù)的象征；另一方面，這一指標也反映了一國能源結(jié)構(gòu)中化石能源的比重，是能源結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平因素的結(jié)合。電力市場規(guī)模也決定了一國風力發(fā)電量的國模，這里用年度總打電量來反映電力市場規(guī)模大小。其他可再生能源政策，如可再生能源投資補貼、庇古稅等補貼和稅收政策，不是本文的討論對象，但也對風力發(fā)電有著重要影響，這里用政策數(shù)量來反映其他新能源政策的程度。模型具體如下式，fit和rit分別為代表上網(wǎng)電價補貼政策和可再生能源組合標準政策實施狀況的虛擬變量，Z是其他控制變量。因變量y是風力發(fā)電量，本文也將可再生能源在總能源消費中的比重作為因變量，比較兩種新能源政策對這兩者影響的不同。

本文利用面板數(shù)據(jù)單門限回歸模型判斷模型是否因電力市場壟斷程度不同而呈現(xiàn)非線性性，即存在某個固定值，電力市場壟斷程度小于該值和大于該值時的模型估計系數(shù)顯著不同。在操作方面，本文利用Bruce Hansen的門限回歸模型Stata程序（http：//www.ssc.wisc.edu/～bhansen/progs/progs_threshold.html.）對模型進行估計。Bruce Hansen給出了靜態(tài)面板數(shù)據(jù)的門限回歸理論方法，并以美國15年間565個公司的數(shù)據(jù)為例，分析財務(wù)約束是否會影響公司投資決策。本文的模型如下所示，其中門限變量q為電力市場壟斷程度DOM，當q≥q時，模型的系數(shù)估計值為β；當q

3.3模型結(jié)果

表2中是面板模型的分析結(jié)果，其中模型1到模型3以風力發(fā)電量作為因變量，模型4到6以可再生能源使用份額作為因變量，模型7和模型8則用可再生能源上網(wǎng)電價補貼額代替可再生能源上網(wǎng)電價補貼政策虛擬變量。模型2和模型3、模型5和模型6則分別在模型1、模型4的基礎(chǔ)上添加兩類政策變量的交互項、市場壟斷程度與政策變量的交互項。在模型1的回歸結(jié)果中可以看到，上網(wǎng)電價補貼政策對風力發(fā)電量有顯著的正面影響，符合實際。然而可再生能源組合標準卻對風力發(fā)電量有負面影響，盡管在基本模型中這一系數(shù)不顯著，但當添加交叉項變量時，可再生能源組合標準對風力發(fā)電量的負面影響成為顯著，這違背了可再生能源組合標準可以促進風力發(fā)電的事實。但根據(jù)第三節(jié)的分析，可再生能源組合標準會使得電力市場的均衡電價上升，減少總電力需求，可能出現(xiàn)可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量比重上升，但由于總發(fā)電量下降，可再生能源發(fā)電量也下降的情況。模型2的結(jié)果則反映兩種政策的交叉項對風力發(fā)電量有著顯著的正面影響，表明同時采用這兩種新能源政策可以促進風力發(fā)電。相比之下模型4-6的結(jié)果表明，上網(wǎng)電價補貼和可再生能源組合標準都對可再生能源使用在總能源使用量中所占比重有正向影響，且基本上都是顯著的。這表明這兩種政策都對促進新能源使用在總能源消費中比重的提高有著顯著的促進作用?？偟膩碚f，兩類可再生能源政策對風力發(fā)電總量和可再生能源使用份額的影響程度有區(qū)別，F(xiàn)IT既能促進可再生能源使用份額提高，也能促進總量提高，但RPS對總量提高的作用卻不顯著。根據(jù)第3節(jié)的分析，實現(xiàn)同樣可再生能源使用目標的RPS政策導致較高的電價，因此對風力發(fā)電總量的促進作用較弱。模型7-8以FIT價格代替FIT政策虛擬變量得到了與模型1-6相一致的結(jié)果。

電力市場壟斷程度對風力發(fā)電量呈現(xiàn)負面影響，并且在模型中基本都是顯著的，這表明電力市場壟斷程度高不利于促進可再生能源發(fā)電，可再生能源發(fā)電需要有更多市場進入者的支持。上網(wǎng)電價補貼與壟斷程度的交叉項的估計系數(shù)為負，而可再生能源組合標準與壟斷程度交叉項系數(shù)為正，表明在較高的壟斷水平下，上網(wǎng)電價補貼政策促進可再生能源發(fā)電的作用會被抑制，而可再生能源組合標準促進新能源發(fā)電的作用則會被增強。但是這兩個交叉項的系數(shù)都不顯著，說明電力市場壟斷程度對兩種政策效果的影響在這個樣本中不夠顯著。