基于電力協(xié)調(diào)監(jiān)管的燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排市場(chǎng)組合設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐.pdf

1、2007年末，聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)(UNFCCC)在印尼通過巴厘島路線圖，加快了全球低碳經(jīng)濟(jì)的步伐。2009年12月UNFCCC通過哥本哈根協(xié)議以及2010年末的坎昆協(xié)定，進(jìn)一步增強(qiáng)了發(fā)展中國(guó)家燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排的緊迫感和責(zé)任感。2009年11月，我國(guó)政府承諾到2020年單位GDP的溫室氣體排放量在2005年基礎(chǔ)上減少40％-45％。電力產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中最大的二氧化碳排放部門，目前占總排放量的38.76％，且仍然呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。而我國(guó)電

2、能生產(chǎn)又以燃煤發(fā)電為主。顯然，作為負(fù)責(zé)任大國(guó)，應(yīng)對(duì)氣候變化，減少溫室氣體排放，對(duì)燃煤發(fā)電企業(yè)是責(zé)無旁貸的。因此，研究在保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需電力的前提下，發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)資源配置的基礎(chǔ)性作用，促進(jìn)發(fā)電商公平、公開競(jìng)爭(zhēng)，達(dá)到有效激勵(lì)發(fā)電商減少碳排放的目的，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文旨在從理論上探討我國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化背景下，針對(duì)燃煤發(fā)電企業(yè)的碳減排問題，研究如何把排放權(quán)市場(chǎng)和批發(fā)電力市場(chǎng)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出一種在保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的電力需求

3、前提下，既能夠?qū)崿F(xiàn)市場(chǎng)對(duì)資源的優(yōu)化配置，又能有效激勵(lì)發(fā)電商減少碳排放的減排市場(chǎng)組合。為此，本文設(shè)計(jì)了以下主要研究?jī)?nèi)容：
　　 (1)對(duì)電力市場(chǎng)、排放權(quán)市場(chǎng)等相關(guān)概念進(jìn)行界定；在此基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)外燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排的實(shí)踐進(jìn)行比較全面的回顧。歸納出其成功經(jīng)驗(yàn)和不足，提煉出本文所要解決的關(guān)鍵問題。
　　 (2)為解決上述問題，需要把涉及燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排的相關(guān)規(guī)制工具、電力市場(chǎng)、排放權(quán)市場(chǎng)協(xié)調(diào)起來，納入到一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。從理論上

4、，主要涉及電力協(xié)調(diào)監(jiān)管模式、激勵(lì)性機(jī)制設(shè)計(jì)理論、供給函數(shù)均衡理論(SFE)的綜合運(yùn)用。因此，本文需要對(duì)他們的研究動(dòng)態(tài)及其在燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。
　　 (3)結(jié)合國(guó)內(nèi)外燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排實(shí)踐中存在的問題、成功經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用上述理論，在電力協(xié)調(diào)監(jiān)管模式指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)基于電力協(xié)調(diào)監(jiān)管的燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排市場(chǎng)組合。
　　 (4)針對(duì)新市場(chǎng)組合下，初始排放權(quán)和電能生產(chǎn)配置，分別建立發(fā)電商在初始排放權(quán)市場(chǎng)和批發(fā)電力市場(chǎng)中進(jìn)

5、行序貫決策的數(shù)學(xué)模型。對(duì)模型進(jìn)行求解，分析發(fā)電商在兩個(gè)市場(chǎng)中進(jìn)行量?jī)r(jià)決策的主要特征，并對(duì)市場(chǎng)均衡進(jìn)行精煉，得到各自的精煉納什均衡。
　　 (5)針對(duì)初始排放權(quán)市場(chǎng)，建立目前國(guó)外普遍采用的總量控制下的免費(fèi)分配初始排放權(quán)的檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?；針?duì)批發(fā)電力市場(chǎng)，建立統(tǒng)一價(jià)格競(jìng)價(jià)(MCP)方式下，引入排放權(quán)成本的檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?。運(yùn)用數(shù)值仿真方法，對(duì)新市場(chǎng)組合進(jìn)行有效性檢驗(yàn)。
　　 通過對(duì)上述內(nèi)容的研究，本文得到的主要結(jié)論有：
　　 (1

6、)國(guó)外燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排的成功經(jīng)驗(yàn)主要有：通過多種減排工具并存來降低排放權(quán)的需求彈性；建立可監(jiān)測(cè)、可報(bào)告、可核證的碳交易配套制度；排放權(quán)市場(chǎng)在一定程度上促進(jìn)了電力市場(chǎng)的優(yōu)勝劣汰功能。同時(shí)，國(guó)外燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排還存在以下問題：碳價(jià)波動(dòng)過大；免費(fèi)分配初始排放權(quán)帶來碳價(jià)偏低、碳價(jià)大量轉(zhuǎn)嫁到電價(jià)之中、以及發(fā)電商利用排放權(quán)要素獲取暴利；排放權(quán)不可儲(chǔ)存引致發(fā)電商對(duì)減排的激勵(lì)不足；各種減排工具、以及碳減排市場(chǎng)與電力市場(chǎng)還不夠協(xié)調(diào)。借鑒國(guó)外的實(shí)踐，我

7、國(guó)燃煤發(fā)電企業(yè)在設(shè)計(jì)碳減排市場(chǎng)時(shí)可以考慮：逐步建立政府規(guī)制下的分級(jí)分類減排市場(chǎng)，最終向建立全國(guó)統(tǒng)一碳減排市場(chǎng)過渡；設(shè)計(jì)多種減排工具，使之協(xié)調(diào)運(yùn)行；目標(biāo)電力市場(chǎng)與排放權(quán)市場(chǎng)相協(xié)調(diào)；逐步建立碳管理與審計(jì)的配套制度；改造現(xiàn)有燃煤電廠以減少碳排放。
　　 (2)我國(guó)電力市場(chǎng)化改革中采取的優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、提高發(fā)電技術(shù)、采用潔凈煤技術(shù)、降低供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗、CDM項(xiàng)目交易、以及鼓勵(lì)控制CO2的產(chǎn)生和回收處理等政策措施已經(jīng)帶來了一定的碳減排效果。同

8、時(shí)，我國(guó)燃煤發(fā)電企業(yè)還存在協(xié)調(diào)地運(yùn)用各種監(jiān)管手段來激勵(lì)發(fā)電商減排還有待改進(jìn)；協(xié)調(diào)地運(yùn)用市場(chǎng)手段來激勵(lì)發(fā)電商減排還做得不夠；高效節(jié)能、低碳的燃煤發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和推廣、CCS技術(shù)的引進(jìn)吸收，還需要相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制來推動(dòng)等問題。
　　 (3)運(yùn)用激勵(lì)性機(jī)制設(shè)計(jì)理論和供給函數(shù)均衡理論，設(shè)計(jì)了基于電力協(xié)調(diào)監(jiān)管的燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排市場(chǎng)組合。新市場(chǎng)組合把本文所要解決的關(guān)鍵問題轉(zhuǎn)化為“電力監(jiān)管者——環(huán)境監(jiān)管者——發(fā)電商在初始排放權(quán)市場(chǎng)進(jìn)行排放權(quán)數(shù)

9、量和價(jià)格決策(結(jié)合排放權(quán)二級(jí)市場(chǎng))——環(huán)境監(jiān)管者確定中標(biāo)決定——發(fā)電商在批發(fā)電力市場(chǎng)進(jìn)行上網(wǎng)電量數(shù)量和價(jià)格決策(結(jié)合排放權(quán)二級(jí)市場(chǎng))——電力監(jiān)管者確定中標(biāo)決定和環(huán)境監(jiān)管者組織排放權(quán)二級(jí)市場(chǎng)清算”的動(dòng)態(tài)過程。該過程構(gòu)成一個(gè)排放權(quán)市場(chǎng)和電力市場(chǎng)條件下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。模型分為發(fā)電商在初始排放權(quán)市場(chǎng)和批發(fā)電力市場(chǎng)進(jìn)行量?jī)r(jià)決策兩個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)，并通過排放權(quán)二級(jí)市場(chǎng)、電力監(jiān)管、環(huán)境監(jiān)管把兩個(gè)市場(chǎng)耦合起來，保證了機(jī)制的可行性。發(fā)電商在兩個(gè)市場(chǎng)的決策都以本

10、階段能夠獲得的私人信息和公開信息為基礎(chǔ)，以期望利潤(rùn)最大化為目標(biāo)，以數(shù)量和價(jià)格作為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的決策變量，給發(fā)電商以盡可能大的自由度來應(yīng)對(duì)信息不對(duì)稱和不確定性等復(fù)雜形勢(shì)下的競(jìng)爭(zhēng)，可以較好地滿足激勵(lì)性機(jī)制設(shè)計(jì)的個(gè)人理性和激勵(lì)相容性。
　　 (4)針對(duì)初始排放權(quán)配置和電能生產(chǎn)配置，分別建立了發(fā)電商在初始排放權(quán)市場(chǎng)和批發(fā)電力市場(chǎng)進(jìn)行序貫決策的隨機(jī)參數(shù)線性規(guī)劃決策模型。得到發(fā)電商對(duì)排放權(quán)的最優(yōu)需求函數(shù)和對(duì)電能生產(chǎn)的最優(yōu)供給函數(shù)，結(jié)合相應(yīng)的

11、市場(chǎng)供給函數(shù)和需求函數(shù)，運(yùn)用臨界價(jià)格區(qū)間(ECPR)和均衡向量空間(EVS)精煉規(guī)則，獲得了兩個(gè)市場(chǎng)的精煉納什均衡。實(shí)現(xiàn)了排放權(quán)和電能生產(chǎn)在發(fā)電商之間的優(yōu)化配置，可以在保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需電力的前提下，激勵(lì)發(fā)電商有效減少碳排放。
　　 新市場(chǎng)組合下，各發(fā)電商在兩個(gè)市場(chǎng)中的申報(bào)數(shù)量和價(jià)格都呈明顯的序列關(guān)系，兩個(gè)市場(chǎng)的精煉納什均衡在市場(chǎng)出清價(jià)格和均衡數(shù)量分配方面也具有明顯的特征。這些特征共同表明，排放權(quán)將以較低的價(jià)格優(yōu)先配置給具有經(jīng)營(yíng)優(yōu)

12、勢(shì)的發(fā)電商；批發(fā)電力市場(chǎng)能夠在保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需電力的前提下，將發(fā)電量?jī)?yōu)先配置給這些發(fā)電商。
　　 (5)針對(duì)初始排放權(quán)配置，運(yùn)用數(shù)值仿真方法，驗(yàn)證了初始排放權(quán)市場(chǎng)中發(fā)電商申報(bào)數(shù)量和價(jià)格的序列關(guān)系、以及市場(chǎng)均衡主要特征的存在性；同時(shí)，通過與檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)比，得到初始排放權(quán)市場(chǎng)可以在給定上網(wǎng)電量下，只需要相對(duì)較少的排放權(quán)供給量。
　　 與此同時(shí)，本文針對(duì)新市場(chǎng)組合下的電能生產(chǎn)配置，通過仿真分析，驗(yàn)證了批發(fā)電力市場(chǎng)中發(fā)電商申報(bào)數(shù)量

13、和價(jià)格的主要特征、以及市場(chǎng)均衡主要特征的存在性。同時(shí)，通過與相應(yīng)的檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)比，得到新市場(chǎng)組合可以把碳價(jià)向電價(jià)的轉(zhuǎn)嫁程度控制在合理范圍內(nèi)，較好地抑制發(fā)電商利用排放權(quán)來獲取暴利；并且給定上網(wǎng)電量，新市場(chǎng)組合可以有效地降低燃煤發(fā)電企業(yè)的碳排放水平。
　　 本文的主要特色和創(chuàng)新之處表現(xiàn)在：
　　 第一，考慮排放權(quán)作為有償生產(chǎn)要素，構(gòu)建了電力市場(chǎng)和排放權(quán)市場(chǎng)條件下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型；針對(duì)初始排放權(quán)和電能生產(chǎn)配置，構(gòu)建了數(shù)量和價(jià)格都不

14、確定的序貫決策的隨機(jī)參數(shù)線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。豐富了激勵(lì)性機(jī)制設(shè)計(jì)理論對(duì)個(gè)人理性和激勵(lì)相容性的研究，擴(kuò)展了該理論在燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排中的應(yīng)用。
　　 第二，從成本函數(shù)、容量、排放強(qiáng)度、廠自用電率四個(gè)方面放松了供給函數(shù)均衡模型的對(duì)稱發(fā)電商假設(shè)，建立了碳排放權(quán)市場(chǎng)和批發(fā)電力市場(chǎng)的兩階段供給函數(shù)均衡模型，運(yùn)用ECPR和EVS兩個(gè)精煉規(guī)則簡(jiǎn)化了均衡的求解過程，增強(qiáng)了該理論的實(shí)用性，有利于把該理論擴(kuò)展到燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排方面的應(yīng)用。
　

15、　 第三，新市場(chǎng)組合設(shè)計(jì)補(bǔ)充了目前國(guó)內(nèi)外碳減排市場(chǎng)在免費(fèi)分配排放權(quán)、碳價(jià)波動(dòng)過大、碳價(jià)轉(zhuǎn)嫁、發(fā)電商利用排放權(quán)獲取暴利、排放權(quán)市場(chǎng)與電力市場(chǎng)不夠協(xié)調(diào)等不足，可以有效地激勵(lì)發(fā)電商在保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需電力的前提下減少碳排放。
　　 因此，本文設(shè)計(jì)的基于電力協(xié)調(diào)監(jiān)管的燃煤發(fā)電企業(yè)碳減排市場(chǎng)組合，可以在保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需電力前提下，協(xié)調(diào)地發(fā)揮排放權(quán)市場(chǎng)和批發(fā)電力市場(chǎng)對(duì)資源配置的基礎(chǔ)性作用，促進(jìn)發(fā)電商公平、公開競(jìng)爭(zhēng)，激勵(lì)發(fā)電商降低碳排放強(qiáng)度、