碳定價(jià)對(duì)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(duì)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(duì)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)。

 

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(duì)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(duì)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(duì)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]。