Max Dupuy, Frederick Weston, Camille Kadoch, Richard Cowart
睿博能源智庫
碳定價(jià)對電力市場價(jià)格的影響
電力部門碳排放的價(jià)格表現(xiàn)為火電(化石燃料)發(fā)電機(jī)組可變(運(yùn)營)成本的增加。這種增長是很容易計(jì)算的：它是一噸二氧化碳排放的價(jià)格和每兆瓦時(shí)發(fā)電排放二氧化碳的噸數(shù)(或比例)的乘積。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的排放量與所用燃料和電廠熱效率有直接關(guān)系——熱效率越高，排放的二氧化碳越少。
在依賴經(jīng)濟(jì)調(diào)度的系統(tǒng)中，碳價(jià)格可以改變電廠的調(diào)度順序。效率更高的和使用更少高碳排放燃料的發(fā)電廠將會(huì)比原來沒有碳價(jià)情況下運(yùn)營得更多。這種運(yùn)營小時(shí)數(shù)變化的幅度取決于碳價(jià)格水平和不同燃料的相對價(jià)格，以及其他因素。如果調(diào)度是由一個(gè)競爭激烈的能源市場決定的，在這個(gè)市場中，所有的供應(yīng)商都接受統(tǒng)一的市場出清價(jià)格(由該期間滿足需求所需的所有投標(biāo)中最昂貴的投標(biāo)確定)，那么碳價(jià)的一個(gè)必然影響是，無排放發(fā)電機(jī)組和能夠以低于新市場出清價(jià)格運(yùn)營的火電機(jī)組的收入將增加。歐洲和北美的能源市場，以及中國的現(xiàn)貨市場試點(diǎn)，實(shí)際上都是這樣設(shè)計(jì)的。在這些市場中，發(fā)電廠有減少排放和提高效率的經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī)。這是碳市場的一個(gè)核心目標(biāo)，它依賴于一種運(yùn)作良好的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。
圖2提供了圖1右側(cè)的寬展視圖。它說明了在競爭激烈的批發(fā)能源市場中，滿足特定時(shí)段需求所需的所有能源供應(yīng)商都能獲得市場出清價(jià)格，碳價(jià)格是如何提高發(fā)電的總成本的。在圖2中，向左傾斜的垂線表示某一時(shí)刻的電力需求，并顯示了需求對價(jià)格的輕微響應(yīng)，因?yàn)樵诟叩膬r(jià)格下，滿足需求所需的容量更少。出清價(jià)格是縱軸上電力需求線與供應(yīng)曲線相交的點(diǎn)。
圖2. 碳價(jià)對發(fā)電成本、收益和調(diào)度順序的影響
資料來源: Dupuy,M., Li,A.(2016). 碳市場設(shè)計(jì)討論專題: 改善電力調(diào)度機(jī)制，助力全國碳市場發(fā)揮功效
在這個(gè)例子中，燃煤電廠的運(yùn)營成本決定了清算價(jià)格。當(dāng)采用碳價(jià)時(shí)，如果邊際電廠使用化石燃料，出清價(jià)格就會(huì)上漲，所有在市場上出清的發(fā)電廠都會(huì)獲得額外收入(這部分超出發(fā)電廠運(yùn)營成本的發(fā)電收入稱為“超邊際租金” ‘infra-marginal rent’)。只要化石燃料機(jī)組處于邊際(即設(shè)定清算價(jià)格時(shí))，任何接受基于市場價(jià)格的資源都將從碳影響的清算價(jià)格中獲得更多收益。對于低碳發(fā)電(圖中為風(fēng)電和核電廠)，增加的收入超過了增加的成本，而碳價(jià)帶來了增加的利潤。即使是成本相對較低的化石燃料機(jī)組也會(huì)受益于這一效應(yīng)，因?yàn)樗鼈円矔?huì)獲得更高的清算價(jià)格，而額外的收入將償還部分、全部或超過碳排放配額的成本，取決于其相對于邊際(市場定價(jià))工廠的“碳強(qiáng)度”(例如，熱效率)[1]。在圖2中，燃煤電廠必須為其排放買單，但它仍在運(yùn)行，而更高的清算價(jià)格將使它在電力市場上收回大約一半的碳排放費(fèi)用。
原則上，碳定價(jià)應(yīng)該影響電力部門的調(diào)度。然而，在實(shí)踐中，歐洲和美國的經(jīng)驗(yàn)表明，需要高碳價(jià)格才能顯著影響調(diào)度和降低碳排放，而這些地方的政策制定者似乎不愿(或在政治上無法)設(shè)定如此高的碳價(jià)格[2]。
減輕碳價(jià)對電價(jià)的影響
歐洲和北美的電力市場和碳市場設(shè)計(jì)者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到碳價(jià)格對電力價(jià)格的影響（“超邊際租金問題”），并制定了應(yīng)對辦法。通常有兩種形式:(1)將碳配額拍賣收入投資于終端能效和可再生能源等減排措施，(2) 對排放采用“虛擬”或“影子”碳定價(jià)，以便在改變調(diào)度的同時(shí)減輕對市場清算價(jià)格的影響[3]。
投資減排措施：區(qū)域溫室氣體減排行動(dòng)
RGGI是北美第一個(gè)碳配額交易項(xiàng)目。它是在2000年中期開發(fā)的，并于2008年啟動(dòng)。這是一個(gè)覆蓋美國東北部和大西洋中部地區(qū)10個(gè)州的自愿項(xiàng)目。到目前為止，只作用于電力部門的溫室氣體排放。
RGGI的設(shè)計(jì)者——擔(dān)心對于一些發(fā)電商來說，特別是碳排放發(fā)電商，包含碳價(jià)格的電力市場價(jià)格將導(dǎo)致更高的“超邊際租金”(通常稱為“意外利潤”)，而沒有產(chǎn)生有意義的減排——因此，他們制定了兩個(gè)結(jié)構(gòu)性決策，這被證明對項(xiàng)目的有效性十分關(guān)鍵。第一種是通過拍賣來分配配額——溫室氣體排放者必須為其排放付費(fèi)。第二項(xiàng)是將拍賣收入的全部或部分用于投資溫室氣體減排措施，主要是終端能效項(xiàng)目。
RGGI的設(shè)計(jì)者們?yōu)樘寂欧艡?quán)交易項(xiàng)目考慮了幾種分配配額的方法。最后，他們決定采用拍賣形式，因?yàn)榕馁u是最經(jīng)濟(jì)有效的方式，而且它提供了一種簡單的行政手段以確保收入用于公共目的。另外，尤其重要的是，設(shè)計(jì)者們認(rèn)識(shí)到，即使免費(fèi)給排放者發(fā)放配額，它們的價(jià)值也還是會(huì)在批發(fā)電力市場得到體現(xiàn)，而消費(fèi)者用電價(jià)格也會(huì)上升以反映這一價(jià)值。這是因?yàn)榕欧耪咭坏┇@得了排放額度，就可以選擇如何處理它們：它們可以用這些額度來支付自己的排放量，也可以把它們賣給其他排放者。不管怎樣，他們都不會(huì)放棄這種價(jià)值；他們將在電力市場的發(fā)電報(bào)價(jià)中抓住這個(gè)價(jià)值。
這根本不是一個(gè)理論問題。RGGI的設(shè)計(jì)師們看到了歐洲發(fā)生的事情。在歐盟碳排放交易體系的第一個(gè)“合規(guī)期”，英國和德國的電力公司將配額價(jià)值計(jì)入了可收回費(fèi)用，雖然配額是免費(fèi)發(fā)放給電力公司的。這意味著，盡管歐洲各國政府沒有從中獲得任何收入，但歐洲消費(fèi)者為配額買了單(以及向低排放發(fā)電廠支付額外的“超邊際租金” [4], [5])。
通過拍賣配額，RGGI的設(shè)計(jì)者們確保了配額的全部直接成本將從發(fā)電廠獲取，并可用于反饋社會(huì)。至少在這個(gè)程度上，消費(fèi)者一部分因碳價(jià)所導(dǎo)致的電力成本增加將會(huì)得到 “補(bǔ)償”。但設(shè)計(jì)師們更進(jìn)一步，決定拍賣所得應(yīng)明確用于碳減排措施和對消費(fèi)者有益的項(xiàng)目，比如投資能效、清潔能源，以及在有些情況下，主要針對低收入消費(fèi)者的返利。目前，RGGI各州將配額金額的大約60%用于支持州能效項(xiàng)目，其余部分用于其他溫室氣體減排措施(如可再生能源)、直接電費(fèi)賬單援助和項(xiàng)目管理[6]。在2008年和2009年開始的RGGI配額拍賣取得成功后，歐盟和加州將拍賣機(jī)制納入其配額分配系統(tǒng)，并將部分收入專門用于公共福利目的[7]。
在項(xiàng)目實(shí)施的頭三年(2009-2011年合規(guī)期)，RGGI地區(qū)各州的凈經(jīng)濟(jì)效益為16億美元(以2011年美元計(jì)算)。這些州幾乎把拍賣所得的9億多美元全部花在了商品和服務(wù)上，特別是在能效、可再生能源和其他公共福利項(xiàng)目上。這種支出的直接和間接乘數(shù)效應(yīng)(其中最大的部分是對終端能效的投資所導(dǎo)致的電費(fèi)減少)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了對能效支出所導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)收入減少[8]。
它還充分降低了電力服務(wù)的總消費(fèi)者成本，從而以消費(fèi)者的凈負(fù)成本實(shí)現(xiàn)了碳節(jié)約。換句話說，RGGI的經(jīng)驗(yàn)表明，電力部門大量的碳減排可以以較低的消費(fèi)者凈成本實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)基本要素是(1)拍賣碳排放配額，(2)將由此產(chǎn)生的收入投資于低成本甚至負(fù)成本的資源，以進(jìn)一步減少碳排放。
接下來的兩個(gè)合規(guī)期(2012-2014年和2015-2017年)的凈收益大致相同：通過重新分配拍賣收入，RGGI各州獲得了130%-160%的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，第三個(gè)合規(guī)期時(shí)排放總量限額減少一半以上(從約1.88億噸/年降低到2014年的9100萬噸/年,此后每年都降低2.5%),因此導(dǎo)致了每噸的排放量價(jià)格上漲(在三年期內(nèi)為平均1.67美元) [9]。
最后，我們注意到碳價(jià)格對電力價(jià)格的短期影響，在長期內(nèi)會(huì)被終端能效投資對價(jià)格造成的下行壓力所抵消。例如，在2009-2011年期間，市場將配額成本納入批發(fā)價(jià)格，導(dǎo)致消費(fèi)者電價(jià)在2009-2011年期間出現(xiàn)約0.7%的短期上漲。但是，由于投資能效帶來的需求減少，造成更長期市場價(jià)格下降[10]。消費(fèi)者之所以省錢，一方面是因?yàn)樗麄冑徺I的電量少了，另一方面是因?yàn)樗麄儨p少的用電需求降低了電價(jià)。
通過影子定價(jià)反映碳成本:紐約ISO的碳定價(jià)提案
紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(NYISO) 管理著一個(gè)競爭激烈的批發(fā)市場，并確保整個(gè)州的供電安全，市場主體包括投資者所有的電力公司、公共電力公司和獨(dú)立的發(fā)電商。紐約州的立法機(jī)構(gòu)和州長通過了一項(xiàng)雄心勃勃的氣候變化立法，要求到2040年，紐約的所有電力供應(yīng)必須來自零排放源[11]。然而，就在2018年，紐約40%的電力供應(yīng)仍然來自化石燃料發(fā)電[12]。紐約已經(jīng)采取了一系列的節(jié)能和脫碳政策來滿足其氣候目標(biāo)。
為了支持這一方案，NYISO制定了一項(xiàng)提案，以反映批發(fā)電力市場中碳排放的社會(huì)成本，同時(shí)緩和其對系統(tǒng)總成本和用戶電費(fèi)的影響[13]。由于碳價(jià)格在“單一清算價(jià)格”競爭電力市場中被放大，該計(jì)劃將在一定程度上保護(hù)消費(fèi)者免受碳價(jià)格的成本影響。該提案經(jīng)過2至3年的設(shè)計(jì)、研究和修改，目前正等待紐約州和美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)的批準(zhǔn)[14]。
NYISO碳定價(jià)提案的關(guān)鍵元素如下:
與碳排放交易項(xiàng)目不同的是，NYISO方案中將使用固定的碳價(jià)格。這是為了在未來數(shù)年內(nèi)向電廠所有者和投資者傳遞非常明確的信號(hào)，即排放成本對排放源來說將是多少，低碳資源的附加價(jià)值對可再生能源和核能發(fā)電機(jī)組來說將是多少。NYISO本身并不打算確定這一價(jià)值，而是依賴于州能源和環(huán)境機(jī)構(gòu)設(shè)定的每噸碳排放的“碳社會(huì)成本”。
在NYISO管理的競爭性批發(fā)電力市場中，碳價(jià)將被添加到每個(gè)發(fā)電商)的投標(biāo)價(jià)格中，從而在每個(gè)市場出清期間(全年每小時(shí)或部分小時(shí))影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度順序。
然而，化石發(fā)電機(jī)組實(shí)際上并沒有獲得通常更高清算價(jià)格帶來的所有好處?；l(fā)電商從市場結(jié)算池中支付的款項(xiàng)被減少，以反映與它們的排放相關(guān)的碳排放費(fèi)用的扣除。也就是說，重新安排調(diào)度以反映碳價(jià)格對投標(biāo)的影響，電力購買者(負(fù)荷服務(wù)實(shí)體，或LSEs)將支付更高的系統(tǒng)運(yùn)行成本。但是，發(fā)電商將被要求支付其產(chǎn)生的排污費(fèi)（比如，排放的碳噸數(shù)乘以碳的社會(huì)成本）。這些資金將退還給負(fù)荷服務(wù)實(shí)體，部分抵消重新調(diào)度排序的較高成本[15]。
與此同時(shí)，零碳排放或低碳排放的電力供應(yīng)商確實(shí)能從更高的凈收入中受益，因?yàn)樵诮Y(jié)算過程中，部分“超邊際租金”會(huì)轉(zhuǎn)嫁給他們。
盡管重新調(diào)度的部分增量成本會(huì)返還給負(fù)載服務(wù)實(shí)體，但LSEs仍然會(huì)收到碳定價(jià)項(xiàng)目產(chǎn)生的價(jià)格信號(hào)。多年來，紐約的電力市場一直以區(qū)位為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)算，在全州設(shè)立了11個(gè)不同的價(jià)格區(qū)間，反映出不同地區(qū)、不同時(shí)間的電力可用性和輸電擁堵成本的差異(一個(gè)原因是大型風(fēng)力發(fā)電場位于該州的北部，遠(yuǎn)離南部紐約市附近的主要負(fù)荷中心)。根據(jù)碳定價(jià)方案，LSEs仍將受到區(qū)位價(jià)格的影響，但現(xiàn)在這些價(jià)格將反映每個(gè)區(qū)域的碳相關(guān)成本。因此，位于高價(jià)區(qū)的低碳資源將比遠(yuǎn)離主要負(fù)荷中心的類似資源更有價(jià)值，這給了投資者一個(gè)強(qiáng)有力的信號(hào)，讓他們在這些地方保留和建設(shè)新的低碳資源。
向紐約進(jìn)口電力也將被納入碳定價(jià)計(jì)劃，以避免讓進(jìn)口電力獲得相對于州內(nèi)發(fā)電機(jī)的競爭優(yōu)勢，并避免所謂的“碳泄漏”(在碳機(jī)制之外增加排放)。
NYISO碳定價(jià)計(jì)劃旨在通過三種方式降低消費(fèi)者的成本，這些成本原本可能來自于碳稅向批發(fā)市場的流入。首先，結(jié)算過程不會(huì)將碳價(jià)格包含在其投標(biāo)價(jià)格中而導(dǎo)致的清算價(jià)格上漲的全部價(jià)值返還給排放最高的機(jī)組。其次，結(jié)算過程向LSE提供了一部分超邊際租金，這些租金原本會(huì)在結(jié)算過程中會(huì)流向所有發(fā)電商，用于減輕該計(jì)劃對零售消費(fèi)者的影響。第三，可以預(yù)期的是，通過電力市場為零排放和低排放發(fā)電商提供更高的價(jià)格，將有可能最大程度地減少在其他計(jì)劃中為可再生發(fā)電提供的直接補(bǔ)貼和價(jià)格支持， 并反映在現(xiàn)在的電價(jià)中。
NYISO的碳定價(jià)提案還沒有實(shí)施。然而，它揭示了一些關(guān)于如何結(jié)合碳定價(jià)和電力市場運(yùn)作的重要經(jīng)驗(yàn)。碳排放收費(fèi)給排放量最大的化石燃料發(fā)電廠施加了可預(yù)見的成本，同時(shí)限制了它們在電價(jià)上漲時(shí)回收這個(gè)成本的能力。與此同時(shí)，它為零排放和低排放的發(fā)電廠帶來了新的收入，以維持包括核能發(fā)電廠在內(nèi)的現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，并鼓勵(lì)投資者投資新的可再生發(fā)電。通過回收并將部分超邊際租金返還給LSE，這為降低零售消費(fèi)者的碳定價(jià)成本提供了一種方法。此外，它基于紐約的重要政策，即提供時(shí)間變化和區(qū)位敏感的電價(jià)。
由于該項(xiàng)目不會(huì)直接將碳收入用于能效項(xiàng)目，因此它沒有利用成本最低且可廣泛使用的資源選項(xiàng)之一，即終端能效，來降低溫室氣體。但是，它與該州一些非常強(qiáng)大的能效計(jì)劃一起運(yùn)作，包括那些由電力公司、州政府和RGGI收入支持的計(jì)劃，所以這不是一個(gè)主要問題。在缺乏其他能效項(xiàng)目的情況下，將批發(fā)市場產(chǎn)生的額外收入的絕大部分投入到支持低成本、低排放的資源上，特別是終端能效項(xiàng)目，將是非常重要的。
加州碳排放交易項(xiàng)目
與RGGI一樣，加州也有一個(gè)碳定價(jià)機(jī)制，它在配額拍賣中扮演著重要角色，拍賣所得收入將用于減輕碳定價(jià)對消費(fèi)者的成本影響。然而，與RGGI各州不同的是，加州將大部分配額收入以“積分”的形式抵免消費(fèi)者電費(fèi)賬單。這降低了每個(gè)消費(fèi)者的總賬單金額，但是，由于碳成本仍然反映在零售電價(jià)中，這并沒有完全抑制碳定價(jià)給每個(gè)消費(fèi)者減少用電的動(dòng)機(jī)。
加州的碳排放總量控制和交易項(xiàng)目是“西部氣候倡議”（Western Climate Initiative）的一部分，西部氣候倡議是北美最大的碳交易市場[16]。這是一個(gè)跨部門項(xiàng)目，包括發(fā)電和進(jìn)口用電、大型工業(yè)設(shè)施、燃料供應(yīng)商(加利福尼亞)或燃料分配和進(jìn)口商(魁北克) [17]。加利福尼亞州和魁北克省的項(xiàng)目是相互聯(lián)系的，各司法管轄區(qū)發(fā)放的配額等合規(guī)工具將被用于各項(xiàng)目的合規(guī)工作[18]。
在加州，配額是通過拍賣來分配的，這種拍賣每年舉行四次，根據(jù)行業(yè)的不同也可以免費(fèi)分配。配電公司及天然氣供應(yīng)商被稱為“寄售實(shí)體”，他們代表客戶接受配額，即所謂的“寄售配額” [19]。寄售實(shí)體(電力公司)必須在配額拍賣中出售寄售配額。然后，電力公司需要將這些收入用于客戶福利和減排項(xiàng)目[20]。對電力公司的配額隨著時(shí)間的推移而減少，有效地降低了排放總量上限：如果電力公司產(chǎn)生排放，則必須購買其他排放額度，以在拍賣或交易中計(jì)入這些排放[21]。
在加州，投資者所有的電力公司必須把寄售配額產(chǎn)生的資金作為積分發(fā)放給居民、小企業(yè)和工業(yè)客戶的清潔能源和能效項(xiàng)目。圖3顯示了這些基金的不同受益人[22]。
圖3.加州投資者擁有的電力公司碳排放交易項(xiàng)目收益分配給客戶
Source: California Public Utilities Commission. Greenhouse Gas Cap-and-Trade Program
根據(jù)加州法律，加州的“碳排放交易”項(xiàng)目只是更廣泛的氣候變化行動(dòng)計(jì)劃的一部分。該州還實(shí)施了積極的可再生能源配額制、低碳燃料標(biāo)準(zhǔn)、一系列土地利用和能效標(biāo)準(zhǔn)及激勵(lì)措施，包括綜合資源規(guī)劃過程[23]。在某些方面，加州的碳排放交易計(jì)劃起到了“后盾”的作用，無論其他補(bǔ)充措施的表現(xiàn)如何，都能確保其總體溫室氣體排放目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。下圖4為預(yù)測的碳排放交易計(jì)劃的碳減排與其他政策的碳減排對比[24]。
圖4.預(yù)計(jì)加州2021-2030溫室氣體累計(jì)減少量
Source: California Air Resources Board. (2017). California’s 2017 Climate Change Scoping Plan: The Strategy for Achieving California’s 2030 Greenhouse Gas Target
減輕對電價(jià)的影響：國際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
推動(dòng)電力行業(yè)深度脫碳，需要逐漸將不產(chǎn)生排放的供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)資源替代產(chǎn)生碳排放的發(fā)電資源。
為碳排放定價(jià)的做法，給電力行業(yè)的政策制定者帶來了政治挑戰(zhàn)。利用碳定價(jià)來推動(dòng)電力行業(yè)深度脫碳，將需要大幅提高零售電價(jià)。對市場設(shè)計(jì)者來說，關(guān)鍵在于激發(fā)碳定價(jià)最重要的結(jié)果——更有效的調(diào)度(運(yùn)營)決策，減少投資(和淘汰)產(chǎn)生排放的發(fā)電，增加對非排放資源(包括需求側(cè)資源)的投資——同時(shí)避免或減輕更高的電力成本。換句話說，目標(biāo)應(yīng)該是在不給消費(fèi)者帶來巨大痛苦（可能會(huì)導(dǎo)致放棄碳定價(jià)計(jì)劃）的情況下，以最低成本減少碳排放。
在RGGI各州(現(xiàn)在，在不同程度上，也包括加州和歐盟)，通過拍賣收入來支持節(jié)能措施(即減少用電需求)，從而減少排放和消費(fèi)者電費(fèi)[25]。在RGGI，主要是通過將拍賣收入投資于對居民和商業(yè)具有成本效益的終端節(jié)能措施來實(shí)現(xiàn)的，從而減少對浪費(fèi)性用電的需求。在加州，這些收入大部分作為電費(fèi)的抵免返還給消費(fèi)者; 極大的避免了碳價(jià)的直接財(cái)務(wù)影響，但卻沒有獲得投資終端能效能夠帶來的巨大且持續(xù)的好處。
NYISO提議代表了碳定價(jià)的一種創(chuàng)新方法，特別是在減輕碳定價(jià)對消費(fèi)者電費(fèi)影響的問題上?？梢酝ㄟ^以降低電費(fèi)賬單的形式，將碳費(fèi)返還給消費(fèi)者來實(shí)現(xiàn)，這種方式在原則上(細(xì)節(jié)上有差異)類似于加州。NYISO對影子碳價(jià)的建議是另一種重新安排調(diào)度的方式，有利于低排放的發(fā)電企業(yè)，并以一種將對消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)影響降至最低的方式進(jìn)行。在短期內(nèi)，它可以對紐約的調(diào)度順序做出一些改進(jìn)。而且，如果碳排放收費(fèi)持續(xù)且足夠高，隨著時(shí)間的推移，它可能會(huì)推動(dòng)發(fā)電機(jī)的退役和投資決策，從而對未來的發(fā)電組合產(chǎn)生更大的影響。
這里的國際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，碳市場和電力市場可以以一種微妙的方式相互作用，重要的是要讓電力市場的規(guī)則“正確”，從而使碳市場盡可能地有效和具備成本效益。幸運(yùn)的是，我們討論的案例表明，有一些有效的模型可以解決碳定價(jià)對電力價(jià)格的影響，并且解決碳定價(jià)可能給污染發(fā)電廠帶來的意外利潤(超邊際租金)問題。
規(guī)劃和公共政策方針
世界各國電力改革容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤是，放棄某些長期規(guī)劃做法，以為引入競爭性市場將帶來對所需的產(chǎn)能的投資并產(chǎn)生理想的結(jié)果(例如，增加可再生能源和終端能效、改善空氣質(zhì)量、減少氣候變化)。然而，正如我們在前面發(fā)電補(bǔ)償章節(jié)中所指出的那樣，市場只能根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行產(chǎn)出，而且通常它們被設(shè)計(jì)用來以最低的財(cái)務(wù)成本生產(chǎn)電力。例如，這種短視意味著，鑒于水力壓裂導(dǎo)致天然氣市場的轉(zhuǎn)型，美國大西洋中部和東北部的電力系統(tǒng)大量投資于天然氣發(fā)電設(shè)施。這使他們面臨燃料供應(yīng)中斷和價(jià)格波動(dòng)的重大風(fēng)險(xiǎn)。
在美國，州政府決策制定者看到市場無法應(yīng)對這些和其他短板后，已經(jīng)采取了一系列政策來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理。其中最主要的是可再生能源配額制、用于終端能效投資的專項(xiàng)資金、鼓勵(lì)客戶投資清潔、分布式資源(屋頂光伏)的零售定價(jià)，以及確定滿足各州能源和環(huán)境目標(biāo)的最低成本的長期系統(tǒng)規(guī)劃。這些政策與電力市場相互作用的方式是影響購買決策——通過電力公司和客戶——市場最終必須對此作出反應(yīng)。
制定規(guī)劃和其他公共政策來確立期望的結(jié)果并使市場參與者承擔(dān)義務(wù)，這與市場和競爭并不矛盾。事實(shí)上，它們是互補(bǔ)的:規(guī)劃和政策表達(dá)了一個(gè)社會(huì)想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。競爭性工具，例如批發(fā)電力市場，競爭性招標(biāo)和拍賣，可以以最低的成本實(shí)現(xiàn)社會(huì)目標(biāo)。
中國的規(guī)劃和實(shí)施歷史悠久。現(xiàn)在需要的是，將電力部門的規(guī)劃與碳市場設(shè)計(jì)和電力市場設(shè)計(jì)結(jié)合起來。競爭是一種工具，而不是目的本身。規(guī)劃和公共政策可以很好地利用它。
零售電價(jià)
原則上，假設(shè)零售價(jià)格要根據(jù)成本進(jìn)行調(diào)整，在電力批發(fā)價(jià)格中使碳成本內(nèi)部化將導(dǎo)致更高的零售價(jià)格。然而，至少在短期，消費(fèi)者通常對零售價(jià)格的變化不是很敏感，因此需要大幅提價(jià)來刺激消費(fèi)者投資于節(jié)能措施[26]。這并不意味著零售價(jià)格不能向終端用戶發(fā)出何時(shí)以及如何用電的重要信號(hào)。特別是，有一些分時(shí)定價(jià)模式反映分時(shí)電力批發(fā)價(jià)格，鼓勵(lì)消費(fèi)者來改變自己的用電方式，來減少電力系統(tǒng)的總成本，為系統(tǒng)運(yùn)營商提供更大的靈活性以幫助可再生能源等清潔資源并網(wǎng)。
正是通過零售價(jià)格與批發(fā)成本(包括碳價(jià))并軌，經(jīng)濟(jì)調(diào)度的重要性才能顯現(xiàn)出來。在前面電力行業(yè)調(diào)度章節(jié)中提到，經(jīng)濟(jì)調(diào)度可以實(shí)時(shí)反映生產(chǎn)成本隨需求起落的變化。在一定程度上，零售價(jià)格能反映批發(fā)成本的變化，消費(fèi)者就能了解一天中不同時(shí)間電力消費(fèi)的相對價(jià)值，并能調(diào)整自己的用電方式，將用電成本降到最低。這些批發(fā)價(jià)格中包含的碳成本，將進(jìn)一步證明在不同時(shí)間用電給社會(huì)帶來的實(shí)際成本。隨著消費(fèi)者根據(jù)這些價(jià)格信號(hào)作出相應(yīng)改變自己的行為，電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率和環(huán)境績效也會(huì)提高。
中國在工商業(yè)領(lǐng)域?qū)Ψ謺r(shí)電價(jià)有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)系統(tǒng)安全(電力供應(yīng)不足)需要時(shí)，“有序用電”方法也通過行政手段削減了需求。這些行動(dòng)改變了負(fù)荷的形狀，但是，由于中國電網(wǎng)公司傳統(tǒng)的調(diào)度方式并不是基于發(fā)電機(jī)組的相對可變成本，因此無法將運(yùn)營或排放的總成本降到最低。
中國電力部門的穩(wěn)步發(fā)展——向經(jīng)濟(jì)調(diào)度的轉(zhuǎn)變以及將碳成本納入系統(tǒng)運(yùn)營——將為制定基于成本的電價(jià)設(shè)計(jì)提供經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。這些措施將通過鼓勵(lì)更有效地利用能源，從而對市場改革和碳定價(jià)的目標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)充。
結(jié)論
與碳市場的設(shè)計(jì)和實(shí)施密切相關(guān)的政策制定者和其他利益相關(guān)者，在電改和電力市場發(fā)展的討論中也發(fā)揮著重要作用。如果沒有合理的電改和電力市場的實(shí)施，碳交易就不會(huì)有效。與此同時(shí)，碳交易可以幫助支持電改——包括減排、成本效益和新能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。本文討論了有關(guān)這些改革工作中相互作用的國際經(jīng)驗(yàn)，并強(qiáng)調(diào)碳交易和電力市場不應(yīng)孤立設(shè)計(jì)。
電力市場和碳交易在世界各地已經(jīng)存在了幾十年，但即使在有多年經(jīng)驗(yàn)的國家和地區(qū)，對市場規(guī)則和協(xié)調(diào)機(jī)制的辯論和改進(jìn)仍在持續(xù)。隨著中國政策制定者在這些領(lǐng)域繼續(xù)向前推進(jìn)，就這些話題的國際經(jīng)驗(yàn)分享將大有裨益。
[1] Cowart, R., Bayer, E., Keay-Bright, S., and Lees, E. (2015). Carbon Caps and Efficiency Resources: Launching a “Virtuous Circle” for Europe. Brussels, Belgium: The Regulatory Assistance Project(睿博能源智庫), page 13. Retrieved from https://www.raponline.org/knowledge-center/carbon-caps-and-efficiency-resources-launching-a-virtuous-circle-for-europe/.
[2] 給定限額或其他使配額價(jià)格保持在特定水平以下的方法就是這種不情愿的表明。RGGI(下一節(jié)討論)有一個(gè)額外排放配額的“成本控制儲(chǔ)備”，如果配額價(jià)格超過指定水平(2021年為每短噸13美元)，就會(huì)向市場發(fā)放。有趣的是，如果價(jià)格跌至指定的下限(2021年為每短噸6美元)，就會(huì)有類似機(jī)制從市場上取消配額?？偟膩碚f，這些工具使碳配額價(jià)格保持在可接受的范圍內(nèi)。詳見Regional Greenhouse Gas Initiative. (n.d.) Elements of RGGI [Webpage]. Retrieved from https://www.rggi.org/program-overview-and-design/elements
[3]其他行動(dòng)，例如英國要求歐盟碳排放交易計(jì)劃參與者必須購買碳配額的地板價(jià)，并非旨在減輕碳市場的經(jīng)濟(jì)影響，而是確保配額拍賣的最低收入水平，并在配額價(jià)格較低時(shí)，保持更強(qiáng)有力的減少排放的動(dòng)力。
[4]在免費(fèi)配額的情況下，“市場價(jià)格將通過邊際供應(yīng)商的機(jī)會(huì)成本轉(zhuǎn)嫁而上漲，即使配額并不代表發(fā)電商的現(xiàn)金支出成本。這種上漲的市場價(jià)格為獲得免費(fèi)配額的人提供了意外利潤的可能性(即在沒有相應(yīng)投入成本增加的情況下獲得較高價(jià)格)，正如歐盟排放交易體系在拍賣配額之前所發(fā)現(xiàn)的那樣。” Litz, F., & Murray, B. (2016, March). Mass-Based Trading Under the Clean Power Plan: Options for Allowance Allocation. Nicholas Institute and Great Plains Institute, Working Paper NI WP 16-04.
[5] 更多歐洲經(jīng)驗(yàn)，詳見 German Federal Ministry for the Environment. (2014, October 15). European Emissions Trading Scheme: The German Experience [Presentation], slide 10. Retrieved from https://www.energy-community.org/portal/page/portal/ENC_HOME/ DOCS/3420149/0633975ADD717B9CE053C92FA8C06338.PDF; Baldwin, R., Cave, M., & Lodge, M. (2012). Understanding Regulation: Theory, Strategy, and Practice. Oxford, United Kingdom: Oxford University Press, p. 203; Sijm, J., Neuhoff, K., & Chen, Y. (2006, May). CO2 Cost Pass Through and Windfall Profits in the Power Sector [Working paper] Cambridge, England: Electricity Policy Research Group. Retrieved from http://www.eprg.group.cam.ac.uk/wp-content/uploads/2008/11/eprg0617.pdf; and Kill, J., Ozinga, S., Pavett, S., and Wainwright, R. (2010). Trading carbon: How it works and why it is controversial, pp. 37-42. FERN.. Retrieved from https://www.fern.org/news-resources/trading-carbon-how-it-works-and-why-it-is-controversial-651/
[6] Hibbard, P., Okie, A., Tierney, S., & Darling, P. (2015, July 14). “The Economic Impacts of the Regional Greenhouse Gas Initiative on Nine Northeast and Mid-Atlantic States: Review of RGGI’s Second Three-Year Compliance Period (2012-2014),” Figure 2, p. 30. Boston, MA: Analysis Group. Retrieved from https://www.dec.ny.gov/docs/administration_pdf/ag15rggi.pdf.
[7] Santikarn, M., Kardish, C., Ackva, J. & Haug, C. (2019). The use of auction revenue from emissions trading systems: delivering environmental, economic, and social benefits. Berlin, Germany: International Carbon Action Partnership. Retrieved from: https://icapcarbonaction.com/en/?option=com_attach&task=download&id=646. See also
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[8] Hibbard, Paul J., et al., “The Economic Impacts of the Regional Greenhouse Gas Initiative on Ten Northeast and Mid-Atlantic States,” The Analysis Group: Lexington, MA, 15 November 2011, pp. 2-6, 31 and subsequent. Retrieved from https://www.analysisgroup.com/Insights/publishing/the-economic-impacts-of-the-regional-greenhouse-gas-initiative-on-ten-northeast-and-mid-atlantic-states/.
[9] Hibbard, Paul J., et al., “The Economic Impacts of the Regional Greenhouse Gas Initiative on Nine Northeast and Mid-Atlantic States: Review of RGGI’s Third Three-Year Compliance Period (2015-2017),” the Analysis Group: Lexington, MA, 17 April 2017, pp. 4-19, retrieved from https://www.analysisgroup.com/Insights/publishing/the-economic-impacts-of-the-regional-greenhouse-gas-initiative-on-nine-northeast-and-mid-atlantic-states--review-of-rggis-third-three-year-compliance-period-2015-2017/.
[10] Hibbard et al. (2011) pp. 7, 34.
[11] Richard Dewey, “Carbon pricing proposal in New York provides path to nation’s clean energy future” (The Hill 02/04/20) available at https://thehill.com/opinion/energy-environment/481332-carbon-pricing-proposal-in-new-york-provides-path-to-nations-clean.
[12] US Energy Information Administration, “New York State Profile and Energy Estimates”, Profile Analysis 15 August 2019, retrieved from https://www.eia.gov/state/analysis.php?sid=NY.
[13] New York Independent System Operator. “IPPTF Carbon Pricing Proposal,” prepared for the Integrating Public Policy Task Force December 7, 2018. Retrieved from https://www.nyiso.com/documents/20142/2244202/IPPTF-Carbon-Pricing-Proposal.pdf/60889852-2eaf-6157-796f-0b73333847e8. This was the original proposal. It has since been modified as described herein.
[14] 詳見Analysis Group, “Clean Energy in New York State: The Role and Economic Impacts of a Carbon Price in NYISO’s Wholesale Electricity Markets” (Tierney and Hibbard, 2019) available at https://www.nyiso.com/documents/20142/2244202/Analysis-Group-NYISO-Carbon-Pricing-Final-Summary-for-Policymakers.pdf/75a766a8-623f-c105-ddcf-43dd78cb4bca?t=1570098881971.
[15] Tierney and Hibbard, 2019, p. 8. 將通過結(jié)算過程管理。
[16] Western Climate Initiative Inc. (2020, April 23). WCI, Inc. participating jurisdictions overview. Retrieved from https://wci-inc.org/assets/participatingjurisdiction-comparativetable-en.pdf
[17] Western Climate Initiative Inc., 2020.
[18] California Air Resources Board (2020, April 13). Auction Information. [webpage]. Retrieved from: https://ww3.arb.ca.gov/cc/capandtrade/auction/auction.htm
[19] Carmody, C. (2019). A guide to emissions trading under the Western Climate Initiative. Centre for International Governance and Innovation. Retrieved from https://www.cigionline.org/publications/guide-emissions-trading-under-western-climate-initiative
[20] Carmody, 2019.
[21] Center for Climate and Energy Solutions. (n.d.). California cap and trade [Webpage]. Retrieved from https://www.c2es.org/content/california-cap-and-trade/
[22] California Public Utilities Commission. (n.d.). Greenhouse gas cap-and-trade program [Webpage]. Retrieved from https://www.cpuc.ca.gov/General.aspx?id=5932
[23] California Public Utilities Commission, n.d.
[24]California Air Resources Board. (2017, November). California’s 2017 climate change scoping plan: The strategy for achieving California’s 2030 greenhouse gas target. Retrieved from https://ww3.arb.ca.gov/cc/scopingplan/scoping_plan_2017.pdf
[25] 有關(guān)能效(節(jié)能)措施投資所占收入比例的更多資料，詳見Santikarn et al., 2019.
[26] Neenan, Bernard & Eom, Jiyong. (2008). “Price Elasticity of Demand for Electricity: A Primer and Synthesis.” Electric Power Research Institute. January 2008. P. 20. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/269693689_Price_Elasticity_of_Demand_for_Electricity_A_Primer_and_Synthesis.
