“電-碳-證”市場交易決策與市場機制的協同優(yōu)化

摘要 在電力市場中實施多重清潔低碳政策可能導致不同政策在實施時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同將通過市場機制引導電力與環(huán)境資源優(yōu)化配置，但是多市場協同發(fā)展促進“雙碳”目標實現的路徑不明確。因此，該研究從市場主體決策和市場機制的視角分析了“電-碳-證”的交互關系，利用多主體博弈理論構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、電網企業(yè)、積極和消極消納用戶的市場均衡模型，并設計多種環(huán)境權益產品抵消和互認互換機制，利用系統(tǒng)動力學理論構建“電-碳-證”市場機制協同模型。結果表明：①碳價通過發(fā)電成本傳導至各市場主體，碳價的上升將擠壓高碳電源、促進低碳高效機組。綠證交易激勵可再生能源發(fā)電商裝機建設，增加可再生能源發(fā)電量。在碳價和綠證價格共同引導下，積極的消納用戶和消極的消納用戶傾向于購買綠電。②與基準情景相比，碳市場引入有償拍賣機制增加碳排放成本，在2026—2030年顯著拉高碳價；綠證市場引入懲罰機制增強了消納權重的約束，使得綠證價格上升到最大值的時間縮短。③以CCER作為中介，將多余綠證轉化為可在碳市場抵消的權證，實現了“電-碳-證”市場的有效銜接。與基準情景和單一政策情景相比，考慮多個市場改革措施的綜合情景政策效果更優(yōu)，增強了碳市場對電力市場結構轉型的作用，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)境權益產品實現銜接，減少低碳政策冗余，利用“電-碳-證”協同發(fā)展促進“雙碳”目標的實現。

關鍵詞 電力市場；多主體決策；市場機制；協同機制；系統(tǒng)動力學

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

為了實現《巴黎協定》的氣候目標，世界各國加速部署減排計劃，并在第28屆聯合國氣候變化大會（COP28）上就脫碳和可再生能源達成共識，超過100個國家同意2030年前將全球可再生能源發(fā)電裝機容量增加兩倍［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)實現減排目標和脫碳計劃需要利用低碳政策工具設計減排路徑。黨的二十大報告明確指出，健全碳排放權市場交易制度［2-3］。2023年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布報告指出，中國基本形成了碳市場運行機制框架，企業(yè)也基本完成了履約指標，但是只有不到4%的配額進行交易，且交易均價為42. 850元/t，遠低于同期歐盟碳價?？梢?，控排單位主要以完成履約為目標，存在成交活躍度低、交易價格變化幅度小等階段性特征［4］。發(fā)展可再生能源是調整能源結構和減排降碳的關鍵路徑之一；綠證交易機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，共認購綠證超過1 512萬個［6］。中國綠證獲得Renewable Electricity組織的完全認可［7］，但是其仍未獲得歐盟碳邊境調節(jié)機制的認可，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］?；陔娏π袠I(yè)低碳政策的現實背景，本研究擬解決兩個現實問題：第一，在碳交易和綠證交易并行的背景下，如何實現“電-碳-證”市場中主體行為決策的協同優(yōu)化。第二，在多個市場機制相互作用的情況下，如何構建電力市場、綠證交易市場和碳交易市場的協同模型，設計出多個權證即碳配額、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 文獻綜述

作為實現《巴黎協定》溫控目標的關鍵路徑，清潔低碳政策效果備受國內外學者關注。主要集中在單一政策效果、多重政策耦合和多重政策協同3 個方面［9-12］。

首先，Jung等［13］從國家層面研究排放交易機制對碳減排效率的影響，發(fā)現市場機制是促進可持續(xù)發(fā)展的有效策略。Wang等［14］研究發(fā)現，中國的碳交易政策是促進“雙碳”目標的重要工具。張寧等［15］研究表明：利用獎懲機制增強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RE100（renewable energy100%）全球可再生能源倡議是促進可再生能源消納的最大企業(yè)舉措。同時。還有諸多學者［17-21］研究單一低碳政策與電力市場的耦合效應，研究發(fā)現歐洲、美國的低碳政策實現了實質性減排，但是中國碳市場與電力市場間深層次的聯動關系還未有效形成，如碳價與電價［22］。

其次，學術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：與這些市場的非耦合運行相比，多市場耦合在風險、成本等方面存在優(yōu)勢。汪鵬等［28］和Song等［29］分別構建了可再生能源消納保障機制下電力-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個市場間的耦合互動關系及市場主體的收益或成本影響。Kong等［30］基于碳中和技術分析了綠氫、綠電和CCUS（carbon capture，utilization and storage）技術不同組合方式下的經濟環(huán)境影響，以提出技術較優(yōu)的組合方式。

最后，關于電力市場低碳政策的協同，有學者基于構建的碳市場、綠證市場與電力市場耦合模型模擬仿真結果，進一步提出協同發(fā)展的建議［31］。也有學者定性分析了中國電力市場存在多種環(huán)境權益產品并存的局面，建議構建不同類型環(huán)境權益產品市場銜接互認，實現多重低碳政策的協同發(fā)展［11］。Xu［32］認為氣候政策的增加并沒有改變碳排放的趨勢，并表示，氣候變化治理應該更加注重目標，通過目標協同和不同的利益協調促進減排目標的實現。

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

本研究邊際貢獻主要分為兩點：①從市場多主體的視角，構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同聯動關系，為各主體電力交易的行為決策提供參考。②從多市場機制的視角，建立涵蓋碳市場、綠證市場、電力市場的系統(tǒng)動力學模型。以CCER為多市場鏈接，設定了碳配額、CCER、綠證的互認互換原則，實現了多個市場中多主體間的互聯互通和互認互換。并通過多情景仿真模擬，探究了市場改革措施的政策效果，促進低碳政策協同機制的完善。

2 電-碳-證市場交互關系

碳市場是以市場機制解決能源資源配置和氣候治理的政策手段之一。綠證市場運行的主要目的是促進新能源發(fā)電市場化消納，減輕國家財政補貼負擔。兩個清潔低碳政策均有助于能源結構的優(yōu)化和減少碳排放以應對氣候變化。一方面，政策目標的重合對進一步構建清潔能源消納政策與電力市場的耦合機制具有支持作用；另一方面，部分具體措施重合、相互尚未形成完善的互認互換機制等問題，會對清潔能源消納政策與電力市場聯動產生影響。因此，為實現清潔能源消納政策與電力市場的高效聯動，亟須對清潔能源消納政策與電力市場的銜接與協同機制研究。

“電-碳-證”協同需要從兩個方面實現：第一，市場決策主體的協同?；鹆Πl(fā)電商和可再生能源發(fā)電商供給電力，用戶端對電力產生需求，從而在電力市場形成綠電價格和火電價格。碳價、CCER價格和綠證價格在釋放環(huán)境價值信號方面有著共同性［33-34］。將碳交易機制和綠證交易機制進行鏈接，確保綠色環(huán)境權益的唯一性，有助于協同推進綠色轉型。第二，多個市場機制的協同。中國碳市場在碳排放總量、碳抵消比例等約束下運行?？嘏诺陌l(fā)電企業(yè)基于政府分配的配額進一步確定碳配額的買賣行為策略。CCER抵消機制既擴大市場參與主體，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格和CCER價格。綠證交易市場在可再生能源電力消納責任和罰金約束下運行?？稍偕茉窗l(fā)電商認證并持有綠證，可再生能源消納責任主體購買綠色證書，從而形成綠色證書價格。

3 基于市場主體決策的電-碳-證市場協同模型構建

“電-碳-證”市場主體協同是指3個市場通過價格水平與供需關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，引導主體行為決策實現電力和環(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。