碳交易背景下電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑探索

文/張曉琴

2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話，提出中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，向世界宣布了中國(guó)碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)與愿景。經(jīng)過(guò)兩年的發(fā)展，我國(guó)碳中和進(jìn)程已從概念提出推進(jìn)至各行業(yè)加速變革。

1 碳交易、碳市場(chǎng)及交易機(jī)制

1.1 碳交易

碳交易的理論基礎(chǔ)源于科斯的產(chǎn)權(quán)理論。企業(yè)在計(jì)算成本收益時(shí)，并未考慮污染對(duì)外部環(huán)境的影響，而環(huán)境權(quán)屬的不明確會(huì)導(dǎo)致“公地悲劇”，造成過(guò)度排放，產(chǎn)生負(fù)外部性。根據(jù)科斯定理，只要明晰產(chǎn)權(quán)，就能緩解經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中產(chǎn)生的外部性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。因此，負(fù)外部性內(nèi)部化是減排的關(guān)鍵，需明確治理責(zé)任，讓企業(yè)負(fù)擔(dān)減排費(fèi)用，將負(fù)外部性內(nèi)化為企業(yè)自身成本。

在科斯產(chǎn)權(quán)理論的基礎(chǔ)上，戴爾斯將“產(chǎn)權(quán)”概念引入污染控制領(lǐng)域，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了污染排放權(quán)交易（emission trading program）的理論。碳交易是溫室氣體排放權(quán)交易的統(tǒng)稱，在《京都議定書》要求減排的6種溫室氣體中二氧化碳（CO2）為最大宗，因此，溫室氣體排放權(quán)交易以每噸CO2當(dāng)量（tCO2e）為計(jì)算單位，統(tǒng)稱為“碳交易”。在排放總量控制的前提下，包括CO2在內(nèi)的溫室氣體排放權(quán)成為一種稀缺資源，具備商品屬性，即把碳排放權(quán)作為一種商品進(jìn)行交易，買方通過(guò)向賣方支付一定金額從而獲得一定數(shù)量的CO2排放權(quán)。碳交易的核心是將環(huán)境納入成本收益計(jì)算之中，使之成本化。在市場(chǎng)中，環(huán)境同勞動(dòng)、土地、資本、數(shù)據(jù)等生產(chǎn)要素一樣，在使用過(guò)程中需要支出成本。碳排放權(quán)作為一種稀缺資源，是具有價(jià)值的資產(chǎn)，可以作為商品在市場(chǎng)上進(jìn)行交易。碳交易的價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制如圖1所示。

圖1 碳交易的價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制

碳交易通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制的價(jià)格傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)買碳有成本、賣碳有收益、投資有回報(bào)，進(jìn)而減少溫室氣體排放，促進(jìn)減排規(guī)?；⒓夹g(shù)化和專業(yè)化，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，推動(dòng)全社會(huì)低碳綠色轉(zhuǎn)型。碳排放權(quán)是各國(guó)落實(shí)碳中和愿景的重要制度創(chuàng)新和主要工具之一，從全球發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，碳交易已逐漸成為繼土地、石油、礦產(chǎn)之后重要的國(guó)際戰(zhàn)略資源，碳排放權(quán)已成為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和進(jìn)程中全球競(jìng)爭(zhēng)的重要籌碼。

1.2 碳市場(chǎng)

碳市場(chǎng)一般指以控制溫室氣體排放為目的，通過(guò)法律界定、由人為規(guī)定而建立起來(lái)的全國(guó)性碳排放權(quán)交易市場(chǎng)，通過(guò)交易溫室氣體排放配額或溫室氣體減排量以實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。碳交易機(jī)制的核心思想是政府通過(guò)引入總量控制與交易機(jī)制，即“限制與交易”（cap and trade）原則，使重點(diǎn)排放單位（也稱控排企業(yè)）受到碳排放限額約束。如控排企業(yè)的碳排放量超出規(guī)定限額，則需要在碳交易市場(chǎng)上購(gòu)買相應(yīng)配額，否則將受到處罰；另一方面，控排企業(yè)也可通過(guò)各種措施節(jié)能減排以減少碳排放量，并在碳交易市場(chǎng)上出售節(jié)余配額而盈利。在碳排放的既定目標(biāo)下，每家控排企業(yè)會(huì)考慮自身利益，選擇最有利的方式進(jìn)行碳排放，或自身減排、或通過(guò)碳市場(chǎng)購(gòu)買配額。相比行政命令，碳市場(chǎng)可以降低社會(huì)總減排成本。

我國(guó)碳市場(chǎng)經(jīng)過(guò)十余年發(fā)展，逐步由試點(diǎn)走向全國(guó)。自2011年10月碳排放權(quán)交易工作開展，歷經(jīng)發(fā)布24個(gè)行業(yè)計(jì)算與報(bào)告指南，歷史數(shù)據(jù)報(bào)送與核查，發(fā)布電力、水泥、電解鋁行業(yè)配額分配討論稿，發(fā)布全國(guó)碳市場(chǎng)啟動(dòng)工作方案，發(fā)布碳市場(chǎng)管理辦法和配額分配方案等階段性工作，至2021年7月，全國(guó)碳市場(chǎng)開市啟動(dòng)。全國(guó)碳市場(chǎng)上線交易同時(shí)在北京、上海、湖北舉行啟動(dòng)儀式，交易中心設(shè)在上海，注冊(cè)登記中心設(shè)在武漢，率先納入了2162家電力行業(yè)企業(yè)，覆蓋碳排放量45億噸，為全球第一。2022年7月15日，全國(guó)碳市場(chǎng)運(yùn)行1周年，碳市場(chǎng)碳排放配額（CEA）累計(jì)成交量為1.94億噸，累計(jì)成交額達(dá)84.92億元。

1.3 交易機(jī)制

《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》《京都議定書》和《巴黎協(xié)定》為目前全球開展氣候變化合作的三大國(guó)際性法律文件，也構(gòu)建了以CO2排放權(quán)為主的碳交易市場(chǎng)機(jī)制，主要包括國(guó)際排放貿(mào)易機(jī)制（international emission trade，IET）、聯(lián)合履約機(jī)制（joint implement，JI）和清潔發(fā)展機(jī)制（clean development mechanism,CDM）。這3種碳交易機(jī)制的共同特點(diǎn)是“境外減排”，而非在本國(guó)實(shí)施減排行動(dòng)。

國(guó)際市場(chǎng)上，上述3種交易機(jī)制分別對(duì)應(yīng)不同的交易標(biāo)的，其中國(guó)際排放貿(mào)易機(jī)制是發(fā)達(dá)國(guó)家之間互相轉(zhuǎn)讓碳配額，交易對(duì)象是配量單位(AAU)或清除單位(RMU)；聯(lián)合履約機(jī)制是締約國(guó)之間交易和轉(zhuǎn)讓通過(guò)項(xiàng)目產(chǎn)生的排減單位(ERU)；清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)交易的是核證減排量(CER)。此外，還有歐盟碳交易市場(chǎng)的歐盟排放配額（EUA）和聯(lián)合國(guó)指定的由第三方機(jī)構(gòu)核證的自愿減排量（VER）。國(guó)際主要碳市場(chǎng)交易品種及適用范圍詳見表1：

表1 國(guó)際主要碳市場(chǎng)交易品種

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的碳交易標(biāo)的有2個(gè)，即配額和國(guó)家核證自愿減排量（CCER）。配額即政府分配的碳排放權(quán)額度，其特點(diǎn)為：從無(wú)償分配到有償使用，但不會(huì)足額發(fā)放，每年配額發(fā)放比例約90%，要求減少比例在10%以內(nèi)；配額分配自上而下分配，從中央到地方、地方再分配到企業(yè)，最后由地方政府決定；配額分配基準(zhǔn)包括歷史排放法和行業(yè)基準(zhǔn)值法。

CCER是指對(duì)我國(guó)境內(nèi)可再生能源、林業(yè)碳匯、甲烷利用等項(xiàng)目的溫室氣體減排效果進(jìn)行量化核證，并在國(guó)家溫室氣體自愿減排交易注冊(cè)登記系統(tǒng)中登記的溫室氣體減排量。超額排放企業(yè)可通過(guò)在碳交易市場(chǎng)上購(gòu)買CCER抵消碳排放超額部分。CCER實(shí)質(zhì)是一種鼓勵(lì)減排的補(bǔ)充機(jī)制，在這種機(jī)制下，控排企業(yè)可購(gòu)買一定比例等同于配額的CCER抵消碳排放超額部分（抵消機(jī)制）。從市場(chǎng)運(yùn)行情況看，由于碳匯項(xiàng)目見效周期長(zhǎng)，土地資源及林木種植養(yǎng)護(hù)成本較高，碳市場(chǎng)購(gòu)買者更傾向于獲得工業(yè)類減排項(xiàng)目產(chǎn)生的“履行式”碳配額，而對(duì)碳匯自愿抵消項(xiàng)目重視不夠。目前，全國(guó)八大試點(diǎn)市場(chǎng)的CCER占當(dāng)年核發(fā)配額的比例為5%~10%。

2 碳市場(chǎng)促進(jìn)高碳產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和作用機(jī)制

在宏觀層面，我國(guó)將通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)與能源體系轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，輔以“負(fù)碳”手段最終實(shí)現(xiàn)碳中和，其本質(zhì)是發(fā)展模式切換、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)。

在微觀層面，各高碳產(chǎn)業(yè)主體作為“理性人”，將充分權(quán)衡購(gòu)買碳排放配額成本、核減自愿減排CCER的收入以及進(jìn)行技改投資的成本，統(tǒng)籌安排具體的轉(zhuǎn)型措施。對(duì)于高碳產(chǎn)業(yè)，碳交易市場(chǎng)從政策導(dǎo)向、配額分配以及市場(chǎng)價(jià)格3個(gè)方向共同作用，促進(jìn)高碳企業(yè)加快技術(shù)革新，進(jìn)行節(jié)能減排、能源替代和負(fù)碳發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)碳中和。因此，碳市場(chǎng)從制度上促進(jìn)各高碳產(chǎn)業(yè)主體從被動(dòng)接受外生監(jiān)管轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)轉(zhuǎn)型創(chuàng)造碳經(jīng)濟(jì)紅利，成為高碳產(chǎn)業(yè)主體實(shí)現(xiàn)碳中和的驅(qū)動(dòng)力。

圖2 碳市場(chǎng)促進(jìn)高碳產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的作用機(jī)制

3 電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

電力行業(yè)是我國(guó)碳排占比最大的單一行業(yè)，是踐行碳中和戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在。高碳產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，電力行業(yè)首當(dāng)其沖。結(jié)合碳市場(chǎng)促進(jìn)高碳產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和作用機(jī)制，在加快技術(shù)革新的同時(shí)，積極推進(jìn)節(jié)能減排、能源替代和負(fù)碳發(fā)展等路徑：

3.1 節(jié)能減排

節(jié)能減排包括效能提升、電網(wǎng)提升及調(diào)度運(yùn)行等方面。

一是效能提升。在提高能源消費(fèi)側(cè)利用效率的同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化能源供給側(cè)的利用效率，加快煤電靈活性改造和全生命周期的資產(chǎn)績(jī)效管理。積極推進(jìn)煤電技術(shù)改造，主要涉及開發(fā)煤清潔轉(zhuǎn)化高效利用技術(shù)和提高燃煤發(fā)電效率降低煤耗2個(gè)方面，包括余熱回收、汽輪機(jī)流通改造以及具有發(fā)展前途的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）、循環(huán)流化床燃燒（CFBC）等技術(shù)。

二是電網(wǎng)升級(jí)。電網(wǎng)公司可通過(guò)提升電力傳輸靈活性，支持新能源優(yōu)先就近并網(wǎng)消納，提高清潔能源接納能力；積極探索智能微電網(wǎng)等技術(shù)，滿足分布式能源和多元負(fù)荷用電需要；加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，推進(jìn)各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

三是調(diào)度運(yùn)行。有效利用“云大物移智鏈”等技術(shù)，完善電力系統(tǒng)運(yùn)行控制體系，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)“五全”，即全業(yè)務(wù)信息感知、全系統(tǒng)協(xié)同控制、全過(guò)程在線決策、全時(shí)空優(yōu)化平衡、全方位負(fù)荷調(diào)度，進(jìn)一步促進(jìn)清潔能源消納多級(jí)調(diào)度協(xié)同、快速響應(yīng)。

3.2 能源替代

能源替代主要體現(xiàn)為結(jié)構(gòu)優(yōu)化，新能源替代傳統(tǒng)能源發(fā)電。傳統(tǒng)能源包括煤炭、石油等存在資源約束瓶頸，風(fēng)力、水力、地?zé)?、核能、太?yáng)能光伏、氫等清潔能源是未來(lái)探索的方向。制定更加積極的新能源發(fā)展目標(biāo)，加快風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電建設(shè)，因地制宜開發(fā)水電，有效利用地?zé)岚l(fā)電，積極有序發(fā)展核電；改變煤電在能源轉(zhuǎn)型中的定位，嚴(yán)控新增裝機(jī)并淘汰落后產(chǎn)能；提升靈活調(diào)節(jié)電源的比重，推進(jìn)東中部地區(qū)抽水蓄能電站和調(diào)峰氣電建設(shè)，推廣應(yīng)用大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，滿足電網(wǎng)硬性要求、平滑出力曲線并提供輔助服務(wù)。

能源使用逐步由高碳向低碳甚至無(wú)碳發(fā)展，最終目標(biāo)為達(dá)到終端清潔和源端清潔。終端清潔要求化石能源不進(jìn)入終端能源市場(chǎng)；源端清潔則要求不再使用化石能源。目前，我國(guó)電力行業(yè)中煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比過(guò)高，風(fēng)電、光伏等間歇性能源消納困難。氫是唯一可以大規(guī)模使用的無(wú)碳終端能源，短期內(nèi)可利用棄風(fēng)棄光進(jìn)行電解水制氫；未來(lái)隨著可再生能源發(fā)電成本的持續(xù)下降，可將氫能發(fā)電機(jī)整合到電網(wǎng)電力輸送線路中，與制氫裝置協(xié)同作用，在用電低谷時(shí)電解水制備氫氣，用電高峰時(shí)再通過(guò)氫能發(fā)電，提高能源利用效率。

3.3 負(fù)碳發(fā)展

負(fù)碳發(fā)展包括碳捕捉、利用和封存技術(shù)（CCUS）以及CCER（國(guó)家核證自愿減排量）。發(fā)電企業(yè)應(yīng)努力應(yīng)用新技術(shù)，降低資本成本和運(yùn)營(yíng)成本，開展低能耗CO2吸收捕集技術(shù)研發(fā)、超臨界燃煤機(jī)組耦合碳捕集系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化，研究運(yùn)行高性能CO2加氫制甲醇和新型催化模式，以及規(guī)模化CO2地質(zhì)封存技術(shù)研發(fā)等，形成低成本低能耗CO2吸收工藝，促進(jìn)CCUS技術(shù)的發(fā)展。積極推動(dòng)技術(shù)研發(fā)，通過(guò)模塊化建設(shè)，提高捕集能力，提升發(fā)電機(jī)組效率，優(yōu)化CCUS運(yùn)行范圍和供應(yīng)鏈；減少胺降解；優(yōu)化熱能消耗和水耗；提高壓縮效率和數(shù)字化技術(shù)，加快CO2資源再利用，鎖定未來(lái)技術(shù)紅利。

2020年，全球利用CCUS實(shí)現(xiàn)碳封存規(guī)模僅為0.4億噸，占碳排放總量約0.1%。當(dāng)前受成本、技術(shù)適用性等方面的制約，全球CCUS規(guī)模還相對(duì)較小，但未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮蟆８鶕?jù)《中國(guó)二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報(bào)告（2021）》，預(yù)計(jì)到2025年，煤電CCUS的減排量將達(dá)600萬(wàn)噸/年，2040年達(dá)到峰值，為2億噸/年~5億噸/年，隨后保持不變。據(jù)國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)，至2060年全球煤電配備CCUS裝置比例將接近100%，氣電配備比例近80%，生物質(zhì)發(fā)電配備比例將達(dá)32%左右。技術(shù)適用性標(biāo)準(zhǔn)和成本是當(dāng)前影響該技術(shù)應(yīng)用的主要因素，若CCUS技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)性發(fā)展不及預(yù)期，其減碳成效將有所下降。

我國(guó)CCER主要產(chǎn)生于可再生能源（風(fēng)電、光伏、水電、生物質(zhì)能等）、垃圾（垃圾焚燒、垃圾填埋）與燃料轉(zhuǎn)型領(lǐng)域。2012年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》，提出自2013年起各試點(diǎn)碳市場(chǎng)逐步啟動(dòng)運(yùn)行，且允許控排企業(yè)使用CCER進(jìn)行履約。國(guó)家發(fā)布的《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》也明確了CCER可用于抵減。但自2017年3月開始，國(guó)家已暫停對(duì)CCER項(xiàng)目與減排量備案的審批。根據(jù)中國(guó)自愿減排交易信息平臺(tái)，暫停審批前全國(guó)已完成減排量備案項(xiàng)目有254個(gè)，已備案CCER項(xiàng)目的年碳減排量約為1.3億。按照減排量類型占比來(lái)看，水電與風(fēng)電均在25%左右，為減排量最大的兩類項(xiàng)目，沼氣與天然氣其次，均在12%左右，而光伏減排量占比尚小，僅為5%。未來(lái)，隨著碳中和政策持續(xù)推進(jìn)，在碳市場(chǎng)建設(shè)相對(duì)完備后，CCER的備案申請(qǐng)也將提上議事日程。

綜上，電力行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑可歸納為前端提升新能源電力結(jié)構(gòu)占比及燃料替代，中端通過(guò)技術(shù)改造提升效能，后端進(jìn)行余熱余氣回收利用及實(shí)施碳捕集。

4 結(jié)語(yǔ)

能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和是一項(xiàng)復(fù)雜的長(zhǎng)期系統(tǒng)工程，既要統(tǒng)籌兼顧，又要穩(wěn)步推進(jìn)。電力行業(yè)在低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程中可以跟進(jìn)地方政府“雙碳”頂層設(shè)計(jì)，并爭(zhēng)取參與其中；關(guān)注各級(jí)政府發(fā)布的各行業(yè)數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，在構(gòu)建完整體系、挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步支持實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)，全面滿足政府減排控排、產(chǎn)業(yè)低碳化等需求。