解读中国碳市场与电力市场化改革---IEA.pdf

2023-02-20 8 次浏览
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碳通通 · 脱水解读

7 分钟理解报告 · 解读 1838 字 · 8 张图 · 14 个数据点

2021年7月启动的全国碳市场,第一个履约期履约率便达到99.5%,覆盖约45亿吨二氧化碳排放,配额价格在40-60元/吨之间。但碳价信号能否真正传导到电力调度和投资决策中?国际能源署与清华大学联合报告《加强中国碳市场助力实现碳中和:聚焦电力部门》对这一问题做了系统推演,本解读带你看清碳市场与电力市场化改革之间的关系,以及不同碳市场设计方案在2020-2035年会带来怎样不同的减排效果和系统成本。

核心判断

  • 全国碳市场2021年7月启动,首个履约期履约率达99.5%。
  • 碳市场当前覆盖发电行业,年覆盖约45亿吨二氧化碳排放。
  • 配额价格约40-60元/吨二氧化碳,采用强度基准法免费分配。
  • 电力市场化改革不到位,碳价信号难以完全纳入调度决策。
  • 总量控制型碳市场可在系统成本不变下额外减排超8亿吨。

脱水解读

碳市场现状:起步扎实但设计仍有保留

中国全国碳市场于2021年7月启动交易,第一个履约期的履约率达到99.5%,这一履约水平说明纳入的发电企业对碳市场的合规要求已经形成了基本响应能力。目前碳市场纳入发电行业,每年覆盖约45亿吨二氧化碳排放量,约占中国能源体系二氧化碳排放量的40%,配额价格在40-60元/吨二氧化碳之间,折合6-8美元/吨二氧化碳。

从分配方式看,中国碳市场不预先设定排放总量上限,而是采用基于实际产出和排放强度的基准法,根据四类煤电和气电机组类别设定碳排放强度基准来分配配额。初期全部免费分配,报告也指出未来可能引入配额拍卖机制。这种强度基准法加免费分配的组合,意味着碳市场当前对发电企业的约束力主要来自强度对标而非总量约束。

碳价传导机制:从调度到投资的三条通道

报告梳理了碳价机制促进减排的主要途径。首先,碳价使相对低碳的发电技术更具成本竞争力,在经济调度下,纳入碳排放成本后,可再生能源、核电等低碳技术相对于煤电和气电的优势进一步增强,从而在电力调度决策中提高低碳发电的优先级。其次,碳价通过提高低碳技术和资产相对于高碳资产的盈利能力,激励对低碳技术和资产的投资,同时推动高碳资产提前退出。

第三条通道是需求侧。

随着碳价信号传导向消费者,激励终端能效提升和用能需求减少

。报告也指出,碳价信号能否沿这三条通道有效传导,高度依赖电力市场的调度和定价机制是否具有足够的市场化程度。

受管制电力市场对碳价信号的制约

报告明确列出了受政府管制电力市场下面临的多重挑战。在调度环节,通过行政决策决定的电力调度可能无法将碳价格信号完全纳入到调度决策中,这意味着即便碳价上升,低碳发电技术在调度中的优先序也未必随之变化。

在定价环节,受管制的定价机制可能削弱碳价在提高低碳技术利润和投资吸引力方面的有效性,限制碳价格信号的传导及其对需求侧响应的激励。此外,无法传导碳成本可能会使经营现有化石发电资产的企业陷入财务困境。报告由此得出结论:及时对电力调度和定价机制等方面进行市场化改革对全国碳市场的有效性十分重要。

五种情景设置:从反事实到碳市场加强

报告设计了五种情景进行对比分析。反事实对照情景为可再生能源配额制情景,即实施可再生能源配额制但无碳排放权交易制度。当前政策情景为可再生能源配额制-碳市场情景,即基于排放强度、免费分配配额的碳市场,如中国当前实施的碳市场设计。

在此基础上,报告设置了三种碳市场加强情景。碳市场+基准收紧情景基于强度的碳市场,大幅收紧用于配额分配的煤电基准;碳市场+拍卖情景基于强度的碳市场,引入部分配额拍卖;碳市场+总量控制情景设有碳排放总量上限、免费分配配额。在电力市场方面,各情景设定自2025年起实施经济调度、考虑跨省电力交易,非水可再生能源占比目标各情景保持一致,2035年该目标为36.0%。

减排效果:加强碳市场设计可使减排量翻倍

从2020-2035年电力部门二氧化碳排放轨迹看,在当前可再生能源配额制和碳市场政策的作用下,电力部门二氧化碳排放可在2030年前达峰。到2035年,可再生能源配额制情景排放量约为2020年的95%,可再生能源配额制-碳市场情景为93%。

而碳市场加强情景可将排放量进一步压低:到2035年,碳市场+基准收紧、碳市场+拍卖、碳市场+总量控制三个情景的排放量分别为2020年的89%、80%和62%。报告指出,加强碳市场设计可使二氧化碳减排量较可再生能源配额制-碳市场情景中翻倍。从2025-2035年额外减排量的构成看,严格的碳市场强度基准将推动煤电平均效率提升和CCUS部署,而配额拍卖和总量控制将鼓励从煤电向气电以及从化石能源向非化石能源的燃料替代。

发电结构与系统成本:不同设计走向不同

在发电结构方面,报告指出各碳市场加强方案都将加速未配备CCUS的煤电的逐步减少,但将推动电力结构向不同方向转型。从2035年系统总成本看,以可再生能源配额制-碳市场情景为基准,碳市场+基准收紧情景成本高出5.2%,碳市场+拍卖情景(不含拍卖成本)高出1.4%,碳市场+总量控制情景成本差异为零。

碳市场+总量控制情景可在2035年系统总成本与当前政策情景相同的情况下,额外减少8亿吨的二氧化碳排放。报告认为,过渡到基于总量控制的碳市场设计在推动电力低碳转型方面可实现更高的经济效益,因为这一设计将优先推动成本最低的减排机会,特别是可再生能源替代化石能源。

总结:碳市场与电力改革需协同推进

报告的总结强调了全国碳市场和电力体制改革在推动高效发电技术和经济有效地推动电力行业低碳转型方面有强协同作用。在碳市场推动减排的机制上,不同设计对应不同的作用通道:严格的碳市场强度基准主要推动能效提升和CCUS技术应用,配额拍卖和排放总量控制将鼓励燃料替代。

从政策经济效益看,碳市场的经济效益取决于其政策设计。通过引入配额拍卖或设置严格的排放总量上限,碳市场可提供实现可再生能源进一步增长目标所需的经济激励。对于电力行业的企业而言,这意味着碳市场的设计方向——是继续维持强度基准,还是走向总量控制和拍卖——将直接改变不同发电技术的相对竞争力和资产的存续周期。

图说解读

中国全国碳市场基本盘

全国碳市场2021年7月启动交易,第一个履约期履约率便达到99.5%,纳入发电行业后每年覆盖约45亿吨二氧化碳排放,约占中国能源体系二氧化碳排放量的40%。从配额价格看,目前交易价格在40-60元/吨二氧化碳之间,折合约6-8美元/吨二氧化碳。

这组数据勾勒出中国碳市场的基本盘:覆盖排放规模全球居前,履约率处于较高水平,但碳价水平仍然偏低。碳价水平的高低直接影响碳市场对发电企业调度和投资决策的引导力度。

2021
启动时间
2021年7月启动交易
99.5%
履约率
第一个履约期
45亿吨CO2
年覆盖排放
约占能源体系40%
40-60元/吨CO2
配额价格
折合6-8美元/吨
全国碳市场核心数据一览
碳通通

碳市场配额分配方式

中国碳市场采用基于实际产出和排放强度的基准法分配配额,根据四类煤电和气电机组类别设定碳排放强度基准。这种设计不预先设定排放总量上限,配额初期全部免费分配。

报告同时指出,未来可能引入配额拍卖机制。从分配方式看,强度基准法对发电企业的约束体现在单位发电量的排放强度上,而非绝对排放总量,这意味着在发电量增长的情况下,总排放量仍可能上升。配额拍卖的引入则可能改变这一格局,使碳市场对企业形成更强的总量约束。

分配维度
当前做法
分配方法
基于实际产出和排放强度的基准法
机组类别
四类煤电和气电机组
排放总量上限
不预先设定
配额发放方式
免费分配
未来可能变化
引入配额拍卖机制
中国碳市场配额分配机制
碳通通

碳价促进减排的三条通道

碳价机制促进减排通过多条通道发挥作用。在调度环节,碳价使相对低碳的发电技术更具成本竞争力,从而在电力调度决策中提高较低碳发电技术的优先级。在投资环节,碳价通过提高低碳技术和资产相对于高碳资产的盈利能力,激励对低碳技术和资产的投资,同时推动高碳资产提前退出。

在需求侧,随着碳价信号传导向消费者,激励终端能效提升和用能需求减少。报告强调,这三条通道的有效性都建立在电力调度和定价机制市场化程度足够高的基础之上。如果电力调度仍以行政决策为主,碳价信号就难以在调度决策中充分体现,第一条通道就会被削弱。

碳价使低碳发电成本更具竞争力
电力调度中提高低碳发电优先级
提高低碳资产盈利能力激励投资
推动高碳资产提前退出
碳价传导至消费者激励节能
碳价机制促进减排的主要途径
碳通通

管制电力市场下的四大挑战

报告系统梳理了受政府管制电力市场下面临的四方面挑战。首先,通过行政决策决定的电力调度可能无法将碳价格信号完全纳入到调度决策中,低碳发电技术未必能因为碳价上升而获得更高的调度优先级。

其次,受管制的定价机制可能削弱碳价在提高低碳技术利润和投资吸引力方面的有效性。第三,受管制的定价机制限制了碳价格信号的传导及其对需求侧响应的激励。第四,无法传导碳成本可能会使经营现有化石发电资产的企业陷入财务困境。报告由此得出结论:电力市场化改革对碳市场的政策效果影响重大。

调度信号
行政调度可能无法纳入碳价信号
投资激励
管制定价削弱碳价对低碳投资的吸引力
需求响应
管制定价限制碳价信号传导至消费者
企业财务
无法传导碳成本使化石发电企业承压
受管制电力市场面临的挑战
碳通通

五种情景设计对比

报告设计了五种情景进行对比分析。反事实对照情景为可再生能源配额制情景,即实施可再生能源配额制但无碳排放权交易制度。当前政策情景为可再生能源配额制-碳市场情景,即基于排放强度、免费分配配额的碳市场,反映了中国当前实施的碳市场设计。

在碳市场加强情景方面,报告设置了三种方案:碳市场+基准收紧情景大幅收紧用于配额分配的煤电基准;碳市场+拍卖情景引入部分配额拍卖;碳市场+总量控制情景设有碳排放总量上限、免费分配配额。在电力市场方面,各情景设定自2025年起实施经济调度、考虑跨省电力交易,非水可再生能源占比目标保持一致,2035年目标为36.0%。

反事实情景:无碳市场
仅可再生能源配额制
当前政策:强度基准+免费分配
如中国当前碳市场设计
加强情景一:大幅收紧煤电基准
基于强度的碳市场
加强情景二:引入部分配额拍卖
基于强度的碳市场
加强情景三:设总量上限+免费分配
总量控制型碳市场
五种情景的碳市场与电力市场设定
碳通通

各情景排放轨迹对比

从2020-2035年电力部门二氧化碳排放轨迹看,在当前可再生能源配额制和碳市场政策的作用下,电力部门二氧化碳排放可在2030年前达峰。以2020年排放量为基准,到2035年,可再生能源配额制情景排放量约为95%,可再生能源配额制-碳市场情景为93%。

碳市场加强情景可将排放量进一步压低。到2035年,碳市场+基准收紧情景排放量为89%,碳市场+拍卖情景为80%,碳市场+总量控制情景则降至62%。报告指出,加强碳市场设计可使二氧化碳减排量较可再生能源配额制-碳市场情景中翻倍。从轨迹形态看,各情景在2025年前后排放走势接近,分化主要出现在2030年之后,说明碳市场设计加强的减排效果需要较长时间才能充分显现。

2020
2025
2030
2035
RPS(%)
100
103
93
95
RPS-ETS(%)
100
103
93
93
ETS+BM(%)
100
103
93
89
ETS+Auction(%)
100
103
93
80
ETS+Cap(%)
100
103
93
62
2020-2035年电力部门CO2排放轨迹
碳通通

额外减排量的来源构成

报告对2025-2035年各情景相比于可再生能源配额制情景的额外减排量进行了分解,减排来源包括化石能源转向非化石能源发电、煤电转向气电、煤电配备CCUS以及煤电平均效率提升四个方面。

从2035年的数据看,碳市场+基准收紧情景的额外减排量约为5亿吨,碳市场+拍卖情景约为11亿吨,碳市场+总量控制情景约为15亿吨。报告指出,严格的碳市场强度基准将推动能效提升和CCUS技术应用,而配额拍卖和总量控制将鼓励燃料替代。不同碳市场设计对应不同的减排来源组合,这决定了政策设计需要根据减排目标的优先方向进行选择。

2025
2035
RPS-ETS
0
-100
ETS+BM
0
-500
ETS+Auction
0
-1100
ETS+Cap
0
-1500
2025-2035年各情景额外减排量分解
碳通通

2035年系统总成本差异

从2035年系统总成本看,以可再生能源配额制-碳市场情景为基准,碳市场+基准收紧情景成本高出5.2%,碳市场+拍卖情景(不含拍卖成本)高出1.4%,碳市场+总量控制情景成本差异为零。

报告由此得出结论:碳市场+总量控制情景可在2035年系统总成本与当前政策情景相同的情况下,额外减少8亿吨的二氧化碳排放。过渡到基于总量控制的碳市场设计在推动电力低碳转型方面可实现更高的经济效益,因为这一设计将优先推动成本最低的减排机会,特别是可再生能源替代化石能源。从这组数据看,碳市场设计的选择不仅影响减排规模,也直接影响转型的经济代价。

RPS-ETS
0%
ETS+BM
5.2%
ETS+Auction
1.4%
ETS+Cap
0%
2035年各情景系统总成本较RPS-ETS差异
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
启动交易时间2021年7月第2页
第一履约期履约率99.5%第2页
年覆盖二氧化碳排放量约45亿吨第2页
占能源体系排放比重约40%第2页
配额价格40-60元/吨CO2第2页
配额价格(美元)6-8美元/吨CO2第2页
中国全国碳市场运行现状

这组数据反映了中国全国碳市场启动初期的运行面貌。碳市场于2021年7月启动交易,第一个履约期履约率达到99.5%,说明纳入的发电企业对合规要求形成了基本响应能力。纳入发电行业后,碳市场每年覆盖约45亿吨二氧化碳排放,约占中国能源体系二氧化碳排放量的40%。 从价格信号看,配额交易价格在40-60元/吨二氧化碳之间,折合6-8美元/吨二氧化碳。碳市场采用基于实际产出和排放强度的基准法分配配额,不预先设定排放总量上限,初期免费分配,未来可能引入拍卖机制。这些设计特征决定了碳市场当前对发电企业的约束方式与总量控制型碳市场存在明显差异。

指标数值单位出处
RPS情景2035年排放量95%(较2020年)第6页
RPS-ETS情景2035年排放量93%(较2020年)第7页
ETS+BM情景2035年排放量89%(较2020年)第7页
ETS+Auction情景2035年排放量80%(较2020年)第7页
ETS+Cap情景2035年排放量62%(较2020年)第7页
ETS+BM情景成本差异+5.2%第10页
ETS+Auction情景成本差异+1.4%第10页
ETS+Cap情景成本差异0%第10页
各情景2035年排放量与系统成本对比

这组数据将各情景2035年的排放水平与系统成本放在一起对照。从排放量看,碳市场设计越严格,2035年排放量相对2020年的比例越低:可再生能源配额制情景为95%,可再生能源配额制-碳市场情景为93%,碳市场+基准收紧、碳市场+拍卖、碳市场+总量控制三个加强情景分别为89%、80%和62%。 从系统成本看,以可再生能源配额制-碳市场情景为基准,碳市场+基准收紧情景成本高出5.2%,碳市场+拍卖情景高出1.4%,碳市场+总量控制情景成本差异为零。这意味着碳市场+总量控制情景可以在系统总成本与当前政策情景相同的情况下,额外减少8亿吨的二氧化碳排放。排放降幅最大与成本增加最小在总量控制型碳市场设计中实现了统一。

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