面向新型电力系统的电碳耦合交易

目录 电碳耦合交易背景 我国碳市场介绍 电碳耦合交易研究 展望与建议 中国建设碳市场的原因 应对气候变化是参与全球治理的机遇与挑战 巴黎协定规定各国需每5年报告一次国家自主贡献（NDCs） 2020年中国提出了“双碳”目标建设碳市场是实现“双碳”目标和完成NDC的核心政策工具 碳市场、碳税是各国推动碳中和所应用的普遍政策工具 碳市场是基于总量控制的温室气体排污权管控工具碳税是基于固定碳价的确定性温室气体排放惩罚政策工具 世界范围内典型国家的碳中和目标情况 G20中，高收入成员国普遍计划2050年实现碳中和，中低收入国则在2050年（巴西）至2070年（印度）之间 我国2021年碳排放全球占比已达31.8%，“双碳”战略势在必行 国际碳关税对中国碳市场建设的影响 世界各国对内建设碳市场的同时，发达国家开始规划实施碳边界调节机制（CBAM）以增强本国企业在国际市场的竞争力。CBAM要求境外企业承担和本国企业相同的碳排放成本，以避免本国高额碳排放成本造成的产业外移或增加进口。 美国CCA法案 英国CBAM 欧盟CBAM 美国提出CCA法案（碳关税法案维形） 2022年 覆盖行业：碳密集型行业 履约期（报告+履约） 征收形式：对超出基线的产品征收碳税，基线为美国产品2024年平均碳排放水平，此后逐年降低。 覆盖行业：陶瓷、铝、水泥、化肥、玻璃、氢气、钢铁 覆盖行业：钢铁、铝、水泥、化肥、电力、氢气 若产品生产地没有运行的碳市场，则CBAM要求出口企业以产品目的地碳市场价格全额支付碳关税。 电碳交易耦合研究的现状及研究方向 电力生产过程产生温室气体使电碳市场存在天然的物理耦合 电碳市场的耦合方式主要表现为电力供给和碳配额在价格上的相互影响 》电一碳：电力市场通过影响绿电供给，间接刺激碳市场流通配额的供给，从而影响碳配额的价格 目前缺乏对于电碳市场耦合的体系化与顶层研究 实证分析也较少。为促进多市场良性交互，实现更大范围内的资源优化配置，更进一步的研究应当关注 》分析电碳市场耦合原理和方式 》分析电碳耦合对市场运行与价格的影响如何设计合理的耦合机制，引导市场良性发展 目录 电碳耦合交易背景 我国碳市场介绍 电碳耦合交易研究 展望与建议 中国碳市场的政策发展历程 中国碳市场的交易品种 全国及地方碳市场交易情况 欧盟碳市场交易情况 电碳市场协同的发展趋势 趋势一：电碳市场主体重合度不断提升 趋势二：电碳协同机制不断完善 电碳市场以绿电为媒介协同更加紧密完善北京、上海、天津三地碳市场支持绿电核算外购电的间接排放量时计0：全国碳市场支持水泥、铝行业核算外购电排放时，扣涂非化石能源电力消费量：提出剩余排放因子避免“双重履约 地方碳市场市场主体规模不断扩大步从以行业为基准扩展至以排放量为基准。越来越多的电力市场主体成为了碳市场的新主体。例如，数据中心在上海、北京等地方碳市场也被纳入管控 趋势三：集中式绿电项目对接自愿减排市场 趋势四：分布式绿电项目融入地方碳市场 新版CCER方法学加强了集中式绿电和自愿减排市场的联系，方法学包含开网光热发电、并网海上风力发电两类集中式绿电项自类型：项自业主可对比CCER和绿证市场收益，从中选择一种方式出售电量的环境权益 碳普惠新规加强了分布式绿电和自原减排市的联系，广州、上海、深圳尝试将碳普惠碳市场接，其中上海市明确支持碳普惠可以用于上海碳市场配额履约抵销。深圳新规明确分布式绿电项目不可重复申报CCER、绿电和绿证书项目 目录 电碳耦合交易背景 我国碳市场介绍 电碳耦合交易研究 展望与建议 电碳耦合交易研究 认识 个体行为建模 电碳耦合交易中，市场主体的行为刻画？ 耦合机理分析 市场机制设计 面向新型电力系统建设如何设计电碳耦合交易机制，发挥电力市场和碳市场在能源结构转型等方面的合力？ 电碳交易为什么会形成耦合关系？电碳交易以何种方式产生耦合？ 市场均衡分析 电碳耦合交易对于市场均衡的影响？电碳耦合交易在不同时间尺度的表现？ 耦合机理分析电碳耦合交易： 物理本质：电力生产过程与二氧化碳等温室气体排放过程紧密耦合。 经济效益：市场主体趋利性使其自发统筹优化对于电力市场和碳市场的参与，电碳市场以主体的耦合决策为纽带产生关联。 政策作用：政策法规等确定了电力市场和碳市场的边界与定位，在市场机制、主体行为等方面引导电碳交易关联互动。 电碳耦合交易：耦合机理分析 电碳市场耦合的作用机制 经济效益=自下而上的自发耦合 政策作用=自上而下的引导耦合 电力市场、碳市场分别组织、独立运行，在竞价投标、市场出清机制层面无直接关联。电碳市场主体以自身总收益最大化为目标，以生产过程的电碳耦合物理特性为约束，统筹安排其在两类市场中的投标以及运行计划。 以政策规范等为边界，电力市场和碳市场在市场机制层面直接关联。·例如，美国PJM市场要求发电商上报机组的总燃料相关成本（TotalFuel-RelevantCosts）其中包含排放权成本。 电碳耦合交易研究 认识 个体行为建模 电碳耦合交易中，市场主体的行为刻画？ 耦合机理分析 市场机制设计 面向新型电力系统建设如何设计电碳耦合交易机制，发挥电力市场和碳市场在能源结构转型等方面的合力？ 电碳交易为什么会形成耦合关系？电碳交易以何种方式产生耦合？ 市场均衡分析 电碳耦合交易对于市场均衡的影响？电碳耦合交易在不同时间尺度的表现？ 电碳耦合交易：个体行为建模 电碳市场主体的交易决策 新能源主体 传统发电主体 目标函数：max总收益=发电收入-发电成本+售出绿证/绿电/CCER收入决策变量：电力投标、绿证/绿电/CCER投标 目标函数：max总收益=发电收入-发电成本+售出碳配额收入一购入碳配额成本决策变量：电力价-量投标对、碳配额交易价-量 “电”约束：出力上下限、电量预测等 “电”约束：发电出力上下限、功率上下调速率限制、启停机时间限制等 （与传统电力市场研究中的刻画基本一致） “碳”约束：绿证/CCER等的核发 “碳”约束：碳配额分配：我国采用可交易绩效标准（TPS，区别于总量 限制与交易C&T机制，主体获得的免费配额数量=实际发电量×基准发电碳排放强度碳排放计量：当前主要采用静态碳排放强度计算，即碳排放量=实际发电量×发电碳排放强度碳配额清缴：履约期末持有的配额数量不少于期内总排放量针对整个履约期进行清缴而不要求配额与排放量的实时平衡 用电主体 独立储能、虚拟电厂需求响应等新型主体 目标函数：max总收益=用电效用购电成本+碳交易收入-碳交易成本决策变量：电、碳市场中的投标 具体问题具体分析，主体行为建模与主体本身类型以及电力市场、碳市场的机制规则有关。 电碳耦合交易：个体行为建模 电碳耦合交易：对市场均衡的影响 碳市场对电力市场的影响 碳交易的成本/收入将改变不同类型电源在电力市场中的竞争力。碳交易增加高排放机组的总发电成本，机组需在电力市场中提高报价以回收碳排放成本，导致其在电力市场中的盈利能力减弱。另一方面，低排放、清洁能源机组则可以通过碳交易获得额外收益，盈利能力增强 收入增加 以绿证为例 2023年1-7月，我国风光类平价绿证交易均价42.4￥/个，相当于风、光发电边际成本下降42.4￥/MWh 注：自2023年7月底开始绿证的核发范围大幅扩大，近期绿证两年有效期的规定开始征求意见，使得绿证价格加剧下降。最新的月成交均价约16元/MWh。 电碳耦合交易：不同时间尺度的耦合 案例：英国净零排放战略 英国于2008年启动燃煤电厂淘汰计划，并作为全球首个立法承诺在2050年实现净零排放的国家，发布了净零排放战略，引导清洁能源发展以降低对化石燃料的依赖，进而规避能源价格高企和大幅波动的风险，加强能源安全。 电碳耦合交易：对市场均衡的影响 电力市场对碳市场的影响 电力生产消费情况将影响碳市场中交易标的的供给和需求数量。宏观层面，碳配额总量的设定主要受到系统发电量的影响。微观层面，火电机组出力产生碳排放，形成碳配额购买需求；而清洁能源出力可获得CCER、绿证等可以在碳交易中售出。 电力供需平衡的改变将引起碳市场供需边界相应变动 电碳耦合交易：对市场均衡的影响 电碳市场价格水平关联 基于前述交易标的价格和数量的关联，电碳市场均衡产生耦合关系。现有实证研究主要关注碳市场和电力市场的价格传导率，市场价格关联的紧密程度（价格传导率的高低）反映了电碳耦合的程度。 国外情况 国内情况 目前，我国碳市场交易价格并未对电力市场价格产生明显传导，碳排放成本未能有效反映到电价中2这一情况可能与碳市场仅覆盖部分发电主体、整体碳价水平较低以及电力市场价格波动空间有限等因素有关 ，欧盟ETS碳价整体与各国现货电价呈同方向变动·有研究对EUETS出台前后西班牙的电力批发市场进行分析发现碳价对西班牙电价的传导率超过80%，即ETS排放权价格每增加1欧元，批发电价的平均涨幅将超过0.8欧元 欧盟现货电价与碳价曲线 电碳耦合交易：不同时间尺度的耦合 中长期耦合：系统电源规划 长期来看，碳减排目标影响电力系统电源结构的发展演化。碳减排要求越高，电力系统的综合供电成本越高。电力脱碳的成本主要来自清洁能源机组的新建，此外还涉及调节性资源的建设、碳捕集等技术的使用等 电碳耦合交易：不同时间尺度的耦合 实时耦合：动态碳排放价格 考虑到电能生产和二氧化碳排放在实时耦合，电碳耦合交易可在短时间尺度开展，实现细粒度的紧密耦合。基于电力系统碳排放流分析理论，可追踪碳排放随电力潮流的流动情况，计算节点实时用电碳排放强度。结合碳配额价格，可得到动态用电碳价（单位用电对应的碳价格），直接嵌入节点电价中实现电碳耦合交易 电碳耦合交易：市场机制设计 多标的衔接互认 当前我国电碳市场中存在绿证、碳排放权等多种环境权益凭证，这些标的分属于不同主管部门且彼此缺少衔接互认，导致环境权益存在重复计算的风险，且管理困难、交易成本较高，影响政策施行的实际效果。需要研究不同标的体系的衔接和认证互通机制，厘清不同政策体系的定位、自标和作用范围 电碳耦合交易：市场机制设计 多市场互动关联 电碳耦合交易不局限于“生产端 电碳耦合交易的“电”不局限于能量 ·当前电碳耦合交易研究主要关注电能量交易与碳排放权交易的耦合、辅助服务市场、容量市场等交易中不可避免地涉及电能量生产和相应的二氧化碳排放，需要研究碳市场与这些市场的耦合关系 ·随着新型电力系统的建设，虚拟电厂、智能楼宇等新型主体进入市场碳市场覆盖范围逐步扩大，除电力行业外还涉及钢铁、建材、化工等其他行业·电碳市场通过多元主体与其他市场产生互动关联 目录 电碳耦合交易背景 我国碳市场介绍 电碳耦合交易研究 展望与建议 展望 市场环境日趋完善 市场主体日趋多元 电力市场中独立储能、虚拟电厂等新型主体增多发用电和碳排放特性多元化碳排放权交易机制覆盖行业范围扩大，各类非电力行业主体进入碳市场多元异质主体参与电碳交易，以个体投标为纽带的电碳耦合关系呈现新特征 碳市场配额总量遂步收紧，分配方式适时转入有偿分配，碳价水平上升，对高排放主体施加有效的经济成本压力电力市场价格限制有序放宽，电价充分反映供需情况，电价波动空间扩大，为碳排放成本的疏导提供途径 交易标的日趋丰富 交易形式日趋多样 电力交易标的体系逐渐完善，能量、容量，辅助服务以及电力金融衍生品不断发展各类环境权益产品有效衔接互通，碳金融产品不断发展，碳交易活跃度上升·市场主体的决策空间扩大，电碳市场交易标的流动性增强，多品种交易深度耦合 电力交易从输电网层级延伸至配电网层级通过开展分布式交易调动更多分散主体实现更大范围内的电碳资源优化配置随着区块链等技术的推广应用，P2P交易电碳共享等多种交易形式不断发展，电碳交易形式多样化、形成多层次耦合 建议 政策制定 学术